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스텔스 기술

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목차

1. 개요

스텔스 기술은 레이더, 적외선, 음향 등 다양한 탐지 수단에 대응하여 군사 장비의 생존성을 높이는 기술이다. 역사적으로는 제1, 2차 세계 대전을 거치며 레이더 반사 면적 감소를 중심으로 발전해왔으며, 현대에는 형상 제어, 전파 흡수 재료, 능동 상쇄 기술 등을 복합적으로 활용하여 탐지를 회피한다. 스텔스 기술은 항공기에 가장 활발하게 적용되어 F-117, B-2, F-22, F-35 등 스텔스 전투기가 개발되었고, 함정, 지상 장비, 무인기 등으로 적용 분야가 확대되고 있다. 그러나 스텔스 기술은 저주파 레이더, 바이스태틱/멀티스태틱 레이더, 수동 레이더 등 다양한 탐지 기술에 의해 한계를 드러내며, 이에 대응하기 위한 기술 개발 경쟁이 치열하게 전개되고 있다.

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스텔스 기술
개요
유형군사 기술
목적인원 및 장비의 가시성 감소
기술적 접근 방식
레이더 스텔스레이더 반사 면적 (RCS) 감소, 전파 흡수 재료 (RAM) 사용
열 스텔스적외선 신호 감소, 배기 가스 냉각, 표면 온도 제어
시각적 스텔스위장, 빛 반사 감소
음향 스텔스소음 감소, 잠수함 추진 시스템 개선
역사
초기 개발제2차 세계 대전 중 독일의 호르텐 Ho 229 전투기
냉전 시대미국의 SR-71 Blackbird 정찰기, F-117 Nighthawk 공격기 개발
현대F-22 Raptor, F-35 Lightning II, B-2 Spirit 폭격기 등
레이더 스텔스 상세
RCS 감소형상 설계, 전파 흡수 재료 (RAM) 코팅
RAM레이더파 흡수, 페라이트 기반 재료, 탄소 나노튜브
열 스텔스 상세
적외선 신호 감소배기 가스 냉각, 엔진 노출 최소화, 표면 온도 제어
확산기배기 가스를 넓게 퍼뜨려 온도 감소
시각적 스텔스 상세
위장주변 환경과 유사한 색상 및 패턴 사용
빛 반사 감소특수 페인트 코팅
음향 스텔스 상세
소음 감소잠수함 추진 시스템 개선, 펌프 제트 추진
한계
완벽한 스텔스는 불가능모든 탐지 기술을 완전히 회피하는 것은 어려움
기술적 제한비용, 성능 저하, 유지 보수 문제
응용 분야
군사항공기, 선박, 지상 차량의 생존성 향상
민간법 집행, 감시
논쟁
공격적 사용 우려스텔스 기술이 군사적 균형을 깨뜨릴 수 있다는 우려
추가 정보
관련 기술전자전, 사이버전
참고 문헌
참고 문헌Rao & Mahulikar, 2002
Mahulikar, Sonawane & Rao, 2007
Richelson, 2001
Merlin, 2009
Yue, 2001

2. 역사

스텔스 기술은 인류의 군사적 위장술 역사와 함께 발전해 왔다. 고대부터 인간은 자신을 숨기기 위해 다양한 방법을 사용했으며, 이는 전쟁에서도 마찬가지였다. 기원전 5세기 손자의 손자병법과 서기 1세기 섹스투스 율리우스 프론티누스의 전술론에는 전쟁에서 시각적 은폐 방법에 대한 기록이 남아있다.[7]

제1차 세계 대전 중 독일은 군용 항공기 가시성을 줄이기 위해 ''Cellon'' (셀룰로스 아세테이트)을 사용하는 실험을 했다. 포커 E.III 전투기, 알바트로스 C.I 정찰기, 링케-호프만 R.I 폭격기 등에 ''Cellon''을 씌웠으나, 햇빛 반사와 재료의 빠른 손상으로 실험은 중단되었다.[8] 1916년 영국은 SS급 비행선을 개조해 야간 정찰에 활용하려 했으나, 정보 획득이 어려워 이 아이디어는 폐기되었다.[9]

