split-step 방법은 파동 방정식을 직접 풀기 어려운 매질에서 전파되는 빔을 분석하기 위해 많이 사용되는 방법이다. 최초 빔이 조사되는 시작부터 목표물까지의 전파 거리를 n개의 구간으로 나눈다. 그리고 분할된 구간별 중심에 생성한 위상판을 위치시킨다. 위상판 사이의 구간은 자유 공간 전파를 가정하여 고속 푸리에 변환을 통해 빛의 회절 효과를 반영한다. 각 구간의 중심에 도달한 빛의 위상에 위상판 효과가 더해지고 이를 통해 각 구간에서 대기 난류 및 열적 개화 위상 왜곡 효과가 전파되는 빔에 반영된다.
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월간 국방과 기술

고출력 레이저무기 개발 동향과 광학 현상 모델링



입력 2023-09-25 13:57:00

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고출력 레이저무기 개발 동향과 광학 현상 모델링

윤석영 KAIST 전기및전자공학부 석사과정 육군 대위

김규완 육군 미래혁신연구센터 초연결/감시정찰기술연구과 육군 대위



2000년대 초까지 고출력 레이저무기는 우주공간의 함정이나 비행체에서 사용되는 강력하고 파괴적인 무기로써 게임 또는 영화에서나 볼 수 있는 것으로 여겨져 왔다. 대중들에게 레이저무기는 강력한 출력으로 목표물의 취약한 부분을 정확하게 타격하여 그 목표물을 완전히 파괴하거나 작동 불능 상태로 만드는 수단으로 인식되었고 첨단 과학의 기술 없이는 구현할 수 없는 체계였다. 그런 레이저무기가 현실적으로 구현이 가능한 체계로 인식되기 시작한 것은 2013년에 미국이 USS 폰스 함에 33kW 출력의 LaWS(Laser Weapon System)를 시험 장착하고 대중에 공개했을 때부터이다.



[그림 1] USS 폰스 함에 시험 장착된 LaWS

그 이후부터 레이저무기에 대한 세계적 관심과 개발이 본격적으로 시작되었으나 여러 시도에도 불구하고 개발의 어려움을 겪고 있으며, 지속적인 연구가 필요한 상황이다. 레이저무기 개발의 주요한 어려움은 수십~수백 kW 이상의 광원 출력이 가능하더라도 그로 인해 발생하는 광학 현상으로 인해 조사된 빔의 형태가 심하게 왜곡되고 이를 보상하기 위해 추가적인 노력이 필요하다는 것이다. 즉, 레이저무기를 효과적으로 활용하기 위해서는 고출력 레이저의 전파 특성을 정확히 이해하여 목표물에 얼마만큼의 피해를 줄 수 있는지 예측할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 고출력 레이저의 전파가 정확하게 모델링되어야만 지속 가능한 레이저무기 개발이 가능함을 의미한다.

이에 따라 우리는 레이저의 광학적 현상에 대한 이해를 바탕으로 대기 중 고출력 레이저 전파를 모델링하여 시뮬레이션을 구현하였다. 이해를 돕기 위해 먼저 레이저무기 개발 동향에 대해 알아보고, 레이저 전파 시 발생하는 현상들에 대해 규명하고자 한다. 또한 진행한 시뮬레이션의 수행 방법과 그 결과를 확인하고 이를 극복할 수 있는 적응 광학에 대한 소개와 함께 레이저무기 개발이 앞으로 나아가야 할 방향에 대해 제시하고자 한다.

고출력 레이저무기 개발 동향

미국은 레이저 개발 초기부터 통신에만 사용되는 것이 아닌 무기로도 활용할 수 있는 것을 선제적으로 판단하고 앞선 1960년대부터 본격적으로 레이저의 무기 활용을 위한 연구를 시작하였다. 연구 초기에는 현상학적 접근을 통해 고출력 레이저의 대기 전파 간 발생하는 현상을 중점적으로 연구하였다. 이후 체계적인 실험 및 이론 분석을 통해 레이저 전파의 광학적 특성과 발생 현상의 종류에 대해 구체적인 규명을 했다. 1980년대부터는 본격적으로 레이저 빔이 전파될 때 발생하는 왜곡을 보상하려는 시도를 시작 하였으며, 오늘날에 이르러서 kW급 이상의 레이저 출력이 가능해지면서 실제 무기체계 개발 및 매질별 레이저의 전파 특성에 대한 고도화 된 연구를 진행하고 있다.

