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| 스텔스 설계가 적용된 미군의 B-21 폭격기 |
1. 개요
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미묘하고도 미묘하여 모습이 없는 경지에 이르며,신비하고도 신비하여 소리가 없는 경지에 이른다.
그러므로 능히 적의 생사를 맡아 다스리게 되는 것이다.}}}
微乎微乎至於無形 (미호미호 지어무형)
神乎神乎至於無聲 (신호신호 지어무성)
故能爲敵之司命 (고능위적지사명)
[clearfix]神乎神乎至於無聲 (신호신호 지어무성)
故能爲敵之司命 (고능위적지사명)
적군의 다양한 탐지수단에 들키지 않는 군사 기술.
대상은 주로 쓰는 탐지 수단인 레이더나 적외선(열) 탐지기이다. 실제로 대부분의 스텔스 항공기나 함선은 레이더 뿐만 아니라 적외선 탐지장치에 대해서도 발각될 확률을 줄이는 설계를 하고 있다. MCS의 경우 가시광선뿐만 아니라 전파, 열 등 다양한 탐지수단으로부터 체계를 보호한다.
2. 레이더에 대한 스텔스
일반적으로 스텔스라 하면 이 분야의 스텔스를 말한다.레이더는 전파를 내보낸 다음, 반사되어 돌아오는 전파를 가지고 목표물을 탐지해낸다. 적 레이더를 파괴하지 않는 한 적의 레이더가 전파를 내보내는 것 자체는 막을 수 없지만, 최소한 되돌아가는 반사파를 적 레이더쪽으로 가지 않도록 하는 것은 가능하다. 주로 사용하는 방법은 전파흡수물질을 사용하여 적 레이더로 돌아가는 전파가 아예 생기지 않도록 하는 것이며, 또 다른 방법은 전파를 반사시키되 적 레이더 쪽이 아닌 엉뚱한 방향으로 반사시키는 방법이다.
어떠한 물체가 전파를 얼마나 많이 반사시키는가는 RCS(Radar Cross Section : 레이더 반사 단면)이라는 수치로 표현한다. RCS값이 작을 수록 적의 레이더에 작게 보인다는 의미이며, 통상 비스텔스 항공기들은 1.0㎡ 이상 수치를 갖는데 비해 스텔스 항공기들은 0.01㎡ ~ 0.0001㎡ 정도까지 내려간다. 정확한 수치는 비밀이지만 F-22 가 0.0001 m2 (1 cm2) 수준, F-35 가 0.001 m2 ( 10 cm2) 수준으로 알려져 있다.
일반적으로 군사용으로 많이 사용되는 X-band 레이더에 대한 스텔스가 많이 이루어지고 (위나 아래 서술 역시) 대다수가 X 밴드 대역에 대한 설명이다. (X밴드 이하의 고대역 주파수가 RAM 적용이 쉽다는 특징도 있다.)
2.1. RAM( 전파흡수물질)
가장 오래된 레이더 스텔스 기술로 제2차 세계 대전 당시 비행기 동체에 흑연 등을 칠하는 원시적인 방법을 사용했다.
전파흡수물질의 경우에는 전파가 이 흡수물질에 닿으면 빠져나가지 못하고 열에너지 형태로 변환되어 버리며, 흡수된 전파는 반사되어 되돌아가지 않으므로 레이더에 탐지되지도 않는 것이다.
전파의 반사각도를 정밀히 설계해서 스텔스성을 얻는 형상 스텔스와 달리, 형상과 무관하게 쉽게 스텔스성을 달성하기 쉬워 경제적이고, 형상을 바꾸면서 필연적으로 따라오는 무기의 기본 성능 저하[2]등이 없으며 기존 무기체계에 적용하기도 간단하다.
단점으로는 효율이 그렇게 까지 좋은 편은 아니기 때문에, 적 레이더 전파를 전부 흡수해버린다는 것은 불가능하다. 그리고 X밴드 이상의 주파수에서는 램도료가 두꺼워지기 때문에 그 이상의 주파수 대역에 대한 스텔스 적용이 어렵다.