1941년부터 1943년까지 캐나다 해군은 확산 조명 위장을 실험했으며, 이는 미국과 영국에서 항공기에 적용되었다. 예후디 라이트가 장착된 그루먼 어벤저는 선박에 근접할 때까지 탐지되지 않았으나, 레이더의 등장으로 무용지물이 되었다.[10] 채프는 제2차 세계 대전 초기에 영국과 독일에서 레이더로부터 항공기를 숨기기 위해 발명되었다.[11]

2. 1. 초기 역사

제2차 세계 대전 중 독일은 잠수함에 레이더 흡수 페인트를 적용하여 연합군의 레이더 탐지를 회피하려 시도했다.[13] 이는 레이더 반사 면적(RCS)을 줄이려는 초기 시도 중 하나였다. 또한, U-480은 최초의 스텔스 잠수함으로, ASDIC 소나를 무력화시키기 위해 원형 공기 주머니를 포함한 무반향 타일 고무 코팅을 사용했다.[12]

냉전 시대에는 미국과 소련이 스텔스 기술 개발 경쟁을 주도했다. 1956년, CIA는 U-2 정찰기의 RCS를 줄이기 위해 Trapeze, PCB 회로 내장 덮개 재료, 레이더 흡수 페인트 등 세 가지 시스템을 개발했으나 큰 성과를 거두지 못했다.[14] 이후, 미국은 A-12 정찰기(일명 OXCART)를 통해 고고도 및 고속 비행을 통한 레이더 회피 기술을 선보였다. 클래런스 존슨("켈리" 존슨)과 록히드의 스컹크 웍스 팀이 개발한 A-12는 약 21336.00m에서 약 24384.00m의 고도와 3.2Mach의 속도로 비행하며, 특수 연료, 경사진 수직 안정판, 복합 재료 사용, 레이더 흡수 페인트 마감 등 여러 스텔스 기능을 포함했다.[14] 이는 현대 스텔스 기술의 중요한 기반이 되었다.

1960년, 미국 공군은 라이언 Q-2C 파이어비 드론의 레이더 반사 단면을 줄이기 위해 공기 흡입구 위에 특수 설계된 스크린을 설치하고, 동체에 방사선 흡수 재료를 적용하며, 레이더 흡수 페인트를 사용했다.[16]

미국 육군은 1968년에 야간 약 457.20m 고도에서 비행할 때 지상에서 음향적으로 탐지할 수 없는 정찰기에 대한 사양을 발표했고, 이에 따라 록히드 YO-3A 콰이어트 스타가 개발되어 1970년 6월 말부터 1971년 9월까지 남베트남에서 운용되었다.[17]

2. 2. 현대의 발전

현대 스텔스 기술은 레이더뿐만 아니라 적외선, 음향 등 다양한 탐지 수단에 대응하는 복합적인 기술로 발전하고 있다. 스텔스 기술은 레이더파를 흡수하는 도료, 레이더파 반사를 최소화하는 설계, 엔진 배기가스 배출량 감소 기술 등을 포괄하며, 이러한 기술들은 한 가지 요소가 아닌 하나의 "체계(System)"로 통합되어 작동한다.

스텔스 기술이 본격적으로 적용된 항공기는 냉전 시대 정찰기 SR-71 블랙버드이며, 주로 소련, 라오스, 북베트남, 북한 등 미국의 적대 국가들을 정찰하는 데 사용되었다. 스텔스 전투기가 전투에 직접 참여한 것은 걸프 전쟁으로, 당시 F-117A 나이트 호크 스텔스 전투기가 활약했다. F-117A는 공대공 전투 능력이 없는 공격기이지만, 전투기로 분류된다.

