글. 편집실
사진. shutterstock, LIG 디펜스&에어로스페이스
출처. 한국음향학회, 국방일보, 연합뉴스, 세계일보
빛과 전파가 차단된 깊은 바다는 세상에서 가장 은밀한 전장입니다. 어둠을 헤치고 소리만으로 적의 잠수함을 추적하는 유도무기가 있으니, 바로 경어뢰 청상어입니다. 감각이 차단된 심해에서도 정밀 타격 메커니즘을 선보이는 최첨단 무기의 세계를 살펴봅니다.
해사한 얼굴로 우리에게 손짓하는 여름날 바다. 저토록 평화로운 수면 아래 미처 예기치 못한 위협이 도사린다. 빛조차 닿지 않는 심해에서 유령처럼 출몰하는 적의 잠수함을 탐지하고 추적할 수 있는 유일한 단서는 소리다. 우리 바다의 수호자, 경어뢰 청상어는 연안의 시끌벅적한 소음 속에서 어떻게 적의 모습을 정확히 꿰뚫어 볼 수 있을까. 원리의 기술적 핵심은 바로 빔 조향(Beam Steering)이다.
청상어는 1990년대부터 착수한 대한민국 최초의 독자적 경어뢰 개발 프로젝트의 성과물이다. 청상어의 개발은 탐지, 추진, 유도, 폭발 등 모든 구성 요소를 첨단화하는 고난도의 기술적 도전이었다. 중어뢰보다 작은 선체 내에 초고밀도의 에너지와 파괴력을 집약하는 난제를 해결해야 했기 때문이다. 한국의 작전 환경에 최적화한 독자 모델을 목표로 삼아 장장 10년에 걸친 개발 기간을 거쳤으니, 그 결과에 세계의 이목이 쏠린 것은 당연했다.
개발 과정에서 관건은 서해의 복잡한 음향 환경을 어떻게 극복하느냐에 달려 있었다. 대한민국 영해, 특히 서해는 수심이 얕은 데다 해저 지형이 복잡하고 불규칙한 편이라 음파의 왜곡과 반사가 매우 심하다.
이러한 악조건 속에서 단순히 음파를 사방으로 흩뿌리는 행위는 마치 안개 자욱한 밤에 전등을 켜는 것과 같다. 표적을 찾기보다 난반사된 소음에 ‘눈이 멀기’ 십상이다.
서해안의 환경적 특성을 고려해 청상어는 선두부에 37개의 능동형 소나*를 탑재했다. 빔 조향 기술은 이 수많은 센서에 도달하는 신호의 시간차를 전기적으로 정밀 조절해 음향 에너지를 특정 방향으로 집중시키는 방식이다. 예컨대, 흩어지는 빛을 돋보기로 모아 하나의 점을 만드는 원리와 유사하다. 불필요한 주변 잡음을 소거하는 한편, 표적에서 되돌아오는 미세한 반사파의 감도는 극대화하는 것이다. 이때 적응 빔 형성(Adaptive Beamforming) 기술을 통해 인접한 방위의 간섭 신호를 최소화함으로써 복잡한 연안 환경에서도 표적의 정확한 방위와 거리를 식별한다.
청상어의 진가는 표적을 포착하는 과정에서 한층 선명하게 드러난다. 확보한 음향 데이터를 토대로 직접 탐색을 수행하는 청상어는 표적의 위치가 불확실할 경우 원형이나 나선형 등 최적의 경로를 스스로 설계하며 추적한다. 기계적으로 탐지부를 돌리던 과거 회전식 소나와는 달리, 청상어의 전자식 빔 조향은 수십 개의 음향 빔을 다각도로 동시에 투사해 탐지 반응 속도가 압도적으로 빠르다. 별도의 외부 유선 유도 없이 스스로 표적을 쫓는 발사 후 망각 방식으로 작동하며, 45노트 이상의 고속 주행 중에도 표적을 놓치지 않는 디지털 어뢰로서의 면모를 남김없이 발휘한다.
마침표를 찍는 것은 지향성 탄두다. 청상어는 충돌 순간 폭발 에너지를 표적에 집중해 수천 도의 고온에서 메탈 제트(Metal Jet)를 형성한다. 화약의 압력으로 금속이 마치 액체 줄기처럼 늘어나 분출하는 현상인 메탈 제트는 무려 1.5m 두께의 강철판을 관통할 수 있는 위력을 지닌다. 최첨단 잠수함의 견고한 이중 선체 구조도 단 한 발로 무력화할 수 있는 힘을 자랑한다.
인공지능 탐지 기술과 저소음 추진 기술을 결합한 경어뢰 개발은 여기서 그치지 않는다. 더욱 영리해진 소나, 은밀한 기동력으로 무장할 차세대 청상어는 앞으로 대한민국 영해를 수호하는 가장 예리하고 강력한 비수가 될 것이다. 바다의 포식자 상어처럼, 소리 없이 다가가 승리를 쟁취하는 청상어의 진화를 응원하는 이유다.
소나(SONAR): 음파탐지기 또는 음파를 이용해 방향과 거리를 탐지하는 전술을 '항법 및 거리 측정 음향(SOund Navigation And Ranging)', 줄여서 소나(SONAR)라 부른다.
대한민국이 독자 개발한 최초의 중어뢰로 청상어 개발의 기술적 토대가 되었으며, 시뮬레이션 기반 설계(SBD) 기술 적용. 잠수함에서 발사해 수상함과 잠수함 공격
연안의 복잡한 음향 환경을 극복하기 위한 빔 조향 기술과 이중 선체 잠수함을 무력화하는 성형작약 탄두 탑재
수상함에서 로켓으로 발사해 적의 잠수함이 있는 해역 상공까지 비행한 뒤, 낙하산을 통해 청상어를 투하하는 방식의 장거리 대잠 무기체계로 원거리 표적 기습 타격
안테나나 렌즈를 움직이지 않고, 전파나 빛의 방향을 원하는 곳으로 자유자재로 바꾸는 기술입니다.
사용자 방향으로 전파를 집중해 통신 속도를 높이고 전력 낭비를 줄입니다.
최신 전투기·군함에 쓰이는 전파 회전 방식의 표적 탐지 기술입니다.
이동하는 저궤도 위성을 지상의 안테나가 추적할 때, 빔 조향으로 위성 신호의 방향을 따라 연결을 유지합니다.