이러한 레이저무기 개발의 선도국가인 미국에 이어 우리나라를 포함한 이스라엘, 독일, 영국, 일본, 중국 등 전 세계 국가들이 절대적인 ‘게임 체인저’로서 자리잡을 레이저 무기 개발에 박차를 가하기 시작하였다. 우리나라도 1999년부터 본격적으로 레이저무기 개발을 시작하였다. 비교적 뒤늦게 대열에 합류하였지만, 세계적인 추세에 맞추어 첨단과학에 대한 지속적인 투자와 관심을 바탕으로 방위사업청과 한화에어로스페이스에서 드론과 무인기를 주 목표물로 한 사거리 3km의 20kW 고출력 레이저무기를 제작 및 시험평가를 완료하여 2024년에 전력화할 예정이다.

미국 주요 레이저 무기체계 개발 회사인 Lockheed Martin의 레이저 개발팀을 이끄는 Robert Afzal은 다음과 같이 말한다. “With lasers, if you can see it, you can kill it.” 레이저의 무기로서 가장 매력적인 점이라 할 수 있는 것은 레이저가 일반 광원보다 직진성이 높고 지향성이 좋다는 점이다. 즉, 같은 위치 선상에 있으면, 우리가 볼 수 있는 것은 레이저무기로도 타격할 수 있다. 또한 현재 대부분의 무기는 직접 목표를 타격하고, 목표 근처에서 탄두를 폭발시키는 방식으로 반드시 탄약/탄두라는 운동에너 지를 전달할 매개체가 필요하다. 하지만 레이저무기는 순수 에너지 집약적인 무기체계로서 물리적인 접촉을 유발할 매개체가 필요하지 않으므로, 충분히 강한 레이저 광원 발생 가능 시 탄약의 수에 제한받지 않으며 지속 타격할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 이뿐만 아니라 타격 목표물인 무인기, 고정익, 회전익, 미사일 등의 가격에 비해 1회 출력 당 소모비용이 단돈 몇 천 원에 불과하여 아주 효율적이고 효과적인 무기라고 할 수 있다.



[그림 2] 미국 레이저 출력별 타격 목표 개념도

고출력 레이저 무기의 출력별 타격할 수 있는 목표물에 대한 분석과 미래 개발 계획은 지금까지의 실험과 분석을 바탕으로 미 국방성에서 제시한 지향성 에너지 로드맵 [그림 2]를 통해 알 수 있다. 해당 로드맵을 바탕으로 MW급 출력의 레이저무기 개발 시 탄도 및 극초음속 미사일에 대한 방어도 가능할 것으로 판단된다. 이와 관련하여 미 육군, 공군, 해군은 각 군의 특성에 맞추어 필요한 레이저무기를 선별하여 개발하고 있다. 특히 미 육군의 경우, 스트라이커 전투차량에 Raytheon사에서 개발한 50kW 레이저를 탑재한 ‘가디언’을 ’22년도에 실전 배치하였으나 세부적인 임무와 능력에 대해서는 보안을 유지중이다. 또한 250~300kW 출력의 레이저를 탑재하여 순항 미사일, UAS, 로켓 야포 박격포, 항공기 등으로부터 기지를 방어할 수 있는 ‘발키리’를 개발중이며 ’24년까지 시제품을 인도할 계획에 있다. 이 외에도 군집 UAS 공격에 대응하기 위한 수단으로 고출력 전자파를 활용한 무기체계를 위 무기체계들과 함께 운용하여 계층형 대공 방어망을 구축할 계획이다.