또한 유지보수도 매우 까다롭다. 보통의 페인트처럼 한번 칠하면 장땡이 아니라, 도료를 바른 표면이 더러워지거나 벗겨지거나 하면 효과를 잃으므로 스텔스성을 유지하기 위해서는 계속 주기적으로 다시 칠해주어야 한다. 도료의 내구도도 썩 좋지 않기 때문에 도료의 재도장 주기가 매우 짧으며, 비용도 비싼 편이라 이것이 스텔스 항공기의 유지비가 일반 항공기보다 더 많이 들어가는 이유다. 도료의 내구도 문제는 물리적인 문제라서 개선도 어렵다.[3]
그럼에도 비싼 유지비와 개발비를 부담해가며 이것에 투자하는 이유는 국지전 발생 시 스텔스 항공기가 적 국가의 방공망을 유유히 뚫고 들어가 전략 목표 타격, 빠른 결과로 얻어지는 이득이 지리해지는 전쟁보다 비교할 수 없을 정도로 경제적이기 때문이다.
2.2. 형상 설계
그렇기 때문에 필연적으로 항공기나 선박 자체의 형상을 잘 설계하여 적 레이더 방향으로 전파가 되돌아가지 않도록 할 필요가 있다.2.2.1. 비행기
비행기의 정면에서 전파가 날아오면, 전파를 가장 많이 반사시키는 것은 공기흡입구와 그 안에 들어있는 엔진 전면의 팬 부분, 그리고 기수의 레이돔이다. 그래서 스텔스기들은 공기흡입구 안으로 들어온 전파가 다시 바깥으로 나가기 쉽지 않도록 S자 형태로 구부러지게 설계한다. 혹은 F-117처럼 아예 일정 주파수의 전파가 쉽게 통과하지 못하도록, 해당 전파의 파장보다 더 촘촘한 구멍의 철망을 씌워서 전파가 공기흡입구 안쪽으로 못 들어오게 하는 방법도 있다.공기흡입구 안쪽에 위치한 송기관(duct)을 S자형태로 만드는 것은 스텔스기를 표방하는 항공기들( B-2, F-22, F-35)뿐만 아니라 RCS를 줄이기 위한 개량이 별도로 가해진 B-1B, 그리고 비스텔스기이기는 하지만 80년대 이후 개발된 신형 전투기들( 라팔, EF2000, JAS 39)등에도 적용된 방법이다. 스텔스기가 아니더라도, 전파반사파를 줄이면 줄일 수록 적에게 레이더에 걸릴 확률은 더 줄어들기 때문. 다만 철망을 씌울 경우 엔진의 흡기효율이 떨어지는 것을 감수해야 하고 S자형 송기관은 흡기를 원활하게 하기 위해서는 상당히 고도의 설계 기술이 필요하다.
레이돔의 경우, 기존의 기계식 레이더들은 구동부가 회전함에 따라 각도가 변경되고, 이로 인해 전파가 각도에 따라서 크게 반사되는 경우가 생기며, 레이더 주변에 얽혀 있는 도파관 등의 복잡한 구조물들 역시 훌륭한 RCS 증가 요소가 된다. 이 때문에 거의 모든 스텔스기들은 AESA와 같은 기계적 구동부나 복잡한 도파관 등이 필요없는 전자주사 레이더를 주로 탑재한다.
그리고 가장 중요한 것은 기체 전체의 형상을 특정 각도에 맞춰서 정렬해야 한다는 것이다. 예를 들어 주익의 후퇴각이 40도일 경우 미익의 후퇴각도 40도, 공기흡입구의 각도도 40도, 조종석 이음매의 각도도 40도, 기수 레이돔 부분의 각도도 40도 하는 식으로 말이다.
