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지향성 에너지 무기

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목차

1. 개요

지향성 에너지 무기는 에너지 빔을 사용하여 목표물을 공격하는 무기 체계이다. 고대부터 존재했다는 기록이 있으며, 아르키메데스가 햇빛을 이용해 로마 함선을 불태웠다는 전설이 있다. 20세기에는 레이더 개발의 계기가 된 "죽음의 광선" 연구가 있었고, 제2차 세계 대전 중에는 음파포, X선 빔 무기, 일본의 '쿠호 병기' 등 다양한 에너지 무기 연구가 진행되었다. 21세기에는 레이저 무기가 발전하여 미국 해군이 LaWS를 시험하고 보잉이 HEL-MD를 개발하는 등 실용화 단계에 접어들었다. 또한 마이크로파, 입자빔, 플라스마, 음향 무기 등 다양한 유형의 지향성 에너지 무기가 연구되고 있으며, 한국에서도 레이저 무기 개발이 진행되고 있다.

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지향성 에너지 무기
지도 정보
기본 정보
유형무기
에너지 유형전자기파 또는 입자
작동 방식표적에 집중된 에너지를 방사하여 손상
역사 및 개발
개발 시작1960년대
초기 응용 분야레이저 무기
기술 발전마이크로파 무기, 입자 빔 무기 등으로 확장
작동 원리
에너지 생성레이저, 마이크로파 발생기, 입자 가속기 등 사용
에너지 집중렌즈, 거울, 안테나 등을 사용하여 에너지 빔 형성
에너지 전달표적에 에너지 빔을 전달하여 손상
손상 메커니즘열손상: 고온으로 표면을 녹이거나 태움
전자기 간섭: 전자 장비 오작동 유발
충격파: 강력한 에너지로 물리적 충격 유발
종류
레이저 무기레이저 빔을 사용하여 표적 손상
마이크로파 무기마이크로파를 사용하여 전자 장비 무력화 또는 인체에 고통 유발
입자 빔 무기입자 가속기로 가속된 입자 빔을 사용
음파 무기강한 음파를 사용하여 인체에 고통 유발 또는 장비 손상
장점
정밀성목표물을 정확하게 타격 가능
속도에너지 빔은 매우 빠른 속도로 이동
사거리장거리 공격 가능
탄약 필요 없음발사체 필요 없어 지속적인 사용 가능
저렴한 운용 비용탄약 비용 없어 운용 비용 절감
단점
날씨 영향대기 조건에 따라 성능 저하 가능
에너지 요구량높은 에너지 공급 필요
크기 및 무게장비가 크고 무거울 수 있음
표적 제한일부 표적에만 효과적일 수 있음
비용개발 및 생산 비용이 높을 수 있음
실제 응용
군사 분야미사일 방어
드론 격추
적 장비 무력화
민간 분야산업용 절단 및 용접
의료용 수술
연구용
개발 국가
미국미국 해군에서 레이저 무기 개발 및 배치
미국 공군에서 마이크로파 무기 개발
중국레이저 무기 개발 및 배치
마이크로파 무기 개발
러시아레이저 무기 개발
마이크로파 무기 개발
영국드래곤파이어 레이저 무기 개발
프랑스레이저 무기를 탑재한 소형 위성 개발 계획
이스라엘아이언 빔 레이저 방어 시스템 개발
인도KALI 레이저 무기 개발
파키스탄Project Azm에서 지향성 에너지 무기 연구
이란레이저 방공 시스템 개발
터키ARMOL 레이저 무기 개발
대중 문화
등장 매체스타워즈
스타 트렉
다양한 SF 영화 및 소설
추가 정보
관련 용어레이저
마이크로파
입자 빔
고출력 마이크로파 무기
음파 무기
미래 전망기술 발전으로 더 작고 강력한 지향성 에너지 무기 개발 전망

2. 역사

2013년 폰스함에 장착된 AN/SEQ-3 레이저 무기 시스템


러시아 MAKS 에어쇼 2009에 전시된 콜추가 패시브 레이다


지향성 에너지 무기(DEW)는 공상과학 소설, 영화, 애니메이션 등에서 자주 등장하는 무기이다. 19세기 말 H. G. 웰스의 우주 전쟁에 나오는 살상 광선이 그 예시이다. 제2차 세계 대전 당시에는 전파 무기의 일환으로 괴력선 등의 연구가 여러 국가에서 진행되었다.