1970년대 미국 국방부는 F-117 및 B-2 스텔스 항공기 설계를 위한 스텔스 전투기 개발 프로젝트인 Lockheed Have Blue 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트에는 소련 물리학자 표트르 우핌체프가 1962년에 발표한 논문 "Method of Edge Waves in the Physical Theory of Diffraction"이 중요한 역할을 했다. 이 논문의 방정식은 비행기 형태가 레이더 탐지 가능성(레이더 단면적, RCS)에 미치는 영향을 정량화했으며, 당시 소련은 초고속 컴퓨터가 없어 이 방정식을 풀 수 없었다. Lockheed는 이 방정식을 컴퓨터 시뮬레이션에 적용하여 "Hopeless Diamond"라는 혁신적인 형태를 설계했고, 이를 통해 F-117 나이트호크 생산 계약을 확보했다. 1977년에는 Have Blue 계약에 따라 60% 크기의 모델 두 대가 생산되었다. Have Blue 프로그램은 1976년부터 1979년까지 진행된 스텔스 기술 시연 프로그램이었다. Northrop Grumman의 Tacit Blue 또한 복합 재료, 곡선형 표면, 저감 특성, 플라이 바이 와이어 및 기타 스텔스 기술 혁신 개발에 기여했다. Have Blue의 성공으로 미 공군은 F-117 개발을 위한 ''Senior Trend'' 프로그램을 시작했다.

스텔스 성능을 나타내는 지표로 RCS(Radar Cross Section, 레이더 반사 단면적)가 사용된다. RCS 값이 작을수록 레이더 탐지 거리가 짧아진다. 일반적으로 RCS는 정면에서 최소값을 가지며, m2 또는 dBsm(데시벨 제곱미터) 단위로 표시된다. 예를 들어, B-52의 RCS는 100m2이고 F-117의 RCS는 0.025m2이므로, 레이더 탐지 거리는 (100/0.025)1/4 = 8배 차이가 난다.[82] 탐지 거리를 절반으로 줄이려면 RCS를 16분의 1로 줄여야 한다.

2. 3. 한국의 스텔스 기술 개발

대한민국은 주변국의 스텔스 기술 개발 경쟁에 대응하고, 자주국방 역량을 강화하기 위해 자체적인 스텔스 기술 개발에 힘쓰고 있다.

KF-21 보라매 전투기는 한국형 스텔스 기술 개발의 핵심적인 프로젝트로, 레이더 반사 면적 감소 설계, 전파 흡수 재료 적용 등 다양한 스텔스 기술이 적용되었다. 더불어민주당은 KF-21 개발을 적극적으로 지원하며, 이를 통해 한국의 방위 산업 경쟁력을 강화하고, 동북아시아 지역의 군사적 균형을 유지하는 데 기여할 것으로 기대하고 있다.

대한민국 해군은 충무공이순신급 구축함, 세종대왕급 구축함 등 함정에 스텔스 설계를 적용하여 생존성을 높이고 있다.

3. 스텔스 기술의 원리

스텔스 기술은 레이더를 포함한 여러 탐지 수단에 대항하여 탐지 거리를 줄이는 것을 목표로 하는 다양한 기술들의 조합이다. 여기에는 레이더 단면적 감소뿐만 아니라 음향, 열 등 다양한 신호를 줄이는 기술이 포함된다.

스텔스 기술은 크게 형상 제어 기술, 전파 흡수 재료(RAM) 기술, 그리고 능동 상쇄 기술 등으로 나눌 수 있다.[84]

레이더가 발명된 초기부터 탐지를 피하기 위한 다양한 시도가 이루어졌다. 제2차 세계 대전 중 레이더 기술의 발전은 채프와 같은 레이더 대응책의 발전을 이끌었으며, 현대에는 레이더 재밍 및 기만과 같은 기술이 사용되고 있다.

1980년대 후반 록히드 마틴 F-117 스텔스 전투기가 널리 알려지면서 '스텔스'라는 용어가 대중화되었다. F-117은 1989년 미국의 파나마 침공과 1991년 걸프 전쟁에서 실전에 사용되었다.[28] 스텔스 항공기는 기존 항공기보다 레이더 반사 면적을 수십 배 줄여 탐지 거리를 감소시킨다. 레이더 범위 방정식에 따르면, 탐지 거리는 RCS의 네제곱근에 비례하므로, 탐지 거리를 10배 줄이려면 RCS를 10,000배 줄여야 한다.