항공기 측면에서 날아온 전파는 주로 날카로운 면이나 전파에 수직으로 위치한 면에 부딪혀서 적 레이더로 되돌아간다.[4] 그렇기 때문에 F-22, F-35 등의 항공기들은 거대한 반사판이나 마찬가지인 수직꼬리날개를 일부러 30도 전후로 기울이는 형태로 설계하였으며, B-2는 아예 꼬리날개를 없애버렸다. F-117이나 YF-23은 수직꼬리날개가 없는 대신 V자 형태의 꼬리날개를 사용, 이것이 수평/수직꼬리날개 역할을 모두 하도록 했다. PAK-FA의 경우 방향 전환 시 수직꼬리날개 전체가 움직이도록 설계가 되어 있어 V자 형태의 꼬리날개를 더욱 소형화했다.[5] 비슷한 경우로 냉전시대에 SR-71은 현대의 기준으로 보자면 스텔스 항공기는 아니지만, 당시에도 레이더 저탐지성을 크게 신경쓴 기체로 록히드의 설계자들은 가능한 SR-71의 수직꼬리날개의 크기를 줄여 설계했다.[6] 동체 측면의 원형부를 없애기 위해 차인을 달거나 측면형태를 마름모꼴로 만드는 것 역시 SR-71부터 내려오는 스텔스기의 정석.
그리고 항공기 구조를 일반적인 허니컴 구조 대신 겉 부분에 폴리머나 유리섬유 등 전파흡수물질을 적층하는 구조로 만들기도 한다.
또한 항공기 외부에 매달린 미사일이나 연료탱크 등은 전파를 많이 반사하는 물건이다. 이 때문에 대부분의 스텔스 항공기들은 미사일 및 폭탄과 같은 무장이나 연료탱크를 전부 기체 내부에 넣고 다닌다. 다만 이럴 경우 기체의 대형화가 불가피해지며, 기체 내부에 탑재 가능한 무장이나 연료의 중량에 제한이 걸리게 된다. 최근에는 외부에 구조물을 장착하되, RCS를 줄여주는 껍데기를 씌우는 방안도 개발중이다. 외부 미사일이나 미사일 포드, 연료 탱크의 형상을 잘 설계하면 가능할 듯도 하다. 다만 실제 비행할때 외부 무장이 달려 있는 경우도 있는데, 적국에게 RCS 값이 노출되면 실전에서 스텔스 탐지의 위험이 높아지기 때문에 일부러 장착하기도 한다고 한다.
조종석도 의외로 RCS를 키우는 요소 중 하나이다. 캐노피를 통해 들어온 레이더 전파는 조종석 내부에서 난반사를 일으키다가 다시 레이더로 돌아가버리기 일쑤이기 때문이다. 이 때문에 스텔스 전투기나, 혹은 RCS 감소를 위한 설계가 된 전투기들은 캐노피 내부로 전파가 아예 못 들어오도록 일체형 캐노피를 적용하고 여기에 금속코팅을 하기도 한다. 일부 스텔스 전투기나 F-16 같은 전투기의 캐노피가 금빛으로 보이는 것은 이 때문이다. (썬팅이 아니다.) 심지어 스컹크웍스가 F-117 및 이것의 개념실증기인 해브블루를 개발하던 당시에는 항공기를 스텔스화 시켜놓았더니 조종사의 헬멧이 적 레이더에 잡혀서 캐노피에 금속 코팅을 꼭 시켜야 했다고 한다.
표면을 톱날 처리하는 방식도 있다. SawTooth라고 하는데 F-117 나이트 호크부터 대부분의 스텔스 전투기가 이를 채용하고 있고, 심지어 라팔도 날개 플랩 등에 적용했다.