  • 2008년, 노스롭 그루만은 전투용으로 적합한 고체 레이저 무기인 퍼스트스트라이크를 선보였다. 이 레이저는 15kW의 출력을 가지며, 7개를 결합하면 100kW의 레이저포를 만들 수 있다.
  • 2013년 미국 해군은 USS 폰스 (LPD-15)함에 33kW 출력의 AN/SEQ-3 레이저 무기 시스템(LaWS)을 장착하여 시험했다.
  • 2014년, 보잉은 미국 육군의 HEL-MD 시제품을 공개했다. 이 레이저는 트럭에 장착되어 10kW의 출력을 가지며, 에글린 공군기지에서 150개의 공중 목표물을 요격하는 데 성공했다.
  • 2015년, 러시아의 핵미사일 레이저 방어시스템 설계도가 우크라이나를 통해 한국으로 유출되었다. 이 시스템은 콜추가 패시브 레이다와 레이저포로 구성되며, LIG 넥스원이 관련 기술 개발에 적극적으로 참여하고 있다.[147]
  • 2016년, 미국 공군 연구소는 SHIELD 프로그램을 통해 F-16, F-15 전투기에 장착할 30kW 지대공 미사일 방어용 레이저 무기 개발을 시작했다. 같은 해, 한국표준과학연구원 등은 40kW급 고출력 레이저에도 견딜 수 있는 냉각형 고속변형 반사경 국산화에 성공했다.[148]

2. 1. 고대

아르키메데스는 포물선 반사경으로 작용하는 거울들을 사용하여 시라쿠사를 공격하는 함선들을 불태웠을 수 있다.


전설에 따르면, 아르키메데스는 초점 거리를 조절할 수 있는 거울(혹은 더 가능성이 높게는 공통 지점에 초점을 맞춘 여러 개의 거울)을 만들어 로마 함대의 함선들이 시라쿠사를 침략할 때 햇빛을 함선에 집중시켜 불을 질렀다고 한다.[63] 역사가들은 전투에 대한 가장 초기 기록에는 "불타는 거울"이라는 언급이 없고, 단지 아르키메데스의 독창성과 불을 던지는 방법이 승리에 관련이 있었다고만 언급되어 있다는 점을 지적한다. 이러한 업적을 재현하려는 몇몇 시도는 어느 정도 성공을 거두었는데, 특히 MIT 학생들의 실험은 거울 기반 무기가 실용적이지는 않더라도 적어도 가능하다는 것을 보여주었다.[64] ''미스테리 버스터즈'' 진행자들은 아르키메데스의 거울을 세 번이나 다루었으며(19, 57, 172회), 목표 함선에 불이 붙게 만들 수 없어 세 번이나 신화가 사실이 아니라고 결론지었다.

2. 2. 20세기

1935년, 영국 항공부는 무선 연구소의 로버트 와트슨-와트에게 "죽음의 광선"이 가능한지 질문했다.[65][66] 그와 동료 아놀드 윌킨스는 그것이 실행 가능하지 않다는 결론을 내렸지만, 항공기 탐지를 위한 무선 사용을 제안했고 이것이 영국에서 레이더 개발을 시작하게 된 계기가 되었다.[67][68]

1930년대와 제2차 세계 대전 당시에는 "엔진 정지 광선"이라는 개념이 나타났다. 이는 독일 바덴뷔르템베르크주 펠트베르크(펠트베르크)의 텔레비전 송신기 실험에서 비롯된 것으로 보인다. 자동차 엔진의 전기적 잡음이 전계 강도 측정을 방해했기 때문에, 경비병들은 실험에 필요한 약 20분 동안 주변의 모든 교통을 통제했다. 이후 이야기가 전해지면서 관광객들의 자동차 엔진이 먼저 멈춘 다음 독일 군인이 다가와 기다려야 한다고 말하고, 잠시 후 엔진이 다시 작동할 것이라고 말한 뒤 관광객들이 차를 몰고 떠났다는 "이야기"가 만들어졌다. 이러한 이야기는 1938년경 영국에서 유포되었고, 전쟁 중 영국 정보부는 독일의 과학 자원을 소모시키기 위해 영국이 발명한 것처럼 속이는 "영국 엔진 정지 광선" 신화를 유포했다.[69]

1940년대 초 추축국 기술자들은 표적에 치명적인 진동을 일으킬 수 있는 음파포를 개발했다. 메탄가스 연소실에서 두 개의 파라볼라 안테나로 이어지는 장치는 약 44Hz의 속도로 맥동폭발을 일으켰다. 안테나 반사판에 의해 증폭된 이 소리는 200m에서 400m 거리에서 중이뼈를 진동시키고 내이의 달팽이관 내액을 흔들어 현기증과 메스꺼움을 유발했다. 50m에서 200m 거리에서는 음파가 신장, 비장, 간과 같이 압축에 저항하는 장기 조직과 체액에 반복적으로 압축과 이완을 일으킬 수 있었다. (심장, 위, 장과 같이 변형 가능한 장기에는 거의 영향을 미치지 않았다.) 폐 조직은 대기가 매우 압축성이 높고 혈액이 풍부한 폐포만이 압축에 저항하기 때문에 가장 가까운 거리에서만 영향을 받았다. 하지만 이 무기 체계는 적의 공격에 매우 취약했다. 소총, 바주카포, 박격포탄은 파라볼라 반사판을 쉽게 변형시켜 파장 증폭을 무효화했다.[70]

제2차 세계 대전 후반기에 나치 독일은 극비 무기인 ''기적병기'' 연구에 희망을 걸었다. 나치가 연구한 에너지 유도 무기 중에는 하인츠 슈멜렌마이어, 리하르트 간스, 프리츠 하우터만스가 개발한 X선 빔 무기가 있었다. 그들은 라이히스루프트파르트미니스테리움(RLM)을 위해 강력한 X선 싱크로트론 빔을 생성하는 레오트론이라는 전자 가속기를 건설했다. 1930년대에 지멘스-슈케르트의 막스 슈테엔벡이 발명한 이것은 나중에 미국인들에 의해 베타트론이라고 불렸다. 목표는 항공기 엔진의 점화를 예비 이온화하여 대공 방어용 에너지 유도 무기로 사용하고 비행기를 대공포 사정권으로 끌어내리는 것이었다. 레오트론은 1945년 4월 14일 부르크그룹에서 미국군에 의해 노획되었다.