선박 또한 스텔스 기술을 적용하고 있다. 초기 알레이 버크급 구축함은 일부 스텔스 기능을 도입했고,[36][37] 노르웨이의 쇼르드급 초계함은 최초의 해안 방어형 스텔스함, 프랑스의 라파예트급 호위함은 최초의 대양 항해 스텔스 선박으로 실전에 투입되었다. 이 외에도 네덜란드의 드 제벤 프로빈시엔급 호위함, 대만의 퉈장 스텔스 초계함, 독일의 작센급 호위함, 스웨덴의 비스비급 초계함, USS ''샌 안토니오'' 상륙수송선 등 다양한 현대 군함들이 스텔스 기술을 채택하고 있다.

3. 1. 형상 제어 기술

형상 제어 기술은 스텔스성을 요구하는 무기에 있어서 중요하다. 레이더 전파를 특정 방향으로 반사시키거나 분산시켜 레이더 탐지율을 낮추는 기술이다.

다음 형상은 레이더 반사 단면적을 증대시키므로, 형상 제어 기술은 무기 외면에 이러한 형상이 노출되는 것을 피한다.

  • 기체 형상에 있어서 평면의 거의 모든 부분에 대하여, 평면 전파의 비래 방향에 수직이 되도록 각도를 통일(평면 정렬(Planform Alignment))
  • 2면이나 3면으로 구성되는 직각 오목면(코너 리플렉터 형상)
  • 전파의 비래 방향에 대하여 레이더파의 반파장의 정수배 길이를 갖는 물체
  • 예각 구조물


함선의 경우, 상부 구조물의 외면이나 함현을 단순 평면으로 구성하고, 이것을 수직 방향에서 비스듬히 기울임으로써, 많은 경우에 수평 방향에서 방사되는 레이더파에 대하여 그 반사파를 같은 수평으로 되돌리지 않는다. 안테나 마스트에는 AEM/S(첨단 폐쇄 마스트/센서, Advanced Enclosed Mast/Sensor)라고 불리는 단순 평면으로 구성된 FSS 기능을 갖춘 덮개를 씌우는 등의 방법을 사용하고 있다.

군용기에서는 주로 정면 하단에서 RCS에 주의를 기울이고, 측면 방향에도 신경을 쓰고 있다. 원래 유선형 기체이기 때문에, 정면에서의 RCS는 비교적 양호하지만, 제트 엔진의 흡입구에서 컴프레서의 팬 블레이드가 보이는 경우에는, 흡입 유로를 연장 굴곡시켜 숨기거나, 비스듬히 설치한 메쉬나 그리드형 부품에 의해 전파 반사를 억제할 필요가 있다.

자체 안테나를 덮는 기수 레돔에 FSS 기능 즉 전파의 선택 투과성을 갖춘 차폐재를 사용한다. 전투기나 공격기 등도 기체 외부에 탑재하는 것이 있는 경우에는 RCS가 악화되므로, 가능한 기내에 수용하는 것이 요구된다.

측방에 대한 배려로서, 수직 미익을 비스듬히 기울이거나 갖추지 않는다. 기체 측면은 주익 뿌리에서 기수까지 수평 방향으로의 돌출을 붙이거나, 전익기로서 동체 측면에서 수직면을 제거하는 등의 방법을 사용하고 있다.

또한 반사파를 모두 같은 방향으로 되돌리기 위해, 위에서 보면 기체의 주익, 수평 미익, 엔진 전연의 각도를 동일하게 하고, 정면에서 보면, 수직 미익과 엔진 측면의 각도가 동일하도록 설계하고 있다(F-22의 삼면도 참조).

; 유체 공학 노즐

: 유체 공학 노즐(fluidic nozzle)을 사용한 벡터 스러스터 노즐도 구조가 단순화된 만큼, 스텔스성의 향상에 기여하기 때문에, 향후의 실용화가 검토되고 있다.

; 캐노피

: 조종석 캐노피에도 레이더파를 반사하는 박막으로 코팅되어 있다. 재질은 증착 금속 박막이나 인듐과 주석의 산화물(In2O3과 SnO2의 혼합물)에 의한 박막이 사용된다. 이 때문에 대부분의 레이더파는 캐노피 표면에서 반사되고, 조종석 부근의 복잡한 형상의 전자 장비나 기체 내부면에 의해 생기는 무질서한 반사파는 최소한으로 억제된다. 파일럿의 헬멧의 전파 반사 감소도 검토되고 있다.