다만 형상 스텔스에 경우 전부 적용시키는건 항공역학적으로 문제가 많기 때문에, 일반적으로 공대공 전투에서 가장 중요한 전면과 후면, 수직미익이 잘 잡히는 측면 지대공 미사일로부터 방어하기 위한 하부가 가장 크게 적용되고 일반적으로 항공기보다 위에서 레이더가 조사할 일이 없기 때문에 상면이 가장 취약하다.[7]
이 외에도 항공기 형상을 잘 설계하여 RCS를 줄이는 방법은 다양한 것이 있으나, 항상 문제가 되는 것은 항공기의 형상은 스텔스 성능뿐만 아니라 비행성능 자체에도 지대한 영향을 미친다는 점이다. 이 때문에 스텔스 항공기를 개발하려면 스텔스 성능을 만족시키면서도 다른 비행 성능을 만족시키는 설계 기술이 필요하다.
F-117의 경우에는 개발 당시, RCS를 미리 예측하는 프로그램인 에코1을 개발하기는 하였으나 이것이 계산 가능한 것은 간단한 삼각형으로 이뤄진 형상뿐이었다. F-117 및 이것의 원형기인 해브블루를 개발하던 컴퓨터로서는 곡면에 대한 해석이 불가능했기 때문이다.[8] 그래서 설계자들은 이 프로그램으로 일단 RCS가 작은 형상을 결정한 뒤, 그 형상에 맞춰서 실제 항공기를 개발하였다. 그러나 이렇게 계산하여 나온 '평면으로 이뤄진 형상 중 RCS가 작은 형상'은 다이아몬드 꼴이었다. 이는 항공기의 형상으로는 매우 부적합한 형상(날리는 것 자체가 어려웠다.)이었기 때문에 설계자들은 "절망의 다이아몬드(The Hopeless Diamond)"라고 불렀다. 그러나 스컹크 웍스의 설계자들은 설계 우선 순위를 평면 형상 구현에 두면서 어떻게든 평면으로 이뤄진 항공기를 개발하여 날리는 데 성공하였고 그 결과물이 F-117이다. 재미있는 것은 회절 때문에 에코 1의 오차가 심해서 못쓸 상태였는데 이를 개선해서 F-117의 기술실증기인 해브 블루의 설계를 할 수 있었는데 정작 이 프로그램을 개량하는데 결정적인 열쇠가 된 공식은 소련의 우핌체프라는 학자가 개발한 것이었다. 소련이 붕괴된 이후 1990년대에 우핌체프가 미국에 방문했을 때 록히드 마틴의 관계자가 직접 그를 만나서 그의 공식을 사용했다는 이야기를 하였는데, 우핌체프는 전혀 눈치채지 못했었다고 한다. 우핌체프 본인도 그의 공식을 소련 당국이 알아주길 바랐으나, 당시 소련은 값싸게 적용 가능한 RAM 도료에 정신이 팔려 형상 스텔스에 대해 별로 관심이 없었다고 한다. 이후 컴퓨터 기술이 발전함에 따라 곡면을 사용한 스텔스 항공기도 개발이 가능해졌다.
2.2.2. 선박
미 해군의 스텔스 실험함 시 섀도우(Sea Shadow)
미 해군의 스텔스 구축함 줌왈트(Zumwalt)
선박 역시 상대방이 아군 선박을 주로 탐지해내는 수단도 공격 시에 미사일이 유도되는 수단도 대부분 레이더이므로 RCS 감소가 필요했다.
1970~1980년대 전파흡수물질인 램도료 개발에 한창 열을 올리던 소련은 함선에 대해 기초적인 형상 스텔스도 적용시킨다. 소위 VLS라 불리는 수직발사대의 사용으로, 키로프급 미사일 순양함 같은 큰 함선도 그 크기에 비해서는 작은 RCS 획득에 성공한다.
F-117을 개발하였단 스컹크웍스 개발자들은 F-117처럼 생긴 실험용 선박, 시 섀도(Sea Shadow)를 개발하였으나, 이것을 파도가 일렁이는 바다에서 보면 파도는 전파를 반사하는데 시 섀도가 있는 부분만 전파가 반사가 안되어서 오히려 역으로 적에게 눈에 띄는 기현상이 발생하였다. 나중에 이 문제도 어느 정도 해결하였으나, 미 해군은 여기에 대해 큰 관심을 가지지는 않았다.
