지난 5월 초, 미군의 레이저가 중동의 불특정 지역에서 전투 중 공격 드론 여러 대를 격추했다는 소식이 전해졌습니다. 이 기술이 성공적으로 사용된 첫 사례입니다.
드론은 미군에 치명적인 위협이 되어왔습니다. 레이저는 드론의 위협을 해결하는 데 독보적으로 적합합니다. 하지만 지금까지 여러가지 이유로 이러한 잠재력을 실현하지 못했었습니다.
미 육군 대변인은 “작전 보안 목적”으로 인해 5월에 있었던 이 사건에 대해 확인하거나 언급을 거부했습니다. 하지만 군 내부자들은 '팔레트형 고에너지 레이저(Palletized High Energy Laser)'의 성공에 기인한다고 말합니다. P-HEL로 알려진 이 시스템은 드론 방어와 관련하여 미래의 전장에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
“이것은 고에너지 레이저 무기 개발에서 주목할 만한 이정표입니다." 다이렉트 에너지 컨설턴트의 CEO이자 전 공군 연구소의 레이저 부문 책임자인 마크 나이스(Mark Neice)는 이렇게 말합니다.
레이저 무기 개발의 역사
레이저 무기는 소설과 대중문화 속에서 오랫동안 낭만적으로 묘사되어 왔습니다. 영화 '스타워즈'에서 행성을 폭파할 정도로 강력한 힘을 가진 레이저 무기, 데스스타의 강력한 힘에 경외감을 느끼지 않은 사람이 있을까요? 1897년 공상과학 작가 H.G. 웰스는 탐조등처럼 쉽게 조준하여 닿는 모든 것을 파괴하는 완벽한 무기로 화성인들의 열 광선을 구상했습니다.
하지만 이러한 무기를 실제로 만드는 것은 쉬운 일이 아니었습니다. 과학자들은 20세기 초에 여러 가지 “죽음의 광선” 개념을 연구했지만 성공하지 못했습니다. 다만 전파를 무기로 사용하려는 노력은 레이더 기술의 발명으로 이어졌습니다. 아인슈타인은 1917년 레이저 이론을 개발했고, 1960년 최초의 실험실 시연을 통해 군 자금 지원을 받아 이 이론이 현실화될 수 있었습니다.
레이저의 군사적 응용에는 기술적 어려움이 있었습니다. 전함을 침몰시키거나 탱크를 파괴하거나 항공기를 격추할 수 있을 만큼 강력한 빔을 만드는 것은 비현실적이었기 때문입니다. 하지만 레이저가 미사일의 금속 껍질을 뚫고 들어가면 미사일을 추락시키거나 폭발시킬 수 있습니다. 레이저는 소련의 미사일 위협에 대한 해답으로 여겨졌고, 쿠바 미사일 위기 이후 케네디 대통령은 레이저 미사일 방어를 “국가적 최우선 과제”로 삼았습니다.
1973년 11월 13일, 엔지니어들은 마침내 뉴멕시코의 커틀랜드 공군 기지에서 레이저로 목표물을 격추하는 데 성공했습니다. 목표물은 미사일이 아니라 소형 무선 조종 항공기 또는 드론이었습니다.
이후에도 전장에서 사용할 수 있을 만큼 견고하고 안정적이며 강력한 레이저를 만들기 위한 도전이 이어졌습니다. 수십 년 동안 성공하지 못했습니다. 가장 큰 실패는 아마도 2002년에 나온 메가와트급 화학 무기인 YAL-1 에어본 레이저였을 것입니다. 개조된 747 항공기에 장착되는 형태였고 개발비가 10억 달러였습니다. 스타워즈 프로그램에서 파생된 에어본 레이저는 탄도 미사일을 격추하기 위한 것이었지만 사거리가 짧아 2014년에 조용히 퇴역했습니다.
현재 미군은 약 31개의 다양한 고에너지 레이저 프로그램을 보유하고 있지만 원하는 실제 결과를 얻지 못했습니다. 중동 전장의 군인들은 목표물에 빔의 초점을 맞추기 어렵다는 이유로 지향성 에너지 기동 단거리 방공(DE M-SHORAD) 시스템에 대해 “ 인상적이지않았다”고 평가했었습니다.
드디어 나온 성공 사례
의도한 대로 성능을 발휘한 유일한 시스템이 바로 P-HEL입니다.그 중심에는 블루헤일로(BlueHalo)사의 로커스트(LOCUST) 레이저가 있습니다. 수십 년에 걸친 노력을 바탕으로 하룻밤 사이에 큰 성공을 거둔 기술입니다.