미국 외에 독일 Rheinmetall사는 고정형 20·30·50kW(빔 중첩) 광원을 개발·완료하였으며 1·5·30kW 출력의 레이저무기를 차량 및 포탑에 탑재하여 군사적 활용중이다. 또한 영국은 Dragonfire 프로그램을 통해 50kW 급 레이저무기 개발을 진행중이다. 이스라엘 Rafael사는 로켓, 야포, 박격포 요격을 목적으로 한 출력 100kW, 사거리 7km의 레이저무기 Iron Beam을 개발·완료하여 ’22년 4월에 로켓요격 시연에 성공하였으며 ’23년 남부 지역에 실전 배치할 예정이다. 이 외에 인접 중국 및 일본 또한 30kW~50kW급의 레이저무기를 개발하고 있다.

이처럼 레이저무기는 무인기부터 항공기, 순항 미사일 등 1개 시스템으로 요격, 파괴할 수 있는 목표물의 범위가 넓으며 재래식 무기체계와는 비교할 수 없는 장점들을 가지고 있다. 하지만 왜 이러한 레이저무기 개발이 힘든 것일까. 그것은 현재 레이저무기가 전파되는 공간이 대기라는 특성과, 앞서 이야기한 레이저 전파 시 발생하는 다양한 광학 현상에서 질문의 답을 찾을 수 있다.

고출력 레이저 전파 특성

흡수 및 산란

레이저는 대기 공간을 통과하며 빔의 광자가 공기 중의 기체 분자와 충돌하면서 흡수가 일어난다. 또한 이와 동시에 빔의 산란이 발생하며 그 정도는 기체의 종류와 밀도에 따라 변화하고 광원의 파장과 입자 크기에 따라서도 달라지는 특성을 보인다. 이를 통해 기존 에너지와 비교했을 때 거리에 따른 전력 손실이 발생하게 된다. 특히 이러한 전력 손실은 대기의 상태(비, 안개, 흐린 정도)에 따라 커져서 목표물에서의 전력이 기존 전력 대비 수십 분의 일까지 낮아질 수 있다.

대기 난류

흡수 및 산란 손실 외에도 비록 눈으로 보았을 때 맑은 날이라 해도 대기는 평소에도 구간, 지역별로 미세한 온도변화로 인해 난류가 존재한다. 난류는 빔의 전파 경로상에 존재하는 공기 덩어리들이 온도 및 압력이 비균질적인 특성으로 인해 각기 다른 굴절률을 가지며 시간에 따라 지속해서 변화하는 것을 의미한다. 이러한 날에는 흡수 및 산란에 의한 손실은 낮아도 빔의 확산과 원더링, 신틸레이션 등을 유발하여 전파되는 빔의 에너지가 열화된다. 여기서 원더링이란 빔의 지름과 공기 덩어리의 크기에 따라 빔의 전파 경로가 바뀌어 목표물에서의 빔의 입자들을 수십에서 수백 미터가량 이동시키는 현상이며, 신틸레이션은 빔의 세기가 처음 조사될 때는 균질하나 점차 그 분포가 공간적으로 불균일하게 변화되는 현상이다. 이러한 대기 난류의 효과는 레이저무기가 지상에서 공중(우주공간)을 향할 경우와 공중(우주공간)에서 지상을 향할 때 다르게 나타나며 지상에서 공중을 향하면 원더링의 영향이 우세하며 반대의 경우에는 빔의 지름이 공기 덩어리보다 크기 때문에 신틸레이션 현상이 우세하게 나타나는 것으로 알려져 있다.



[그림 3] 흡수 및 산란, 대기 난류에 의한 손실 개념도

열적개화

앞서 설명한 흡수 및 산란, 대기 난류에 의한 손실은 대개 선형효과라고 정의되며 레이저 출력이 낮더라도 발생하는 현상이다. 하지만 고출력 레이저무기의 출력은 일반적으로 사용되는 레이저의 출력보다 훨씬 큰 kW급 출력이 기본이다. 이런 조건에서 발생하게 되는 비선형 효과로 열적개화 현상이 있다. 이는 고출력 빔이 대기를 통해 전파될 때, 에너지 일부분이 공기 중의 특정 분자와 입자상 물질에 흡수되고 이렇게 흡수된 에너지가 주변 공기를 가열하여 주변 공기를 팽창시키며 전파 경로를 따라 일종의 열 렌즈를 형성시킨다. 열 렌즈 효과로 인해 조사된 빔을 공간적으로 퍼뜨리며 전파 방향을 왜곡하여 목표물에서 빔의 형태가 크게 왜곡되어 조준한 점으로 빔이 조사되지 않는 것을 초래한다.