현재 전 세계의 해군은 전투함의 RCS를 줄이기 위해 노력하고 있으나, 전투기보다 훨씬 큰 전투함을 적 레이더에 거의 안 걸리도록 만든다는 것은 매우 어려운 일이다. 보통은 레이더나 각종 센서가 올라가있는 마스트 부분을 철골 구조가 아니라 일체형 구조로 하고, 선박의 외벽 자체도 측면이 아니라 위, 혹은 아래쪽으로 경사(10도 내외)지게 설계하여 전파가 날아온 곳과 다른 방향으로 반사되도록 하고 있다. 또 외부 구조물을 최대한 없애고(이를테면 미사일 발사대는 전부 선박 내부에 탑재되는 수직발사기 형태로 교체), 함포의 포탑도 스텔스 설계를 하거나 심지어 평상시에는 함포에서 길다랗게 뻗어 나와 있는 포신을 감추는 설계를 시도하기도 하고 있다.
그래도 하나의 위안거리가 있다면 선박의 스텔스 설계는 현 상황에 봤을 때 항공기에 비해서는 어느 정도 RCS값이 있더라도 주변의 노이즈 덕분에 선박 자체의 RCS를 어느 정도 가려 준다는 것이다. 주변에 아무것도 없이 혼자 하늘에 덜렁 떠있는 항공기에 비해자면 선박의 경우 약간의 RCS값이 있어도 주변의 지형지물, 파도, 각종 부유물등이 나름의 RCS를 가져주는 덕분에 이 수준에 근접할 수만 있어도 적의 레이더와 대함 미사일의 명중률을 크게 떨어뜨릴 수 있고, 이 수준만으로도 큰 도움이 된다는 것은 그나마 다행이다. 사실 선박의 스텔스는 항공기처럼 자신의 존재를 적극적으로 숨긴다기보다는 피탐성을 낮춰 대함미사일의 명중률을 떨어뜨리고 전자전을 용이하게 한다는 측면에서 추구되고 있'었'다.
(본격적인) 스텔스함인 줌왈트급 구축함의 등장으로 선박 스텔스의 양상은 크게 변하게 되었다. 현재 선박 스텔스는 아타고급이 작은 어선 크기 정도로 잡히는 수준인데 줌왈트급의 RCS는 이보다 훨씬 작은 나룻배 크기로 잡힌다.[9]
2.2.3. 차량
차량의 경우에는 아직 차량을 탐지하는 수단이 레이더 보다는 영상이나 열영상인 경우가 많기 때문에 적극적으로 레이더에 대한 스텔스 설계를 하는 것보다 열영상을 교란하는 쪽으로 대신 발달했었다. 그러나 현재는 지상 감지 레이더의 발달과 각종 대지상 레이더 유도 미사일들이 발달하여 이 위험을 좌시할 수 없었다.
이미 1980년대부터 독일에서 스텔스 포탑 설계를 적용한 실험용 탱크를 선보였었고 T-14 전차에 경우 포방패 등에 스텔스 항공기처럼 톱니 모양을 적용하고 돌출부를 최소화하며 각진 설계를 하는 등 스텔스 설계가 적용되었다.