텍사스 주 앨링턴 시에 본사를 둔 블루헤일로는 레이저 개발 분야에서 오랜 역사를 가진 방위 계약업체입니다. 이 회사의 로커스트 레이저는 자체 목표 추적 레이더가 장착된 3400파운드 무게의 고체 레이저 시스템으로, Xbox 컨트롤러로 유도하여 360도 방공 범위를 제공합니다.
블루헤일로 사는 지난 40년간 레이저를 활용하는 통신기술을 개발해왔습니다. 이 회사의 시스템은 국제우주정거장과 미군 위성들에 고속 데이터 링크를 제공합니다. 바로 이런 경험을 통해 빠르게 움직이는 표적에 레이저 스팟을 정확하게 고정하는 기술인 '빔 제어'에 대한 강력한 전문성을 구축할 수 있었습니다. 이것이 바로 로커스트 레이저가 효과적인 이유입니다.
블루 헤일로의 로커스트 고에너지 레이저 시스템
로커스트의 출력은 20킬로와트에 불과한 반면 DM M-SHORAD와 XN-1 LaWS는 50킬로와트, 아이언 빔으로 알려진 레이저는 무려 100킬로와트입니다. 다른 레이저의 출력에 비해 출력은 낮지만, 로커스트 레이저의 파워는 매우 집중적입니다. “안정성과 제어력이 뛰어나면 적은 전력으로 매우 효과적인 교전을 할 수 있습니다."라고 블루헤일로의 CEO인 조나단 머니메이커는 말합니다. “차이점은 획득, 포인팅 및 빔 제어에 있습니다.”
이 지능형 제어는 레이저를 1/4 크기의 지점에 집중시켜 1/4인치 강철을 쉽게 절단할 수 있을 정도로 집중력을 유지합니다. 로커스트의 AI 빔 제어 시스템은 드론을 인식하고 분류하여 가장 취약한 지점을 조준합니다. 쿼드콥터의 경우, 로터를 제거하는 것을 의미할 수 있습니다.
“더 큰 드론의 경우 날개를 절단하는 톱질 메커니즘을 살펴볼 수 있습니다."라고 머니메이커는 말합니다. 그는 이러한 유형의 지능형 타겟팅을 통해 로커스트는 군에서 '그룹 3'이라고 부르는 대형 드론도 몇 초 만에 파괴할 수 있다고 말합니다. 즉, 작고 민첩한 쿼드콥터부터 러시아와 이란이 대량으로 보내는 400파운드의 장거리 공격 드론까지 모두 공격할 수 있습니다.
이것이 바로 드론을 격추하는 최초의 레이저가 된 P-HEL의 기술입니다. 그리고 딱 맞는 시기에 우리에게 도착했습니다.
이 레이저는 향후 분쟁에서 매우 중요한 역할을 할 것입니다. 머니메이커는 “우리는 드론 위협이 솔직히 누구도 예상하지 못한 속도로 진화할 것이며, 이에 대응할 수 있는 유일한 방법은 다층 방어뿐이라는 것을 알고 있었습니다.”라고 말합니다.
올해 1월, 시리아 국경 근처의 군사 기지에서 드론 공격으로 미군 3명이 사망하고 40명 이상이 부상을 입었습니다. 미군이 공중 공격으로 사망한 것은 1953년 이후 처음 있는 일입니다.
우크라이나에서는 소형 드론이 엄청난 영향을 미치고 있으며, 일부 추산에 따르면 러시아 사상자의 80%가 드론 공격에 의한 것으로 나타났습니다. 향후 전쟁에서 미군은 이러한 드론의 공격에 직면할 수 있습니다.
“5년 전에도 드론의 위협은 존재했지만 다른 우선순위가 있었습니다."라고 니스는 말합니다. “이제 그 위협의 우선순위는 긴급한 조치를 취해야 하는 수준까지 높아졌습니다.” 스팅어 대공 미사일은 미국 전술 방공의 대부분을 담당합니다. 이 미사일은 고속 제트기와 공격 헬리콥터에 매우 효과적이지만, 대당 가격이 48만 달러에 달해 몰려드는 드론 떼를 처리하기에는 너무 부족합니다.
그에 비해, 탄약이 사실상 무제한으로 공급되는 레이저 시스템은 드론이 날아오는 대로 빠르고 가차없이 격추할 수 있습니다. 정밀하고 빠른 교전 속도 덕분에 레이저는 계층화된 대공 방어 시스템 안에서 최후의 방어선으로서 많은 드론을 빠르게 격추할 수 있습니다.
