레이저 유도 폭탄
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1. 개요
레이저 유도 폭탄은 1960년대 미국에서 처음 개발되었다. 베트남 전쟁에서 실전 사용된 페이브웨이 시리즈는 기존 폭탄보다 정확도가 높았지만, 레이저 지시가 필요하고 악천후에 취약하며, 지대공 미사일 위협에 노출되는 등의 단점도 존재한다. 레이저 유도 폭탄은 레이저 반사광을 감지하여 유도되는 방식으로, GPS 유도 폭탄에 비해 명중 정밀도가 높다.
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| 레이저 유도 폭탄 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 유도 폭탄 |
| 유도 방식 | 레이저 유도 |
| 개발 국가 | 미국 |
| 상세 정보 | |
| 역사 | 1960년대 후반 ~ 현재 |
| 사용 국가 | 다수 국가 |
| 구성 요소 | 폭탄 본체 레이저 탐색기 제어 장치 날개 |
| 작동 방식 | 목표 지점에 레이저를 조사 폭탄의 탐색기가 레이저 반사를 감지 제어 장치가 날개를 조작하여 목표 지점으로 유도 |
| 장점 | 높은 정확도 이동 목표물 공격 가능 기존 폭탄에 비해 낮은 부수 피해 |
| 단점 | 날씨 및 시야에 영향 받음 레이저 조사 필요 대전자전 능력 취약 |
| 변형 | 페이브웨이 시리즈 GBU-24 GBU-28 키토 |
| 활용 | |
| 주요 사용 분야 | 정밀 타격 대전차 공격 건물 파괴 |
| 사용 플랫폼 | 전투기 공격기 폭격기 드론 |
| 기타 | |
| 관련 기술 | GPS 유도 관성 유도 전파 유도 |
2. 역사
1930년대부터 광파를 이용해 폭탄을 유도하는 개념은 있었지만, 당시 기술로는 장거리 정밀 유도가 어려웠다. 1950년대 벨 연구소에서 레이저가 개발되면서 실현 가능성이 높아졌다.
미국 공군 등에서는 GPS를 예비 장치로 활용하는 레이저 유도 폭탄 개량 사업을 진행하고 있다. 레이저 지시기를 이용해 정밀 공격을 하다가도, 레이저 반사가 사라지면 GPS를 이용한 관성 항법 장치로 목표를 타격하는 방식이다.
2. 1. 초기 개발
1962년 미국 육군 레드스톤 병기창에서 레이저 유도 기술 개발이 시작되었고[6], 이 연구는 후에 미국 공군으로 이관되어 1967년 항공 시스템 사단에서 페이브웨이 계획으로 레이저 유도 폭탄 개발로 이어졌다.[6] 미국군은 제2차 세계 대전 때부터 무선 유도 폭탄을 사용했지만, 레이저 유도 폭탄은 명중 정밀도 및 신뢰성이 높았고, 수평 비행뿐만 아니라 강하 중 투하도 가능해 유연성이 높았다.[6] 1968년에는 양산 발주가 이루어졌다.[6]1960년대 미국에서 레이저 유도 폭탄이 최초로 개발되었다. 미 공군은 1964년 레이저 유도 폭탄 개발을 시작하여 베트남 전쟁에서 사용한 페이브웨이 시리즈를 개발했다. 여러 기술적, 조작상 문제가 있었지만 결과는 긍정적이었다. 레이저 유도 폭탄은 비유도 폭탄보다 훨씬 정확했지만, 공대지 미사일처럼 비싸거나 복잡하지 않았고 제약도 없었다. 특히 다리처럼 기존에 수많은 출격과 폭탄이 필요했던 구조물에 효율적이었다.
1972년에서 1973년 사이 하노이와 하이퐁에 투하된 페이브웨이 중 48%가 목표를 달성한 반면, 자유낙하 폭탄은 5.5%만이 목표를 달성했다.[10] 페이브웨이는 평균적으로 목표로부터 7m 내에 명중했지만, 자유낙하 폭탄은 136m 내에 명중했다.[10] 명중률의 비약적인 향상으로 견고하게 방어되어 있고 크기가 작아 기존 공습을 피했던 목표를 공격할 수 있게 되었다.