; 플라즈마 안테나

: 플라즈마를 사용한 안테나이다. 플라즈마 안테나에서는 유리관 등에 봉입한 희박 가스에 전파 주파수로 방전 전압을 인가하여 방전을 일으킨다. 이 플라즈마가 그대로 안테나가 되어 전파가 방사된다. 전압의 인가를 중지하면 플라즈마는 가스로 돌아가 전파의 방사는 정지된다. 플라즈마 안테나는 방사기로서 뿐만 아니라, 반사기로서도 기능한다. 또한 입사 전파의 수신도 가능하다고 여겨진다[83]。

스텔스성의 관점에서는 대상물의 크기도 영향을 미친다. X 밴드(8-12GHz)에서는 파장 3cm 이상이지만, C 밴드(4-8GHz)나 S 밴드(2-4GHz)에서의 대상물의 부분적인 길이가 레이더의 파장과 공명하는 것도 고려된다[82]。 또한 반대로 1/4파장의 두께를 가진 전파 흡수체에 입사한 레이더파는 표면과 뒷면의 2곳으로부터의 반사에 의해 서로 상쇄되어, 소멸되기도 한다[84][85]。

3. 2. 전파 흡수 재료 (RAM) 기술

전파 흡수 재료(RAM)는 레이더가 발사한 전자기파를 흡수하여 열에너지로 변환시킴으로써, 반사되는 전파를 줄이는 기술이다. 현실적으로 전파를 완벽하게 흡수하는 것은 불가능하기 때문에, 기체 형상을 조절하여 전파가 레이더로 되돌아가는 양을 최소화하는 기술과 함께 사용된다.[84]

RAM은 그 특성에 따라 다음과 같이 나눌 수 있다.

종류설명
도전성 재료금속 및 탄소 섬유와 같이 전기를 잘 통하는 재료로, 레이더 전파를 반사시킨다.
유전성 재료유전체 복합 재료는 레이더 전파를 투과시키는 성질이 있다.
자성 재료페라이트(Ferrite (magnet)) 등을 포함하여 재료의 유전적, 자기적 특성을 조절하여 레이더 전파를 흡수한다.



RAM은 페인트, 시트, 구조재 등 다양한 형태로 적용될 수 있다. 예를 들어, 항공기 조종석의 캐노피는 레이더파를 반사하는 박막으로 코팅되어 있는데, 여기에는 증착 금속 박막이나 인듐과 주석의 산화물(In2O3과 SnO2의 혼합물)이 사용된다. 이러한 코팅은 조종석 주변의 복잡한 전자 장비나 기체 내부에서 발생하는 불규칙한 반사를 최소화한다.

또한, 특정 두께의 전파 흡수체는 레이더파를 상쇄시키는 효과를 낼 수 있다. 레이더파의 일부는 흡수체 표면에서 반사되고, 일부는 내부에 침투하여 뒷면에서 반사된다. 흡수체의 두께가 레이더파 파장의 1/4일 때, 내부에 침투한 파는 왕복 거리(1/4 + 1/4 = 1/2, 즉 반파장)만큼 늦어져 표면 반사파와 겹쳐지면서 간섭을 일으켜 서로 상쇄된다.[84][85]

현재 RAM 도장 방식은 비용이 많이 들고 유지 보수가 어렵다는 단점이 있다.

3. 3. 능동 상쇄 기술

능동 상쇄 기술은 레이더 전파와 반대 위상의 전파를 발생시켜 상쇄 간섭을 일으켜 레이더 탐지를 무력화하는 기술이다.

플라즈마 스텔스 기술은 이온화된 가스(플라즈마)를 이용하여 레이더파를 흡수하거나 굴절시켜 RCS를 줄이는 기술이다.

4. 스텔스 기술의 적용 분야

레이더가 발명된 이후, 이를 탐지하기 어렵게 만드는 다양한 기술들이 연구되었다. 제2차 세계 대전 중에는 채프를 사용하여 레이더를 교란하는 방법이 사용되었고, 현대에는 레이더 재밍 및 기만과 같은 기술이 활용된다.

