콜로라도 볼더 대학의 항공우주 과학 및 공학 교수인 이언 보이드에 따르면, 하늘을 가득 채우거나 파도를 스치며 지나가는 작고 저렴한 드론 떼의 이미지는 군대가 미사일과 같은 값비싼 방어 수단의 대안으로 레이저 무기를 개발하고 배치하게 된 계기가 되었다고 합니다.

레이저는 전기를 사용하여 광자, 즉 빛 입자를 생성합니다. 광자는 증폭 매체를 통과하면서 광자의 수가 빠르게 증가합니다. The Conversation 에 따르면, 이 모든 광자는 레이저 유도 시스템을 사용하여 좁은 빔으로 집중됩니다.

1960년에 최초의 레이저가 도입된 이후 수십 년 동안 엔지니어들은 적외선에서 자외선까지 전자기 스펙트럼 전반에 걸쳐 다양한 파장의 광자를 생성하는 다양한 레이저를 개발해 왔습니다. 군사용으로 사용되는 고출력 레이저 시스템은 특수한 결정을 사용하여 입력 에너지를 광자로 변환하는 고체 레이저를 기반으로 합니다. 고출력 고체 레이저의 주요 특징은 생성된 광자가 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에 속하여 육안으로는 볼 수 없다는 것입니다.

레이저 빔은 표면과 상호 작용할 때 파장, 빔의 강도, 표면의 재료에 따라 다양한 효과를 냅니다. 저출력 레이저는 스펙트럼의 가시광선 영역에서 광자를 생성하는데, 이는 포인터의 광원이나 공개 이벤트 시연에 사용될 수 있습니다. 이러한 레이저 빔은 매우 낮은 출력을 가지고 있어서 표면에 어떠한 손상도 입히지 않고 반사됩니다.

더 높은 출력의 레이저 시스템은 많은 의료 시술에서 생물학적 조직을 절단하는 데 사용됩니다. 가장 강력한 레이저는 다양한 재료를 가열하고, 증발시키고, 녹이고, 연소시킬 수 있으며, 용접과 절단 등의 산업 공정에 사용됩니다. 레이저의 출력 수준 외에 다양한 효과를 전달할 수 있는 능력은 레이저와 대상 사이의 거리에 따라서도 결정됩니다.

레이저 무기

고출력 산업용 레이저의 개발로 인해 군대에서 레이저 무기를 사용하는 경우가 점차 늘어나고 있습니다. 고출력 레이저 무기의 근본적인 장점은 지속적으로 작동할 수 있다는 것입니다. 탄약이 제한된 총기 등의 기존 무기와 달리 고출력 레이저는 전원만 있다면 계속해서 발사할 수 있습니다.

미군은 드론, 헬리콥터, 박격포, 미사일 등 다양한 표적을 격추하기 위해 트럭에 고출력 레이저를 장착한 시스템을 배치하고 있습니다. 미국 해군은 소형 고속 수상함뿐만 아니라 미사일과 드론으로부터 방어하기 위해 함선에 고출력 레이저를 사용합니다. 미 공군은 공격 및 방어 임무를 위한 고출력 공중 레이저를 개발하고 있습니다. 러시아는 또한 적의 위성을 '눈멀게' 하기 위해 고출력 지상 레이저를 개발하고 있습니다.

레이저 무기의 한계

고출력 레이저를 사용하는 장치의 가장 큰 과제는 원격으로 작동하는 데 필요한 전력량입니다. 표적으로부터 불과 몇 센티미터 떨어진 산업용 레이저와 달리 군사 작전에는 훨씬 더 먼 거리가 적용됩니다. 박격포탄이나 작은 보트와 같은 침입하는 위협을 방어하려면 레이저 무기가 피해를 입히기 전에 목표물을 타격해야 합니다.

그러나 안전한 거리에서 물질을 태우려면 수십에서 수백 킬로와트에 달하는 출력의 레이저 빔이 필요합니다. 가장 작은 프로토타입 레이저 무기는 10킬로와트의 전기를 사용하는데, 이는 전기 자동차와 거의 같은 수준이다. 개발 중인 최신 고출력 레이저 무기에는 300킬로와트의 전력이 필요한데, 이는 30가구에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 고출력 레이저는 효율이 50%에 불과하기 때문에 엄청난 양의 폐기물을 발생시킵니다.

즉, 고출력 레이저는 발전 및 냉각 인프라가 필요하며, 이로 인해 다양한 지지체에서 생성되는 효과가 제한될 수 있습니다. 군용 트럭과 공군 전투기는 고출력 레이저 무기를 장착할 공간이 가장 부족하므로, 이러한 시스템은 드론을 포위하거나 미사일을 무력화하는 것처럼 상대적으로 전력이 낮은 표적에만 국한됩니다. 대형 선박과 항공기는 보트와 지상 차량에 구멍을 낼 수 있는 더 강력한 레이저를 탑재할 수 있습니다. 지상 기반 시스템은 제약이 가장 적으므로 용량이 가장 크고 장거리 미사일을 처리할 수 있습니다.

플랫폼을 필요로 하는 고출력 레이저 무기에 대한 또 다른 중요한 한계는 작동 시간과 관련이 있습니다. 트럭, 선박 또는 비행기는 레이저 전원을 운반해야 하므로 전원 용량이 제한되어 레이저를 사용할 수 있는 시간이 제한되어 다시 충전해야 합니다. 게다가 레이저 무기의 효율성은 비, 안개, 연기 속에서도 감소하는데, 이는 빔이 흩어지기 때문입니다. 레이저 빔은 피해를 입히려면 몇 초 동안 목표물에 초점을 맞춰야 합니다.

미래에는 레이저 무기가 더욱 강력해지고 표적 범위도 확대되면서 계속 발전할 가능성이 높습니다.

안 캉 ( The Conversation 에 따르면)