한화 레이저 대공 방어 무기 상용화! 고출력 레이저의 원리를 알아보자.

 

최근 한화에어로스페이스에서 블록-1이라는 레이저 대공 방어 무기를 선보였는데요. 이게 정말 혁신적인 무기 체계라고 평가 받는 것이, 요즘에는 우크라 러시아 등을 봐도 재래식 무기를 드론, 저고도 소형 비행기들이 압살하고 있죠. 전투의 패러다임이 바뀐건데요. 저비용 고효율이 중요해졌습니다.

 

그런데, 그런 추세로 가다보니 또 그 것들을 방어할 수 있는 효율적인 수단이 나온 것인데, 한편으로는 안타깝기도 하지만 역시 과학 기술의 발전은 전쟁이나 전투, 국가 간의 견제에서 가장 빠르게 나타나는 것 같습니다. 공상과학 영화에서나 보던 레이저 무기가 이제는 상용화되고 있는 것입니다. 그 것도 발사 한 번 당 2천원 대라고 하니 극강의 가성비라고 할 수 있겠네요.

 

한화에어로스페이스 레이저 대공무기 블록-1

한화에어로스페이스 + 방위사업청

 

우주 항공 쪽 기술 개발로 주로 알고 있었던 한화에어로스페이스가 상용화시킨 이 블록-1은 실전 테스트까지 마쳤는데 가만히 있는 물체를 쏘아 맞추는 것 뿐 아니라 드론을 추적하여 레이저를 조사하여 쏘아 맞추는 영상도 있는데요.

 

많은 영상들에서 표현을 위해서 빛의 모습을 그려내지만 레이저는 낮에 실제로 보면 거의 보이지 않고, 다만 어느 순간 드론이 연기가 나면서 화염에 휩싸이고 추락하는 모습을 볼 수 있습니다.

 

 

한국 레이저 대공무기 Block-1

 

이런 느낌이죠. (출처 : 국방 홍보원 KFN 드론 격추 시험 영상)

 

 

레이저 무기는 고출력 레이저 빔을 이용해 표적을 무력화하거나 파괴하는 무기입니다.

 

레이저 무기의 원리

 

그 원리는 다음과 같은 단계로 요약할 수 있는데요.

1. 에너지 공급
레이저 무기는 에너지원(전기, 화학 에너지 등)을 이용해 레이저 발진기에 에너지를 공급합니다. 이 에너지는 특수한 물질(활성 매질)에 저장되어 레이저 빛을 생성하는 데 사용됩니다.

2. 레이저 생성
레이저는 유도 방출(Stimulated Emission)의 원리에 따라 생성됩니다. 활성 매질(예: 고체, 액체, 기체 또는 반도체)은 에너지를 흡수해 들뜬 상태로 전이됩니다. 이 들뜬 상태의 원자나 분자는 유도 방출 과정에서 특정 파장의 빛을 방출하게 됩니다. 이 과정이 반복되면서 빛이 증폭되어 강력한 레이저 빔이 생성됩니다.

3. 빔의 증폭 및 조준
생성된 레이저 빔은 반사경(거울)과 같은 광학 장치를 통해 여러 번 반사되어 더욱 증폭됩니다. 이 과정에서 레이저는 매우 강력하고 지향성이 높은 빔으로 집중됩니다. 이후 조준 장치를 통해 목표물에 정확히 겨냥되며, 빛이 퍼지지 않고 한 방향으로 강하게 나아갑니다.

 

화이야! (실제로 이렇게 나가진 않습니다.)

4. 에너지가 목표물에 전달
레이저 빔이 목표물에 도달하면, 빔에 포함된 에너지가 목표물에 전달됩니다. 이 에너지는 표면에서 열로 변환되어 목표물의 물질을 가열합니다. 일정 수준 이상의 에너지가 집중되면, 목표물의 표면은 녹거나 증발하게 됩니다. 목표물이 충분히 가열되면 폭발하거나 내부 구조가 손상되면서 무력화됩니다.

