러 탱크 무력화 시킨 '자폭 드론', 국산 레이저로 잡는다

생산기술연구원, 3KW급 고출력 광섬유 레이저 광원 국산화 성공
한화, 폭발물 제거 및 대공무기 활용 계획

[아시아경제 김봉수 기자] 무인 드론을 근거리에서 격추시킬 수 있는 고출력 대공 레이저 무기가 국산화됐다.

한국생산기술연구원은 날아오는 무인 드론을 근거리에서 격추시킬 정도로 강력한 레이저 출력을 낼 수 있는 '3킬로와트(㎾)급 광섬유 레이저 광원’을 국내 최초로 개발했다고 23일 밝혔다.

값 싸고 누구나 제작할 수 있는 무인 드론은 최근 잇따른 전쟁에서 '지상전의 왕자'로 불리는 탱크를 무력화시키는 등 신종 무기로 각광받고 있다. 테러 수단으로 활용될 수도 있어 주요 시설 보호를 위해서도 대응할 수단이 반드시 필요한 상황이다. 수십~수백억원짜리 미사일로는 '가성비'가 안 나온다. 이에 따라 신속·정확하면서도 미사일방어 시스템보다 저렴한 비용으로 운용 가능한 레이저 무기가 차세대 방공체계로 각광받고 있다.

레이저 무기에는 빛의 전(全)반사를 이용해 광속으로 빔을 쏠 수 있는 광섬유 기반의 레이저를 주로 적용하는데, 빔 품질이 우수하고 외부 간섭에 따른 에너지 손실도 거의 없어 고출력에 유리하기 때문이다. 특히 ㎾급 고출력 레이저 가공기는 이미 소부장 100대 핵심 전략품목으로서 반도체, 디스플레이, 자동차, 조선 등 제조 분야에서 절단, 용접, 드릴링과 같은 다양한 용도로도 사용되고 있다. 문제는 레이저 성능을 궁극적으로 결정하는 핵심 부품인 광원 모듈은 미국, 독일, 일본 등 선진국 수입에만 의존하고 있어, 제조혁신과 자주국방 실현을 위해 광원기술 국산화가 절실한 실정이다.

국산 대공레이저 무기 부품 개발 성공-광원 출력테스트 결과 3㎾를 달성한 모습. 사진제공=한국생산기술연구원

또 일반적으로 광섬유 레이저의 출력이 ㎾급으로 높아지면, 수㎜ 두께의 강철도 자를 수 있는 강력한 성능을 보여준다. 그러나 레이저 출력이 증가할수록 광섬유가 과열되거나 원하지 않는 레이저 빛이 발생하는 비선형 문제로 인해 레이저 출력이 제한되고 광섬유 손상이 발생한다. 이 때문에 하나의 광섬유를 광원으로 사용하는 단일채널 단일모드 레이저의 경우, 상업적으로 이용 가능한 출력이 그동안 약 2 ㎾ 내로 머물러 왔다.

연구팀은 지난 2월 단일채널 단일모드 출력을 최대 3 ㎾까지 높일 수 있는 광섬유 레이저 광원 개발에 성공하고 시제품을 한화에 납품했다. 현재 국내에서 개발된 광섬유 레이저 광원 중 가장 높은 출력이며, 해외 상용 제품들의 출력이 모두 3 ㎾ 이내라는 것을 고려하면 세계 기술과의 격차도 크게 줄인 것으로 평가된다.

연구팀은 레이저의 비선형 현상 저감과 빔 품질 향상을 위한 이론적 분석을 바탕으로, 효과적인 방열 구조설계를 완성시켜 목표를 상회하는 3 ㎾급의 출력을 달성해낼 수 있었다. 개발한 기술이 상용화되면 산업 분야에서 레이저 절단·용접 공정의 생산성을 증대시키는 한편, 국방 분야에서 기동식 대공방어 레이저 무기 및 폭발물 원거리 처리 용도에 적용 가능하다. 2개 이상의 광섬유 레이저 채널을 하나로 뭉치는 ‘파장 빔 결합 (Spectral Beam Combining, SBC)’ 방식에도 유리하여 100 ㎾ 이상의 더 높은 출력 및 미사일 방어에 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

연구팀의 정훈 박사는 “개발한 광원기술은 최적화 연구가 동시에 이뤄져 산업에 바로 적용 가능한 단계로서 향후 단일 출력을 10 ㎾까지 끌어올릴 계획”이라며 “관련부품인 특수 광섬유, 레이저 다이오드, 신호광·펌프광 컴바이너 등의 국산화 연구도 기업과 병행 중”이라고 말했다.

한편 한화는 이번 연구 결과를 활용해 폭발물 처리기 및 대공용 소형 레이저 무기를 개발할 예정이다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr