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작성일 : 10-10-28 18:10
세계의 스텔스 기술 - 1
 글쓴이 : 아브니르
조회 : 4,499  

세계의 스텔스 기술 ①

 

 

캄캄한 밤에 적국의 하늘을 날아간다 하더라도 레이더망에 걸려 미사일 공격을 받기 십상입니다.

전투기는 적의 공격을 피하기 위해 레이더 탐지를 방해하는 금속박 '채프' 를 뿌리거나 '디코이' 라는 물체를 발사하여 미사일을

유인합니다. 그러나 레이더에 잡히는 전투기는 물러가야 할 시기가 되고 있습니다.

 

요즘 개발되는 전투기와 군함에는 레이더에 걸리지 않는 '스텔스 기술' 이 적용되고 있기 때문이죠.

레이더는 전파를 쏘아 물체에 부딪힌 전파가 되돌아오는 것을 측정해 위치를 파악합니다. 스텔스 기술은 레이더의 전파가 도달

했을 때 엉뚱한 방향으로 반사시키거나 전파를 흡수하여 레이더가 잡아낼 수 없게 만드는 기술입니다.

 

 

손전등을 거울과 수직인 방향에서 비추면 비춤과 동시에 빛이 되돌아옵니다. 그러나 거울이 조금이라도 각도가 틀어진 경우에는

빛이 다른 방향으로 반사되기 때문에 나한테 돌아오지 않는 원리를 이용한 것이 바로 스텔스 기술입니다. 보통 전투기는 둥근

모습이지만 초기의 스텔스 전투기나 함정은 각진 평면으로 이루어져 있는 것을 보면 알 수 있습니다.

 

우리나라에서는 한 벤처기업에서 나노 기술을 이용하여 전자파를 흡수하는 스텔스 페인트 개발에 성공했으며, 해군의 구축함

'최영함' 에는 전자파와 소음등을 감소시키는 스텔스 기술을 한국 최초로 적용했습니다.

 

스텔스 기술을 사용해도 레이더의 전파를 전부 흡수하지는 못합니다. 그러나 상대편의 레이더에 약한 신호로 포착되기 때문에

지나가는 새 떼인지 전투기인지 구별이 어려운 것이죠.

그렇다면 스텔스 기술을 도입한 세계의 각 항공기들은 어떠한 것들이 있을까요?

 

1 SR-71

SR-71은 최초의 스텔스 기술을 적용하여 설계한 항공기라 할 수 있습니다.

SR-71은 마하 3.5의 순항 속도를 내는 고공 초음속 정찰기로 잘 알려져 있지만 그 내면에는 1950년대에 이미 스텔스 기술을 적용

했던 선구자적인 항공기입니다. SR-71 은 장시간 고공을 고속으로 비행해야하는 만큼 큰 연료탱크와 함께 거대한 기체가 필요

했으며, 덩치가 커지면 그만큼 적의 레이더에 발각되기 쉽고, 그래서 좀 더 장시간 적상공에 머물기 위해서는 보다 안전한

스텔스 기술이 필요했던 것입니다.

 

당시의 전투기들이(F-4, F-5) 동체와 날개가 직각으로 이루어진 설계와 제작이 용이한 방식으로 제작된데 반해 당시 기술로는

대단한 혁신이었던 Blended Body 로 설계되었습니다.

 

 

동체와 날개 등이 연결된 각도가 매우 부드럽게 되어 레이더파를 분산시키기에 적당했으며, 꼬리날개 또한 당시 모두 수직으로

세웠으나 SR-71은 안쪽으로 기울어지게 설계하여 레이더파를 공중으로 반사시키는 역할을 하게 했습니다.