셀프포커싱

셀프포커싱 또한 열적개화와 같은 비선형 현상으로서 일정 출력 이상의 고출력 빔이 전파되며 굴절률이 증가한 전파 매질은 열적개화 현상과 다르게 일부 구간에서는 빔을 모으는 초점 렌즈 역할을 하게 된다. 이러한 현상은 빔의 전파 구간에서 굴절률이 낮아지는 현상이 발현되기 이전까지 지속되며 이로 인한 빔은 점차 한 점으로 모이는 현상을 겪게 된다. 하지만 이 현상은 물론 파장별로도 발현 되는 빔의 출력의 크기가 다르지만 대부분 기가와트급 이상의 출력에 대해서 발현하는 현상으로 알려져 있다.

그 외의 현상

셀프포커싱이 발현된 상태에서 레이저 빔은 전파 공간상의 대기 입자에 높은 에너지를 전달하게 되는데 이는 매질의 플라즈마 상태를 불러온다. 플라즈마 상태에서는, 굴절률을 낮추는 현상으로 인해 빔이 다시 퍼지게 되는 셀프 디포 커싱 현상이 발생한다. 이러한 플라즈마 상태가 그 세기와 정도가 셀프포커싱과 균형을 이루는 경우, 필라멘테이션이 형성된다. 필라멘테이션이 형성된 상태에서 레이저 빔은 통상적으로 알려진 회절 한계 거리를 초과하여 전파 가능하고 이 경우 전파 매질의 외란 현상을 받지 않으면서 레이저 출력을 수백 미터에서 수 킬로미터에 이르는 거리로 온전하게 전달할 수 있게 된다. 이러한 현상 역시 셀프 포커싱이 발현되는 출력 이상의 경우 발생하는 경우로 GW급 이상의 출력에서 발생하는 현상임을 알 수 있다.

고출력 레이저 전파 모델링

이처럼 고출력 레이저무기의 경우 출력이 kW급 이상으로 크기 때문에 선형효과를 포함한 비선형 효과가 동시다발 적으로 발생하게 된다. 하지만 레이저무기가 목표물에 대해 그 효과를 발휘하기 위해선 일정 범위에 일정량 이상의 에너지가 집약되어야 하며 광학적 효과들의 발현으로 인해 우리가 이상적으로 생각하는 양보다 훨씬 적은 양의 에너지가 조준한 목표물의 조준원 안에 도달하고 심지어 목표한 조준원을 벗어난 곳에 에너지 대부분이 위치하는 조준 오차 현상도 발생하게 된다. 이러한 현상들은 실제 해당 세기의 레이저 출력을 바탕으로 실험해보지 않는 이상 정확한 형태를 파악하기 힘들며 그러한 점이 레이저무기 개발에 있어서 큰 장애물이다. 이러한 악조건에서 가장 효율적이고 신속하게 레이저무기의 성능과 조준 오차 등을 계산하여 결과를 예측할 수 있는 수단이 바로 고출력 레이저 전파 모델링을 통한 시뮬레이션이며 레이저무기 개발과 동시에 광학 효과들을 정확하게 모델링한다면 다양한 광학적 효과에 따른 보상해야 할 왜곡의 정도를 사전에 판단하고 레이저무기 성능 개선에 필요한 기술을 함께 개발 하여 시행착오를 줄일 수 있게 된다. 미국 또한 이러한 점을 중요하다고 판단하여 이론적 접근과 현상에 대한 분석을 실험과 함께 진행해왔다. 그리고 앞서 살펴보았듯 대부분의 레이저무기가 속하는 kW급에서 MW급까지의 레이저 출력에서 주요하게 영향을 미치는 효과는 난류와 열적 개화 현상임을 알 수 있다.