또 다른 접근 방식은 1943년 아샤펜부르크 근처 그로스오스트하임에서 개발된 에른스트 셰볼트의 '뢴트겐카노네'였다. 함부르크의 리히테르 자이퍼트 & 컴퍼니가 부품을 공급했다.[71]

1960년대 동독에서는 정치적으로 부적절한 견해를 가지거나 국가에 의해 적대적인 행위로 간주되는 사람들을 체포하고 심문하는 것에 대한 국제적인 비난을 피하기 위해, 국가 보안부인 슈타지가 사람들을 투옥하지 않고도 마비시킬 수 있는 대안적인 억압 방법을 시도했다. 그중 하나는 분해(독일어: Zersetzung)였다. 1970년대와 1980년대에 이는 국내 "적대적-부정적" 세력을 억압하는 주요 방법이 되었다.[79]

이 방법의 희생자 중 일부는 암을 앓았고, 방향성 X선에 노출되었다고 주장했다. 동독 국가가 붕괴되었을 때, 그 존재를 정당화할 명백한 이유가 없는 감옥에서 강력한 X선 장비가 발견되었다. 1999년, 현대 독일 국가는 이 X선 장비가 무기로 사용되었을 가능성과, 슈타지가 방향성 X선을 사용하여 수감자에게 방사능 중독 및 암을 유발하려는 의도적인 정책을 추진했을 가능성을 조사했다.[77]

1980년대, 미국 대통령 로널드 레이건은 ''스타워즈''라는 별칭으로 알려진 전략방위구상(SDI) 프로그램을 제안했다. 이는 레이저, 특히 우주 기반의 X선 레이저를 이용하여 비행 중인 ICBM을 파괴할 수 있다는 구상이었다. 1980년대 다양한 레이저 학회에서 에드워드 텔러를 포함한 저명한 물리학자들이 참여한 가운데 SDI에서 고출력 레이저의 역할에 대한 패널 토론이 이루어졌다.[81][82]

SDI 프로그램에서 나온 주목할 만한 지향성 에너지 시스템으로는 로스앨러모스 국립연구소가 개발한 중성입자빔 가속기가 있다. 이 시스템은 스미스소니언 국립항공우주박물관 웹사이트[83]에서 저출력 중성입자빔(NPB) 가속기로 설명되며, 미사일 방어에 사용될 잠재력을 가진 여러 지향성 에너지 무기 중 전략방위구상 기구가 검토한 것 중 하나이다. 1989년 7월, 이 가속기는 로켓 탑재 빔 실험(BEAR) 프로젝트의 일환으로 화이트샌즈 미사일 기지에서 발사되어 200km 고도에 도달했고, 대기권 재진입 후 무사히 회수되기 전까지 우주에서 성공적으로 작동했다.[84] 이 시험의 주요 목표는 우주에서 NPB 전파 특성을 평가하고 우주선 구성 요소에 미치는 영향을 측정하는 것이었다.[85] NPB에 대한 지속적인 연구에도 불구하고, 이 기술을 사용하는 알려진 무기 시스템은 배치되지 않았다.[83]

전략적 미사일 방어 개념은 미사일 방어국 하에 현재까지도 지속되고 있지만, 대부분의 지향성 에너지 무기 개념은 보류되었다. 그러나 보잉은 보잉 YAL-1과 보잉 NC-135를 통해 다소 성공을 거두었는데, 그중 YAL-1은 2010년 2월 두 발의 미사일을 파괴했다. 그러나 두 프로그램 모두 예산이 삭감되었다.

일본의 경우 등도연구소 제1과에서 '괴력'의 머릿글자를 따 '쿠호 병기'라는 이름으로 지향성 에너지 무기 연구가 진행되었다.[130] 자외선을 상공에 조사하여 공기를 전리시켜 낙뢰를 유도하는 실험도 진행되었지만[131], 전장에서의 전력원 부족이나 휴대성이 없다는 등의 이유로 계획이 중단되었다. 또한 후년의 레이저를 연상시키는 듯한 광선 병기에 대해서도 연구되었다. 그 중에서 괴력 광선은 강력한 전자파 빔을 집중시키는 방사기였다. 수 미터 거리에서 소동물을 살상하는 실험에는 성공했지만, 더욱 고출력의 전원을 사용하는 유형의 개발에 착수했으나 당시의 물자 부족 등으로 연구는 더뎠다.[130]

2. 3. 21세기



2008년, 노스롭 그루만은 전투용으로 적합한 고체 레이저 무기인 퍼스트스트라이크를 선보였다. 이 레이저는 15kW의 출력을 가지며, 7개를 결합하면 100kW의 레이저포를 만들 수 있다.[147] 2013년 미국 해군은 USS 폰스 (LPD-15)함에 33kW 출력의 AN/SEQ-3 레이저 무기 시스템(LaWS)을 장착하여 시험했다.