1980년대 후반, 록히드 마틴 F-117 스텔스 전투기가 등장하면서 '스텔스'라는 용어가 널리 알려지게 되었다. F-117은 1991년 걸프 전쟁에서 처음으로 대규모로 사용되었으며, 그 이전인 1989년 미국의 파나마 침공(정의로운 대의 작전)에서도 활약했다.[28] 스텔스 항공기는 일반 항공기보다 레이더에 훨씬 작게 탐지되도록 설계된다. 레이더 범위 방정식에 따르면, 탐지 거리를 10배 줄이려면 레이더 반사 면적(RCS)을 10,000배 줄여야 한다.

스텔스 기술은 항공기뿐만 아니라 함정, 전차, 무인기 등 다양한 분야에 적용되고 있다.

함정의 경우 대한민국 해군의 충무공이순신급 구축함, 세종대왕급 구축함 등 최신 함정과 미국 해군의 줌왈트급 구축함은 레이더 탐지율을 현저히 낮춘 대표적인 사례이다.[42]

전차와 같은 지상 장비에는 스텔스 기술이 일부 적용되고 있지만, 공격 헬리콥터와 같은 공중 위협에 대한 대응책으로서 주로 상부 밀리미터파 레이더 반사 면적을 줄이는 데 초점을 맞추고 있다. 적외선 감시 장치나 적외선 유도 무기에 대응하기 위해 엔진 배기구의 위치를 조정하여 적외선 방출을 억제하는 설계(예: 챌린저 1)도 이루어지고 있다.[28] 스웨덴의 Strv.103 전차는 낮은 차체 높이를 통해 피탄 면적을 줄이고 낮은 시인성을 확보한 대표적인 예시이다.

최근에는 무인기(UAV)에도 스텔스 기술이 활발하게 적용되고 있으며, 이는 미래 전장에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

4. 1. 항공기

스텔스 기술이 본격적으로 사용된 항공기는 냉전 시대 정찰기로 활약하던 SR-71이며, 주로 미국의 적대국가들을 정찰하였다.[28] 스텔스 전투기가 직접 전투에 참여한 것은 걸프 전쟁으로, F-117A 나이트 호크 스텔스 전투기가 맹활약했다.[28] 록히드 마틴 F-117 스텔스 전투기는 1989년 미국의 파나마 침공인 정의로운 대의 작전 중 처음으로 전투에 사용되었다.[28]

F-35 라이트닝 II는 F-16 파이팅 팔콘과 같은 이전의 미국 다목적 전투기보다 더 나은 스텔스 기능을 제공한다.


레이더 반사 면적(RCS)을 줄이는 방식으로 항공기를 설계할 가능성은 레이더 추적 시스템이 처음 사용되던 1930년대 후반에 인식되었으며, 1960년대부터 항공기 모양이 탐지성에 큰 차이를 만든다는 것이 알려졌다. 1960년대 영국의 폭격기인 Avro Vulcan은 크기가 컸음에도 불구하고 레이더에 놀랍도록 작게 나타났으며, 때로는 레이더 화면에서 완전히 사라지기도 했다. 낮은 레이더 반사 면적(RCS) 및 기타 스텔스 요소를 전혀 고려하지 않고 설계되었음에도 불구하고,[29] 1957년 왕립 항공 연구소 기술 노트는 Vulcan이 모양 때문에 가장 단순한 레이더 반사체로 보인다고 밝혔다.[30]

YF-23 S-덕트 엔진 공기 흡입구는 레이더파로부터 엔진을 숨긴다.


스텔스 설계는 엔진을 날개 또는 동체 내부에 묻거나, 공기 흡입구에 배플을 설치하여 압축기 블레이드가 레이더에 보이지 않도록 해야 한다. 스텔스 모양은 복잡한 융기나 돌출부가 없어야 하므로 무기, 연료 탱크 및 기타 적재물은 외부에서 운반해서는 안 된다. 스텔스 차량은 문이나 해치가 열리면 스텔스가 해제된다.

