스텔스기

스텔스기(Stealth aircraft)

스텔스기(Stealth aircraft)는 적의 레이더에 포착되지 않도록 만들어진 최첨단 비행기이다.

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개요

스텔스기는 상대의 레이더, 적외선 탐지기, 음향탐지기 및 육안에 의한 탐지를 포함한 모든 탐지 시스템에 포착되지 않는 은폐 기술을 갖춘 최첨단 전투기를 말한다. 뒷날개나 동체를 갖고 있지 않기 때문에 영어로는 올 플라잉 윙(All Flying Wing)이라 하고 한국어로는 전익기(全翼機)라고 한다. 스텔스는 '은밀하게 조용히 이루어지는 일'이라는 뜻을 가지고 있다. 스텔스는 전파흡수재로 뛰어난 효과가 있는 자성 산화물인 플라이트 등을 도료로 섞어 항공기나 미사일의 동체에 칠함으로써 적의 레이더 파(波)를 흡수, 레이더 영상에 나타나지 않게 하는 최신 전자기술이다. 이 기술은 주로 미국 공군의 최신예 폭격기 기종에 이용되고 있다. 그러나 스텔스기가 완전히 레이더에 노출되지 않는 것은 아니다. 스텔스는 레이더 신호를 산란시키는 기체설계와 레이더를 흡수하는 도장 등으로 레이더 노출의 확률을 최대한 줄인 최첨단의 비행기이다. 미국의 F-117 전투기 및 정찰기, B-2 폭격기가 이에 해당된다. 세계 최초의 스텔스기로 불리는 F-117은 록히드마틴(Lockheed Martin Corporation)이 1974년부터 개발을 시작하여 1989년 미군의 파나마 침공 당시 처음으로 실전에 투입되었고, 1991년 걸프전에 모두 44대가 참전하여 단 한 대의 손실도 없이 혁혁한 전과를 올린 바 있다. B-2 스텔스폭격기는 1989년 8월 시험비행을 마쳤고, 2004년부터 미주리주 화이트먼 공군기지와 괌 앤더슨 공군기지에 배치되고 있다. 미 공군은 노후화되어 퇴역한 F-117의 자리를 대신하여 현존하는 최고의 전투기로 평가되는 F-22를 실전배치하기 시작했다.

역사

1959년 모스크바 국립대학에 재학 중이던 대학원생 표트르 유핌트세프(Pyotr Yakovlevich Ufimtsev, 1931 출생)는 박사 논문으로 물체의 표면에서 반사되는 전자 기파에 대한 논문을 썼다. 어려운 수학공식으로 가득 찬 이 논문을 지도 교수는 그다지 실용성이 없다고 생각하여 별 관심을 갖지 않았다. 하지만 유핌트세프는 실망하지 않고 방치되었던 이 논문이 혹시라도 누군가의 관심을 받게 될지 모른다고 생각하여, 1961년 모스크바에서 열리는 국제학술대회에서 발표했다. 하지만 기대와는 다르게 발표장은 썰렁하게 텅 비었고 아무도 이 논문에 관심을 가지지 않았다. 그 후 논문은 묻혀 버렸고 유핌트세프도 논문과 관련된 활약을 보이지 않았다. 1970년대 냉전 시기에 미국은 삼엄한 방어를 하는 러시아의 영공을 침투할 필요성을 느꼈다. 이에 따라 미국 정부는 록히드마틴의 설계팀에게 설계를 맡기게 되는데, 초고속 정찰기인 SR-71 블랙버드(Black Bird)의 설계로 유명한 스컹크웍스(Skunk Works)팀에게 새로운 비행기에 대한 제작을 맡겼다. 설계에 난관을 겪고 있던 스컹크웍스 개발팀은 은퇴한 기술자에게 잊혀졌던 유핌트세프의 논문에 대해 들을 수 있었다. 개발팀은 부랴부랴 이 논문집을 알아내어 비밀리에 캐나다를 통해 유핌트세프의 논문을 입수하게 된다. 순간 개발진이 가지고 있던 문제점이 일거에 해결된 것이다.

이로써 1990년에 일어난 걸프전쟁과 1999년 코소보 사태에서 맹활약을 펼친 F-117A 나이트호크 스텔스기가 탄생된 것이다. 뿐만 아니라 지난날 테러에 대한 보복 공격으로 아프간 공중 폭격을 감행한 것도 B2스텔스 폭격기였다. 유핌트세프는 1990년까지 구소련 과학원에서 책임 과학자로 재직하다가 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스(UCLA)으로 초빙되어 교수로 활동했다. 적국의 진지나 중요 시설을 공격할 때 제일 두려운 것이 지상에서 발사하는 대공포이다. 일반 폭격기는 대공포를 피해 저공 비행으로 쳐들어가도 적에게 발견되어 파일럿이 목숨을 잃는 경우가 허다하다. 하지만 스텔스기는 레이더에 잡히지 않는, 즉 적에게 발견되지 않는 비행기이다. 유고슬라비아에서 코소보 분쟁이 일어났을 때 미국에서 출발한 2기의 B2 스텔스 폭격기는 적진에 근접하여 목표물을 폭격한 후 기지로 돌아왔다. 돌아온 조종사들은 기지에서 상관에게 보고를 마치고 그대로 귀가했는데, 마치 샐러리맨들이 출퇴근하는 것 같은 광경이었다고 한다. 최고 속도 마하 0.9, 항속 거리는 8,000~1만 2000㎞인 스텔스기가 실전에 배치되는 데는 꽤 오랜 시간이 걸렸다. 너무나 가격이 비싸서 격추되거나 사고로 추락이라도 하면 손실이 크기 때문이었는데, 그 가격이 자그마치 1기당 20억 달러였다.

