일본, 고출력 레이저 시험으로 해상 방위 강화

현대전의 소리 없는 무기

모순처럼 들릴 수 있다. 금속을 절단하고 비행 중인 드론을 격추할 만큼 강력하면서도, 발사 순간에는 완전히 조용하고 거의 보이지 않는 무기라니. 일본이 바다에서 새로운 방어 체계 시험에 착수했다. 현대 무기에 대해 우리가 흔히 떠올리는 개념에 도전하는 체계다. 시험 대부분에서 이 체계는 전혀 위협적으로 보이지 않는다. 이 무기는 폭발을 동반한 운동에너지에서 지향성 에너지로 옮겨가는, 국가 안보 접근 방식의 중대한 전환을 보여준다. 문제의 무기는 100킬로와트급 레이저로, 10년 전에는 존재하지 않았던 위협에 대응하기 위해 개발됐다. 최근 시험에서 이 체계는 비행 중인 드론을 파괴하고 물리적으로 접촉하지 않은 채 금속 표면을 절단할 수 있는 것으로 입증됐다.

현대 전장은 빠르게 변하고 있다. 소형 드론과 저렴한 비행 장치, 빠르게 움직이는 공중 위협이 점점 흔해지고 있다. 기존 방어 체계는 변화하는 전장 상황을 따라잡는 데 어려움을 겪고 있다. 미사일은 효과적이지만 제조와 운용에 비용이 많이 든다. 포는 탄약이 필요하고 재장전에도 시간이 걸린다. 일본의 최신 체계는 폭발을 일으키거나 물리적 발사체에 의존하지 않고 즉각 대응하도록 설계됐다. 멀리서 보면 표적이 갑자기 작동을 멈추기 전까지는 타격 순간을 거의 알아차리기 어렵다. 이 방식은 특히 대응 시간이 결정적일 수 있는 해상처럼 완력보다 속도와 정밀도가 중요한 환경에서 뚜렷한 이점을 제공한다.

드론 위협에 대응

무인항공기의 확산으로 군사 계획가들은 방공 전략을 재검토해야 하는 상황에 놓였다. 수십 대에서 수백 대의 드론이 협력해 표적을 압도하는 군집 공격은 기존 미사일 체계로 대응하기 특히 어렵다. 수백만 달러짜리 요격 미사일로 값싼 드론을 격추하는 방식은 장기적으로 재정 부담을 감당하기 어렵다. 일본의 신형 레이저 체계는 이러한 비대칭성에 대한 해법을 제시한다. 빛을 무기로 사용하면 교전당 비용을 크게 낮출 수 있다.

일본 해상자위대는 이 기술을 함대에 도입하는 데 적극적이다. 이 체계는 함정에 전력이 공급되는 한 지속적으로 운용할 수 있는 방어층을 제공한다. 제한된 저장 공간에 보관하고 항구에서 보충해야 하는 미사일과 달리, 레이저 무기는 전문가들이 ‘무제한 탄창 용량’이라고 부르는 능력을 갖췄다. 이에 따라 함정은 탄약이 바닥날 걱정 없이 여러 차례의 공격을 막아낼 수 있다. 지향성 에너지로의 전환은 기존 탄약의 군수 지원 부담 없이 높은 발사 속도를 유지할 수 있는 지속 가능한 방어 수단의 필요성에서 비롯됐다.

빔을 만드는 기술

이 신형 방어 체계의 핵심은 정교한 광섬유 레이저 배열이다. 이 무기는 각각 10킬로와트 출력인 광섬유 레이저 10개를 하나의 100킬로와트 빔으로 결합한다. 빔 결합이라고 부르는 이 과정은 금속 표면을 태우고 항공기를 수 초 만에 무력화할 만큼 강력한 에너지를 집중시킨다. 이 기술은 희토류 원소를 첨가한 고체 광섬유를 통과하는 빛을 증폭하고 집중시켜 빔을 생성하는 광섬유 레이저 구조를 기반으로 한다. 위험한 연료가 필요하고 효율도 훨씬 낮았던 구형 화학 레이저 기술과는 다르다.

광섬유 레이저는 확장성과 안전성, 운용 효율이 뛰어나 선호된다. 대체로 이전 세대 레이저보다 크기가 작고 냉각도 쉬워 함정에 설치하기 적합하다. 빔에 집중된 에너지는 표적을 빠르게 가열해 구조적 손상을 일으키거나 드론 또는 박격포탄에 탑재된 폭발물을 폭발시킨다. 일본은 10여 년 전 화학 레이저로 레이저 무기 연구를 시작했지만, 구형 기술의 한계를 극복하기 위해 광섬유 레이저 체계로 전환했다. 그 결과 강력할 뿐 아니라 군사 용도로 사용할 만큼 신뢰성 높은 무기가 탄생했다.

