2019.04.21 (일)

대박난 발명품들 100가지 이야기

대박난 발명품들 100가지 이야기 (91) - 걸프전, 이라크전에서 미국이 총 안 쏘고 이긴 비결.

현대의 전쟁 무기들에는 온갖 첨단과학기술이 동원되는데, 그중에서도 가장 두드러진 분야가 바로 공군의 전투기일 것이다. 특히 상대방의 레이더에 감지되지 않는 스텔스(Stealth) 기는 예전의 걸프전, 이라크전 등에서 큰 활약을 한 바 있다.

한편 911 테러를 일으킨 장본인인 알카에다 조직의 수장인 오사마 빈 라덴을 십 년만인 2011년에 체포해서 
사살할 때에도 스텔스 기능을 가지 헬리콥터들이 동원되기도 하였다. 최근에는 F-117 스텔스 전투기 조종사인 마이클 드리스콜(Michael Driscol) 대위가 미 군사전문지인 ‘에어포스 타임스’와의 인터뷰에서 자신이 수행해온 임무 가운데 “가장 기억에 남는 순간은 김정일 독재정권이 통치하는 북한 영공을 휘젓고(buzzing) 다닌 것”이라고 밝히기도 했다. 

스텔스 전투기는 미국에서 처음 개발되었지만 최근에는 중국과 러시아도 자체 개발한 스텔스 기를 보유하고 있고, 최근 남한도 차세대 전투기 사업으로 스텔스 기능이 있는 F35를 이미 도입하고 있다.

‘하늘의 유령’ 스텔스 기 는 어떻게 탄생했을까?

1970년대 이후에 미군 당국의 요청으로 록히드사와 노스롭사가 ‘보이지 않는 전투기’, ‘하늘의 유령’이라 불리는 즉 적군의 레이다에 잘 안 잡히는 스텔스 전투기의 개발에 본격적으로 착수하게 되었다.

특히 록히드사의 스컹크웍스팀은 항공기에서 반사되는 레이더의 신호를 현격하게 줄일 수 있는 방법을 찾기 위하여 항공기의 외부 디자인과 표면을 집중적으로 연구하였다.

그러던 중 옛 소련 출신으로 훗날 미국으로 망명한 한 과학자의 이론에서 중요한 힌트를 얻게 되었다.

즉 옛 소련의 물리학자이자 수학자인 피터 우핌세프(Pyotr Yakovlevich Ufimtsev)는 물체의 표면에서 반사되는 전자기파에 대한 논문을 썼는데, 복잡한 방정식 등으로 가득 찬 어려운 논문이어서 실용성이 없다고 보고 주목하는 이들이 거의 없었다.

당시 적국의 과학자가 발표한 이론을 바탕으로 미국이 스텔스기를 개발하는 결정적 단서를 얻은 것은 참으로 아이러니한 일인데, 우핌세프는 나중에 미국으로 망명한 후에 자신의 이론이 사용될 줄은 전혀 몰랐다고 말한 바 있다.

우핌세프의 이론에 의하여 레이더에 의한 반사각 등을 계산해본 결과, 항공기의 형태가 다이아몬드와 비슷한 모양이 되면 레이더 반사 면적(Radar cross-section, 레이더의 스크린에 나타나는 목표물의 크기를 수치로 나타낸 것)이 최소가 된다는 사실을 알게 되었다.

처음에는 다이아몬드 형태의 비행기를 만드는 것은 거의 불가능해 보였기 때문에, 스컹크웍스의 설계팀장은 희망이 없다는 뜻에서 그 모양을 ‘호플리스 다이아몬드(Hopeless diamond)’라고 불렀다.

그러나 록히드의 스컹크웍스팀은 숱한 계산과 시험제작 끝에 다이아몬드와 최대한 비슷한 모양으로서 레이더 반사를 최소화하면서도 하늘을 날 수 있는 전투기를 개발하는 데에 결국 성공하였다.

이 과정에서 비행기 전체의 레이더 반사 면적뿐 아니라, 돌출된 조종석, 제트 엔진의 흡입구 등도 레이더의 전자기파가 반사되지 않도록 설계하여 문제를 해결하였다.

이렇게 탄생한 최초의 스텔스 전투기가 바로 F-117 나이트호크이다. 록히드 사의 경쟁사였던 노스롭 사 역시 3차원 디자인 프로그램으로 설계하고 동체 제작에 특수 재료를 사용한 장거리 스텔스 폭격기 B-2를 제작하여 선보이게 되었다.

그러나 스텔스 기라고 해서 상대방의 레이더로부터 항상 완벽하게 숨길 수 있는 것은 아니다.

지난 1999년 3월 유고슬라비아 내전 당시 미 공군의 F-117 스텔스 전투기 한 대가 격추된 적이 있었다. 폭탄을 투하하려고 무기창을 개봉한 순간 세르비아 군의 레이더에 잡혀서 지대공 미사일에 의해 격추된 것으로 알려져 있다.

그리고 스텔스기가 공격 등을 위해 내보내는 전파를 잡는 방식의 패시브 레이더, 또는 기존의 레이더 전자기파보다 파장이 긴 장파장 레이더 등 스텔스 기를 탐지하기 위한 레이더 기술도 발전하고 있다.

따라서 완벽히 숨기 위한 새로운 스텔스 기의 개발과, 스텔스 기를 탐지하기 위한 기술 또한 지속적으로 업그레이드되는 더 좋은 창 (스텔스 기술)과 더 좋은 방패  (스텔스 탐지 기술)의 대결처럼 쉽게 끝나지 않을 듯하다.



이상기 변호사 

·      미국 특허 상표청 등록 특허 변호사

·      로욜라 대학 법대, 법학박사

·       랜다우어 수석 연구원

·       파나소닉 연구원

·       일리노이 주립대학 – 전산학과 석사

·       일리노이 주립대학 - 전산학과 학사


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