 

<안쪽으로 기울어진 수직 꼬리날개도 스텔스 성능을 보강해주는 역할을 한다. F-15SE라는 차세대 F-15를 포함하여

F-22, F-35 모두 꼬리날개를 경사지게 설치한다. SR-71은 그 최초로 설계에 반영한 항공기다>

 

사실 F-117의 초기설계도 SR-71 과 같이 꼬리날개를 안쪽으로 기울였으나 최종 설계에서는 F-22 와 유사하게 바깥쪽으로 벌어지

게 하였습니다. 표면은 열에 견디면서도 레이더파를 흡수하는 특수 도료를 입혔는데, 당시로는 이 비싼 도료가 고속, 고온의

환경에서 자주 벗겨져서 운영비를 증가시키고 비행시간당 정비시간을 증가시키는 주요 원인이 되었습니다.

SR-71은 특수도료를 통해 RCS(레이더반사면적, Rader Cross Section)를 줄인 첫 항공기입니다.

 

<스텔스 성능을 위해 동체 전면에 레이더 흡수물질을 입힌 최초의 항공기이기도하다>

 

SR-71 고속비행을 위해 엔진의 배기열이 매우 높아 열추적을 당할 확률이 매우 높았습니다.

배기구의 온도를 낮추기 위한 방법으로 JP-7(Jet Propulsion-7) 이라는 특수 연료를 사용하였으며, 당시 통상 제트기는 JP-4를

사용했고 현재는 대부분이 JP-8 을 사용하는데, JP-7은 SR-71을 위해 별도로 고안되었습니다. 하지만 운용결과 JP-7은 열감소에

기대만큼의 효과를 가져오지는 못했으나, 수백도에 달하는 동체온도에서도 폭발하지 않고 견디는 발화점이 매우 높은

(발화점 60°C) 우수한 연료였습니다.

 

<적의 열추적으로부터 탐지 가능성을 낮추기 위해 배기가스의 온도를 낮추는 특수 연료를 사용하였으나 효과는 미비하였다>

 

2 F-117

사실상 보통의 사람들에게 스텔스라는 개념이 눈에 들어오기 시작한 것은 F-117의 등장이었습니다.

걸프전에서 개전초기 중요한 모든 시설물을 다 파괴해버린, 그리고는 한대도 추락되지 않고 적의 방공망을 침투한 대단한

스텔스기로 이름을 떨쳤죠. 특히나 그 기괴한 설계모습은 충분히 '미래의 스텔스는 저렇게 달라야하는구나' 라는 인식을 심어주

었습니다.

 

<F-117과 유사한 형상의 스텔스는 앞으로 탄생하지 않을 것이다>

 

하지만 F-117과 같은 스텔스는 더이상 나오지 않을 것입니다. 이어 나온 F-22나 F-35, B-2 모두 다른 형태를 하고 있습니다.

F-117은 스텔스의 원조격인 SR-71과는 임무형태가 확연히 다릅니다. SR-71은 고공고속의 정찰기인 반면 F-117은 초저공 저속의

공격기 임무입니다. F-117의 설계방식은 다면체 조합의 설계방식입니다. 레이더파가 동체에 직각으로 닿지 않는 한 반사된

레이더파는 수신할 수 없는 방향으로 반사되도록 설계되었습니다.

 

<F-117은 캐노피 내부에서 조종사의 헬멧이 레이더파에 반사되는 것 까지 고려하였다>

 

심지어는 캐노피 내부까지도 레이더파 반사방향을 고려하였고, 조종사의 헬멧까지도 스텔스 도료를 입혔습니다.

이러한 설계방식은 F-22, F-35에도 볼 수 없는 설계방식입니다. 기체 전표면에 레이더 흡수물질(RAM:Rader Absorbing Meterial)

을 발라 동체 표면에서의 레이더파 반사도 모자라, 일부는 흡수하게 하였고 열추적에 대비하여 엔진은 열바산이 매우 높은

After Buner를 사용하지 않고 아음속 비행만 하도록 하였습니다.