이 체계의 개발은 일본 방위장비청(ATLA)이 장기간 추진해 온 사업이다. 방위장비청은 수년간 레이저 무기 개념을 연구하며 저출력 시제품에서 현재의 100킬로와트 구성으로 발전시켜 왔다. 제조사인 가와사키중공업이 2023년 초 시제품을 방위장비청에 인도한 사실이 확인됐다. 이후 엔지니어들은 해상 운용의 까다로운 요구 조건을 충족하도록 체계를 개선해 왔다.

해상 전력과 군수 지원

이 레이저 무기의 가장 큰 장점 가운데 하나는 군수 지원이 간편하다는 점이다. 기존 함포에는 무거운 포탄을 대량으로 보관할 탄약고가 필요하고, 미사일 체계에는 귀중한 갑판 공간을 차지하는 수직발사관이 필요하다. 반면 레이저 체계는 작동에 전기와 냉각수만 있으면 된다. 이에 따라 함정을 지원하는 데 필요한 군수 부담이 크게 줄어든다.

방위장비청 관계자들은 이 방식의 경제적 이점을 강조했다. 방위장비청은 공개 기술 설명회에서 충분한 전력이 공급되면 탄약이 바닥나지 않고 계속 표적과 교전할 수 있다고 밝혔다. 또 발사당 비용이 기존 방공 체계보다 상당히 낮으며 전력 소비 비용에 비유할 수 있다고 설명했다. 이에 따라 이 무기는 저비용 드론 군집에 대응하는 데 특히 매력적이다. 적이 값싼 드론 수백 대로 공격하는 상황에서 레이저를 장착한 함정은 값비싼 요격 미사일을 소모하지 않고 위협을 무력화할 수 있다.

아스카함에서 진행되는 시험

일본은 이 첨단 무기의 성능을 평가하기 위해 전용 시험 플랫폼에 설치했다. 레이저 체계는 일본 해상자위대가 운용하는 배수량 6,200톤급 시험함 아스카함에 탑재됐다. 설치 작업을 위해 함정은 일본마린유나이티드 조선소에 입항했다. 무기는 40피트 컨테이너 크기의 모듈 2개에 들어가며, 여기에는 광섬유 레이저 배열과 빔 제어 광학 장치, 전력 시스템, 냉각 설비가 수용된다.

아스카함 후갑판에서는 독특한 돔 형태의 장치를 볼 수 있다. 표적에 레이저를 조준하는 데 필요한 광학 장치가 들어 있는 빔 지향기다. 이 장치는 열화상 카메라와 고속 조향 거울, 정밀 추적 센서에 연결돼 있다. 각 구성 요소는 거친 바다에서 함정이 흔들리는 중에도 레이저가 움직이는 표적의 특정 지점에 계속 초점을 맞추도록 함께 작동한다. 모듈식 설치 방식은 유지보수를 쉽게 하고, 시험이 성공할 경우 향후 다른 함정에 개조·장착할 가능성도 높여준다.

현재 시험 단계에서는 실해상 시험을 준비하고 있다. 시험은 2026년 2월 27일 이후 시작될 예정이다. 초기 시험은 해상 공중 표적을 탐지하고 추적하며 조준 상태를 유지하는 체계의 능력에 초점을 맞춘다. 육상 시험에는 없는 고유한 난제가 해상 환경에 존재하기 때문에 중요한 단계다. 함정의 움직임에 습도와 바닷물 비말까지 더해지면 레이저 빔과 표적 추적 센서의 작동에 방해가 될 수 있다.

공학적 난제와 환경 요인

레이저 무기라는 개념은 단순해 보이지만, 실제 환경에서 효과적으로 구현하는 일은 복잡한 공학적 과제다. 주요 장애물 가운데 하나는 대기의 간섭이다. 공기 중 습기와 비, 안개, 먼지는 레이저 빔을 산란시켜 표적에 도달할 때의 강도와 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. 이번 실해상 시험에서는 체계가 이러한 요인에 얼마나 잘 대응할 수 있는지를 확인하게 된다. 엔지니어들은 기준 레이저를 이용해 무기와 표적 사이의 대기를 분석하고 왜곡을 보정하면서 빔을 조정하는 알고리즘을 개발했다.

또 다른 과제는 전력 관리다. 광섬유 레이저의 효율은 높지만, 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 과정에서 여전히 상당한 열이 발생한다. 100킬로와트 레이저를 작동하려면 최대 300킬로와트의 전력이 필요할 수 있으며, 나머지 에너지는 열로 방출된다. 무기를 지속적으로 운용하려면 이 열 부하를 관리하는 일이 필수적이다. 아스카함에 탑재된 체계에는 연속 발사 중 레이저가 과열되지 않도록 견고한 냉각 설비가 갖춰져 있다.

