한국생산기술연구원은 무인 드론을 근거리에서 격추할 정도로 강력한 3킬로와트(㎾)급 '광섬유 레이저 광원'을 국내 최초로 개발했다고 23일 밝혔다.
최근 전쟁에서 드론 등 무인기로 인한 피해 사례가 많아지면서 저렴한 비용으로 운용 가능한 레이저 무기가 차세대 방공체계로 주목받고 있다.
주로 빔 품질이 우수하고 외부 간섭에 따른 에너지 손실도 거의 없는 광섬유 기반 레이저를 적용한다. ㎾급 고출력 레이저 가공기는 이미 소부장 100대 핵심 전략 품목으로 다양한 제조 분야에 사용되고 있다. 출력이 ㎾급으로 높아지면, 수㎜ 두께 강철도 자를 수 있다. 하지만 핵심부품인 광원 모듈은 선진국 수입에만 의존해 국산화가 절실한 실정이다.
관건은 레이저 출력이 증가할수록 광섬유가 과열돼 손상되거나 레이저 출력이 제한되는 일이 발생한다는 점이다. 이 때문에 광섬유 하나를 쓰는 단일 채널 단일 모드 레이저는 상업 이용 가능 출력이 약 2㎾ 내로 머물러 왔다.
한화는 2019년 상용 광섬유만을 사용해 출력 제한을 2.5㎾까지 높일 수 있는 국산화 연구를 실용화 전문 연구기관인 생기원에 의뢰했다.
정훈 생기원 디지털헬스케어연구부문 연구원과 김지원 한양대 ERICA캠퍼스 나노광전자학과 교수가 이끄는 공동연구팀은 2년 연구 끝에, 지난 2월 단일 채널 단일 모드 출력을 최대 3㎾까지 높일 수 있는 광원 개발에 성공하고 시제품을 한화에 납품했다. 이는 국내 개발 광섬유 레이저 광원 중 가장 높은 출력이다. 세계 기술 격차도 크게 줄였다.
2개 이상 광섬유 레이저 채널을 하나로 뭉치는 '파장 빔 결합' 방식에도 유리해 100㎾ 이상출력 미사일 방어에 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
정훈 연구원은 “개발 광원기술은 최적화 연구가 동시에 이뤄져 산업에 바로 적용 가능한 단계로 향후 단일 출력을 10㎾까지 끌어올릴 계획”이며 “관련부품인 특수 광섬유, 레이저 다이오드, 신호광·펌프광 컴바이너 등 국산화 연구도 기업과 병행 중”이라고 밝혔다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