레이저 유도 폭탄의 실전 사용은 베트남 전쟁부터 시작되었으며, 1972년에는 난항을 겪던 하노이 근교 탄호아교폭격에 사용되어 다리를 파괴했다.[7]
이러한 성공으로 1960년대 말에서 1970년대 초 소련, 프랑스, 영국 등 다른 나라들도 비슷한 폭탄을 개발하기 시작했다.
2. 2. 베트남 전쟁에서의 활약
미국에서 최초로 개발된 레이저 유도 폭탄은 1964년 미 공군이 개발하여 베트남 전쟁에서 사용한 페이브웨이 시리즈가 대표적이다.[2] 초기에는 여러 기술적, 조작상의 문제가 있었지만, 결과는 긍정적이었다. 레이저 유도 폭탄은 비유도 폭탄에 비해 훨씬 정확하면서도, 공대지 미사일과 같은 비용, 복잡성, 제약 문제가 없었다. 특히, 이전에는 수많은 폭탄과 출격이 필요했던 다리와 같은 구조물에 대해 효율적이었다.1972년부터 1973년까지 하노이와 하이퐁에 투하된 페이브웨이 폭탄의 48%가 목표를 달성한 반면, 자유낙하 폭탄은 5.5%만이 목표를 달성했다.[10] 페이브웨이는 평균적으로 목표로부터 7m 이내에 명중했지만, 자유낙하 폭탄은 136m 이내에 명중했다.[10] 이러한 명중률의 향상은 견고하게 방어되어 있고 크기가 작아 기존의 공습을 피했던 목표를 공격할 수 있게 하였다.
일례로, 하노이에서 남쪽으로 약 112.65km 떨어진 레드강을 가로지르는 중요한 지점인 탄호아 다리는 1965년부터 미국 조종사들이 871번의 출격을 통해 공격했지만, 11대의 비행기를 잃으면서도 다리를 파괴하지 못했다. 그러나 1972년, 페이브웨이 폭탄을 이용한 공격으로 14대의 제트기가 이전의 871번 출격이 이루지 못한 다리 파괴에 성공하여, 북베트남의 중요한 보급 동맥을 끊었다.[4]
2. 3. 세계 각국의 개발 경쟁
미국에서 최초로 개발된 레이저 유도 폭탄은 1960년대 미 공군에 의해 개발되어 베트남 전쟁에서 사용된 페이브웨이 시리즈가 대표적이다.[2] 초기에는 여러 기술적, 조작상의 문제가 있었지만, 결과는 긍정적이었다. 레이저 유도 폭탄은 비유도 폭탄보다 훨씬 정확하면서도 공대지 미사일과 같은 비용, 복잡성, 제약이 없었다. 특히 다리와 같이 파괴하기 어려운 고정 목표물에 효과적이었다.[3]1972년에서 1973년 사이 하노이와 하이퐁에 투하된 페이브웨이의 48%가 목표를 달성한 반면, 자유낙하 폭탄은 5.5%만이 목표를 달성했다.[4] 페이브웨이는 평균적으로 목표로부터 7m 이내에 명중했지만, 자유낙하 폭탄은 136m 이내에 명중했다.[10] 이러한 명중률 향상으로 인해 이전에는 공격하기 어려웠던 견고하고 작은 목표물도 공격할 수 있게 되었다.
이러한 성공에 자극받아 1960년대 말에서 1970년대 초, 소련, 프랑스, 영국 등 다른 국가들도 유사한 폭탄을 개발하기 시작했다.[4]
미 공군 등은 현재 GPS를 예비 장치로 사용하는 레이저 유도 폭탄 개량 사업을 진행하고 있다. 이러한 폭탄은 레이저 지시기를 이용해 정밀 공격을 수행하지만, 레이저 반사가 사라질 경우 GPS를 이용한 관성 항법 장치를 통해 목표를 타격할 수 있다.
3. 작동 원리
레이저 유도 폭탄은 목표물에 레이저 표적 지시 장치를 사용하여 반사된 레이저를 시커(Seeker)로 포착, 유도되는 방식이다.[8] 추진력 없이 날개만으로 유도되며, 추진체가 있는 레이저 유도 미사일은 같은 유도 시스템을 가지지만 사거리와 기동성이 더 우수하다.
초기 레이저 유도 폭탄은 4개의 시커에서 반사된 레이저 강도를 측정하여 강한 신호 쪽으로 유도되었으나, 현재는 향상된 시커와 유도장치로 정확도와 사거리가 증가했다. 기본 원리는 동일하다.
대부분 시커와 날개를 범용폭탄이나 관통탄에 부착하는 형태로 제작되어 모듈식이고 개량이 쉬우며 가격이 저렴하다. 건물이나 저속 표적에 사용되는 정밀 유도 무기이며, 유도 폭탄 개발은 여러 국가에서 진행되지만 미국이 실전 사용 면에서 앞서고 있다.
유도 폭탄과 미사일의 구분은 로켓 엔진이나 제트 엔진 등 추진 장치 유무이지만, 미국군은 추진 장치가 없는 AGM-62 월아이나 AGM-154 JSOW도 공대지 미사일로 분류하여 경계가 모호하다.
3. 1. 장점
레이저 유도 폭탄은 GPS유도 폭탄/INS유도 폭탄과 비교하여 명중 정밀도가 높다. 레이저 유도 폭탄에서 일반적인 명중률을 가진 '''페이브웨이 II'''의 CEP(반수 필중계)는 수 m이다. 반면 GPS/INS 유도 폭탄인 '''JDAM'''의 CEP는 GPS/INS 병용시 13m, INS만 사용할 경우 30m이다.[10]GPS 유도 방식은 폭탄 투하 전에 목표의 좌표를 미리 설정해야 하지만, 투하 후 즉시 이탈할 수 있다. 반면 레이저 유도 폭탄은 투하 후 명중할 때까지 목표를 관측하고 레이저 광을 계속 조사해야 한다. 걸프 전쟁 당시 영국 공군의 토네이도 IDS는 조사기를 탑재하지 않아 블랙번 버캐니어에 탑재된 레이저 조사기의 지원을 받았다.[9]
또한, 레이저 유도 폭탄은 안개나 호우 등의 날씨, 시계 불량에 의해서도 제한된다.
3. 2. 단점
레이저 유도 폭탄은 이상적인 상황에서는 매우 정확하지만, 몇 가지 한계점이 있다.정확한 유도를 위해서는 목표물에 레이저를 지속적으로 비춰야 하며, 조종사는 폭탄의 사정거리까지 접근해야 한다. 레이저가 구름이나 연기 등에 가려지면 정확도가 크게 감소하고, 대기 중 수증기에 의해 레이저 세기가 약해질 수도 있다.[8]
초기 레이저 유도 폭탄은 직선으로 비행하여 목표선 아래로 처지는 경향이 있었다. 이를 보완하기 위해 폭탄 투하 후 마지막 순간에만 유도하는 방식이 사용되었지만, 조종사의 숙련도와 기체 성능이 중요했고 폭탄 비행 경로에 주의해야 했다.
1970년대와 1980년대에는 지상군이나 다른 전투기가 레이저 지시기를 운용했지만, 최근에는 전투기와 폭격기에 지시기와 폭탄을 함께 탑재하여 자율 유도를 하는 추세이다.
하지만, 반사된 레이저가 연기, 안개, 구름 등에 가려질 수 있어 악천후에서는 무용지물이 된다. 걸프 전쟁에서는 사막의 모래에 레이저가 반사되어 목표 추적에 실패하기도 했다. 또한, 레이저 유도를 위해 적에게 노출될 위험이 커진다.
레이저 유도 폭탄이 너무 높거나 낮은 각도, 또는 시커가 목표를 탐지하지 못하는 각도로 투하되면 명중률이 떨어진다. 최적 고도는 약 6,000 ~ 10,000m인데, 이 고도는 지대공 미사일에 취약하다.
이러한 단점 때문에, 현대 공군이 정밀 유도 무기의 필요성을 강조함에도 불구하고, 일부 전술가들은 정밀한 비유도 폭탄 사용을 주목한다. 이스라엘은 1981년 이라크 오시라크 원자로 공습에 레이저 유도 폭탄 대신 비유도 폭탄인 Mk84를 사용했는데, 레이저 조준이 공격자의 생존성을 크게 떨어뜨린다고 판단했기 때문이다.
