레이저 무기는 어떻게 작동하나요?

전 세계 여러 국가들이 육상, 해상, 공중, 그리고 우주 공간에서 의 군사 임무를 위해 고출력 레이저 무기를 빠르게 개발하고 있습니다.

트럭에 장착된 레이저 무기. 사진: Popular Science

작고 저렴한 드론들이 하늘을 가득 채우거나 파도 위를 활공하는 모습이 포착되면서, 군은 미사일과 같은 값비싼 방어 수단을 대체할 레이저 무기를 개발 및 배치하고 있다고 콜로라도 볼더 대학교 항공우주공학과 이안 보이드 교수는 밝혔습니다.

레이저는 전기를 이용하여 광자, 즉 빛의 입자를 생성합니다. 이 광자들은 증폭 매체를 통과하면서 그 수가 급격히 증가합니다. 그런 다음, 레이저 유도 시스템을 통해 이 모든 광자들이 좁은 빔으로 집중된다고 The Conversation 은 설명합니다.

1960년 최초의 레이저가 개발된 이후 수십 년 동안 엔지니어들은 적외선에서 자외선에 이르기까지 전자기 스펙트럼의 다양한 파장에서 광자를 생성하는 여러 종류의 레이저를 개발해 왔습니다. 군사 분야에 사용되는 고출력 레이저 시스템은 특수 결정을 사용하여 입력 에너지를 광자로 변환하는 고체 레이저를 기반으로 합니다. 고출력 고체 레이저의 핵심 특징은 생성되는 광자가 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에 속하며 육안으로 볼 수 없다는 점입니다.

레이저 빔은 표면과 상호 작용할 때 파장, 빔 출력 및 표면 재질에 따라 다양한 효과를 나타냅니다. 저출력 레이저는 가시광선 영역의 광자를 생성하며 포인터나 공공 행사 시연용 광원으로 사용될 수 있습니다. 이러한 레이저 빔은 출력이 매우 낮아 표면에 손상을 주지 않고 반사됩니다.

고출력 레이저 시스템은 다양한 의료 시술에서 생체 조직을 절단하는 데 사용됩니다. 최고 출력의 레이저는 용접 및 절단과 같은 산업 공정에 사용되는 다양한 재료를 가열, 기화, 용융 및 연소시킬 수 있습니다. 레이저의 출력 수준 외에도 레이저와 목표물 사이의 거리에 따라 다양한 효과를 낼 수 있는 능력이 결정됩니다.

레이저 무기

고출력 산업용 레이저의 개발 덕분에 전 세계 군대에서 레이저 무기의 사용이 증가하고 있습니다. 고출력 레이저 무기의 근본적인 장점은 연속 작동이 가능하다는 점입니다. 탄약이 제한된 총과 같은 기존 무기와 달리, 고출력 레이저는 전원만 공급된다면 끊임없이 발사할 수 있습니다.

미국 군대는 드론, 헬리콥터, 박격포탄, 미사일 등 다양한 목표물을 격추하기 위해 트럭에 탑재된 고출력 레이저를 배치하고 있습니다. 미 해군은 해상에서 빠르게 이동하는 소형 선박은 물론 미사일과 드론에 대한 자위 목적으로 함정에 고출력 레이저를 사용합니다. 미 공군은 공격 및 방어 임무를 위해 항공기에 탑재할 고출력 레이저를 개발하고 있습니다. 러시아 또한 적의 위성을 무력화하기 위한 지상 기반 고출력 레이저를 개발하고 있습니다.

레이저 무기의 한계

고출력 레이저를 사용하는 부대의 주요 과제는 장거리에서 효과를 발휘하는 데 필요한 출력입니다. 목표물에서 불과 몇 센티미터 떨어진 거리에서 작동하는 산업용 레이저와 달리 군사 작전은 훨씬 더 먼 거리에서 이루어집니다. 박격포탄이나 소형 보트와 같은 근거리 위협에 대응하기 위해서는 레이저 무기가 피해를 입히기 전에 목표물을 정확히 타격해야 합니다.

하지만 안전한 거리에서 물질을 소각하려면 수십에서 수백 킬로와트에 이르는 고출력 레이저 빔이 필요합니다. 가장 작은 시제품 레이저 무기는 10킬로와트의 전력을 소비하는데, 이는 전기 자동차 한 대에 필요한 전력량과 같습니다. 현재 개발 중인 최신 고출력 레이저 무기는 300킬로와트의 전력을 필요로 하는데, 이는 30가구에 전력을 공급할 수 있는 양입니다. 고출력 레이저는 효율이 50%에 불과하기 때문에 막대한 에너지 낭비를 초래합니다.

이는 고출력 레이저에는 발전 및 냉각 인프라가 필요하며, 이로 인해 다양한 지원 플랫폼의 효율성이 제한될 수 있음을 의미합니다. 군용 트럭과 공군 전투기는 고출력 레이저 무기를 탑재할 공간이 가장 부족하므로, 이러한 시스템은 드론 격침이나 미사일 무력화와 같이 상대적으로 낮은 출력이 필요한 목표물에만 사용할 수 있습니다. 함선과 대형 항공기는 보트나 지상 차량을 소각할 수 있는 고출력 레이저를 탑재할 수 있습니다. 지상 기반 시스템은 제약이 가장 적어 가장 높은 출력을 제공하며 더 먼 거리에서 미사일을 요격할 수 있습니다.

고출력 레이저 무기의 또 다른 중요한 한계는 운용 시간과 관련이 있습니다. 트럭, 선박 또는 항공기가 레이저 작동에 필요한 전원을 운반해야 하므로 전원 공급 용량이 제한되어 레이저는 재충전 없이 제한된 시간 동안만 사용할 수 있습니다. 또한 비, 안개, 연기와 같은 환경에서는 레이저 빔이 산란되어 효과가 감소합니다. 레이저 빔이 목표물을 조준하고 피해를 입히기까지는 몇 초의 시간이 필요합니다.

미래에는 레이저 무기가 출력 수준을 높이고 목표 범위를 확장하면서 계속 발전할 가능성이 높습니다.

안캉 ( 더 컨버세이션 에 따르면)

출처 링크: https://vnexpress.net/vu-khi-laser-hoat-dong-nhu-the-nao-4720686.html