관련 기술

스텔스

스텔스 기술은 적의 레이더 감시망을 피하기 위한 기술이다. 레이더에 탐지되는 면적을 RCS(Radar Cross Section)라고 부른다. 이 RCS를 최소화하여 적의 탐지에서 벗어나는 것이 스텔스 기술의 최종 목표이다. 미 공군의 대표적인 스텔스기 B-2 폭격기의 RCS는 0.0015 sqm이다. 스텔스 기술은 전투기뿐만 아니라 전함, 트럭 등에도 이용된다. 어떤 곳에서 이용되든 스텔스 기술의 핵심 목표는 동일하다. 스텔스 기술은 크게 전자기파를 흡수하는 기술과 여러 방향으로 반사시키는 기술로 구분할 수 있다. 전자기파를 흡수하는 기술은 특수 페인트를 제작하는 데 이용되고 있다. 스텔스기에 이용되는 특수 페인트 속에는 아주 작은 철 알갱이들이 있는데, 이 철 알갱이들은 자기장을 형성하도록 배열되어 있다. 이 특수 페인트는 전자기파를 반사시키는 대신 흡수하여 열의 형태로 소실시킨다. 이 기술은 미 공군의 F-117 나이트 호크에 사용되었다고 알려져 있다. 다음으로는 피라미드 구조이다. 피라미드형 구조로 인해 전자기파는 연속적으로 반사되면서 서서히 에너지를 잃는다. 이 피라미드 구조는 기체의 표면 밑에 있을 수 있고, 철 알갱이와 함께 페인트 속 재료로 활용될 수 있다. 피라미드 구조와 철 알갱이들이 함께 이용되면 피라미드 구조가 전자기파를 철 알갱이 쪽으로 유도하여 더 효과적인 스텔스 기술을 구현할 수 있다. 세 번째 기술로는 탄소 기반 물질을 이용하는 방법이 있다. 아래로 갈수록 더 높은 밀도를 가지는 탄소 기반 물질을 만들어 기체의 표면 밑에 넣으면 접근하는 전자기파의 에너지를 서서히 줄일 수 있다. 이 기술은 미 공군의 B-2 스텔스 폭격기에 이용되었다고 알려져 있다. 탄소 나노 튜브라는 신소재를 이용하여 전자기파를 원하는 대로 흡수할 수도 있다. 이러한 페인트들은 효과적이지만, 개발하기 어려울 뿐만 아니라 관리하는 데 엄청난 비용이 이용된다. 따라서 요즘은 기체의 모양을 조정하여 전자기파를 다른 방향으로 반사시키는 기술을 더 많이 이용한다.

특징

스텔스기는 전자기파를 여러 방향으로 분산시키는 구조를 취하고 있다. 예를 들어 F-117 기체의 모습을 보면 편평한 면이 많이 있다는 것을 알 수 있다. 편평한 면은 전자기파를 하나의 예측 가능한 방향으로 반사시키기 때문에 기술자들이 전자기파를 여러 방향으로 분산시킬 수 있도록 해 준다. 그래서 스텔스기들은 흔히 아는 상업용 항공기들의 둥근 모양과는 사뭇 다른 모습을 가지고 있다. 그렇지만 이러한 전투기의 특이한 구조는 안정적으로 비행하는 데 있어서 큰 방해 요소가 되었다. 최근에 만들어진 스텔스기들은 이러한 점을 고려하여 일부 둥근 면을 가지도록 설계되었다. 컴퓨터 기술이 발전하면서 전자기파가 어느 방향으로 반사될지 정확히 알 수 있게 되었기 때문에 일부 둥근 면을 이용하여도 큰 문제가 되지 않았다. 이외에도 기술자들은 엔진을 기체 속으로 집어 넣어 적외선으로도 탐지되지 않도록 하였다. 엔진에서 나오는 열도 냉각하여 내보내도록 설계를 하였다. 또한 미사일이 장착되어 있는 부분도 전자기파를 여러 방향으로 분산시킬 수 있도록 톱니 모양으로 되어있으며, 무기들을 기체 속에 배치하여 외부의 굴곡을 감소시켰다. 또 다른 특징으로는 모든 무기를 동체 내부에 있는 폭탄창에 탑재한다는 것이다. 공기흡입구는 레이더를 반사시키지 않게 하기 위해 기체 위쪽에 있다.

종류

세계에는 다양한 스텔스기가 존재한다. 총 8개의 국가가 스텔스기를 보유하고 있고, 직접 제작할 수 있는 나라는 미국, 중국, 러시아, 일본 등으로 극히 제한되어 있다. 미국의 록허트마틴이라는 회사에서 개발한 스텔스기(F-117 나이트호크, F-22 랩터, F-35 라이트닝 등)가 가장 유명하다. 대한민국에 수입된 스텔스기도 록허트마틴에서 제작한 스텔스기이다. 이외에도 일본의 미쓰비시 ATD-X와, 중국의 청두 J-20, 러시아의 수호이 PAKFA가 잘 알려져 있다.

참고자료

• 〈스텔스기〉, 《네이버 지식백과》
• 윤경철, 〈스텔스기〉, 《대단한 하늘여행》, 2011-04-08
• 〈필승전략, 스텔스 기술〉, 《코스코스》, 2022-01-06
• 방위사업청, 〈(무기 이야기) 국방의 스타 '스텔스' 전투기〉, 《네이버 블로그》, 2017-11-14
• 과학기술정보통신부, 〈전투기 나라의 투명인간, 스텔스기〉, 《네이버 블로그》, 2019-04-17

같이 보기

• 전투기

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