레이저 무기체계는 지향성 에너지 무기의 핵심 장비로서 고에너지 레이저 빔을 방출하여 표적 표면에 지속적으로 작용하고 절제, 방사선 등의 물리적 효과를 활용하여 정밀한 피해를 줍니다. 탄도미사일 요격, 공대공/지대공 미사일 방어, 지상 목표물에 대한 정밀 타격 등 전투 임무를 효과적으로 수행할 수 있다. 레이저 무기는 전통적인 운동에너지 무기에 비해 높은 손상 정밀도, 신속한 대응, 탁월한 운용 비용 효율성 등 세대적 이점을 얻어 글로벌 군사 기술 개발의 핵심 방향 중 하나가 되었습니다.
동시에, 무인항공기(UAV) 기술의 급속한 발전과 대중화로 인해 군사정찰, 전장감시, 정밀타격, 민간군수, 지리측량 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 담당하게 되었습니다. 그러나 이로 인해 UAV 위협이 점점 더 두드러지게 발생했습니다. 현재 전 세계 100개 이상의 국가에 군용 UAV가 장착되어 있으며, 그 중 소형 상업용 UAV는 저렴한 비용의 치명적인 무기 플랫폼으로 쉽게 개조될 수 있습니다. UAV의 비대칭 전투 효율성은 Nagorno-Karabakh 분쟁 및 러시아-우크라이나 분쟁과 같은 지역 핫스팟에서 완전히 입증되었습니다. 특히 놀라운 점은 UAV 떼 전투 모드의 출현입니다. 2022년 나고르노-카라바흐 분쟁에서 발생한 자살 무인기 50대의 클러스터 공격은 이러한 저비용 포화 공격에 대응할 때 기존 방공 시스템의 비용 효율성 불균형 딜레마를 직접적으로 드러냈습니다. 이러한 배경에서 항무인항공기(Anti-UAV) 기술은 여러 나라의 국방 분야에서 연구의 초점이 되고 있습니다. 레이저 무기는 하드킬 무기로서 고유한 장점을 갖고 있어 대무인항공기 시스템의 핵심 요격수단으로 자리 잡았으며, 그 적용은 기술 시연 단계에서 실용화 단계로 옮겨갔다.
그러나 UAV 기술의 급속한 반복은 FPV(1인칭 시점) UAV 및 광섬유 UAV와 같은 새로운 유형의 표적에 대한 방어 난이도가 크게 증가함에 따라 새로운 과제도 가져왔습니다. 진화하는 UAV 위협과 전투 스타일에 대처하려면 UAV 표적 특성에 대한 심층 분석을 수행하고 다양한 표적 유형, 전투 시나리오 및 공격 모드에 적합한 레이저 대 UAV 시스템을 개발하여 장비 개발 및 설계에 긍정적인 지침을 제공하는 것이 시급합니다. 본 논문에서는 대무인항공기 분야에서 레이저 무기의 적용을 중심으로 먼저 레이저 무기의 기술적 기반과 개발 내역을 정리하고, 레이저 대무인항공기의 기술적 요구사항과 무인기 표적 특성과 결합된 레이저 대무인항공기 시스템의 구성을 논의하고, 이들의 적용 장점을 분석하며, 마지막으로 향후 개발 동향을 기대하며 관련 연구에 참고자료를 제공한다.
2 레이저 무기의 운용 메커니즘 및 개발 현황
2.1 레이저 무기의 작동 메커니즘
레이저 무기의 핵심 손상 원리는 고에너지 레이저 빔을 사용해 표적 표면에 조사해 복잡한 물리·화학적 반응을 일으키고, 이로 인해 표적의 온도 상승, 절제, 파괴 등의 변화가 표적의 구조적 상태와 재료 특성에 변화를 일으켜 궁극적으로 전자 부품의 고장이나 구조적 손상으로 이어진다는 것이다. 기술 핵심에는 레이저 생성, 에너지 증폭, 정밀 포커싱이라는 세 가지 핵심 링크가 포함됩니다.
레이저 무기는 출력 수준에 따라 분류하면 저출력과 고출력의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 저전력 레이저 무기는 주로 표적의 주요 구성 요소를 교란하고 눈부시게 하는 것을 목표로 하며 현재 군대에 장착되어 있습니다. 반면, 고출력 레이저 무기는 목표 구조물을 뚫고 파괴적인 피해를 입히는 것을 목표로 삼습니다. 그들의 기술은 점점 더 성숙해졌고, 미래의 현대전과 국지적 갈등에서 핵심적인 역할을 하게 될 것입니다. 운반 플랫폼에 따라 분류된 레이저 무기 시스템은 다양한 전투 시나리오의 요구에 맞게 선박 탑재, 차량 탑재, 공중, 지상 및 우주 기반 유형으로 더 나눌 수 있습니다.