2014년, 보잉은 미국 육군의 HEL-MD 시제품을 공개했다. 이 레이저는 트럭에 장착되어 10kW의 출력을 가지며, 에글린 공군기지에서 150개의 공중 목표물을 요격하는 데 성공했다.

2015년, 러시아의 핵미사일 레이저 방어시스템 설계도가 우크라이나를 통해 한국으로 유출되었다. 이 시스템은 콜추가 패시브 레이다와 레이저포로 구성되며, LIG 넥스원이 관련 기술 개발에 적극적으로 참여하고 있다.[147]

2016년, 미국 공군 연구소는 SHIELD 프로그램을 통해 F-16, F-15 전투기에 장착할 30kW 지대공 미사일 방어용 레이저 무기 개발을 시작했다. 같은 해, 한국표준과학연구원 등은 40kW급 고출력 레이저에도 견딜 수 있는 냉각형 고속변형 반사경 국산화에 성공했다.[148]

2009년, 노드롭 그루먼은 100kW의 전기 레이저를 설치하고 테스트했다고 발표했다. 2020년, 미국 해군은 알레이 버크급 이지스함에 100kW 레이저빔을 실전 배치할 계획을 세웠고, 2021년 MBDA는 독일군에 100kW 레이저 무기를 공급할 계획이라고 밝혔다. 2022년 미국 육군은 중형 전술 차량에 100kW 레이저빔을 장착할 계획이다.

100kW급 레이저 무기는 조준 즉시 목표물을 파괴할 수 있지만, 날씨의 영향을 많이 받고 빛이 분산되어 위력이 감소하는 단점이 있다.

이라크 전쟁 당시 미군은 고출력 마이크로웨이브를 포함한 전자기 무기를 사용하여 이라크 전자 시스템을 교란하고 파괴했다.[86] 소련은 테라-3 시설에서 레이저를 사용하여 미국의 정찰 위성을 일시적으로 무력화했다는 보고가 있다. 1984년에는 테라-3 시설의 레이저가 우주왕복선 챌린저호를 겨냥했다는 주장이 있었으나, 승무원과 미국 정보 당국은 이를 부인했다.[89]

하바나 증후군은 쿠바 등지에서 미국 인사들이 보고한 질병으로, 마이크로파 방사선이 원인으로 의심되었다.[90] 그러나 2022년 CIA는 외국의 개입 가능성을 배제하는 중간 평가를 발표했고,[91][92] 국무부도 의도적인 에너지 공격 가능성이 낮다는 보고서를 발표했다.[93]

LRAD(장거리 음향장치)는 상업용 및 군함에 장착되어 해적 공격을 격퇴하는 데 사용되었다. 2005년 크루즈선 ''Seabourn Spirit''과[96] ''Spirit of Adventure''호는[97][98] LRAD를 사용하여 소말리아 해적을 물리쳤다.

2020년, 중국 학자가 중국군의 마이크로파 공격을 언급했지만,[144] 인도군은 이를 부인했다. 2016년 이후 쿠바 등지에서 미국 외교관들이 뇌 손상을 호소하는 사건이 발생했으며,[145] 러시아군 정보총국 부대가 연루되었다는 주장이 제기되었다.[146]

3. 유형

지향성 에너지 무기는 기존 무기에 비해 다음과 같은 장점을 가진다.


  • 은밀성: 소리가 없고, 가시광선 영역 밖에서는 보이지 않아 은밀하게 사용할 수 있다.[36][37]
  • 정확성: 빛은 중력, 바람, 코리올리 효과의 영향을 거의 받지 않아 탄도가 매우 안정적이다. 따라서 조준 정확도가 높고, 사거리가 길다.
  • 우주전: 빛의 속도로 이동하며 사거리가 길어 우주전에 적합하다.
  • 탄약: 에너지만 충분하면 탄약 공급 문제가 해결된다.
  • 운용 비용: 특정 상황에서 기존 무기보다 운용 비용이 저렴할 수 있다.[38]
  • 식별 어려움: 고출력 마이크로파 무기는 전자 장비를 손상시키지만, 공격 주체를 특정하기 어렵다.[39]


이러한 장점을 바탕으로 다양한 유형의 지향성 에너지 무기가 개발되고 있다.