[그림 4] 레이저 출력에 따른 발현되는 광학적 현상

이러한 현상들을 효과적으로 모델링하고 시뮬레이션하기 위해서는 대기 채널에서 난류와 열적개화 효과를 반영해야 하는데 이때 주로 사용되는 방법이 각 광학 현상을 가지는 위상판을 생성하여 현상을 모사하고 레이저 빔의 전파는 split-step 방법으로 구현하는 방법이다.



[그림 5] split-step 및 위상판 생성을 통한 시뮬레이션 구현 개념도

위상판 생성 방법

난류와 열적개화로 인한 현상을 split-step 방법으로 모델링하기 위해서는 kW급 레이저무기에 주요하게 나타나는 효과인 난류와 열적개화 효과를 가지는 위상판 생성이 우선시된다. 위상판은 일정 구간의 난류와 열적개화에 의한 빔의 왜곡 효과를 하나의 판에 압축해 놓은 것이다. 특히 대기 난류를 모사할 때 해당 판의 내부 표본 분포는 일종의 확률적 분포로 설명되며 대기 굴절률 변화의 공간 전력 스펙트럼을 바탕으로 표본화할 수 있다. 대기 난류를 쉽게 설명하면 다음과 같다. 레이놀즈수가 임계점을 넘은 정도의 풍속이 대기에 존재하면 대기 안에는 불안정한 공기 덩어리가 형성된다. 이렇게 형성된 공기 덩어리들은 관성으로 인해 여러 규모로 나눠지며 대기 안의 에너지를 손실 없이 전달한다. 이러한 에너지 전달 과정은 외부 규모와 내부 규모 크기의 공기 덩어리로 정의되며 여기서 외부 규모보다 작은 크기의 공기 덩어리는 통계적으로 균질하며 등방성이라는 특성을 가진다. 반면 외부 규모보다 작은 크기의 공기 덩어리는 통계적으로 균질하지 않고 이방성을 가지게 된다. 각 공기 덩어리들은 각기 다른 온도와 압력을 가지며 이는 각 덩어리의 굴절률이 다름을 의미한다. 이렇게 존재하는 공기 덩어리로 인한 대기의 굴절률의 공간 및 시간적 움직임을 난류라고 일컫는다. 콜모고로프 난류이론에 따르면 굴절률 변화의 공간 전력스펙트럼은 외부 규모와 내부 규모에 의하여 다음과 같이 정의된다.



[식 1] 콜모고로프 공간 전력스펙트럼

해당 식에서 L0는 외부 규모, l0는 내부 규모를 의미하며, k는 스칼라 공간 파수이며, C2n는 굴절률 구조상수로 대기 난류의 굴절률 요동의 세기를 나타내는 척도이다. 해당 스펙트럼을 따르는 굴절률의 공간적 요동은 확률적 파동 방정식으로 풀이할 수 있으며 이로써 대기 난류의 불균일한 확률적 분포를 가지는 난류 위상판 생성이 가능하다. 또한 해당 공간 전력스펙트럼 특성을 활용한 위상판 생성 방법은 크게 FFT 방법, 저조파 방법, 공분산 행렬 방법이 있으며 각 방법의 장단점은 비교적 잘 분석돼 있다. 여러 방법 중 가장 간단하고 널리 사용되는 방법은 FFT 방법이다.

다음으로 열적개화 위상판은 열역학 법칙에 의한 빔의 내부 에너지 굴절률 변화를 통해 다음 에너지 균형 방정식으로 풀 수가 있다.



[식 2] 에너지 균형 방정식

해당 식에서 n은 대기의 굴절률이며, t는 시간, z는 전파 거리, v는 거리에 따른 횡 풍속 벡터를 의미하며, u는 거리에 따른 흡수 파라미터이고 I는 레이저 빔의 복사조도를 의미한다. 전파 거리에 따른 고출력 레이저 에너지 흐름의 변화 속도는 통상 마하 속도보다 대단히 작아서 비압축성 흐름으로 가정이 가능하며, 고출력 레이저의 에너지는 열을 흡수하는 현상이므로 열역학 제1법칙, 에너지 보존 법칙에 따라 설명할 수 있다. 원래 에너지 보존 법칙에서 총에너지의 양은 운동에너지와 내부 에너지로 구분할 수 있으나 레이저무기는 에너지 무기로서 운동에너지는 고려하지 않으며 에너지 보존 법칙의 각 항을 굴절률에 대한 식으로 변형 시 해당 식을 산출할 수 있다. 해당 식의 물리적인 의미는 흡수된 복사조도로 인해 가열되는 대기의 에너지가 대기의 횡 방향으로 불어오는 대기 이류로 인해 냉각 현상으로 손실되는 에너지와 균형을 이룬다는 것이다. 이를 통해 구해지는 열적개화 위상판은 앞서 소개된 방법으로 구해진 난류 위상판과 함께 목표물까지의 빔의 전파 경로에 나열된다.

