|
|
소재공학과 인공지능의 혁신에 힘입어 적들의 탐지능력을 무력화하는 스텔스 기술이 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 머지않은 미래에는 전투기와 잠수함ㆍ전차에 이르는 모든 전투자원들이 레이더와 소나로부터 유령처럼 사라질 것이다.
음파 굴절시켜 소나 탐지 봉쇄… 주변 물흐름 제어해 유체 은폐
#심해 스나이퍼 유령
잠수함은 바다 속의 스나이퍼, 심해의 게릴라다. 하지만 대잠초계기 등 대잠방어체계의 발달로 갈수록 은닉성이 약화되고 있다. 최신 소나와 레이더는 현재의 스텔스 잠수함도 탐지해낸다. 소나는 음파의 반사파로, 레이더는 잠수함이 수중과 수면에 일으키는 미세한 물결을 감지해 위치를 파악한다.
하지만 현재 미국 듀크대의 야코슬라프 우르즈모프 박사와 데이비드 스미스 박사팀은 이 같은 첨단탐지 장비조차 무력화시킬 음향ㆍ유체 은폐기술을 연구하고 있다. 먼저 음향 은폐는 투명화 기술의 핵심소재인 메타소재를 이용한다. 빛을 굴절시켜 물체를 투명화하듯 음파를 굴절시켜 소나 탐지를 원천봉쇄하는 것. 연구팀은 원뿔과 실린더 형상의 물체 은폐에 성공했으며 추가연구를 통해 한층 복잡한 물체도 은폐가 가능하다는 입장이다.
유체 은폐는 잠수함 전체를 수백개의 소형 워터제트가 내장된 망사형 외피로 감싸 동체 주변의 물 흐름을 제어해 난류와 반류(伴流)를 제거하는 방식으로 연구가 진행 중이다. 각 워터제트가 외피로 유입된 물은 가속하고 잠수함을 떠나는 물은 감속시켜 애초의 흐름과 전혀 달라지지 않도록 만드는 것이다. 특히 이 기술은 수중 이동 물체의 전방 위쪽 수면이 볼록하게 올라오는 '베르누이 험프' 현상도 없애준다.
현재는 소형 저속 이동물체의 은폐에만 성공했지만 향후 기술개발이 완료되면 스텔스 소재를 능가하는 궁극의 인비저블 잠수함이 탄생한다는 게 연구팀의 설명이다.
레이더파 반사장치·코팅재 장착… 탐지 시스템 감쪽같이 기만 가능
#레이더 맞춤형 스텔스 폭격기
미 공군은 현재 20대의 B-2 스텔스 폭격기를 운영하고 있다. 이 가운데 19대의 기령(機齡)이 올해로 20년, 나머지 1대도 15년이나 됐다. 문제는 이 기간 각국의 통합방공시스템(IADS)이 비약적으로 발전했다는 것. 일례로 비교적 널리 보급된 다중분리 레이더 시스템은 이미 특정 스텔스 항공기들을 탐지해낸다.
이에 미국은 5년간 37억달러를 투자해 오는 2020년 취역을 목표로 B-2의 후계자 개발에 뛰어들었다. 실제 설계내역은 기밀이지만 군수기업 노스럽 그러먼의 제안서와 특허출원에 의해 일부 사항이 유출됐다.
먼저 동체는 스텔스 특유의 전익기 디자인이 유지될 것으로 전망된다. 다만 동체 윗면에 대형 공기흡입구 2개를 가진 B-2와 달리 소형 공기흡입구 4개가 채용될 것으로 보인다. 기존 형태는 날카로운 모서리가 있어 레이더 피탐률을 높인다는 이유에서다.
가장 특징적 부분은 맞춤형 스텔스 코팅. 현 스텔스 코팅재는 카르보닐철 등 철 화합물이 함유돼 있어 중량 상승과 연비 하락이 나타나고 주기적 재도색도 필요하다. 반면 차세대 스텔스 폭격기에는 속이 빈 나노 세라믹 입자를 활용한 신개념 코팅재의 적용이 예상된다. 미국 세노 테크놀로지스가 개발 중인 이 코팅재는 가볍고 내구성이 강한데다 입자 표면을 탄소ㆍ은 등 다양한 소재로 코팅하는 게 가능해 임무지역에 따라 특정 레이더시스템을 완벽히 기만하는 스텔스기를 제작할 수 있다.
전차에 '전열 셀' 장착해 열 숨겨… 향후 2년내 실전 투입 가능할듯
#온도감응 카멜레온 전차
스텔스화의 대상에서 전차도 예외가 아니다. 전차는 태생적으로 뜨거운 열기를 발산, 적외선 및 열 이미징 장비만 있다면 야간에도 손쉽게 발각돼 피격 당할 수 있기 때문이다.
이와 관련해 영국 방위산업체 BAE시스템스가 얼마 전 이 난제를 해결할 수 있는 열 제어시스템 '어댑티브'의 개발을 마치고 현장테스트에 들어갔다. 이 시스템은 전차 외부에 수백개의 경량 '전열 셀(electrothermal cell)'을 장착해 열을 숨긴다. 적외선 센서가 감지한 전차 주변의 열기 데이터를 바탕으로 내장 프로세서가 전열 셀의 온도를 주변환경과 동일하게 조정하는 메커니즘이다. 이렇게 전차는 500m 이내에서 적외선이나 열 이미징 장비로 관측해도 보호색을 띤 카멜레온처럼 지형지물과 구분이 불가능해진다.
또한 승무원들은 전차가 정차했을 때는 주변과 열기를 동일화하고 이동시에는 승용차나 동물이 내는 열기를 발산하도록 해 적을 속일 수도 있다.
BAE시스템스는 향후 2년 내 어댑티브 전차의 실전 투입이 가능할 것으로 보고 있으며 이미 온도와 함께 색상과 밝기까지 제어할 수 있는 2세대 어댑티브의 개발에도 돌입한 상태다.
한편 이와는 별도로 미 육군은 전투 차량용 하이브리드 엔진을 실험하고 있는데 내연기관 대신 전기모터를 사용하는 이 엔진이 어댑티브 전차에 채용될 경우 기도비닉(企圖秘匿) 능력의 획기적 증진이 예견된다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