  • '''레이저 무기''': 레이저를 이용한 무기이다. 미국과 이스라엘이 공동 개발 중인 전술 고에너지 레이저, 미국의 AN/SEQ-3 레이저 무기 시스템 등이 있다.
  • '''마이크로파 무기''': 밀리미터파를 사용해 심한 통증을 유발하는 능동적 거부 시스템(ADS), 항공기로 발사되는 미사일에 고주파 마이크로파를 조사하여 무력화하는 비질런트 이글 등이 있다.
  • '''입자빔 무기''': 대전 입자 또는 중성 입자를 사용하는 무기이다.
  • '''플라스마 무기''': 플라스마를 발사하는 무기이다.
  • '''음향 무기''': 장거리 음향 장치(LRAD)는 장거리 통신, 군중 제어 등에 사용되는 비살상 음향 무기이다.

3. 1. 레이저 무기



전술 고에너지 레이저/첨단 개념 기술 실증기


미 해군 유도 에너지 및 전기 무기 시스템 프로그램 사무소 요원들이 키네토 추적 장치의 빔 디렉터를 통해 레이저를 발사하는 모습. MK-15 팔랑크스 근접 방어 무기 체계에 의해 제어됨


'''레이저 무기'''는 레이저를 이용한 지향성 에너지 무기이다. 미국과 이스라엘이 공동으로 개발 중인 대공 레이저 무기 전술 고에너지 레이저나 미국의 AN/SEQ-3 레이저 무기 시스템, 미사일 요격 시험용 군용기 AL-1 등이 있다. 레이저 무기는 일본의 고출력 레이저 시스템 등 각국에서도 연구 개발이 진행되고 있다.

영국의 개발 중인 레이저 방향 에너지 무기의 한 예로 드래곤파이어(DragonFire)가 있다. 보도에 따르면 50kW급이며, 현재 기밀로 분류된 사거리 내 시야에 있는 모든 표적을 공격할 수 있다. 드론과 박격포탄을 상대로 시험을 거쳤으며, 2027년부터 함선, 항공기, 지상 차량에 장착될 것으로 예상된다.[56]

  • 노스롭 그루먼(Northrop Grumman)사 제품
  • * 2008년 11월 13일, 노스롭 그루만은 최초의 전투용 적합상태의 고체 레이저 무기 파이어스트라이크(Firestrike)를 소개했다. 15kW 출력의 모듈식 레이저이며, 무게는 181kg이다. 7개 이상을 결합해 100kW 레이저포를 만들 수 있다.
  • * 2009년 3월 18일, 노드롭 그루먼사는 자사의 엔지니어가 레돈도 해안에 전기 100kW의 빛을 생산할 수 있는 전기레이저를 설치하고 성공리에 테스트까지 마쳤다고 발표했다. 비행기나 탱크를 부술 수 있을 정도의 강력한 것이라고 설명했다.[110] 미국 육군 공동 고출력 고체 레이저 프로그램 매니저 브라이언 스티클랜드는 레이저 방전 유도가 화학 레이저보다 보조 장비 공간이 적어 항공기, 함정, 차량에 탑재될 수 있다고 언급했다.[111]
  • * 2011년 4월 6일, 미국 해군은 노스롭 그루먼이 제조한 레이저 포 시험에 성공했다. 이 포는 USS 폴 포스터(현재 미국 해군 실험함)에 탑재되었다. 캘리포니아 중부 해안 태평양 시험 지역에서 시험했을 때, 해군 연구국장 네빈 칼 중장은 레이저 포가 "고속 순항하는 목표물에 파괴적인 효과"를 주었다고 기록했다.[112]
  • 2010년 7월 19일, 판보로 국제 항공쇼에서 공개된 대공 레이저는 레이저 CIWS라고 평가받았다.[113]
  • 제우스-HLONS(ZEUS-HLONS)는 전장에 처음 투입된 레이저 무기이자 모든 유형의 에너지 무기로서도 최초이다. 지뢰나 불발탄 처리에 사용되었다.
  • 레이저 지역 방어 시스템.
  • MIRACL(중적외선 고등 화학 레이저)은 미국 해군이 시험 제작한 플루오르화수소 레이저이다. 1997년 미국 공군의 인공위성에서 시험이 반복되었다.
  • 2011년, 미국 해군은 MLD(해상 레이저 시연기) 테스트를 시작했다. 함정에 탑재하여 사용하는 레이저이다.[114][115]
  • PHaSR(병력 저지 및 자극 반응)은 미국 공군이 개발한 휴대용 비살상 무기이다.[116] 목표의 혼란이나 기절을 목적으로 한다.
  • 전술 고에너지 레이저(THEL)는 이스라엘과 미국의 공동 연구 개발로 플루오르화수소 레이저를 무기로 전용한 것이다. 항공기와 미사일 격추를 위해 설계되었다.
  • 미국 공군의 항공 레이저, 첨단 전술 레이저는 미사일 격추를 위해 이산화탄소 레이저나 화학 산소 요오드 레이저를 보잉 747에 장착할 계획이다.[117][118]
  • PELT(휴대용 레이저 효율 시험 장치)[119]
  • ACCM(레이저 항공기 대응 수단)
  • 2013년 미국 해군은 USS 폰스 (LPD-15)함에 AN/SEQ-3 레이저 무기 시스템(LaWS)을 장착해 시험 중이다. 폰스함 LaWS의 출력은 33kW, 유효 사거리는 1.6km다.
  • 2014년 9월, 보잉은 미국 육군의 HEL-MD 시제품을 공개했다. 플로리다주 에글린 공군기지에서 150개 공중 목표물을 요격했다. 트럭에 장착된 10kW 출력 레이저빔이며, 사거리는 2km이다. 다음 단계 개발을 통해 60kW까지 출력을 올릴 것이다.
  • 2015년 5월 9일, 모스크바 제2차 세계대전 승전 기념식에 김정은 참석이 취소되었다. 러시아 레이저포 설계도가 우크라이나를 통해 한국으로 유출되었기 때문이다. 핵미사일 레이저 방어시스템은 콜추가 패시브 레이다와 레이저포로 구성되며, 레이다와 레이저포 전체 설계도가 유출되었다. LIG 넥스원이 국가 연구개발 과제를 받아 러시아, 인도 등 관련분야 엔지니어들을 고용하여 가장 적극적으로 개발하고 있다.[147]
  • 2016년 8월, 미국 공군 연구소는 SHIELD 프로그램을 시작했다. F-16, F-15 전투기의 600갤런 외부연료탱크 크기의 30kW 지대공 미사일 방어용 레이저 무기이다. 노스롭 그루만이 개발업체로 선정되었다. 2019년에 시제품이 생산될 것이다. 전투기의 공대공 교전용 레이저빔은 최소 300kW 출력이 필요하며, 아직 소형화가 힘들다.
  • 2016년 12월 19일, 한국표준과학연구원 우주광학센터 연구팀이 한국기초과학지원연구원, 한국생산기술연구원, 공주대학교와 함께 실리콘 카바이드 소재 유효직경 160mm 냉각형 고속변형 반사경 국산화에 성공했다. 공동 연구팀이 개발한 반사경은 열 배출이 탁월한 실리콘 카바이드 신소재로 만들어졌고 내부에 냉각수로가 있어 거울 표면에 40kW급 고출력 레이저가 조사되더라도 열 변형을 일으키지 않는다.[148]
  • 2020년, 미국 해군은 알레이 버크급 이지스함에 유효사거리 5km인 100kW 출력 레이저빔을 실전배치할 계획이다.
  • 2021년, MBDA사는 레이저 출력과 사거리를 각각 100kW, 5km로 늘린 레이저 무기를 독일군에 공급할 계획이라고 밝혔다.
  • 2022년, 미국 육군은 중형 전술 차량에 100kW 레이저빔을 장착할 계획이다.


