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연세대 한재원 교수팀, 첨단 다중파장 스텔스 소재 개발

연세대학교(총장 서승환) 기계공학부 한재원 교수 연구팀은 레이저, 열영상, 밀리미터 레이더를 이용해 동작되는 다양한 유도무기들의 공격을 회피할 수 있는 첨단 다중 분광 스텔스 소재를 세계 최초로 개발했다. 

연구팀이 개발한 소재는 가시광선에서 위장색을 구현하고, 공격 무기의 추적을 회피할 수 있는 다양한 파장의 광을 흡수 혹은 반사하고, 밀리미터파 레이더를 흡수하는 복합기능을 가지고 있다. 약 200 μm 두께의 유연한 기판에 마이크론 크기의 금속 패턴 혹은 플라즈모닉 나노 반도체/금속 패턴 구조를 제작해 스텔스 기능을 구현했다. 연구에서 개발된 스텔스 소재는 다양한 군사장비에 부착해 사용할 수 있다.

한재원 교수팀이 개발한 다중파장 스텔스 소재 연구결과는 광학 분야 세계적인 국제 학술지인 ‘첨단광학소재(Advanced Optical Materials)' 온라인판에 1월 25일과 30일에 잇달아 게재됐으며, 관련 기술에 대해 다수의 국내외 특허를 출원했다.

본 연구결과는 기존의 피탐지 중심의 레이더 스텔스 기술과 별개로 첨단 미사일 공격 무기로부터 생존성을 향상시킬 수 있는 새로운 스텔스 기술이다. 앞으로 국방 핵심기술로 활발한 연구개발이 진행될 것으로 예상된다. 특히, 새로운 스텔스 기술의 원천기술을 확보하고, 첨단 무기에 실제 응용이 가능한 연구성과를 확보함으로써 국내 방위산업의 국제 경쟁력 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

레이저 유도 미사일은 레이저를 표적에 비추고, 표적의 표면에서 산란돼 되돌아오는 광을 이용해 미사일을 유도하게 된다. 본 연구에서 제안한 스텔스 소재는 플라즈모닉 메타물질 구조를 이용해 해당 레이저 광을 완전히 흡수하는 표면을 제작함으로써 미사일을 유도하는 산란광의 발생을 억제한다. 적외선 열영상 추적 미사일은 물체 표면에서 방출되는 적외선을 감지해 표적을 추적한다. 이때 마이크로/나노 금속 구조를 활용해 표적에서 방출되는 특정 적외선 분광을 최대한 억제해 검출기에 탐지되는 신호를 대폭 줄일 수 있다. 그리고 본 연구에서 개발한 스텔스 소재는 최근 첨단 유도무기에 널리 활용되고 있는 밀리미터파 레이더 파장을 흡수해, 밀리미터파 공격 무기를 회피할 수 있다.

한재원 교수는 기술 상용화를 위해 2021년 8월 실험실 창업으로 애즈미㈜(ASMI: Advanced Stealth Materials Inc.)를 설립해 공정기술 개발연구를 활발하게 진행 중에 있다. 적외선 및 밀리미터 레이더 스텔스 및 투명 스텔스 소재의 대면적 시제품을 개발하는 데 성공했으며, 연구개발된 시제품을 이용한 적외선 영상 스텔스 기술 시험, 밀리미터파 흡수 성능 평가를 진행했다.

본 연구에서 개발된 첨단 스텔스 소재는 최근 국제적으로 주목을 받고 있는 K2 전차, K9 자주포는 물론이고 레드백 장갑차, 여러 종류의 군용 전술차량 등 다양한 방위산업 제품에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

한편, 본 연구는 과학기술정통부 ‘미래국방혁신기술개발사업’의 ‘극고온-스텔스 특수소재 연구단(총괄연구책임자: 한재원)’ 연구비 지원으로 수행됐다.

출판논문

1. Hyeon Bo Shim, Kiwook Han, Jookwon Song, and Jae W. Hahn, “A Multispectral Single-Layer Frequency Selective Surface Absorber for Infrared and Millimeter Wave Selective Bi-Stealth,” Adv. Opt. Mat. 30 Jan, 2022.

   https://doi.org/10.1002/adom.202102107

2. Jagyeong Kim, Changhoon Park, Jae W. Hahn, “Metal?Semiconductor?Metal Metasurface for Multiband Infrared Stealth Technology Using Camouflage Color Pattern in Visible Range,” Adv. Opt. Mat. 25 Jan, 2022.

  https://doi.org/10.1002/adom.202101930

- 기존 스텔스 기술과는 원리와 기능이 완전히 다른 새로운 스텔스 소재 개발 -

- 레이저, 열추적, 밀리미터 레이더를 이용하는 첨단 유도무기의 추적 회피 -

- 로봇, 탱크, 장갑차, 스마트 군복, 무인 전투 장비 등 다양한 군사장비에 활용함으로써 국내 방위산업 경쟁력을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대 -

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