2.3. 한계
이렇게 다양한 방법으로 RCS를 줄인다고 하더라도 적 레이더에서 아예 마법 같이 사라지는 것은 아니다. 엄밀히 말하자면 적의 레이더에서 매우 작은 점으로 표시될 수도 있다. 그러나 이런 점들은 스텔스 항공기 뿐만 아니라 새, 구름, 심지어 레이더 시스템에서 자체적으로 발생하는 잡음도 포함 된다. 즉 레이더 입장에선 이런 미세한 신호들은 전부 필터로 걸러내기 때문에, 그 걸러지는 것 중에 스텔스기의 신호도 포함되어 버릴 수 있다. 물론 도플러 효과를 사용하는 레이더의 경우 자연적으로 타겟의 속도를 측정할 수 있기 때문에, 매우 빠르게 지나가는 신호라면 군용 레이더의 경우 필터로 걸러내지 않는다. 하지만 아무리 도플러 레이더라고 하더라도 이런저런 노이즈는 레이더상에서 엄청나게 많이 나타나기 때문에 필터링은 필수적이고, 따라서 RCS가 충분히 작을 경우 노이즈인지 스텔스기인지 분석하는데에 어려움을 겪을 수 있다.[10] 게다가 모든 신호처리 장비는 처리가능한 최소 신호 세기라는 것이 있다. 신호가 어느정도 세야지 그걸 이리저리 처리하고 가공하여 속도, 거리, 방향을 측정하는데 신호자체가 너무 약하면 도플러 레이더고 뭐고 신호처리자체가 불가능해진다.한편 스텔스기라고 적의 레이더에 전혀 걸리지 않는 것은 아니다. 정확히 말하자면 적의 레이더에게 탐지될 수 있는 거리를 줄인다는 개념이다. 레이더 수신 안테나에 들어오는 전파의 전력 밀도는 RCS에 비례하고 타겟까지 거리의 네 제곱에 반비례한다. 그러므로 간단히 계산한다면 RCS를 1/100로 줄일 때마다 탐지거리가 겨우 약 1/3 정도로 줄어들게 된다. 이를 테면 만약 F-22의 RCS가 일반적인 전투기보다 40dB (1/10000배) 작다고 가정했을 때, F-22를 탐지할 수 있는 거리는 1/10000의 1/4 제곱인 1/10배가 된다. 즉, 평소 일반 전투기를 100km 거리에서 탐지가능했던 레이더가 F-22를 10km 거리에서 처음 잡아내게 되는 식이다. 대부분의 경우 100km급 레이더 기지들은 서로 약간 중첩되게 대략 90km의 간격을 두고 설치되기 마련이다. 그러나 스텔스기는 이들에게 10km 이내로 접근하지 않는 한 탐색되지 않으므로, 레이더 사이 사이의 경로를 따라 적진에 침투하는 것이 가능하다. 이것만 해도 공격하는 사람 입장에서는 엄청난 이점이지만, 그래도 안전하게 스텔스기를 운용하기 위해서는 사전에 적의 레이더나 미사일 위치를 확실하게 알아내야 한다. 일례로 코소보에서 떨어진 F-117은 근처에 SA-3 미사일이 있었던 것을 몰랐기 때문에 정해진 경로를 따라 비행하다가 운이 나쁘게 이 미사일에 걸려서 격추당했다. SA-3은 단거리 미사일이기 때문에 이 미사일에게 격추당했다는 말은 바꿔말하면 F-117이 적 레이더에 충분히 가까이 근접했다는 말이된다. 다만 SA-3의 유도를 위해 유고군 측이 레이더를 운용했는지 아니면 열영상장비 등을 운용했는지는 정확히 알려져 있지 않다. 통신 보안이 허술하여 도청을 통해 알아냈다고 하기도 한다.