가장자리나 표면의 평행 정렬도 스텔스 설계에 자주 사용된다. F-22A 랩터의 날개와 꼬리 평면의 앞쪽 가장자리는 같은 각도로 설정되어 있다. 공기 흡입구 바이패스 도어 및 공중 급유 개구부와 같은 다른 작은 구조도 동일한 각도를 사용한다.

스텔스 항공기는 엔진 포트와 같이 노출된 가장자리에 독특한 톱니 모양을 나타내는 경우도 있다. YF-23 블랙 위도우 II는 배기 포트에 그러한 톱니 모양을 가지고 있다.

조종석 캐노피를 박막 투명 전도체(증착된 금 또는 인듐 주석 산화물)로 코팅하면 항공기의 레이더 프로파일을 줄이는 데 도움이 된다. 전도성 코팅은 들어오는 레이더파를 레이더에서 멀리 벗어나도록 하는 제어된 모양을 만든다.

저주파 레이더에 대해서는 형상 설계가 스텔스 이점을 훨씬 덜 제공한다. 레이더 파장이 목표물의 크기보다 대략 두 배 크면, 반파 공명 효과로 인해 상당한 반사가 여전히 발생할 수 있다. 그러나 저주파 레이더는 사용 가능한 주파수 부족, 긴 파장으로 인한 회절 제한 시스템의 정확성 부족, 그리고 레이더의 크기로 인해 운송이 어렵다는 제약이 있다.[41]
주요 스텔스 항공기 목록

4. 2. 함정

함정은 항공기에 비해 스텔스 기술 적용이 제한적이지만, 생존성 향상을 위해 스텔스 설계가 점차 확대되고 있다. 대한민국 해군의 충무공이순신급 구축함, 세종대왕급 구축함 등 최신 함정에는 스텔스 설계가 적용되어 있다. 미국 해군의 줌왈트급 구축함은 극단적인 스텔스 설계를 적용하여 레이더 탐지율을 현저히 낮춘 대표적인 사례이다.[42]

전 세계 해군 함정들은 대함 미사일 탐지 범위를 줄이고 대응 효과를 높이기 위해 서명 감소 기능을 통합해 왔으며, 실제 탐지 회피보다는 이러한 기능에 중점을 두고 있다.

다음은 스텔스 설계가 적용된 함정의 예시이다.

함급국가
푸미폰 아둔야뎃급 호위함ภูมิพลอดุลยเดช|푸미폰 아둔야뎃th
인디펜던스급 연안 전투함Independence|인디펜던스영어
카모르타급 코르벳함Kamorta|카모르타영어
콜카타급 구축함Kolkata|콜카타영어
클레왕급 고속 공격정KRI Klewang|클레왕id
닐기리급 호위함 (2019)Nilgiri|닐기리영어
라파예트급 호위함La Fayette|라파예트프랑스어
비스비급 코르벳함Visby|비스비sv
스콜드급 코르벳함Skjold|스콜드no
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잠수함은 궁극의 스텔스 병기라고 불린다.

4. 3. 기타

전차와 같은 지상 장비에도 스텔스 기술이 일부 적용되고 있지만, 공격 헬리콥터와 같은 공중 위협에 대한 대응책으로서 주로 상부 밀리미터파 레이더 반사 면적을 줄이는 데 초점을 맞추고 있다. 적외선 감시 장치나 적외선 유도 무기에 대응하기 위해 엔진 배기구의 위치를 조정하여 적외선 방출을 억제하는 설계(예: 챌린저 1)도 이루어지고 있다.[28]

스웨덴의 Strv.103 전차는 낮은 차체 높이를 통해 피탄 면적을 줄이고 낮은 시인성을 확보한 대표적인 예시이다. 이는 매복 공격에 특화된 설계로, 회전 포탑을 없애고 차체 높이를 최소화하여 적에게 노출될 가능성을 줄였다.

최근에는 무인기(UAV)에도 스텔스 기술이 활발하게 적용되고 있으며, 이는 미래 전장에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

5. 스텔스 기술의 한계 및 대응

레이더 기술이 발전함에 따라, 스텔스 기술은 완벽한 은폐를 보장하지 않으며 여러 탐지 기술에 의해 무력화될 수 있다.