GPS유도 폭탄/INS유도 폭탄과 비교하면 레이저 유도 폭탄의 명중률은 더 높다. '''페이브웨이 II'''의 CEP는 수 m 수준이지만, GPS/INS 유도 폭탄인 '''JDAM'''은 GPS/INS 병용 시 13m, INS 단독 사용 시 30m이다.
GPS 유도 방식은 폭탄 투하 전 목표 좌표를 설정하면 투하 후 즉시 이탈할 수 있지만, 레이저 유도 폭탄은 명중 시까지 목표를 관측하고 레이저를 계속 조사해야 한다. 걸프 전쟁 당시 영국 공군의 토네이도 IDS는 레이저 조사기가 없어 블랙번 버캐니어의 지원을 받았다.[9]
또한, 레이저 유도 폭탄은 안개나 호우 등의 악천후, 시계 불량에 제한을 받는다.
4. 기술적 발전
미국 공군(USAF)은 1964년에 최초의 레이저 유도 무기 개발 계약을 체결했으며, 이는 1968년부터 베트남 전쟁에서 실전 사용된 페이브웨이 시리즈의 개발로 이어졌다.[2]
원래 이 프로젝트는 텍사스 인스트루먼트에서 개발한 지대공 미사일 탐색기로 시작되었다. 텍사스 인스트루먼트의 임원 글렌 E. 페니스턴이 새로운 기술을 공군에 판매하려고 시도했을 때, 조 데이비스 주니어 대령은 베트남에서 미군의 폭격 정확성 문제를 극복하기 위한 지상 공격 시스템으로 사용할 수 있는지 질문했다. 데이비스는 이미 마틴 마리에타가 제작한 육군의 새로운 레이저 표적 지시기의 시험을 목격했지만, 이 시스템을 사용할 수 있는 탐색기는 존재하지 않았다. 데이비스는 F-4 팬텀의 뒷좌석에서 실험을 수행하여 움직이는 항공기에서 물체를 정확하게 표적화하는 것이 가능하다는 것을 증명했다. 그의 모의 실험은 옳았고, 실시간 탐색기를 이용한 추가 실험 동안, 탐색기의 정확성을 약 45.11m에서 표적 약 3.05m 이내로 개선하는 데 단 6번의 시도만 필요했다. 이는 설계 요구 사항을 크게 초과했다.[3] 1967년 USAF에 의해 위탁되었으며, BOLT-117과 페이브웨이 I의 두 가지 유형은 1968년 5월부터 8월까지 베트남에서 전투 평가를 완료했다. 추적 포드가 없었기 때문에 F-4 팬텀 II 전투 폭격기의 뒷좌석에 있는 무기 시스템 장교(WSO)는 휴대용 공중 레이저 지시기를 사용하여 폭탄을 유도했지만, 레이저를 표적에 유지하는 데 따른 어려움에도 불구하고 LGB의 절반은 여전히 표적을 명중시켰다.[3]
1972~73년 동안 하노이와 하이퐁 주변에서 투하된 페이브웨이의 48%가 직격탄을 기록했으며, 몇 년 전 같은 지역에 투하된 유도되지 않은 폭탄은 5.5%에 불과했다.[4] 평균 페이브웨이는 표적에서 약 7.01m 이내에 착탄했으며, 중력 폭탄은 약 136.25m였다.[4]
가장 극적인 예는 하노이에서 남쪽으로 약 112.65km 떨어진 레드강을 건너는 중요한 지점인 탄호아 다리였다. 1965년부터 미국 조종사들은 이 다리에 871번의 출격을 했고, 11대의 비행기를 잃었지만, 다리를 사용할 수 없게 만드는 데는 실패했다. 1972년에 "드래곤스 조" 다리는 페이브웨이 폭탄으로 공격받았고, 이전 871번의 출격이 하지 못한 일을 14대의 제트기가 해냈다. 즉, 다리의 경간을 파괴하고 중요한 북베트남 보급 동맥을 끊었다.[4]
이러한 성공에 힘입어, 다른 국가, 특히 소련, 프랑스, 영국은 1960년대 후반과 1970년대 초반에 유사한 무기를 개발하기 시작했으며, 미국 무기는 전투 경험을 바탕으로 개선되었다.
