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SF영화의 ‘레이저 무기’, 한 걸음 더 현실로!

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SF영화의 ‘레이저 무기’, 한 걸음 더 현실로!

2016.12.19 17:00

 

한국형 ‘레이저 반사경’ 개발… 더 정확한 레이저 조준 가능해졌다 - 한국표준과학연구원 제공
한국표준과학연구원 제공

SF영화에 단골로 등장하는 ‘레이저 무기’를 실용화하려는 세계 각국의 노력이 거세다. 최근 전쟁무기의 무인화, 자동화 추세가 강화되면서 적군의 미사일이나 정찰용 무인비행기(드론)를 격추하는 용도로 고출력 레이저 무기가 새롭게 조명받고 있다.

 

레이저 무기 실용화가 어려운 이유 중 하나가 ‘반사경’이다. 고출력 레이저를 제어해 원하는 방향으로 쏘아 보내기가 결코 쉽지 않기 때문이다. 레이저 무기는 공진장치에서 나온 레이저를 반사경으로 제어해 발사한다. 하지만 이 과정에서 고열이 발생해 반사경에 변형이 일어나면 조준이 벗어나는 원인이 된다. 레이저 광선의 초점을 정확히 맞추려면 기후에 따른 대기의 흔들림도 고려해야 한다. 이때 반사경을 빠르게 조절해 오차를 보정하는 기술 역시 필요했다.

 

국내 연구진이 이같은 문제를 해소해 레이저 무기 실용화를 한층 앞당길 기술을 새롭게 개발했다. 한국표준과학연구원(표준연) 우주광학센터 연구팀은 한국기초과학지원연구원(기초연), 한국생산기술연구원(생기원) 및 공주대 연구진과 공동으로 ‘실리콘 카바이드(SiC)’란 특수소재를 사용해 유효지름 160㎜ 수준의 ‘냉각형 고속변형 반사경’을 국산화하는데 성공했다고 19일 밝혔다.

 

이 반사경은 내부에 냉각장치가 있어 레이저 무기를 가동할 때 나오는 뜨거운 열에도 변형되지 않는다. 미세한 진동에 따라 자동으로 반사경 각도를 조절하는 구동장치(액추에이터)를 후면에 장착, 빠르고 정밀하게 움직여 오차를 조절하는 기능도 갖췄다.

 

연구진은 먼저 튼튼하고 열 배출이 탁월한 ‘SiC’ 소재로 거울을 만들었다. SiC는 튼튼하고 열에 강한 소재로, 금속가공 공구나 항공기용 타이어 브레이크 등 기계 산업에서 폭넓게 쓰인다. SiC 반사경 내부에 냉각수로를 넣어 40kW(킬로와트)급 고출력 레이저가 거울 표면에 변형을 일으키지 않도록 설계했다.

 

또 반사경 주위에 137개의 미세한 구동장치를 연결해 500Hz(헤르츠, 초당 500번 진동) 이상의 속도로 거울 표면의 미세각도를 조절할 수 있게 만들었다. 대기의 흔들림을 감지하고 자동으로 움직여 레이저 무기의 초점이 대기 영향을 받지 않고 일정하게 유지할 수 있다. 

 

연구진은 이번에 개발된 장비가 고성능 레이저 무기는 물론, 대형 천체망원경이나 우주감시망원경 같은 광학장비 보정용으로도 사용할 수 있을 것으로 기대한다. 대기의 떨림으로 인한 별빛의 흔들림을 보정하면 더 또렷한 우주 관측이 가능하다. 소형화하면 유체의 흔들림 때문에 측정하기 어려웠던 세포 측정도 가능해 바이오 분야에도 적용할 수 있을 전망이다.

 

이혁교 표준연 책임연구원은 “레이저 무기에 들어가는 반사경 제조법은 군사기술로 분류돼 외국으로부터 기술 수입이 불가능했다”며 “이번에 개발한 기술은 우리나라의 국방, 우주, 천문 분야 기술 발전에 큰 역할을 할 것”이라고 말했다.

 

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