아무리 스텔스기라도 출력이 엄청나게 강력한 레이더에는 원거리에서 탐지될 수 있기 마련이다. 또한 스텔스 비행기들은 X밴드 레이더에 특화되어 스텔스 디자인을 하는 경우가 많은데, 파장의 길이가 다른 레이더 전파(예를 들어 L밴드)에는 스텔스 성능이 떨어지게 된다. 특히 S-400과 같은 고성능 레이더를 가진 지대공 미사일체계나 이지스, AMDR, 샘슨, APAR 레이더 등의 함대방공 레이더의 경우에는 출력도 엄청날 뿐만 아니라 L밴드나 S밴드와 같이 파장이 X밴드보다 긴 전파를 주로 사용하므로, 스텔스기들에게도 요주의 대상이다. 또 RCS를 줄이는 설계만으로는 레이더 피탐률을 감소시키는데 한계가 있어 전파를 흡수하는 특수도료를 사용해서 RCS를 최소화하는데, 이 도료의 내구성이 그다지 좋지 못해서 불과 몇 차례의 비행만으로도 급격히 열화되기 때문에 정비소요시간이 매우 길고, 따라서 작전 지속능력이 비 스텔스기에 비해 크게 저하된다는 단점이 있다. 가령 F-22A의 경우 초기에는 1시간의 비행당 34시간의 정비(스텔스 도료 재도색 등)가 필요로 하였다.
소련 시절부터 전파흡수물질에 열을 올리던 러시아 측은 그나마 사정이 좀 나아서 RCS가 높은 팬블레이드에도 직접 도색이 가능한 램도료를 사용중이긴 하나, 요즘엔 Su-57 전투기처럼 형상 스텔스를 개발하는 걸 보면 그 한계가 있는 듯 하다. 더불어 스텔스 설계보다도 흡수 도료를 칠한 후에 RCS를 현장에서 평가하는 설비가 극비 기술이다. 스텔스 항공기는 판매를 해도 이것은 판매하지 않는다.
2.4. 카운터 스텔스
스텔스 군용기를 보다 먼 거리에서 탐지하기 위해 연구되는 기술들을 통틀어 일컫는 용어이다.
패시브 레이더는 기체의 레이더같은 것에서 나오는 전파를 탐지하는 것이기 때문에 RCS와는 관계없이 탐지가 가능하다. 체코에서 만든 타마라 레이더의 경우 1999년 코소보 사태 때 F-117을 탐지해서 격추한 바가 있다. 하지만 탐지거리 20km, 미사일 발사거리 13km라고 하기 때문에 F-117과 달리 초음속에 슈퍼크루즈까지 써서 슝슝 날아다니는 미래의 스텔스기들을 제대로 상대할 수 있을지 불명. 후속작인 베라 레이더[11]의 경우에는 519km 내로 들어오면 탐지가 가능하다고 주장한다. 다만 패시브 레이더의 한계가 그렇듯 기체 자체에서 전파를 내보내지 않으면 탐지 자체가 불가능하다. 때문에 F-35 같은 최신 스텔스기는 자체적으로 레이더파를 최대한 발산하지 않으면서 표적을 찾아내거나 아군과 데이터링크가 가능하도록 하고있다.
대부분의 스텔스 비행기들이 X밴드 레이더에 특화되어 있기 때문에, 최근에는 L밴드, UHF, VHF 등의 장파 레이더가 스텔스 비행기에 대한 효과적인 대책으로 각광받고 있다.[12] AWACS가 아닌 이상[13] 비행기에는 L밴드와 같이 장파 중에서도 비교적 짧은 파장을 쓰고, 지상 배치형일 경우 비교적 긴 파장을 쓴다. 인터넷을 보면 거대한 지상 배치용 대스텔스 레이더 안테나 사진을 예를 들며 L밴드 레이더를 전술기에 장착할 수 없다고 주장하는 경우가 있는데, 이런 대형 지상 배치 레이더들은 파장의 길이가 L밴드보다 최대 66배 긴 UHF나 VHF 파장을 쓴다. 안테나의 이론상 최소 크기는 파장의 1/2인데 L밴드의 파장은 15~30cm밖에 되지 않아서 충분히 전투기에 탑재할만 하고, 실제로 이미 1980년대에 소련의 MiG-31에 L밴드 레이더가 탑재된 경력이 있다. 또한 L밴드 레이더로 탐지한 목표를 향해 대공미사일을 발사해 격추하는 것은 이미 MiG-31이 보여준 적이 있을 정도이므로 데이터 링크 기술이 발달한 현재에는 기술적 문제점이 없다.