 

<F-117은 대부분의 전투기가 사용하는 엔진 후기연소기 즉, Afterburning을 사용할 수 없다. 열발산을 최소화하기 위해서다>

 

그래서 F-117은 육안식별이 어려운 야간에만 비행을 하고 공중 전투능력은 일체 없습니다.

그나마 엔진의 열도 감추기 위해 동체 깊숙하게 엔진을 배치하고 배기구는 옆으로 넓게 펴진 2차원 노즐을 채택하여 열이

분산되도록 하였습니다. 또한 지상에서 열 추적이 어렵도록하기위해 배기구의 아래쪽을 길게하여 배기열이 대기중의 공기와

좀 더 섞여 냉각된 후 배출되도록 하였습니다.

 

<F-117은 엔진 배기구를 넓게 하여(노랑색부분) 열이 분산되도록 하였고, 아래부분을 더 연장하여 열이 대기중의 공기와

섞여서 온도를 좀 더 낮출 수 있도록 하였다. 이는 지상에서 열추적 확률을 낮추어주는 역할을 한다>

 

엔진 Intake 를 통해 엔진의 레이더 반사를 막기 위해 엔진 Intake에 격자를 설치하여 들어가고 나오는 레이더파를 수회 반사시켜

거의 소멸시켜버립니다.

 

<전투기에서 많은 전파를 반사시키는 공기 흡입구도 레이더파가 빠져나가지 못하도록 그물형으로 설치했다>

 

1991년 걸프전에서 F-117은 GBU레이저 폭탄(GBU-10, 12, 16, 24, 27)을 두발을 달랑 달고가서 대공망이 빼곡한 지역에 침투하여

한대의 손실도 없이 5미터이내의 정확도로 폭탄을 투하하였습니다. 총알 수백발을 들고 쏘는 람보보다 총알 수개만을 들고

요인을 암살하는 스나이퍼가 더 무서운 존재이듯이 F-117 은 스텔스 성능을 십분 발휘하여 스나이퍼 역할을 톡톡히 해냈으며,

이때 주목표물은 전쟁지휘소와 이라크 방공레이더, 방공미사일 기지였는데, F-117이 초전 3일간 전체 출격중 2%만 가지고도

다국적군이 목표로 삼은 타겟은 40%를 파괴하고 임무 성공률은 80%에 달해 이후 작전에서 F-15, F-16등이 자유롭게 항공작전을

펼 수 있도록 하였습니다.

 

<F-117의 무장 탑재능력은 달랑 레이저 유도무기 2발 뿐이다. 하지만 정확도면에서는 저격수(스나이퍼급)이다>

 

3 B-2 Spirit

B-2는 스텔스의 형상중에서도 전익기로 유명합니다. 수평꼬리날개, 수직꼬리날개가 없이 날개전체가 비행기인 전익기가 스텔스

로 등장하였습니다.

 

<F-117 이후에 등장한 스텔스 항공기. 하지만 그 형상은 F-117과는 전혀 다른 모습이었다>

 

F-117에 익숙했던 스텔스 형상이 다시한번 바뀌게 되었습니다. 기체전면에 걸쳐 각진 모서리를 없애고 완만한 곡선구조를

가졌고, 동체 후미에는 톱니모양으로 레이더파가 안으로 갇히게 되었습니다. 동체전면에 걸쳐 특수도료를 사용하였고,

엔진은 After buner 를 사용하지 않고 아음속으로만 비행하게하여 열추적으로부터 안전성을 높였으며, 엔진은 동체 깊숙하게

위치시킨반면 엔진 인테이크의 위치로 인해 엔진효율 감소를 각오하면서 지상에서의 레이더로부터 엔진 intake 가 전혀

레이더에 닿지 않도록 동체 중앙에 intake가 위치합니다.

