레이저 무기는 어떻게 작동하나요?

전 세계 국가들은 육지와 바다, 공중과 우주에서 의 군사 임무를 위해 고출력 레이저 무기를 빠르게 개발하고 있습니다.

트럭에 장착된 레이저 무기. 사진: Popular Science

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 배치하도록 영감을 주었습니다.

레이저는 전기를 사용하여 광자, 즉 빛 입자를 생성합니다. 광자는 증폭 매체를 통과하면서 광자의 개수가 빠르게 증가합니다. The Conversation 에 따르면, 이 모든 광자는 레이저 빔 스티어러에 의해 좁은 빔으로 집중됩니다.

1960년 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 특수 결정을 사용하여 입력 에너지를 광자로 변환하는 고체 레이저를 기반으로 합니다. 고출력 고체 레이저의 주요 특징은 광자가 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 생성되어 육안으로는 볼 수 없다는 것입니다.

레이저 빔이 표면과 상호 작용하면 파장, 빔의 출력, 그리고 표면의 재질에 따라 다양한 효과가 발생합니다. 저출력 레이저는 가시광선 영역의 광자를 생성하며, 포인터나 공공 행사 시연용 광원으로 사용할 수 있습니다. 이러한 레이저 빔은 출력이 매우 낮아 표면에서 반사되어도 손상을 입히지 않습니다.

고출력 레이저 시스템은 여러 의료 시술에서 생물학적 조직을 절단하는 데 사용됩니다. 고출력 레이저는 다양한 재료를 가열, 기화, 용융, 연소시킬 수 있으며, 산업 공정에서 용접 및 절단 작업에 사용됩니다. 레이저의 출력 수준 외에도 다양한 효과를 구현하는 능력은 레이저와 대상 사이의 거리에 따라 결정됩니다.

레이저 무기

고출력 산업용 레이저의 개발 덕분에 군에서 레이저 무기 사용이 점차 증가하고 있습니다. 고출력 레이저 무기의 근본적인 장점은 연속 작동이 가능하다는 것입니다. 탄약이 제한된 총과 같은 기존 무기와 달리, 고출력 레이저는 전원만 있으면 연속 발사가 가능합니다.

미군은 트럭에 고출력 레이저를 장착하여 드론, 헬리콥터, 박격포, 미사일 등 다양한 표적을 격추하고 있습니다. 미 해군은 소형 고속 수상함뿐만 아니라 미사일과 드론을 방어하기 위해 함선에 고출력 레이저를 사용하고 있습니다. 미 공군은 공격 및 방어 임무 모두에 사용할 항공기용 고출력 레이저를 개발하고 있습니다. 러시아 또한 적 위성의 시야를 가리기 위해 지상에 고출력 레이저를 개발하고 있습니다.

레이저 무기의 한계

고출력 레이저를 사용하는 부대의 핵심 과제는 원거리 작전에 필요한 전력입니다. 목표물에서 불과 몇 센티미터 거리에 있는 산업용 레이저와 달리, 군사 작전은 훨씬 더 먼 거리를 요합니다. 박격포나 소형 보트와 같은 근접 위협을 방어하기 위해 레이저 무기는 피해를 입히기 전에 목표물을 타격해야 합니다.

하지만 안전한 거리에서 물질을 태우려면 수십 또는 수백 킬로와트의 출력을 가진 레이저 빔이 필요합니다. 가장 작은 시제품 레이저 무기는 10킬로와트의 전력을 사용하는데, 이는 전기 자동차 한 대와 거의 같은 수준입니다. 현재 개발 중인 최신 고출력 레이저 무기는 30가구에 전력을 공급할 수 있는 300킬로와트의 전력을 필요로 합니다. 고출력 레이저는 효율이 50%에 불과하기 때문에 엄청난 양의 폐기물을 발생시킵니다.

즉, 고출력 레이저는 발전 및 냉각 인프라가 필요하며, 이는 다양한 플랫폼의 효율성을 제한할 수 있습니다. 육군 트럭과 공군 전투기는 고출력 레이저를 설치할 공간이 가장 부족하기 때문에, 드론 격침이나 미사일 무력화와 같은 상대적으로 저출력 표적에만 사용할 수 있습니다. 대형 함선과 항공기는 보트와 지상 차량에 구멍을 낼 수 있는 더 강력한 레이저를 장착할 수 있습니다. 지상 기반 시스템은 제약이 가장 적기 때문에 가장 강력한 출력을 자랑하며 원거리에서 미사일을 공격할 수 있습니다.

플랫폼이 필요한 고출력 레이저 무기의 또 다른 중요한 한계는 작동 시간입니다. 레이저의 전원 공급 장치는 트럭, 선박 또는 항공기로 운반해야 하므로, 전원 공급 장치가 전원 용량을 제한하고 레이저는 재충전 없이 제한된 시간 동안만 사용할 수 있습니다. 또한, 비, 안개, 연기 속에서는 레이저 무기의 효율이 감소하여 빔이 산란될 수 있습니다. 또한, 레이저 빔은 피해를 입히려면 몇 초 동안 표적에 고정되어야 합니다.

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

안 캉 ( The Conversation 에 따르면)

소스 링크: https://vnexpress.net/vu-khi-laser-hoat-dong-nhu-the-nao-4720686.html