레이저에 대한 일반적인 우려 중 하나는 단순한 거울 코팅이 레이저를 튕겨내어 무력화시킬 수 있는지 여부입니다. 나이스는 이러한 우려에 대해 충분히 들어본 적이 있습니다.
“반사 코팅을 하면 표적을 추적하기가 조금 더 쉬워지지만, 현재까지 파괴 시간에 큰 영향을 미치는 효과적인 코팅을 찾지 못했습니다"라고 그는 말합니다. “다양한 코팅의 영향을 파악하기 위해 테스트를 수행하지만, 일반적으로 1초 미만의 차이밖에 나지 않습니다.”
레이저의 전투 성능이 입증되었으므로 이제 군대는 대규모 배치를 향해 빠르게 나아갈 수 있습니다. 나이스는 육군이 서로 다른 고(高)에너지 레이저 간의 총격전을 계획하고 있다고 말합니다. 소대 단위로 무기를 지급하는 대규모 생산 계약이 뒤따를 것입니다.
“육군은 소대당 한 대의 레이저 시스템을 배치할 계획입니다. 그것이 육군의 병력 구조가 작동하는 방식이기 때문입니다"라고 나이스는 말합니다. 그는 완전한 커버리지를 제공하기 위해 여러 대가 함께 작동해야 할 수도 있다고 덧붙입니다. “적절한 커버리지를 확보하려면 한 위치에 여러 개의 시스템이 있어야 사격 범위가 겹치지 않습니다”
머니메이커는 로커스트 레이저가 모듈식이며 적응력이 뛰어나다는 점에 주목합니다. P-HEL은 하나의 애플리케이션이지만, 이 회사는 이 무기를 군용 차량에 통합하기도 했습니다. 그의 팀은 현장에서 얻은 교훈을 바탕으로 개선하고 사거리와 치사율을 개선하기 위해 노력하고 있습니다.
궁극적으로 레이저는 공상과학 소설에서처럼 전장에서 흔히 볼 수 있게 될 것입니다. 국가의 안보를 지킨다는 큰 사명이 레이저 무기에게 주어질 것입니다.
공상과학 소설 속 꿈이었던 레이저 무기가 현실이 되었습니다.
지난 5월 초, 미군의 레이저가 중동의 불특정 지역에서 전투 중 공격 드론 여러 대를 격추했다는 소식이 전해졌습니다. 이 기술이 성공적으로 사용된 첫 사례입니다.
드론은 미군에 치명적인 위협이 되어왔습니다. 레이저는 드론의 위협을 해결하는 데 독보적으로 적합합니다. 하지만 지금까지 여러가지 이유로 이러한 잠재력을 실현하지 못했었습니다.
미 육군 대변인은 “작전 보안 목적”으로 인해 5월에 있었던 이 사건에 대해 확인하거나 언급을 거부했습니다. 하지만 군 내부자들은 '팔레트형 고에너지 레이저(Palletized High Energy Laser)'의 성공에 기인한다고 말합니다. P-HEL로 알려진 이 시스템은 드론 방어와 관련하여 미래의 전장에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
“이것은 고에너지 레이저 무기 개발에서 주목할 만한 이정표입니다." 다이렉트 에너지 컨설턴트의 CEO이자 전 공군 연구소의 레이저 부문 책임자인 마크 나이스(Mark Neice)는 이렇게 말합니다.
레이저 무기 개발의 역사
레이저 무기는 소설과 대중문화 속에서 오랫동안 낭만적으로 묘사되어 왔습니다. 영화 '스타워즈'에서 행성을 폭파할 정도로 강력한 힘을 가진 레이저 무기, 데스스타의 강력한 힘에 경외감을 느끼지 않은 사람이 있을까요? 1897년 공상과학 작가 H.G. 웰스는 탐조등처럼 쉽게 조준하여 닿는 모든 것을 파괴하는 완벽한 무기로 화성인들의 열 광선을 구상했습니다.
하지만 이러한 무기를 실제로 만드는 것은 쉬운 일이 아니었습니다. 과학자들은 20세기 초에 여러 가지 “죽음의 광선” 개념을 연구했지만 성공하지 못했습니다. 다만 전파를 무기로 사용하려는 노력은 레이더 기술의 발명으로 이어졌습니다. 아인슈타인은 1917년 레이저 이론을 개발했고, 1960년 최초의 실험실 시연을 통해 군 자금 지원을 받아 이 이론이 현실화될 수 있었습니다.
