2020년 9월 25일2분 분량

[조기조의 세상속으로] AESA 레이다 파동

중학생 때 광석검파기라는 것을 조립했다. 전원이 없어도 리시버를 통해 모기소리처럼 들리는 라디오 소리를 들으며 나는 전파라는 것에 고마워했다. 다른 방송 채널로 돌릴 수도 없고 소리를 키울 수가 없어서 답답하기는 했지만 한동안은 내 재산목록 1호이기도 했다.

그 뒤 트랜지스터 라디오가 나왔는데 그 속에는 전파를 골라잡을 수 있는 바리콘(동조-변조기)이 있어서 다이얼을 돌려 각도를 조절하며 잡음이 적게 나는 적절한 채널을 골라잡았다.

소리가 1초에 340m를 간다고 해서 그리 알고 있다. 이 소리보다 빠르게 움직이는 물체는 초음속이다. 번개가 번쩍 하는데 3초 후에 천둥소리를 들었다면 약 1km 밖에서 벼락이 쳤다는 셈이다. 빛이야 1초에 3억m(30만km)를 간다고 하니 달까지 도달하는데 1.3초면 된다.

사람의 귀에 들리는 가청(주파수) 범위가 있다. 산들바람이 부는 소리, 나뭇잎 하나가 떨어지는 소리는 들을 수 없다. 높게는 박쥐가 내는 소리, 라디오가 받아들이는 주파수도 우리는 받아들이지 못한다. 연령이나 건강상태 등에 따라 발성이나 청력에 차이가 있고 또 음의 크기에 따라서도 다르지만 주파수상으로 볼 때 20Hz ~ 20kHz까지를 가청범위라고 한다. 그러니 20Hz 이하를 초저주파, 20kHz 이상을 초음파라고 보면 된다.

오케스트라를 구성하는 수많은 악기들은 제각기 다른 높이와 다른 음색의 소리를 낸다.

이들의 주파수(파동)는 뒤섞여 강한 크기로 우리 몸에 도달한다. 울림(공명)이 생기는 것이다. 듣고 그 소리를 이해하는 것은 작은 귓구멍 속의 고막을 흔들어서 이루어지지만 우리는 온몸으로 그 파동들을 맞는다. 실내에서 오케스트라를 들으면 엄청난 파동의 마사지를 받는 셈이다. 감동(떨림)을 받지 않을 수가 없을 것이다. 건강에는 보약보다 낫다는 생각이다.

음파(音波)나 전파(電波), 빛(光波)도 파장이니 그 크기에 따라 색 조차 달라진다. 우리가 무지개를 ‘빨주노초파남보’로 기억하고 있지만 둥그런 무지개의 어느 색이 위쪽인지는 사실 헷갈린다. 쉽게 기억하려면 적외선(붉은색)의 파장이 길어 굴절률이 낮으니 프리즘을 통과할 때 더 적게 굴절(꺾여)해 위쪽에 있다고 보면 되겠다.

지진이나 음원, 광원에서 진동이 일어나면 이것이 다른 곳으로 물결처럼 이동하는 것을 파동(波動)이라 한다. 이 파동이 전파(傳播)할 때, 공간과 시간을 연결해주는 개념이 속도이다. 파동이 매질(물이나 공기, 유리 등)을 지날 때 굴절하고 주파수나 파장, 속도 등이 변한다.

음파를 이용하여 물체까지의 거리를 측정하는 장비를 소나(SONAR; Sound Navigation Ranging)라고 하고 전파를 쏘아 되돌아오는 정보로 물체까지의 거리나 위치를 측정하는 장비를 레이더(Radar; RAdio Detection And Ranging)라고 한다. 초음파로 진단을 하고 자기공명영상장치(MRI)로, 또 X-ray로 진단을 한다. 레이다로 눈에 안 보이는 멀리 떨어진 물체를 미리 식별한다. 모두 파동과 반사를 이용하는 것이다.

레이다 수백 개를 한데 묶어 쉽게 관리할 수 없을까? 있을 법한 질문이다. 그래서 AESA(Active Electronically Scanned Array; 능동형 전자주사식 위상배열) 레이더를 만들었다. 미국은 이 기술은 빼고 이 기술이 들어간 차세대 전투기를 팔았다.

AESA 레이다는 1,088개의 소자를 하나로 묶어 각기 레이다의 역할을 하는데 그 송수신모듈의 크기가 70cm x 25cm의 8각형에 가까운 번쩍 들 수 있는 정도라 하니 오목거울 같은 것을 빙빙 돌려가며 탐색을 하는 레이더를 버리고 하늘, 땅, 바다의 사방팔방 200km를 AESA 레이더 하나로 동시에 탐지할 수 있으니 천리안이자 매의 눈을 자체 개발한 것이다. 우리가 스스로 개발키로 한지 4년만이다. 내년에 우리 기술로 만든 KF-X 전투기, 시제 1호기에 붙여 지상 및 비행시험을 하고 보완하여 2026년이면 실전배치를 할 수 있을 것이라 한다.

맨손으로 시작해 이룬 것이 원자력 발전이다. 조상들이 만든 신기전(神機箭), 비격진천뢰(飛擊震天雷)까지 들먹일 필요는 없을 것이다. 반도체는 잘 하고 있으니 전자파를 교란시키는 재밍(Jamming) 기술, 해킹과 보안, 바이러스 백신의 개발에 전력하고 내친 김에 원자력 잠수함도 만들었으면 좋겠다. 3면이 바다인 우리나라가 국방과 안보에 대처할 효과적인 방안이다.

모든 것이 움직이면 파동이 일어난다. 그만 다투고 파동이 나비효과처럼 좋고 아름답게 울려 퍼지면 좋겠다. 감동이란 공명하여 마음이 움직인다는 뜻이다. 심하면 눈물샘이 터지고. 그래, 일체유심조(一切唯心造)!

조기조(曺基祚 Kijo Cho), 경남대학교 명예교수