레이저빔 출력을 100kW로 높이면 조준 순간 타격 목표가 파괴되는 시대가 올 것으로 전망된다. 하지만 레이저빔은 날씨 영향을 많이 받고, 멀리 날아가면 빛이 분산돼 위력이 떨어진다. 100kW급 공격용 레이저 무기를 실전배치하면, 근거리에서 적기 격추, 미사일 요격, 지상 목표물 제거가 가능해져 전쟁 형태가 크게 변할 것으로 예상된다.

3. 2. 마이크로파 무기

일부 장치는 마이크로파 무기로 설명된다. 마이크로파 주파수는 일반적으로 300MHz에서 300GHz(파장 1미터에서 1밀리미터) 사이로 정의되며, 이는 무선 주파수(RF) 범위 내에 있다.[40] 군사적으로 공개된 무기의 몇 가지 예는 다음과 같다.

  • 능동적 거부 시스템(Active Denial System, ADS): 밀리미터파를 사용하여 인체 표면의 수분을 가열함으로써 극심한 통증을 유발하는 장치이다. 미국 공군 연구소와 레이시온이 개발했으며, 진압용으로 설계되었다. 지속적인 손상은 남기지 않고 심한 통증만 유발하도록 의도되었지만, 눈에 돌이킬 수 없는 손상을 입힐 가능성에 대한 우려가 제기되었다.[41] 마이크로파 빔 노출에 대한 장기적인 부작용에 대한 검사는 아직 이루어지지 않았다. 또한, 차폐되지 않은 전자 장비를 파괴할 수도 있다.[41]

  • 비질런트 이글(Vigilant Eagle): 지상 기반의 공항 방어 시스템으로, 항공기로 발사되는 모든 발사체에 고주파 마이크로파를 조사한다.[42] 레이시온이 2005년에 발표했으며, 현장 테스트에서 그 파형의 효과가 개인 휴대용 지대공 미사일(MANPADS)을 무력화하는 데 매우 효과적인 것으로 보고되었다. 이 시스템은 미사일 탐지 및 추적 하위 시스템(MDT), 지휘 통제 시스템 및 스캐닝 어레이로 구성된다. MDT는 수동 적외선(IR) 카메라의 고정 그리드이다. 지휘 통제 시스템은 미사일 발사 지점을 판별한다. 스캐닝 어레이는 지대공 미사일의 유도 시스템을 교란시키고 항공기에서 벗어나게 하는 마이크로파를 투사한다.[43] 2022년 레이시온 웹사이트에는 비질런트 이글이 언급되지 않았다.

