차세대 전장 누빌 지향성에너지 무기는?

과학기술

차세대 전장 누빌 지향성에너지 무기는?
레이저와 마이크로파 등 저비용 고효율 무기 시스템

2021.10.07 09:00 김준래 객원기자

‘지향성 에너지(directed energy)’의 사전적 의미는 빛이나 전자기파 등의 세기가 방향에 따라 변하는 성질을 이용하여 생성된 에너지다. 예를 들면 레이저(laser)나 마이크로파(microwave) 등을 들 수 있는데, 이런 지향성 에너지를 한 곳에 집중시켜 출력을 높인 것을 ‘지향성 에너지 무기(DEW, directed energy weapon)’라고 부른다.

차세대 무기로 주목받고 있는 지향성 에너지 무기 시스템 ⓒ military aerospace

그동안 지향성 에너지를 활용한 무기는 레이저포처럼 공상과학 영화에서나 등장할 법한 상상 속의 무기였다. 그러나 최근 들어 기술의 발전으로 상용화를 앞두고 있는 등, 현실에서도 접할 수 있는 무기로 진화하고 있어 관심이 모아지고 있다.

화약 기반 무기의 한계를 뛰어넘는 장점 보유

지향성 에너지를 무기로 개발하려는 이유는 무엇일까. 그것은 기존의 화약 기반 무기가 가진 한계를 극복할 수 있는 성능을 갖고 있기 때문이다. 화약 기반 무기는 탄약의 중량과 부피로 휴대와 관리 면에서 여러 가지 문제점을 갖고 있다.

하지만 지향성 에너지 중에서 레이저포 같은 무기는 정반대다. 탄약을 휴대하거나 보관할 필요가 없으며, 다시 장전하지 않아도 한 번의 충전만으로 다량의 사격이 가능하다. 운용비용이 저렴하여 작전 지속능력이 탁월하다는 점도 장점으로 꼽힌다.

또한 적의 탄도미사일을 낮은 고도에서 요격하거나, 인공위성 또는 드론 등에 탑재하여 적 항공기나 미사일 등을 타격할 수도 있다. 따라서 가까운 미래에는 화약 기반 무기와 함께 레이저 무기를 함께 탑재시켜 상호보완적으로 활용하는 방안도 구상되고 있다.

이 뿐만이 아니다. 레이저포는 목표물을 정밀하게 조준할 수 있으며, 초장거리 사격도 가능해서 먼 거리에 위치한 목표물 타격에 사용할 수 있다. 아직은 시기상조이지만, 현재보다 작고 가볍게 개발되면 소총 뿐만 아니라 드론이나 로봇 등에도 활용할 수 있다.

레이저 무기가 이처럼 초장거리 타격이 가능한 이유는 중력의 영향을 받지 않고도 나아갈 수 있는 직진성 덕분이다. 화약 기반 무기는 중력으로 인해 발사 후 일정 거리에 다다르게 되면 중력 때문에 ‘탄도 곡선’을 이루게 된다.

경제성 또한 화약 기반 무기보다 지향성 에너지 무기로 변화해야 함을 보여주는 요인 중 하나다. 1회 발사에 수십 달러가 소요되는 화약 기반 무기에 비해 지향성 에너지 무기는 약 1달러 이하의 비용만 발생한다.

미래 전장은 작고 가벼운 레이저포를 전투기나 전투함 등에 장착하여 활용할 가능성이 높아지고 있다. ⓒ military.com

이처럼 레이저를 이용한 무기가 ‘파괴’를 목표로 개발되고 있다면, 마이크로파를 활용하는 무기는 적의 시스템을 ‘무력화’ 시키는 것이 목표다. 시스템 작동을 멈추게 하거나 망가뜨려서 사용되지 못하도록 하는 것이다.

마이크로파가 적의 무기 시스템에 도달하면 내부에 장착된 각종 전자부품에 갑자기 높은 전압이 발생하면서 칩이나 기판이 타게 된다. 무기 시스템은 첨단화될수록 탑재되는 전자부품의 양이 많아지기 때문에 이런 부품들이 작동을 멈추게 되면 당연히 무기 시스템도 문제가 생길 수밖에 없다.

특히 마이크로파는 사람의 생명이나 유해화합물에는 별다른 영향을 미치지 않고 무기나 구조물 내부의 전자 시스템에만 영향을 준다는 장점을 갖고 있다. 가령 화학무기 공장을 공격할 때, 기존 화약 무기로 공격하면 유독 화학물질이 공기 중으로 새어 나올 수 있지만, 마이크로파를 쏘면 공장 가동만 중지되므로 같은 효과를 거둘 수 있다.

물론 지향성 에너지 무기라고 해서 장점만 있는 것은 아니다. 레이저포 같은 경우, 비나 눈이 내리고 안개가 끼는 등의 기상 조건에서는 정확성 면에서 편차가 생길 수 있다. 빛의 지향성을 이용하는 무기인 만큼, 대기 상태 등 환경적 요소로부터 영향을 받기 때문에 굴절률의 변화 및 산란 효과 등을 겪게 되는 것이다.

마이크로파 같은 경우는 정확도가 떨어진다는 단점이 있다. 전자기파의 특성상 목표물 외에도 주변에 다른 시스템을 망가뜨릴 가능성이 높다. 예를 들어 적의 전투기가 비행하고 있을 때 아군의 전투기가 가까이 있다면 마이크로파를 발사했을 때 아군 전투기까지 문제가 생길 수 있는 것이다.

실전 배치 앞두고 다양한 현장 테스트 추진

여러 국가들이 지향성 에너지 무기를 실전에 사용하기 위해 검토하고 있는 상황에서 최근 영국의 국방부가 소형 레이저포를 도입하기 위한 계약을 글로벌 방위산업체인 탈레스(Thales)와 계약을 체결하여 눈길을 끌고 있다.

영국 국방부의 발표에 따르면 전장에서 정찰이나 자폭 용도로 활용되고 있는 드론을 타격하기 위해 전투함과 장갑차 등에 설치하는 소형 레이저포를 도입하는 것으로 나타났다. 해당 프로젝트는 영국 국방부가 추진하는 ‘신무기 프로그램(NWP, Novel Weapons Programme)’ 중 하나다.

이에 대한 현장 테스트는 앞으로 2년 뒤인 2023년부터 실시되는데, 2025년까지 3년 동안 진행되는 테스트 기간 동안 영국 해군과 육군은 레이저포의 실용성과 실전 배치 가능성을 검증한다는 계획이다.