레이저의 군사적 응용에는 기술적 어려움이 있었습니다. 전함을 침몰시키거나 탱크를 파괴하거나 항공기를 격추할 수 있을 만큼 강력한 빔을 만드는 것은 비현실적이었기 때문입니다. 하지만 레이저가 미사일의 금속 껍질을 뚫고 들어가면 미사일을 추락시키거나 폭발시킬 수 있습니다. 레이저는 소련의 미사일 위협에 대한 해답으로 여겨졌고, 쿠바 미사일 위기 이후 케네디 대통령은 레이저 미사일 방어를 “국가적 최우선 과제”로 삼았습니다.
1973년 11월 13일, 엔지니어들은 마침내 뉴멕시코의 커틀랜드 공군 기지에서 레이저로 목표물을 격추하는 데 성공했습니다. 목표물은 미사일이 아니라 소형 무선 조종 항공기 또는 드론이었습니다.
이후에도 전장에서 사용할 수 있을 만큼 견고하고 안정적이며 강력한 레이저를 만들기 위한 도전이 이어졌습니다. 수십 년 동안 성공하지 못했습니다. 가장 큰 실패는 아마도 2002년에 나온 메가와트급 화학 무기인 YAL-1 에어본 레이저였을 것입니다. 개조된 747 항공기에 장착되는 형태였고 개발비가 10억 달러였습니다. 스타워즈 프로그램에서 파생된 에어본 레이저는 탄도 미사일을 격추하기 위한 것이었지만 사거리가 짧아 2014년에 조용히 퇴역했습니다.
현재 미군은 약 31개의 다양한 고에너지 레이저 프로그램을 보유하고 있지만 원하는 실제 결과를 얻지 못했습니다. 중동 전장의 군인들은 목표물에 빔의 초점을 맞추기 어렵다는 이유로 지향성 에너지 기동 단거리 방공(DE M-SHORAD) 시스템에 대해 “ 인상적이지않았다”고 평가했었습니다.
드디어 나온 성공 사례
의도한 대로 성능을 발휘한 유일한 시스템이 바로 P-HEL입니다. 그 중심에는 블루헤일로(BlueHalo)사의 로커스트(LOCUST) 레이저가 있습니다. 수십 년에 걸친 노력을 바탕으로 하룻밤 사이에 큰 성공을 거둔 기술입니다.
텍사스 주 앨링턴 시에 본사를 둔 블루헤일로는 레이저 개발 분야에서 오랜 역사를 가진 방위 계약업체입니다. 이 회사의 로커스트 레이저는 자체 목표 추적 레이더가 장착된 3400파운드 무게의 고체 레이저 시스템으로, Xbox 컨트롤러로 유도하여 360도 방공 범위를 제공합니다.
블루헤일로 사는 지난 40년간 레이저를 활용하는 통신기술을 개발해왔습니다. 이 회사의 시스템은 국제우주정거장과 미군 위성들에 고속 데이터 링크를 제공합니다. 바로 이런 경험을 통해 빠르게 움직이는 표적에 레이저 스팟을 정확하게 고정하는 기술인 '빔 제어'에 대한 강력한 전문성을 구축할 수 있었습니다. 이것이 바로 로커스트 레이저가 효과적인 이유입니다.
블루 헤일로의 로커스트 고에너지 레이저 시스템
로커스트의 출력은 20킬로와트에 불과한 반면 DM M-SHORAD와 XN-1 LaWS는 50킬로와트, 아이언 빔으로 알려진 레이저는 무려 100킬로와트입니다. 다른 레이저의 출력에 비해 출력은 낮지만, 로커스트 레이저의 파워는 매우 집중적입니다. “안정성과 제어력이 뛰어나면 적은 전력으로 매우 효과적인 교전을 할 수 있습니다."라고 블루헤일로의 CEO인 조나단 머니메이커는 말합니다. “차이점은 획득, 포인팅 및 빔 제어에 있습니다.”
이 지능형 제어는 레이저를 1/4 크기의 지점에 집중시켜 1/4인치 강철을 쉽게 절단할 수 있을 정도로 집중력을 유지합니다. 로커스트의 AI 빔 제어 시스템은 드론을 인식하고 분류하여 가장 취약한 지점을 조준합니다. 쿼드콥터의 경우, 로터를 제거하는 것을 의미할 수 있습니다.
