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"소프트·하드킬 모두 가능" 군집드론 격멸 레이저·광학 기술 특허 등록

두원포토닉스, 자체 기술로 '고출력 레이저' 장시간  가동…향후 '점'에서 '면' 단위 요격도 기대

2023.11.07(Tue) 17:30:25

[비즈한국] 소형, 경량화, 저비용 등 삼박자를 갖춘 드론은 고효율·비대칭 전략 무기로 꼽힌다. 러시아-우크라이나, 이스라엘-팔레스타인 전쟁을 통해 위력을 확인했으며 전 세계적인 무기 트렌드로 자리 잡았다. 각 정부는 전략·전술 무기로 충분히 입증된 드론에 4차 산업혁명 기술을 도입해 파괴력을 증강하는 개발에 열중하고 있다. 

 

두원포토닉스(주)가 군집드론 방어와 관련한 레이저·광학 기술을 특허 등록했다. 사진=두원포토닉스 ​제공

 

드론은 크기가 워낙 작고 비행경로도 자유자재로 바꿀 수 있어 요격이 어렵고, 레이더에 잡히지 않아 접근하는 것을 인식하기 힘들다. 이러한 무인체가 ‘군집 형태’로 공항·국가 중요 시설을 공격해 온다면 혼란과 함께 걷잡을 수 없는 피해를 입을 수밖에 없다. 이를 방지하기 위해 선진국들은 드론에 대항하는 ‘안티드론’ 시스템에 막대한 투자를 하고 있다. 글로벌 시장조사기관 프레지던스리서치에 따르면 안티드론 시장은 2030년 126억 달러(16조 7000억 원) 규모에 이를 것으로 예상되며, 매년 27.6%의 높은 성장률이 기대된다. 

 

전문가들은 현재 운용하는 안티드론 시스템으로는 소형 군집 드론에 효과적으로 대응하는 것이 사실상 불가능하다고 말한다. 수십 cm 크기의 드론이 동시에 날아온다면 그만큼의 레이저 출력이 나와야 하는데 고출력 장비와 이를 뒷받침하는 광학 시스템의 개발이 아직 더디기 때문이다. 방산 선진국들은 고출력 전자기파, 레이저무기 등을 개발 중이지만 실전에서 아직 제대로 된 활약을 펼치지 못하고 있다.

 

이런 가운데 최근 우리나라 기업 ‘두원포토닉스’가 군집드론 방어와 관련한 레이저·광학 기술을 특허 등록해 주목받고 있다. 두원포토닉스는 첨단 레이저 장치 개발 및 제작 전문기업이다. 2013년 설립 후 고출력 정밀 레이저 가공장비 및 광학시스템의 개발·제작에 주력해왔다. 

 

현재 모든 대공 방어무기는 대부분 ‘점’을 직사 타격한다. ‘근접신관’이나 ‘자탄’이 산개되는 대공무기라도 일시적인 점과 선으로 구성되며, 낙탄에 의한 지상피해로 도심이나 인구밀집지역에서 사용하기 어려운 한계가 있다. 요즘 주목받는 고출력 레이저 무기도 특정거리의 ‘초점’에 위치한 1개의 타깃만 무력화할 수 있다. 

 

두원포토닉스​는 이러한 단점을 극복하기 위해 레이저 장치의 타깃위치 빔을 ‘면’으로 형성할 수 있도록 연구·개발했다. 고출력 레이저 빔의 에너지 밀도는 유지한 채 초고속으로 X축과 Y축에 빔을 조사해 공중에 ‘레이저 필드 (방어막)’를 형성하는 것이다.  

 

기존 레이저는 단순히 조사 면적만 확대하면 ‘면’으로 만들 수 있지만 타깃 위치의 에너지 밀도가 현저히 저하돼 조명 정도의 수준으로 줄어들어 드론을 추락시킬 수 없다는 단점이 있었다. 두원포토닉스에 따르면 이번에 출원한 특허 기술로 레이저 필드의 가로, 세로 ‘크기’를 자유롭게 변경 가능하며 ‘위치’도 바꿀 수 있어 명중 확률을 높였다. 또 레이저 출력 및 사용거리에 따라 ‘하드 킬’ 또는 ‘소프트 킬’을 동시에 운용할 수 있는 것도 장점으로 내세웠다. 

 

레이저 출력에 핵심 기술로 꼽히는 ‘광학 장치’도 자체 기술로 개발했다. 기존 광학 장치가 연속 가동 시간이 짧은 단점도 극복할 수 있다. 레이저는 그 빔을 렌즈나 미러를 통해 재료에 조사해 사용한다. 냉각이 어려운 렌즈의 경우 시간이 지나면서 열에 의해 변형되고 가공 품질이 떨어지는 문제가 발생한다. 두원포토닉스는 냉각수를 이용한 강제 냉각방식의 금속 미러 광학시스템을 통해 고출력 레이저의 작동시간 문제 등을 해결할 발판을 마련했다. 두원포토닉스는 자체 제작한 광학 장치를 현재 중공업 양산 현장에서 사용하며 장시간 가동 성능을 이미 검증했다고 강조했다. 박용원 대표는 “수랭식 금속 미러 광학시스템을 적용하면 고출력의 레이저를 장시간 가동할 수 있어 ‘안티드론’ 작전을 더욱 길게 끌고 갈 수 있다”고 설명했다. 

 

전문가들은 향후 고출력 레이저의 성능 강화와 이를 뒷받침할 광학 기술 발전을 통해 타깃 위치 빔을 ‘면’으로 형성할 수 있다고 설명했다. 

 

김민석 한국국방안보포럼 연구위원은 “군집드론의 경우 숫자가 많아 짧은 시간에 여러 곳의 드론을 파괴하기에 충분한 레이저 출력을 조사하는 게 도전요소”라며 “두원포토닉스의 레이저 장시간 사용 기술을 사용하면 레이저 무기의 연속 작동 시간을 늘릴 수 있다. 가공헤드의 초점 모양을 다양하게 만드는 기술도 주목할 만하다. 이는 레이저 무기의 파괴력 향상에 응용될 가능성이 있다”고 설명했다.​ 

전현건 기자 rimsclub@bizhankook.com


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