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우리나라 공군의 차기전투기(F-X)로 미국 록히드 마틴(Lockheed Martin)社의 스텔스 전투기 F-35A가 사실상 결정되는 분위기다.
지난 22일 합참 관계자는 “첨단 스텔스 성능과 전자전 능력을 갖춘 차기전투기로 F-35A 40대를 오는 2018년부터 우선 구매키로 결정했다“고 발표했다.
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| ▲ 항공기는 각 부위마다 레이더 반사값이 다르다. ⓒ연합뉴스 |
F-35의 경우, 경쟁 기종이었던 유럽항공국의 유로파이터 타이푼과 보잉社의 F-15SE 등보다 스텔스(Stealth) 기술에 앞서서 최종 낙점된 것으로 알려졌다.
그럼에도 불구하고 적의 레이더에 감지되지 않는 지에 대한 실증, 향후 스텔스 기술을 앞도하는 反스텔스 기술 개발 등으로 차기 전투기 도입을 둘러싼 의혹의 눈길은 가시지 않고 있다. 논란의 중심에 선 스텔스 기술과 스텔스 탐지 기술이란 과연 무엇인가?
직각 방향의 반사파는 곤란해
전쟁 초기에 공격기(Attacker)의 능력은 매우 중요하다. 은밀하게 적의 심장부로 날아가 방공망을 무력화시켜서 전쟁의 주도권을 잡는 일등공신이기 때문이다.
이 공격기에 가장 위협적인 것이 바로 대공방어시스템이다. 목표물을 전 방위로 감시하는 탐지(Detection) 레이더가 공중 목표물에 대한 개략적인 위치를 찾아내면 추적 레이더가 이 탐지 레이더에서 넘어온 데이터를 토대로 찾아낸 목표물만을 집중적으로 추적한다. 지휘관이 최종적으로 미사일 발사를 결심하기 위해선 이들 레이더의 역할이 중요하다.
현재 차세대 전투기의 선두주자로 떠오른 미국 록히드마틴의 F-35A 기종은 이런 적의 방공망을 무력화시킬 스텔스(stealth) 기술에서 가장 앞서는 것으로 평가받고 있다.
F-35A의 핵심 설계 기술이 바로 레이더 반사 단면적(Radar Cross Section :RCS)을 최대한 작게 만드는 것. 전문가들은 “레이더 파는 부딪히는 단면과 직각으로 놓일 때, 제대로 반사된다”고 말한다.
이를 위해 스텔스 기는 가장 큰 반사 값을 가지는 캐노피(Canopy), 날개의 앞면과 수평조종면, 제트엔진의 공기흡입구(Air-intake), 수직미익, 엔진의 팬(Fan) 등의 형상을 크게 바꾸는 기술들을 채택하고 있다.
먼저, 가장 큰 RCS 값을 갖는 공기흡입구의 경우, S자 곡선형태로 만들어 레이더파가 반사돼 나갈 때, 직선 형태로 나가지 않도록 만드는 방법, 큰 후퇴익, 허리가 잘록한 ‘블렌디드 윙(Blended wing)’ 바디 구조 등이 바로 그것들이다.
여기에다 레이더 전파를 흡수해버리는 도료인 램(Radar Absorbing Material : RAM)을 도포하면 군용 X-밴드(전파 길이가 cm) 레이더에는 제대로 포착되지 않는다.
창과 방패 ‘스텔스와 스텔스 탐지’
스텔스 성능 못지않게 관심을 끄는 분야가 바로 스텔스 탐지(Anti-stealth) 기술이다.
통상적으로 요격 레이더는 직진성이 강한 극초음파 S 또는 X밴드(3-12GHz)를 목표물에 주사해 반사되는 전자파를 이용, 목표물의 위치 및 속도를 파악하고, 미사일의 발사, 요격 등을 수행한다.
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| ▲ 함정들은 스텔스 공격에 대비해 수많은 레이더로 무장하고 있다. ⓒ연합뉴스 |
이에 비해서 스텔스 전투기는 이런 레이더의 특성을 고려해 외형을 일정한 각도로 특수하게 설계, 레이더 전자파의 반사방향을 일정방향으로 반사시켜서 빠져나가게 하거나 흡수되도록 제작한다.
즉, 요격 레이더가 직진성이 강한 전자파(파장 길이 1∼10cm)를 스텔스 전투기에 발사하면 다른 각도로 반사시키거나 자체 흡수토록 해서 요격 레이더로 되돌아오는 반사파의 단면적(RCS)을 최소화시킨다. 이로써 요격 레이더는 탐지가 어려워지고, 연동된 미사일 발사도 불가능하게 만든다.
그러나 전문가들은 “스텔스 기술은 결코, 비행기를 감추는 것이 아니라 작게 하는 것”이라고 말한다. 전자파 중에 VHF 장거리 레이더(150∼300MHz)의 경우, 전자파의 파장이 1∼2m로 길어서 스텔스 형상에 영향을 받지 않는 것으로 알려져 있다.
탐지 레이더가 이 전자파를 발사할 경우, 스텔스 전투기도 일반 전투기와 마찬가지로 원거리 상에서 탐지가 가능하다는 것이 전문가들의 주장. 더욱이 스텔스 능력 향상을 위해 제작된 전파흡수재료(RAM)도 S-밴드(3∼4GHz) 이상에서만 흡수되도록 설계돼 파장이 매우 긴 VHF 레이더 파에서는 효과가 작다는 것.
항공기의 레이더 반사 단면적(RCS)은 레이더파의 파장이 길어질수록 증가하고, 패시브 레이더(전파를 능동적으로 발사하지 않고 공중에 떠다니는 FM 라디오 전파나 TV 전파를 이용해 물체를 식별하는 기술)가 주로 사용하는 VHF파는 파장의 길이가 10cm~1m 사이여서 항공기의 RCS를 크게 증가시킨다.
아울러 전문가들은 “이 장파장들은 항공기와 공명을 일으켜 스텔스기의 동체형상기술을 소용없게 만든다”고 강조한다. 현재 체코에서 개발한 ‘타마라 패시브 레이더(Tamara Passive Radar)’가 이런 능력을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.
물론 이 VHF 장파 레이더에도 약점은 있다. 전자파 특성상, 요격 미사일을 발사할 정도의 정밀한 방위각과 거리 정보를 짧은 주기로 반복해서 획득할 수 없는 것이 최대의 단점.
창과 방패의 싸움 스텔스와 스텔스 탐지 기술 그 최후의 승자는 과학 기술력이 결정할 것으로 보인다. | 
저작권자 2013.11.25 ⓒ ScienceTimes