5. 응용 및 효과
레이저 무기는 높은 지향성과 즉각적인 에너지 전달을 통해 목표물의 특정 지점을 정밀하게 공격할 수 있습니다. 이로 인해 탄도 미사일, 드론, 전투기, 군사 장비 등의 표적을 빠르고 정확하게 파괴할 수 있습니다. 또한, 레이저 무기는 빛의 속도로 목표물에 도달하므로 매우 빠른 대응이 가능합니다.

레이저 무기는 대기 중의 먼지, 연기, 습도 등 환경적인 요인에 영향을 받기도 하지만, 이러한 제약을 극복하기 위해 다양한 기술이 개발되고 있습니다. 특히 레이저 무기는 재래식 무기와 달리 탄약이 필요 없으며, 에너지원만으로 작동할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

출처 : CNN

 

미국에서는 이미 2018년쯤에 군함에 실전 배치를 했다고 홍보했는데, 다만 가성비 면에서는 국산에 비할 바가 못된다고 알려져 있습니다. (미국 드래곤 파이어 발사비용 : 1회당 1만 7천원, 한국 블록-1 발사비용 : 1회당 2천원)

 

 

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빛과 레이저의 차이

레이저라는 단어는 우리에게 익숙한 용어입니다. 레이저는 무기로 사용될 수 있고, 의학적 용도 및 일상생활에서 레이저 포인터와 같은 다양한 용도로 사용됩니다. '레이저(LASER)'는 'Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation'의 약자로, 유도 방출에 따른 빛의 증폭을 의미합니다. 우리가 흔히 의료 현장에서 사용하는 레이저는 이러한 빛을 방사하는 장치를 지칭합니다.

레이저 광선은 유도 방출에 의해 생성된 빛으로, 백열전구, 형광등, 태양 등 기존의 광원에서 나오는 빛과는 다른 독특한 성질을 가지고 있습니다. 레이저와 일반 빛의 차이점은 다음과 같은 세 가지로 요약할 수 있습니다.

레이저 빛의 세 가지 특징

단색성 (Monochromaticity)
레이저 빛은 한 가지 파장만을 가진 단색광입니다. 가정용 백열등에서 나오는 빛은 여러 파장이 섞여 있지만, 레이저는 특정한 파장 하나만을 방출합니다. 예를 들어, 백열등을 프리즘으로 분산시키면 여러 색의 빛을 확인할 수 있지만, 레이저를 분산시키면 단일한 색깔(예: 붉은 색)만을 확인할 수 있습니다.

지향성 (Directionality)
백열등의 빛은 모든 방향으로 퍼지면서 거리가 멀어질수록 빛의 세기가 급격히 줄어듭니다. 반면, 레이저 빛은 높은 지향성을 가지며, 멀리 떨어져도 빛의 세기가 거의 줄어들지 않습니다. 플래시 등의 장치는 포물경을 사용하여 빛을 평행하게 반사시키지만, 레이저의 지향성에는 미치지 못합니다.

간섭성 (Coherence)
백열등의 빛은 무질서하게 발생하지만, 레이저 빛은 질서 정연하게 발생합니다. 백열등의 빛은 각 원자가 독자적으로 빛을 발생하는 반면, 레이저 빛은 인접한 원자들이 서로 긴밀하게 연관되어 전체가 일사불란하게 빛을 방출합니다.

이러한 특징을 가진 레이저 광은 자연 상태에서는 존재하지 않으며, 인위적인 조작을 통해서만 얻을 수 있습니다.

 

레이저건이라는데 너무 무거워보이네요 ㅎㅎ

고주파 레이저

한편 의료용 고주파 장비에 사용되는 레이저는 전기적인 특성을 활용하여 피부 진피층의 콜라겐 재생에 도움을 줍니다. 일반적인 레이저는 빛의 광학적 특성을 활용하는 반면, 고주파 장비는 전기적 특성을 이용하기 때문에 근본적으로 차이가 있습니다. 따라서 '고주파 레이저'라는 명칭은 잘못된 표현입니다. 대표적인 고주파 장비로는 써마지, 올리지오, 인모드 등이 있으며, 울쎄라는 초음파 원리를 사용하는 HIFU 장비의 대표적인 예입니다. 이건 참고용!