split-step 방법

split-step 방법은 파동 방정식을 직접 풀기 어려운 매질에서 전파되는 빔을 분석하기 위해 많이 사용되는 방법이다. 최초 빔이 조사되는 시작부터 목표물까지의 전파 거리를 n개의 구간으로 나눈다. 그리고 분할된 구간별 중심에 생성한 위상판을 위치시킨다. 위상판 사이의 구간은 자유 공간 전파를 가정하여 고속 푸리에 변환을 통해 빛의 회절 효과를 반영한다. 각 구간의 중심에 도달한 빛의 위상에 위상판 효과가 더해지고 이를 통해 각 구간에서 대기 난류 및 열적 개화 위상 왜곡 효과가 전파되는 빔에 반영된다.

광학 현상 모델링 결과

앞에서 소개한 방법을 통해 모델링한 것을 바탕으로 시뮬레이션을 구현하면 난류 효과만을 적용한 경우와 열적개화 효과만을 적용한 경우, 그리고 두 효과를 모두 고려한 경우에 관한 결과 도출이 가능하다.



[그림 6] 고출력 레이저 시뮬레이션 구현 결과

제시된 결과 [그림 6]에 따라 아무런 왜곡 없이 목표물에 이상적으로 나타나야 할 빔의 형태와 다르게 난류만 고려된 경우에서는 신틸레이션과 빔원더링에 의해 빔이 전반적으로 퍼진 것이 확인되며, 열적개화만 고려된 경우에는 빔의 방향이 왜곡되어 에너지 대부분이 한 방향으로 모여진 모습을 확인할 수 있다. 마지막으로 두 효과가 함께 고려된 경우에는 빔의 방향이 왜곡된 가운데 빔의 퍼짐과 신틸레이션 현상도 부가 되어 전체적인 빔의 형태가 첫 번째와 두 번째 경우보다 크게 산란된 형태를 확인할 수 있다. 각 경우 목표물까지의 거리는 5km이며 난류의 경우 C2n값 10-15m-2/3, 레이저 출력은 50kW로 시뮬레이션을 구현했다. 다시 한 번 시뮬레이션의 장점을 이야기하자면 계산에 요구되는 목표물의 거리, 난류의 세기, 열적개화의 세기 등 필요한 값들을 다르게 설정하면 그에 따른 빔의 변화 형태도 얼마든지 확인이 가능하다는 것이다.

왜곡 현상 극복 방안

고출력 레이저 전파 간 발생하는 광학 현상에 의한 빔의 왜곡 현상을 극복하는 분야로서 적응 광학 분야가 있으며 적응 광학은 빠르게 변화하는 광학적 왜곡 영향을 줄여 광학 장치 성능을 향상시키는 기술이다. 미국은 이미 국방 분야 에서 활용하기 위해 적응 광학 기술에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있으며, 해당 기술을 통해 왜곡의 영향을 최소화하여 목표물에 레이저 출력을 정확하게 전달할 수 있는 고도로 발전된 기술을 보유하고 있다. 이러한 기술은 현재 전력화되고 있는 고출력 레이저무기에 적용되고 있다.