 

<오로지 직선 형태로만 구성된 항공기 전방부분과 후방부분. 레이더파를 다시 되돌려보내지 않기 위함이다>

 

<엔진 흡입구는 동체 깊숙하게 위치시키고, 레이더파가 반사되지 않도록 톱니모양을 설치했다.>

엔진 배기구는 F-117처럼 배기열이 공기와 섞이도록 윗부분을 개방하였다. 당연히 엔진 효율은 감소하지만 스텔스 성능이 더 중요했다.

 

<폭탄창이 개방되어도 스텔스 성능이 최대한 유지될 수 있도록 톱니모양으로 설계하여 폭탄 투하중에도 스텔스 기능을 최대한 유지하였다>

 

엔진 배기열로 인해 후방, 하방으로부터의 열추적 확률을 낮추기 위해 엔진배기구에서부터 항공기 동체 끝부분까지 엔진열을

대기로 노출시켜 배기열을 Cooling 시켜 내보냅니다. 완벽하지야 않겠지만 확율을 낮추는 것이 스텔스의 기본개념이므로,

모든 가능성을 강구하는 것이죠.

 

당연히 모든 폭탄은 내부에 적재하여 폭탄장착, 투하를 위한 일체의 돌출부분이 항공기에는 없습니다.

폭격기간의 RCS를 비교한 자료를 보면 F-117은 0.1정도로 평가되고 있으며 B-52 는 100, B-1B는 0.75, B-2는 0.01 입니다.

 

<B-2 의 상부를 보면 동체 윗 부분에 흰색으로 좁은 길이 표시되어 있는데 이 길로만 정비사가 다닐 수 있다.>

스텔스 도료 손상을 방지하기 위해서이다.

 

 

출처 : 해외 네티즌 반응 - 가생이닷컴https://www.gasengi.com


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알쏭 10-10-28 18:19
   
비싸게꾼...;;
아브니르 10-10-28 18:22
   
대당 1조가 넘는다고 하더라구요 ㄷㄷ;
천년여우 10-10-28 18:37
   
이야.. 1조가 넘다니 역시 최첨단 장비 답군요 ㅋㅋ
유니 10-10-28 18:39
   
간지 초전 박살!
z 10-10-28 20:43
   
그 돈을 들여서 만들어 놓아도... 워낙에 관리유지비용이 너무 비싼지라... 돈ㅈㄹ 미국도 F117A같은 경우는 조기퇴역 시켰음.
피카츄 10-10-28 23:01
   
우왁 가오리!
     
고장난화약 10-10-31 00:14
   
여기도 계시공.
카타리스 10-10-28 23:41
   
참고로 대중적인 영화 좋아하시는 분들은 SR-71 가 뭔지 모르게 익숙하실것입니다.

다름이 아니라 트렌스포머2 에서 중반부 이후에 나오는 늙은 디셉디콘이 바로 이 기체에서 변신하기 때문이죠.
ㅁㅁ 10-10-29 00:27
   
같은 무게의 황금보다 비싸다니 말 다했죠..
근데 본문에 적힌 국내 개발 스텔스 페인트 대박이네요...
이거 완전 흡수만되도록 하면 난리날듯..ㅋ
아스트라페 10-10-29 01:10
   
아아.. 스텔스 전투기.... 문명4에서 보던 그거...
탱이군 10-10-29 02:51
   
저 비행기들 보니깐 몇년전에 아프간에 미국이 융단폭격했던 그 비행기가 떠오르네요
싸대기 10-10-29 14:51
   
오우 궁금했던 스텔스기술....
잘 보고 갑니다.
ㄱㅌ 10-10-29 19:48
   
위...................사진에 나오는 비행기는
스텔스 기술이 있으면 뭐해요...................

한대당............ 수천억 넘을 조단위 하는데요
그림에 떡........... 이라고 보면 되요
전투기가 아니라........... 금덩이 입니다........ 실전에서도 과연 제대로 성능을 발휘 할지?
의문시 되는 .......... 전투기
ibetrayou7 11-10-27 06:32
   
좋은 자료 잘 잃고 갑니다....
마카룽 21-06-25 08:45
   
와...