신문은 선생님

공군이 오는 3월 한반도에 미국산 스텔스 전투기 'F-35A'를 들여오기로 했어요. 우리나라도 중국과 일본, 러시아와 함께 스텔스 전투기 보유국으로 어깨를 나란히 하게 됐어요.

스텔스(stealth)는 '은밀하게 조용히 이루어지는 일'이라는 뜻이에요. 스텔스기는 적의 레이더, 적외선 탐지기, 음향 탐지기 등의 탐지 시스템에 포착되지 않는 은폐 기술을 갖추고 있어요. 과연 스텔스기는 어떻게 적의 레이더에 걸리지 않는 것일까요?

◇스텔스기가 레이더에 잡히지 않는 비결

미국은 2006년 알래스카 기지에서 신예 스텔스 전투기인 'F-22 랩터'와 당시의 주력 전투기였던 F-15, F-16, F-18을 상대로 모의 전투를 벌였어요. 이날 공중전에서 F-22 랩터 한 대가 나머지 전투기 144대를 격추하는 기록을 세웠어요.

비결은 레이더에 잡히지 않는 스텔스 기능이었어요. 주력 전투기를 몰았던 조종사들이 레이더로 F-22 랩터를 찾을 수 없었던 거예요. 레이더가 작동하지 않으니 유도탄 같은 무기를 써볼 틈조차 없었던 거죠. 이 때문에 스텔스 전투기를 하늘의 제왕이라 불러요.

비결이 대체 뭘까요? 스텔스기는 크게 네 가지 방법으로 레이더 포착을 피해요. ▲레이더에 식별되지 않는 '전자신호' 감소 기능 ▲적의 유도 무기를 피하기 위한 '자외선(열)' 감소 기능 ▲소리가 들리지 않도록 하는 '음파' 감소 기능 ▲눈에 잘 보이지 않게 만드는 '광학 신호' 감소 기능이지요.

이 중에서도 가장 중요한 게 전자신호 감소 기능이에요. 일반적으로 레이더는 허공에 전파를 쏜 뒤 그 전파가 공중에 뜬 물체에 부딪혀서 되돌아오는 것을 보고 물체가 있는지 없는지, 얼마나 큰 물체인지 파악해요. 만약 허공에 뜬 물체가, 레이더 전파를 대부분 흡수해버리거나 다른 방향으로 반사해버리면, 엄연히 물체가 거기 있는데도 까맣게 모르게 되지요. 스텔스기도 다른 물체들처럼 전파를 튕겨내긴 하지만, 새 한두 마리가 튕겨내는 것과 비슷한 수준으로 아주 적은 양을 튕겨내는 데 그쳐요. 그래서 레이더가 구름이나 새로 착각해 경보를 울리지 않게 되는 거예요.

일반적인 레이더는 전투기가 저 멀리 160㎞ 거리에 있을 때부터 탐지하는데, 스텔스 전투기는 9㎞ 앞까지 다가와야 발견해요. 아무리 요즘 첨단 전투기들이 100㎞ 이상 떨어진 물체도 정밀 타격할 수 있다지만, 스텔스 전투기가 이미 코앞에 다가온 다음이라면 발견해봤자 대응하기 힘들겠지요.

이번에 우리 공군이 도입하는 F-35는 스텔스기 중에서도 특히 뛰어난 기종이에요. 레이더 전파를 되쏘는 양이 골프공 수준이거든요. 골프공이 허공을 날아갈 때나 스텔스기가 날아갈 때나 레이더 전파를 튕겨내는 양이 비슷하다는 얘기입니다.

스텔스기는 이처럼 레이더를 피하기 위해 몇 가지 방법을 씁니다.

첫째는 페인트칠 기법이에요. 전투기 표면에 전파를 흡수하는 물질(RAP·전자파 흡수 도료)을 칠하거나, 전파를 흡수하는 필름(RAM·전자파 흡수 재료) 등을 고르게 붙여주는 방법이죠.

둘째는 전자파를 흡수할 수 있는 소재와 모양(RAS·전자파 흡수 구조)으로 전투기의 기체를 디자인하는 기법이에요. 비행기 기체의 윤곽을 다듬어 적 진지에서 쏜 레이더 전파가 레이더 진지로 되돌아가지 않고 엉뚱한 곳으로 반사되도록 디자인하는 것이죠. 일반 전투기는 미사일·포탄 등을 날개 밑에 붙여두는데, 스텔스기는 전투기 몸체 속에 숨겨뒀다가 전투 상황에만 문을 열고 미사일을 날리도록 설계하는 것도 그래서랍니다.

또 이외에도 기체 깊숙한 곳에 엔진을 설치해 열 배출량을 줄이고, 날개 구조도 소리를 덜 내는 형태로 만들었어요. 레이더에 덜 잡힐 뿐 아니라 자외선과 음파도 최대한 줄이도록 하려고 하는 겁니다.

◇스텔스기를 막는 방패… 저주파 레이더

이처럼 레이더의 추적을 피하는 스텔스 기능이 향상될수록, 반대편에서는 스텔스기를 탐지하는 기술 개발이 치열하게 이뤄져요. 대표적인 게 저주파 레이더예요. 스텔스기가 '어떤 방패도 뚫을 수 있는 창'이라면, 저주파 레이더는 '어떤 창도 막을 수 있는 방패'라고 할 수 있을 거예요.

일반적으로 요격용 레이더는 직진성이 강한 X밴드 주파수(8~12㎓)를 목표물에 쏘아 반사되는 전자파를 분석해요. 사드(THAAD·고고도 미사일 방어체계)가 대표적이죠. 이렇게 목표물의 위치와 속도를 파악해서 요격을 위한 미사일을 발사하죠. 앞서 말씀드린 것처럼 이런 전파를 흡수하거나 엉뚱한 방향으로 반사하는 게 스텔스기가 레이더에 잡히지 않는 비결이고요.

하지만 스텔스기를 탐지할 수 있는 저주파 레이더(150~300㎒)가 있어요. 스텔스기가 대다수 주파수는 흡수하거나 다른 곳으로 반사하지만 그렇지 못하는 주파수도 있거든요. 일반 레이더에는 안 잡히던 스텔스기도 저주파 레이더에는 잡히고 마는 거예요.

다만 저주파 레이더에는 단점이 있어요. 저주파 레이더가 쏘는 전파는 일반인들이 이동통신 등에 쓰는 주파수와 겹쳐 잡음이 커요. 또 부피가 엄청나게 크기 때문에 지상에 고정된 형태로 설치돼 있어요. 사드 같은 이동식 레이더보다 정확도 및 출력은 높지만, 물체를 탐지할 수 있는 범위가 제한적이에요.

아직은 하늘에서 폭격하는 스텔스기가 지상의 방패인 레이더보다 기술적으로 앞선 셈이에요. 하지만 최후의 승자는 과학기술의 발전에 따라 또 변하게 될 수도 있어요.