  • 보포스 HPM 블랙아웃(Bofors HPM Blackout): 고출력 마이크로파 무기로, 근거리에서 다양한 상용 기성품(COTS) 전자 장비를 파괴할 수 있으며 비살상 무기로 알려져 있다.[44][45][46]

  • EL/M-2080 그린 파인 레이더: 유효 복사 전력(ERP)이 높아 레이더 에너지 펄스를 표적 미사일에 집중시켜 지향성 에너지 무기로 전환될 수 있는 가상 후보이다.[47] 에너지 스파이크는 안테나 또는 센서 개구부를 통해 미사일에 유입되도록 설계되어 유도 시스템을 교란하거나, 컴퓨터 메모리를 혼란시키거나, 심지어 민감한 전자 부품을 소손시킬 수 있다.[47]

  • 전투기에 장착된 AESA 레이더: 미사일을 향한 직접 에너지 무기로 여겨져 왔지만, 미 공군 고위 장교는 "제한적인 안테나 크기, 출력 및 시야각 때문에 미사일에게 무기 효과를 만들어내는 데는 특별히 적합하지 않다"고 지적했다.[48] 잠재적으로 치명적인 효과는 100미터 이내의 범위에서만 발생하고, 교란 효과는 약 1킬로미터 거리에서 나타난다. 게다가 기존 미사일에는 저렴한 대응책을 적용할 수 있다.[49]

  • 드론 방지 소총/건: 소위 "드론 방지 소총" 또는 "드론 방지 건"이라고 불리는 무기는 배터리로 작동하는 전자기 펄스 무기로, 사용자의 어깨에 장착하여 소총과 유사하게 비행하는 표적을 조준하고 작동한다. 소총이나 건이 아니지만 개인 소총과 같은 방식으로 사용되므로 이러한 별칭이 붙었다. 이 장치는 무인 항공기(드론) 작동에 사용되는 항법 및 전송 채널을 억제하기 위해 별도의 전자기 펄스를 방출하여 드론의 조종사와의 접촉을 종료한다. 그러면 제어되지 않는 드론이 추락한다.

  • 러시아의 ''스투포르(Stupor)'': 최대 2km의 사거리와 20도의 섹터를 커버하는 것으로 알려져 있으며, 드론의 카메라도 억제한다. ''스투포르''는 시리아 내전 러시아 군사 개입 중 러시아군이 사용한 것으로 보고된다.[50]

  • 우크라이나의 KVS G-6: 3.5km의 사거리와 30분 동안 연속 작동이 가능하다. 제조업체는 이 무기가 원격 제어, 2.4GHz 및 5GHz의 비디오 전송, GPS와 글로나스 위성항법 신호를 방해할 수 있다고 밝혔다.[51] 우크라이나는 또한 러시아 엘레론-3 드론을 격추하기 위해 EDM4S 드론 방지 소총을 사용했다.[52]

  • 기타: 테러와 관련된 드론의 위협으로 인해 여러 경찰 당국이 장비의 일부로 드론 방지 건을 휴대하고 있다. 예를 들어, 2018년 코먼웰스 게임 경찰 작전 중 호주 퀸즐랜드 경찰청은 최대 약 3.22km의 유효 사거리를 가진 드론 방지 건을 휴대했다.[53] 미얀마에서는 경찰이 "겉으로는 VIP를 방어하기 위해" 드론 방지 건을 장비했다.[54]

  • 영국의 고에너지 전파무기(HERF): 2024년 5월에 공개되었으며, 전파를 사용하여 표적의 전자 부품을 파괴하여 작동 불능으로 만든다. 드론 떼를 포함한 여러 표적을 공격할 수 있으며, 발당 10펜스(13센트) 미만의 비용이 소요되는 것으로 알려져 기존의 미사일 기반 방공 시스템보다 저렴한 대안이다.[55] 전자레인지와 유사한 원리로 작동하며, 비슷한 기능을 보인다.

  • 미국 육군의 소형 장갑차 탑재 장치 (2007): 험비에 탑재 가능하며, 평면 형태로 배열된다. 460m 떨어진 사람의 체감 온도를 약 54도로 느끼게 할 수 있다. 2010년까지 실물 크기 제작이 예상되었으며, 능동 거부 시스템의 일종으로 배치될 가능성이 있었다. 능동 위상 배열 안테나를 통해 고출력 전자기파를 집중시켜 전자 장비를 소손시키는 방식으로 작동한다.[102]

  • 뇌내 음성 무기(V2K): 마이크로파 청각 효과를 이용한 무선 통신 시스템이며, 미군이 뇌내 음성 무기의 존재에 대해 기밀을 해제했다.[109]

3. 3. 입자빔 무기

입자빔 무기는 대전 입자 또는 중성 입자를 사용할 수 있으며, 대기권 내 또는 대기권 밖에서 사용될 수 있다. 입자빔을 빔 무기로 사용하는 것은 이론적으로 가능하지만, 실용적인 무기는 아직 시연되지 않았다. 특정 유형의 입자빔은 대기 중에서 자체 집속되는 장점이 있다.[1]