국내에서도 국방 분야에서 수행된 ‘고에너지 레이저 광 전송 장치’와 ‘고에너지 고체레이저 발진기’ 과제 수행에서 파면 보정용 변형 거울과 파면 측정용 센서를 바탕으로 한 적응 광학 장치를 연구·개발한 바 있다. 하지만 적응 광학을 위해서는 밝은 광원을 제공하는 고출력 레이저가 요구되며, 광학효과로 위상 변화된 광 파면을 측정하기 위한 파면 측정기, 왜곡된 위상을 변화시키는 파면 보정기, 실시간 신호처리를 통해 파면의 변화를 측정하고 보정신호를 연상 및 구동하는 제어장치 등 다양한 첨단과학이 요구되며 앞으로 해결해 나가야 할 주요한 분야에 해당한다.

고출력 레이저무기 개발의 방향

오늘날 우리나라는 첨단화된 국방 분야 연구개발을 지속 추진하고 있다. 미래 전장에서 중요한 역할을 할 것으로 예상되는 기술 분야로는 국방과학기술혁신 기본계획의 10대 분야인 ‘인공지능, 유무인 복합, 양자, 첨단소재, 우주, 사이버·네트워크, 추진, 에너지, 센서·전자전, WMD 대응’이 있다. 이러한 기술들은 국방 분야에서 세계적인 동향에 따라 반드시 요구되는 국방 기술임이 분명하다. 그러나 우리 군은 해당 기술 발전을 추구하는 과정에서 적도 우리와 마찬가지로 첨단기술에 관심을 가지며 빠른 속도로 발전하고 있음을 간과해서는 안 된다. 특히 북한은 연이은 핵실험, 군사 정찰 위성 개발, ICBM 개발 등의 도발로 우리나라의 국가안보를 위협하는데, 이를 통해 우리가 예상 하는 것보다 빠르게 첨단과학 분야의 발전을 추구하고 있다는 사실을 알 수 있다. 이러한 위협 상황 속 미래 전장에서 적을 압도할 수 있는 강력한 무기체계를 확보하는 것은 필수적이다. 그러나 단기간에 다량의 신무기를 개발·확보하는 데만 집중하면 신무기 획득은 이루어지지만 근본적 기술을 바탕으로 한 고도화된 무기체계를 얻는 데는 한계가 있다. 새로운 무기를 개발하기 위해서는 해당 무기 의 근본적인 이론을 정확히 이해하고 분석하는 것부터 출발해야 한다. 이를 기반으로 지속적인 개발을 통해 더욱 고도화된 성능을 갖춘 무기체계를 확보할 수 있다. 특히, 고출력 레이저무기 개발이 바로 앞서 제시한 특성을 갖는 대표적인 사례라고 할 수 있다. 미국도 약 50년간의 연구를 통해 레이저무기 개발의 근간이 되는 이론과 기술을 확보하고, 이를 바탕으로 2000년대에 들어와서야 실제 무기체계를 개발·전력화하고 있다. 또한 지속적으로 레이저 출력을 높임과 동시에 더욱 정교한 레이저무기를 개발 하고 있다. 레이저무기 개발 사업은 단 하나의 무기를 만들고 끝나는 것이 아니라, 탑재 방식·출력 크기·사용 장소(지상, 공중, 해상, 우주) 등에 따라 새로운 유형의 무기로 발전시킬 수 있다. 하지만 여러 유형에 따라 예상치 못한 다양한 광학적 특성이 발현되기 때문에 더욱더 이론과 현상에 대한 심도있는 분석이 필수적이다. 따라서 다양한 광학 현상에 관한 지속적인 연구와 모델링, 시뮬레이션 및 실험을 통한 검증 과정들이 조화롭게 이루어져야 한다. 이런 과정을 통해 개발되는 레이저 무기체계는 육군뿐만 아니라 공군, 해군, 그리고 나아가 우주공간에서도 활용될 수 있는 미래 다영역전투에 필수적인 무기체계로 발전할 것이다. 또한 이러한 노력이 계속되면 우리나라 역시 미국과 대등한 수준의 우수한 고출력 레이저무기를 보유한 국가로서 세계 군사력 강국으로 자리매김할 수 있을 것이라고 확신한다.

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댓글 1

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sas_mania(183.109.xxx.xxx)2023-09-27 07:43:29비가오거나 안개가 짙을때 구름이 짙을때도 산란되지 않으면 좋겠습니다.

엔지니어들께서 이런부분에 해결책을 찾고 있으시겠지요?

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