하늘을 지배하라-(2)미래 전장 지배할 두 가지 기술

최종수정 2020.06.27 19:00 기사입력 2020.06.27 19:00

하늘을 지배하라-(2)미래 전장 지배할 두 가지 기술


[국방과학연구소]1990년 걸프전에서 처음 등장한 스텔스 항공기 F-117은 이라크의 대공 방어망을 뚫고 임무를 수행하며 단 1대도 격추되지 않았을 만큼 효과적인 임무수행능력을 보여줬다. 또한 현재 5세대 전투기라 불리는 F-22는 F-15, F-16 및 4세대 전투기와의 모의전투에서 압도적으로 승리하면서 미래 전장에서의 스텔스 기술은 점점 더 강조되고 있다. 적진에 은밀히 침투해 적의정보를 효과적으로 파악할 수 있는 스텔스는 전장에서의 우위를 차지할 수 있게 하며 적군의 대공 방어망을 무력화하고 아군을 보호함으로써 선제공격 및 생존을 가능케 한다.


▲ 스텔스 기술= 스텔스 기술은 음향, 전자파, 적외선, 광학 등의 신호를 회피 또는 감소시키는 기술을 통칭하는 것으로 항공기 엔진에 의해 발생되는 소음 차폐, 레이더에 노출되는 단면적 감소, 항공기와 주변대기의 온도 차이를 통해 발생되는 적외선 감소, 임무환경에 따라 항공기 외부를 주변 색상과 비슷한 색상으로 도장하는 방법 등으로 구분된다.


이 중 가장 많이 알려진 전자파 스텔스기술은 레이더로부터 방사된 전자파를 통제하는 기술이다. 레이더에서 방사된 전자파는 항공기 표면과 충돌 후 반사되며, 레이더는 반사된 전자파를 수신함으로써 항공기를 탐지하고 형상화한다. 레이더에 포착되는 항공기 신호 세기는 전자파를 반사하는 표적의 면적을 의미하는 레이더 단면적(RCS, Radar Cross Section)에 의해 영향을 받게 된다. RCS는 항공기의 크기, 모양, 재질, 방위각, 고도각, 파장 등에 의해 그 값이 달라진다. 따라서 스텔스 형상설계, 전파흡수도료, 전파흡수구조 등과 같은 스텔스 기술을 이용해 레이더 단면적을 감소시킴으로써 레이더에 포착되는 항공기 신호를 감소시킬 수 있다.


우선 스텔스 형상 적용의 예로 1983년 미국 록히드마틴사에서 제작된 스텔스 항공기 F-117 나이트호크를 살펴보면 항공기의 외형이 매우 각이 져있음을 발견할 수 있다. 방사된 전자파를 다른 방향으로 반사시켜 레이더가 전파를 수신하지 못하게 함으로써 항공기를 탐지할 수 없게 만드는 것이다. 하지만 비행기 설계에 있어 공력 성능 또한 간과할 수 없다. 따라서 스텔스와 공력을 함께 고려해 비행체를 설계해야 하므로 스텔스 형상적용을 통한 스텔스 성능에는 한계가 있다. 단, 이 한계를 극복하기 위해 전파흡수도료인 특수 페인트를 비행체에 도포한 뒤 입사된 전자파 에너지를 물질에 의해 열에너지로 변환 및 흡수 소멸시키고, 전파흡수구조를 적용해 입사된 전자파 강도를 약화 또는 흡수해 레이더 단면적의 크기를 감소시킬 수 있다.


스텔스 기술은 1950년대 후반 스텔스 항공기 개발을 필두로 현재는 해상, 지상 등 기동이 가능한 모든 무기체계에 대한 개발이 진행되고 있다. 예를 들어 공중에서는 항공기와 미사일, 해상에서는 함정과 잠수함, 지상에서는 전차 등에 스텔스 기술을 적용하고 있다. 현존하는 전투기 중 가장 뛰어나다는 F-22는 레이더 단면적의 크기가 야구공 수준으로 스텔스 기능이 매우 뛰어난 것으로 알려져 있다.


함정과 잠수함의 경우 속도가 느려 해상에서의 스텔스화는 아군의 생명과 직결된 문제이다. 또한 형상 자체가 상당한 크기이므로 스텔스 형상 적용에 의한 레이더 단면적 감소효과는 한계가 있다. 따라서 전파흡수도료 및 전파흡수구조를 적용해 레이더 단면적을 감소시키고 프로펠러 저소음 설계 등을 통해 소음을 감소시키는 스텔스 기술을 적용하고 있다. 폴란드 전차 PL-01은 적외선 신호 감소 기술 및 전파흡수도료를 적용해 레이더 및 열상카메라로부터 은폐가 가능한 것으로 알려졌다.


▲ 무인기= 무인기 관련 기술 또한 스텔스 기술과 함께 미래 전장의 핵심 요소로 주목받고 있다. 무인항공기(UAV·Unmanned Aerial Vehicle) 또는 무인항공체계(UAS·Unmanned Aircraft System)라고 불리며, 조종사가 탑승하지 않은 상태에서 지상에서의 원격조종이나 사전에 입력된 프로그램 혹은 비행체 스스로 주위환경을 인식하고 판단해 자율적으로 비행하는 비행체 또는 이러한 기능의 일부나 전부를 가진 무인항공체계(UAS)를 말한다.


무인기는 무인으로 운용되기 때문에 인명을 보호할 수 있다는 점에서 각광받고 있다. 무인항공체계라는 명칭은 2000년대 중반 미 국방부에서 발간된 ‘UAS Roadmap 2005-2030’에서 처음 언급됐다. 무인기는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle), 지상통제장비(Ground Control Station), 탑재/지상 통신장비(Data Link), 임무장비 및 지원장비 등으로 구성되며 일정기간 동안의 임무수행에 적합한 여러 종류의 임무장비(mission payload)를 탑재하고 주어진 임무를 수행할 수 있도록 설계 및 제작된다. 또한 원격조종, 반자동, 자동 또는 이 세 가지 방식을 조합한 조종방식을 채택해 운용할 수 있으며 비행체의 최대이륙중량(Maximum Take-off Weight), 운용고도(Operating Altitude), 속도(Air Speed) 등에 따라 5개의 그룹(Group)으로 분류된다.


최근 일반 및 언론에서 ‘드론(Drone)’이라는 용어를 사용하고 있는데 이는 최근 무인항공체계를 통칭하기도 한다. 국제협약체제의 기술통제에 따라 재사용이 가능한 무인항공기에 한해 주로 활용되고 있다. 또한 지상에서는 감시정찰 및 근접 전투지원, 종심 정밀타격, 통신 중계 등으로 활용되며 해상에서는 해상 감시정찰 및 대함용, 공중에서는 광역 영상·신호정보 수집, 대공망 기만 및 대지·대공용으로 활용할 수 있다.



양낙규 기자 if@asiae.co.kr <ⓒ경제를 보는 눈, 세계를 보는 창 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>

위로가기