피해를 입힐 만큼 오랫동안 빔을 표적에 고정하는 일도 어렵다. 빠르게 움직이는 드론이나 박격포탄을 추적하려면 빔 지향기가 극도로 정밀하게 움직여야 한다. 체계는 표적의 움직임을 예측하고 거울을 즉각 조정해 위협의 핵심 부위에 초점을 유지해야 한다. 방위장비청은 올해 초 육상 시험에서 이 무기가 박격포탄과 무인항공기를 성공적으로 파괴했다고 밝혔다. 이 결과를 바탕으로 더 까다로운 해상 환경에서 시험을 진행할 수 있다는 자신감을 얻었다.

지향성 에너지 분야의 국제 경쟁

이 기술을 개발하는 나라는 일본뿐만이 아니다. 지향성 에너지 무기 개발은 주요 군사 강국들이 막대한 투자를 쏟아붓는 세계적 경쟁 분야가 됐다. 미국과 프랑스, 독일, 영국은 모두 유사한 체계를 개발 중인 것으로 확인됐다. 중국도 레이저 역량을 강화하고 있는 것으로 추정된다. 2024년 중국 상륙수송함에서 레이저 무기로 보이는 장비가 포착된 데 따른 것이다.

이스라엘은 이 분야의 선두 주자로 부상했다. 이스라엘군은 아이언 빔 체계가 국가 방어 체계에 완전히 통합돼 작전 운용 승인을 받은 최초의 고에너지 전술 레이저 무기가 됐다고 발표했다. 이 체계도 약 100킬로와트급으로 운용되며 로켓과 박격포탄, 드론 같은 단거리 위협을 요격하도록 설계됐다. 영국 역시 드래건파이어 레이저를 시험해 스코틀랜드 해안에서 진행한 시험 중 드론 여러 대를 격추하는 데 성공했다.

이러한 국제적 움직임은 군사 교리의 더 큰 변화를 보여준다. 지향성 에너지 무기는 실험용 시제품에서 실전 운용 자산으로 바뀌고 있다. 일본이 100킬로와트 레이저의 해상 시험에 나서면서 이 분야를 선도하는 국가 대열에 합류했다. 이런 체계를 배치할 수 있는 능력은 첨단 기술력과 산업 역량을 가늠하는 지표로 여겨진다. 헌법상 방어 태세에 크게 의존하는 일본에 이 무기는 공격 능력 금지 규정을 위반하지 않으면서 강력한 방패 역할을 할 수 있다.

해군 방어의 미래

아스카함에서 진행 중인 시험은 일본 레이저 프로그램의 장기 계획이 시작되는 단계에 불과하다. 당장의 목표는 드론과 박격포탄에 대응하는 것이지만, 방위장비청은 향후 개량형이 더 까다로운 표적에도 대응할 수 있다고 밝혔다. 출력이 더 높은 레이저는 미사일 요격에도 활용될 가능성이 있지만, 이는 장기 목표다. 실해상 시험에서 수집할 데이터는 이 같은 성능 향상이 실현 가능한지 판단하는 데 중요하다.

일본 방위성은 앞으로 이지스 전투체계를 갖춘 함정에 해상용 레이저 체계를 배치할 계획이다. 해당 함정들은 2032년 이후 이 능력을 갖추고 취역할 것으로 예상된다. 이는 이 기술에 기대가 모이고 있지만 함대의 표준 장비가 되기까지는 상당한 시험과 개선 기간이 필요하다는 뜻이다.

레이저 무기의 성공적인 통합은 해전의 양상을 근본적으로 바꿀 수 있다. 이 체계를 갖춘 함정은 공중 위협에 대응할 지속 가능하고 비용 효율적인 방어 수단을 확보하게 된다. 탄약 고갈 위험이 줄고 장기전에서도 작전을 더 잘 지속할 수 있다. 기술이 성숙하면서 레이저는 군함에서 흔히 볼 수 있는 장비가 될 것으로 예상된다. 기존 함포와 미사일을 보완해 종합적인 방어망을 제공하게 된다.

핵심 내용

일본의 100킬로와트 레이저 무기 시험은 군사 기술의 중요한 이정표다. 이 체계는 빛의 속도로 교전하고 탄약을 무제한으로 사용할 수 있는 미래 방위의 모습을 보여주며, 해상에서 가능한 일의 범위를 새롭게 정의한다.

• 일본은 시험함 아스카함에서 100킬로와트 레이저 무기를 시험하고 있다.
• 광섬유 레이저 10개를 결합해 금속을 절단할 수 있는 단일 빔을 만든다.
• 함정에 전력이 공급되는 한 탄약을 무제한으로 사용할 수 있다.
• 발사당 비용은 전기요금 수준으로, 미사일보다 훨씬 저렴하다.
• 실해상 시험은 2026년 2월 27일 이후 시작될 예정이다.
• 드론과 박격포탄, 그 밖의 경량 공중 위협에 대응하도록 설계됐다.
• 일본은 미국, 영국, 이스라엘 등과 함께 지향성 에너지 무기를 개발하고 있다.
• 이지스 체계를 갖춘 함정에는 2032년 이후 작전 배치될 것으로 예상된다.