블루밍(blooming)은 입자빔 무기의 문제점 중 하나로, 표적에 집중되어야 할 에너지가 퍼져 나가면서 빔의 효율이 떨어지는 현상이다. 블루밍에는 다음과 같은 두 가지 유형이 있다.[1]

  • 열 블루밍(Thermal blooming): 대전 입자빔과 중성 입자빔 모두에서 발생하며, 입자가 열 진동의 영향으로 서로 충돌하거나 공기 분자와 충돌할 때 발생한다.[1]
  • 전기적 블루밍(Electrical blooming): 대전 입자빔에서만 발생하며, 같은 전하를 띤 이온이 서로 반발하면서 발생한다.[1]


진공 상태(예: 우주 공간)에서는 방출된 전자가 광속보다 약간 느린 속도로 무한히 진행할 수 있다. 진공에는 전류의 진행에 대한 심각한 전기 저항이 없기 때문이다. 따라서 이러한 장치는 인공위성이나 우주선의 전기 설비, 전자 부품의 파괴에 이용될 수 있다. 하지만 진공에서는 전류가 레이저 광선을 타고 갈 수 없으며, 다른 여러 방법으로 전자빔의 산란을 방지하고 궤도를 유지해야 한다.[2]

3. 4. 플라스마 무기

플라스마 무기는 원자의 전자와 핵, 그리고 이온화된 경우 자유 전자 또는 핀치된 다른 입자들로 구성된, 들뜬 물질의 상태인 플라스마의 빔, 볼트 또는 흐름을 발사한다.[57]

MARAUDER(Magnetically Accelerated Ring to Achieve Ultra-high Directed-Energy and Radiation)는 시바 스타 프로젝트를 이용하여 플라스마 토러스를 빛의 속도의 상당한 비율로 가속화했다.[57][122] 시바 스타는 극도로 큰 에너지를 짧은 시간 동안 필요로 하는 무기 및 기타 장치를 시험할 수단을 제공하는 고에너지 축전기 은행이다.

또한 러시아 연방은 다양한 플라스마 무기를 개발하고 있다고 주장한다.[58]

3. 5. 음향 무기

LRAD는 뉴욕시 경찰의 험머 위에 있는 둥근 검은색 장치이다.


장거리 음향 장치(LRAD)는 일반 확성기보다 더 먼 거리 또는 더 큰 소리로 메시지와 경고음을 보내는 장치이자 비살상 지향성 음향 에너지 무기로, 제나시스(구 LRAD 코퍼레이션)에서 개발되었다. LRAD 시스템은 장거리 통신, 비살상, 비발사체 군중 제어, 해적 방지 등의 다양한 용도로 사용된다.[59]

제조업체 사양에 따르면 LRAD 시스템의 무게는 약 6.80kg에서 약 145.15kg이며, 2.5kHz에서 30°~60° 빔으로 소리를 방출한다.[60] 크기는 휴대용 소형 장치부터 설치형 대형 모델까지 다양하다.[61] LRAD의 음향 빔은 차량과 건물을 관통하면서도 높은 충실도를 유지하여 음성 메시지를 명확하게 전달한다.[62]

캐비테이션 현상은 인체 조직 내 기체의 핵에 작용하여 기체를 발생시키며, 초음파 노출로 인해 발생할 수 있다. 이는 조직 및 기관 손상 가능성이 있다. 마우스 실험 결과, 700kHz~3.6MHz 파장의 고강도 초음파 노출은 폐와 장 손상을 일으켰다. 진동 음향 자극 후 심박수 패턴은 동맥의 위험한 심계항진과 서맥으로 나타났다. 연구자들은 고강도 소리로 인한 영구적인 청각 장애 위험을 결론지었다.

대규모 병렬 연구 프로그램[123]에서 피험자는 고강도 가청 영역 소리를 들었다. 귀를 제외한 (청각과 무관한) 다양한 장기와 중추신경계의 생체 효과에는 청각 변환, 진동 촉각 감도 변화, 근육 수축, 순환기계 기능 변화, '''중추신경계에 대한 효과''', 전정(내이) 영향, 흉벽·폐 조직 효과가 포함된다. 연구자들은 저주파 소나 노출이 심각한 캐비테이션 현상, 저체온증, 조직 절단으로 이어진다는 것을 발견하여 추가 실험을 권장하지 않았다.

마우스 실험에서 184데시벨은 폐와 간 모두에 손상을 일으키는 역치였다. 손상은 강도 증가에 따라 빠르게 심해졌다. 인체에서 소음 유발 신경학적 방해는 15분 이상 지속적인 저주파 소음 노출로 발생했으며, 뇌 조직에 영향을 미쳐 즉각적이고 장기적인 문제를 발생시켰다. 증상은 경미한 두부 외상 환자와 공통점이 있었다. 장시간 소음 노출이 뇌 조직에 뇌증을 유발할 만큼 충분한 기계적 긴장을 초래했다는 이론이 있다.[124]

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