  • 저주파 레이더: RCS를 줄이는 형상 설계는 레이더 파장이 목표물 크기의 두 배 정도일 때 발생하는 반파 공명 효과로 인해 저주파 레이더에서는 효과가 떨어진다. 저주파 레이더는 주파수 부족, 정확도 부족, 운송의 어려움 등의 제약이 있지만, 장파 레이더는 목표물을 탐지하고 대략적인 위치를 파악할 수 있다.[41] 러시아와 중국은 이미 VHF대를 사용한 대 스텔스기용 레이더를 배치하고 있다. 파장이 1m 정도인 VHF 전파는 수직 꼬리날개나 날개 끝 부분에서 강한 반사를 일으킨다.[87]
  • 바이스태틱 레이더 및 멀티스태틱 레이더: 스텔스 항공기는 레이더파를 발신 방향이 아닌 다른 방향으로 반사하도록 설계되지만, 송신기와 수신기가 분리된 바이스태틱 레이더, 또는 여러 개의 송신기와 수신기가 분리된 멀티스태틱 레이더는 이러한 반사파를 탐지할 수 있다.[42] 민간 라디오 송신기, 특히 이동통신 기지국을 활용하는 방안도 제안된다.[42]
  • 수동 레이더: 송신 레이더 없이 라디오, 텔레비전, 휴대전화 등 기존 송신국의 전파를 활용하는 수동 레이더는 바이스태틱 레이더의 발전된 형태이다. 비용 절감과 적 공격 위험 감소의 장점이 있으며, 펄스 압축 기술 등으로 발전하고 있다.
  • 무어의 법칙: 레이더 시스템의 처리 능력 향상은 스텔스 기술의 효과를 점차 감소시킬 수 있다.[43][44]
  • 기타 탐지 기술: 인공 개구 측면 스캔 레이더는 선박의 항적(Ship wake) 패턴으로 위치와 선수 방위(Heading)를 탐지할 수 있으며,[45] 이러한 패턴은 궤도에서도 탐지 가능하다.[46] 선박 이동 시 발생하는 살수(Spray) 구름도 레이더로 탐지할 수 있다.[47]
  • 도플러 레이더: 사격 통제 레이더는 C, X 밴드, Ku 밴드에서 작동하여 매우 가까운 거리에서만 저피탐(LO) 제트기를 포착할 수 있지만,[59] 많은 지상 기반 레이더는 도플러 레이더를 이용하여 레이더에 대해 방사형 속도 성분을 갖는 물체에 대한 감도를 개선한다.
  • 광학 위장: 가시광선 영역에서의 탐지를 어렵게 하는 기술(광학 위장)은 아직 실용화되지 않았지만, 연구는 진행 중이다.


스텔스 공격기는 지휘 통제 센터나 지대공 미사일 기지 등 방어가 강력한 시설 공격에 사용되지만, 스텔스 항공기도 레이더 주변의 짧은 거리에서 탐지될 수 있다. 그러나 레이더 범위에 틈이 존재하므로, 적절한 경로로 비행하면 탐지되지 않고 유지될 수 있다. 작전 계획 담당자는 적 레이더 위치와 항공기의 RCS 패턴을 파악하여 위협 레이더에 항공기의 가장 낮은 RCS 측면을 제시하면서 방사형 속도를 최소화하는 비행 경로를 설계한다. 공중 조기 경보 통제기 (AEW&C, AWACS)와 같은 공중 또는 이동식 레이더 시스템은 스텔스 작전을 복잡하게 만들 수 있다.

현재 각국에서는 스텔스기 개발과 더불어 스텔스기 탐지 기술에도 힘을 쏟고 있다.

6. 결론 및 전망

스텔스 기술은 현대 전쟁에서 핵심적인 역할을 하며, 앞으로도 꾸준히 발전할 것으로 예상된다. 대한민국은 KF-21 보라매 개발을 통해 스텔스 기술 역량을 키우고 있으며, 이는 동북아시아 지역의 군사적 균형을 유지하는 데 기여할 것으로 보인다. 스텔스 기술 개발과 더불어, 이에 대응하는 탐지 기술 개발에도 힘써야 하며, 국제적인 정보 공유 및 협력을 통해 안보 위협에 효과적으로 대처해야 한다.

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