2.2 레이저 무기 개발 현황
레이저 무기에 대한 연구는 1960년대부터 시작됐다. 레이저 기술이 등장하자마자 높은 지향성, 높은 에너지 밀도, 광속 전파라는 독특한 장점이 군사 분야에서 큰 주목을 받았습니다. 미국, 소련 등 군사강국들은 관련 연구 프로그램을 주도적으로 시작했으며, 초기에는 저전력 레이저 무기의 시험 및 기술 검증에 중점을 두었습니다.
1970년대부터 1980년대까지 레이저 무기 연구는 심층적인 기술 탐구 단계에 들어섰다. 미국과 소련은 '고에너지 레이저 시스템 시험 시설(HELSTF)', '공중 레이저 연구소(ALL)' 등 핵심 프로젝트를 통해 레이저 무기의 기술적 타당성과 대기 전파 특성을 체계적으로 검증했다. 1980년대 중후반에 이르러 연구 초점은 점차 중출력 레이저 무기 개발로 옮겨갔다. 그 중 미국의 '공중 레이저 연구소(ALL)' 프로젝트는 여러 차례의 공중 시험을 통해 공중 기반 플랫폼에서 레이저 무기의 적응 가능성을 성공적으로 검증했습니다.
1990년대에는 고에너지 레이저 무기가 핵심 연구 방향이 됐다. 미국의 '전술적 고에너지 레이저(THEL)' 프로젝트가 로켓 요격 시험을 성공적으로 완료해 레이저 무기의 실용화 가능성을 최초로 확인했다. 이 단계에서 레이저 무기의 성능은 여전히 제한적이었지만 일련의 테스트를 통해 21세기 고에너지 레이저 무기 개발을 위한 견고한 기반이 마련되었으며 실험실에서 전장 응용으로의 전환이 촉진되었습니다.
21세기부터 고에너지 레이저 기술의 비약적인 발전과 함께 공중 레이저 무기는 급속한 발전의 시대에 들어섰다. 다양한 국가에서 장비 소형화, 플랫폼 적응성 및 실제 적용 분야에서 일련의 중요한 결과를 달성했습니다. 2002년 미국 미사일 방어국(MDA)은 부스트 단계에서 탄도 미사일을 요격하는 것을 목표로 보잉 747 항공기 플랫폼에 메가와트급 레이저를 통합하는 '공중 레이저(ABL)' 프로젝트를 시작했습니다. ABL 프로젝트는 높은 기술적 복잡성과 비용 초과로 인해 2011년에 종료되었지만, 이를 통해 축적된 항공 기반 플랫폼 적응 경험은 후속 연구에 귀중한 지원을 제공했습니다.
현재 전 세계 많은 국가에서 레이저 무기의 실제 배치 또는 핵심 기술 혁신을 달성했습니다. 러시아가 공개적으로 공개한 'Peresvet' 레이저 무기 시스템의 실제 배치가 완료되었으며 주로 UAV 및 미사일 요격 임무를 수행합니다. 이스라엘이 개발한 '철광선' 고에너지 레이저 방어 시스템은 로켓, 포탄, UAV를 효과적으로 요격할 수 있습니다. 독일 라인메탈사가 개발한 '고에너지 레이저 무기 스테이션(HELWS)'은 출력 50kW로, 테스트를 통해 안정적인 무인항공기 및 미사일 요격 능력을 검증받았다. 이 밖에도 프랑스, 일본, 인도 등 국가에서도 공중 레이저 무기 분야를 활발히 탐색하고 있다.
중국은 최근 몇 년 동안 공중 레이저 무기 연구에서 놀라운 성과를 거두었습니다. 중국공정물리학회, 중국과학원 상하이광학정밀역학연구소, 국립국방기술대학교 등 과학 연구 기관은 다양한 고출력 고체 레이저와 파이버 레이저를 성공적으로 개발했으며 다중 빔 조합, 적응 광학 등 핵심 기술에서 획기적인 발전을 이루었습니다. 중국전자기술그룹(China Electronics Technology Group)과 중국북공업그룹(China North Industries Group)은 시스템 통합 및 테스트 검증 분야에서 뛰어난 결과를 달성했습니다. 여러 차례의 지상 및 공중 시험을 통해 UAV와 미사일을 요격하는 레이저 무기의 실제 능력을 완전히 검증했습니다. 중국은 고에너지 레이저 무기와 운반체 기술을 핵심 발전 방향으로 제시하고, 군사 및 민간 기술의 통합 개발을 적극적으로 추진하고 있다. '저고도 수호자' 레이저 대공방어 시스템, '사일런트 헌터' 레이저 무기 등 장비가 국내외 국방 전시회에 공개 전시돼 이 분야에서 중국의 기술력을 과시했다.
