시큐리티팩트

[시큐리티팩트=최석윤 기자] 중국이 미국의 F-22 랩터 제트기와 같은 첨단 스텔스 전투기를 추적할 수 있는 양자 레이더 구축에 필수적인 핵심 부품의 대량 생산을 시작했다고 14일(현지 시각) 인터레스팅엔지니어링이 보도했다. 중국은 이 기술을 통해 미-중 간의 군사 기술 격차를 좁히고 '하늘의 전쟁' 판도를 바꾸겠다는 야심을 드러내고 있다.

베이징은 이 기술이 4개 채널을 갖춘 '세계 최초'의 초저잡음 단일 광자 검출기라고 주장한다. 이 기술은 통신부터 국방까지 폭넓게 활용될 수 있다.

빛 알갱이 하나도 포착하는 첨단 기술

중국이 '세계 최초'로 대량 생산에 들어갔다고 주장하는 '초저잡음 단일 광자 검출기'는 첨단 스텔스 전투기의 운명을 바꿀 수 있는 핵심 기술이다. 이 장치는 안후이성 양자정보공학기술연구센터에서 개발했다.

이 복잡한 이름의 장치는 잡음이 극도로 적으면서 빛의 최소 단위인 광자 하나하나를 잡아낼 수 있는 초고감도 센서를 의미한다. 아주 작은 신호까지 포착하는 초고감도 장치인 만큼, 스텔스 전투기에게는 치명적일 수 있다.

이 센서의 원리를 쉽게 풀어보면, 왜 이 기술이 미국의 F-22 같은 최첨단 스텔스기에 위협이 되는지 알 수 있다.

핵심은 '단일 광자 검출기'에 있다.

△광자란?: 빛은 파동이자 동시에 '광자(Photon)'라는 아주 작은 알갱이로 이루어져 있다. 광자는 빛이 가진 에너지의 가장 작은 단위다.

△검출 능력: 일반적인 카메라는 수많은 광자를 모아 이미지를 만든다. 이 장치는 다르다. 단일 광자 검출기는 아주 희미한 빛, 즉 광자 단 하나까지도 놓치지 않고 감지하는 초고감도 센서다.

'가짜 신호'는 걸러낸다.. 초저잡음 기술

아무리 민감한 센서라도 오류는 생긴다. 주변 환경이나 센서 자체의 열 때문에 빛이 없는데도 신호가 잡히는 '가짜 신호'가 발생한다. 이걸 잡음(노이즈)이라고 부른다.

'초저잡음' 기술은 이 오류 발생률을 극도로 낮췄다. 진짜 신호인 광자와 가짜 신호인 잡음을 확실하게 구분할 수 있게 된다. 이는 탐지 정확도를 훨씬 높인다.

양자 레이더, 스텔스 기술을 무력화시키다

스텔스 전투기의 기술은 레이더 신호를 회피하는 데 맞춰져 있다. F-22 같은 스텔스기는 레이더 전파를 대부분 흡수하거나 엉뚱한 곳으로 반사시킨다. 그래서 기존 레이더에는 매우 약하거나 아예 잡히지 않는 신호만 돌아온다. 스텔스기의 방어 전략이다.

하지만 양자 레이더는 이 스텔스기가 겨우 아주 미세하게 반사시키는 '단 하나의 광자' 같은 극도로 약한 신호라도 포착해야 한다.

결국 '초저잡음 단일 광자 검출기'는 마치 '폭풍우 속에서 작은 모래알이 떨어지는 소리'를 정확히 듣는 '초능력 귀'와 같은 역할을 한다. 잡음이 가득한 환경에서도 스텔스기가 내보내는 최소한의 반사 신호를 정확히 포착할 수 있게 된다. 이는 기존 스텔스 기술을 무력화하는 데 결정적인 역할을 할 것으로 보인다.

양자 레이더, 스텔스에 충돌때 광자 방출

오늘날 미국이 사용하는 F-22나 F-35 전투기는 기존 레이더를 피하기 위해 설계되었다. 항공기 외형을 특수하게 만들고 특수 코팅을 사용하여 레이더 신호를 흡수하거나 반사시킨다.

스텔스 전투기는 기존 레이더를 회피하는 다양한 기술을 사용한다. 하지만 양자 레이더는 장기적으로 판도를 바꿀 수 있는 게임 체인저로 예상된다. 양자 레이더는 스텔스 전투기에 충돌할 경우 양자적 특성이 변하는 광자를 방출한다.

이는 항공기에서 생성된 허위 신호조차도 양자 레이더가 방출하는 광자의 속성과 일치할 수 없다는 것을 의미한다. 단 하나의 광자가 스텔스 항공기에 충돌해 레이더에 도달해도 이를 연구하여 스텔스 제트기의 위치를 알아내는 원리다.

또한, 양자 레이더는 전력 소모가 적고 다양한 플랫폼에 쉽게 배치될 수 있다. 가시성이 낮은 표적의 탐지 성능도 향상될 것으로 기대된다.

중국은 수년 전 약 62마일(100km) 탐지 범위를 가진 양자 레이더 시스템을 개발했다. 새로운 4채널 단일 광자 검출기는 그 성능을 크게 향상시킬 것으로 보인다. 이 시스템은 동시 탐지 및 추적 능력을 높이고 영상 처리 속도도 크게 끌어올린다. 게다가 기존 레이더보다 적은 에너지로 작동하며 에너지를 덜 방출해 탐지 자체도 어렵다.

미국의 6세대 전투기 개발에 '경고등'

중국은 새로운 4채널 감지기가 전 세계에서 판매되는 다른 단일채널 감지기의 9분의 1 크기라고 주장하고 있다.

한편, 미국은 최근 향상된 성능을 갖춘 해군용 6세대 전투기 도입을 승인했다. 미 공군 역시 2028년까지 최초의 6세대 F-47을 실전 배치할 계획이다.

전 세계 국가들은 탐지되지 않고 작전을 수행할 수 있는 더 빠르고 은밀한 전투기 개발에 집중하고 있다. 따라서 중국의 양자 레이더 기술 발전 주장은 공중 우위를 위해 6세대 전투기를 개발 중인 미국과 동맹국들에게 심각한 우려를 불러일으킬 수 있다.

양자 레이더 기술은 향후 군사 기술의 게임의 규칙 자체를 바꿀 잠재력을 가지고 있다.