2010년 10월, 인도는 DRDO의 연구소인 IRDE의 도움을 받아 최초의 수다르샨 레이저 유도 폭탄을 개발했다.[5]
USAF 및 기타 공군은 현재 백업으로 GPS 유도를 사용하여 LGB를 업그레이드하려고 한다. USAF의 향상된 유도 폭탄 유닛(페이브웨이 제품군의 일부)과 같은 이러한 무기는 정밀 공격에 레이저 지정을 사용하지만, 표적 조명이 손실되거나 파손될 경우, 무기가 원래 표적의 GPS 좌표로 계속 유도되도록 관성 항법 시스템과 GPS 수신기를 포함한다.
5. 문제점 및 한계점
레이저 유도 폭탄은 이상적인 상황에서는 매우 정확하지만, 몇 가지 한계점이 존재한다.
지시기 사용의 문제점:
- 정확한 유도를 위해 목표물은 레이저로 계속 비춰져야 하며, 조종사는 폭탄 사정거리까지 접근해야 한다.
- 레이저가 구름, 연기 등에 가려지거나, 대기 중 수증기에 흡수될 경우 정확도가 떨어진다.
- 초기 레이저 유도 폭탄은 직선 비행으로 인해 목표선보다 밑으로 처지는 경향이 있어, 조종사의 숙련도와 기체 성능이 중요했다.
기상 조건의 영향:
- 반사된 레이저는 연기, 안개, 구름 등에 의해 가려져 악천후 상황에서 무용지물이 될 수 있다.
- 걸프 전쟁과 같이 사막에서 레이저가 모래에 반사되어 목표 추적에 실패하기도 한다.
취약성:
- 지속적인 유도가 필요하여 적에게 노출될 위험이 크다.
- 최적 고도(약 6,000 ~ 10,000m)에서 지대공 미사일 공격에 취약하다.
기타 문제점:
- 너무 높거나 낮은 고도, 부적절한 각도에서 투하 시 목표에서 빗나갈 수 있다.
이러한 한계로 인해, 이스라엘은 1981년 이라크 오시라크 원자로 공습에 레이저 유도 폭탄 대신 비유도 폭탄인 Mk84를 사용했다.[8]
GPS/INS 유도 폭탄과 비교했을 때, 레이저 유도 폭탄은 명중률이 높다. 페이브웨이 II의 CEP는 수 m 수준이지만, JDAM은 GPS/INS 병용 시 13m, INS 단독 사용 시 30m이다.
하지만 GPS 유도 방식은 투하 후 즉시 이탈이 가능한 반면, 레이저 유도 폭탄은 명중 시까지 목표를 관측하고 레이저를 계속 조사해야 한다. 걸프 전쟁 당시 영국 공군의 토네이도 IDS는 레이저 조사기가 없어 블랙번 버캐니어의 지원을 받아야 했다.[9] 또한, 안개나 호우 등의 악천후에는 사용이 제한된다.
참조
[1]
뉴스
Bursts of Brilliance - The Washington Post
https://www.washingt[...]
[2]
웹사이트
Paveway Laser-Guided Bombs - en
http://www.military.[...]
[3]
뉴스
Bursts of Brilliance - The Washington Post
https://www.washingt[...]
[4]
웹사이트
From Saigon to Desert Storm
http://www.americanh[...]
[5]
웹사이트
India develops its first Laser-Guided Bomb
https://web.archive.[...]
[6]
웹사이트
THE LASER-GUIDED BOMB: CASE HISTORY OF A DEVELOPMENT
http://www.dtic.mil/[...]
UNITED STATES AIR FORCE PROJECT RAND
1974
[7]
웹사이트
Getting Closer: Precision Guided Weapons in the Southeast Asia War
http://www.nationalm[...]
[8]
웹사이트
Laser Guided Bombs(FAS)
http://fas.org/man/d[...]
[9]
서적
パナビア トーネード
イカロス出版
[10]
웹인용
AmericanHeritage.com / From Saigon to Desert Storm
http://www.americanh[...]
2007-12-28
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