“더 큰 드론의 경우 날개를 절단하는 톱질 메커니즘을 살펴볼 수 있습니다."라고 머니메이커는 말합니다. 그는 이러한 유형의 지능형 타겟팅을 통해 로커스트는 군에서 '그룹 3'이라고 부르는 대형 드론도 몇 초 만에 파괴할 수 있다고 말합니다. 즉, 작고 민첩한 쿼드콥터부터 러시아와 이란이 대량으로 보내는 400파운드의 장거리 공격 드론까지 모두 공격할 수 있습니다.
이것이 바로 드론을 격추하는 최초의 레이저가 된 P-HEL의 기술입니다. 그리고 딱 맞는 시기에 우리에게 도착했습니다.
이 레이저는 향후 분쟁에서 매우 중요한 역할을 할 것입니다. 머니메이커는 “우리는 드론 위협이 솔직히 누구도 예상하지 못한 속도로 진화할 것이며, 이에 대응할 수 있는 유일한 방법은 다층 방어뿐이라는 것을 알고 있었습니다.”라고 말합니다.
올해 1월, 시리아 국경 근처의 군사 기지에서 드론 공격으로 미군 3명이 사망하고 40명 이상이 부상을 입었습니다. 미군이 공중 공격으로 사망한 것은 1953년 이후 처음 있는 일입니다.
우크라이나에서는 소형 드론이 엄청난 영향을 미치고 있으며, 일부 추산에 따르면 러시아 사상자의 80%가 드론 공격에 의한 것으로 나타났습니다. 향후 전쟁에서 미군은 이러한 드론의 공격에 직면할 수 있습니다.
“5년 전에도 드론의 위협은 존재했지만 다른 우선순위가 있었습니다."라고 니스는 말합니다. “이제 그 위협의 우선순위는 긴급한 조치를 취해야 하는 수준까지 높아졌습니다.” 스팅어 대공 미사일은 미국 전술 방공의 대부분을 담당합니다. 이 미사일은 고속 제트기와 공격 헬리콥터에 매우 효과적이지만, 대당 가격이 48만 달러에 달해 몰려드는 드론 떼를 처리하기에는 너무 부족합니다.
그에 비해, 탄약이 사실상 무제한으로 공급되는 레이저 시스템은 드론이 날아오는 대로 빠르고 가차없이 격추할 수 있습니다. 정밀하고 빠른 교전 속도 덕분에 레이저는 계층화된 대공 방어 시스템 안에서 최후의 방어선으로서 많은 드론을 빠르게 격추할 수 있습니다.
레이저에 대한 일반적인 우려 중 하나는 단순한 거울 코팅이 레이저를 튕겨내어 무력화시킬 수 있는지 여부입니다. 나이스는 이러한 우려에 대해 충분히 들어본 적이 있습니다.
“반사 코팅을 하면 표적을 추적하기가 조금 더 쉬워지지만, 현재까지 파괴 시간에 큰 영향을 미치는 효과적인 코팅을 찾지 못했습니다"라고 그는 말합니다. “다양한 코팅의 영향을 파악하기 위해 테스트를 수행하지만, 일반적으로 1초 미만의 차이밖에 나지 않습니다.”
레이저의 전투 성능이 입증되었으므로 이제 군대는 대규모 배치를 향해 빠르게 나아갈 수 있습니다. 나이스는 육군이 서로 다른 고(高)에너지 레이저 간의 총격전을 계획하고 있다고 말합니다. 소대 단위로 무기를 지급하는 대규모 생산 계약이 뒤따를 것입니다.
“육군은 소대당 한 대의 레이저 시스템을 배치할 계획입니다. 그것이 육군의 병력 구조가 작동하는 방식이기 때문입니다"라고 나이스는 말합니다. 그는 완전한 커버리지를 제공하기 위해 여러 대가 함께 작동해야 할 수도 있다고 덧붙입니다. “적절한 커버리지를 확보하려면 한 위치에 여러 개의 시스템이 있어야 사격 범위가 겹치지 않습니다”
머니메이커는 로커스트 레이저가 모듈식이며 적응력이 뛰어나다는 점에 주목합니다. P-HEL은 하나의 애플리케이션이지만, 이 회사는 이 무기를 군용 차량에 통합하기도 했습니다. 그의 팀은 현장에서 얻은 교훈을 바탕으로 개선하고 사거리와 치사율을 개선하기 위해 노력하고 있습니다.
궁극적으로 레이저는 공상과학 소설에서처럼 전장에서 흔히 볼 수 있게 될 것입니다. 국가의 안보를 지킨다는 큰 사명이 레이저 무기에게 주어질 것입니다.
파퓰러메카닉스, 2024년 9월 30일
사진: 블루헤일로