뿐만 아니라 L밴드 레이더는 X밴드만 사용했을 때보다 더 긴 탐지 거리와 ECM에 대한 저항성까지 추가로 제공하는 이점이 있다. AM방송과 FM방송의 예를 통해 알 수 있듯이, 전파의 파장이 길어지면 같은 레이더 출력에서 전파가 더 멀리까지 전파된다. 또한 이미 AESA 레이더의 등장으로 ECM이나 역탐지가 거의 불가능해졌다고 할 정도인데, X밴드와 함께 L밴드 레이더가 사용되면 ECM이 상대해야 하는 주파수 영역이 너무 넓어지게 된다.
하지만 장파 레이더에 단점도 있는데, 같은 크기의 레이더 안테나에서 파장만 늘릴 경우에 각도 분해능이 떨어진다는 문제가 있다.[14][15] 레이더의 각도 분해능은 대체로 레이더 크기에 비례하고 파장의 길이에 반비례하는데, L밴드의 파장이 X밴드보다 4~12배 더 길기 때문에 분해능이 4~12배 더 떨어지게 된다. 예를 들어 MiG-31은 대형기라서 소형기인 F-16보다 지름이 2배 더 큰 레이더를 장착할 수 있다고 해도 L밴드 레이더의 각도 분해능이 F-16의 X밴드 레이더보다 2~6배 떨어지는 셈이다. 이 정도면 상대가 일반 비행기일 경우 그럭저럭 쓸만해도, 상대가 스텔스 비행기일 경우는 정밀도가 부족하다. 상대가 스텔스기라면 미사일에 탑재된 단파 레이더가 종말 단계에서 상대를 찾아서 물을 수 있는 거리가 매우 짧아지므로 L밴드 레이더 탑재 비행기가 스텔스기에 매우 가까운 거리까지 미사일을 유도할 수 있어야 하기 때문이다.
이러한 분해능 문제를 극복하기 위해 러시아에서 낸 아이디어가 비행기 양 주익와 꼬리날개에 L밴드 레이더를 분산 배치한 뒤, 각 레이더를 연동해서 사용하는 방식으로 분해능을 높이는 것이다. 러시아에서는 Su-35의 동체를 활용하여 이 새로운 방식을 테스트 해왔는데, 이러한 정보를 들은 서방의 기술자들이 계산을 해 본 결과 Su-35와 같은 대형기에 탑재한다면 충분히 의미가 있는 수준의 분해능 향상이 있을 것이라는 예상을 하였다. 실제로 테스트 결과가 좋았는지, 러시아에서는 최신형 Su-57의 양 주익에 L밴드 레이더를 탑재한다고 한다. 카운터 스텔스 기능이 탑재된 Su-57이 러시아와 같이 강력한 지상 방공망을 운영하는 국가에서 사용될 경우, 적국의 스텔스기들이 지상 배치된 장파 레이더의 지원까지 받는 Su-57을 따돌리는 것은 더 어려울 것으로 보인다. 다만 전투기 탑재 L밴드 레이더에 회의적인 사람들도 많은 것도 사실이라, 현재도 인터넷에서는 미국 전투기 덕후들과 러빠들이 키배를 벌이고 있다. 러시아에서 시원하게 구체적인 레이더 스펙을 공개해주면 좋겠지만, 당연히 비밀 정보라서 진실은 저 너머에.
또한 레이더를 흡수하거나 난반사 하는 스텔스 무기의 특성상 여러곳에 레이더를 설치하여 이상하게 음영구역이 생기거나 레이더 수치가 들쭉 날쭉한 부분을 추적하는 시스템도 개발중이다.
이렇듯 카운터 스텔스는 다양한 방식으로 연구되고 있으며, 다양한 방공체계가 연합하여 효과를 내는 경우도 많다.
2010년대에 들어와서 너도나도 스텔스나 카운터 스텔스를 외치는 시대가 되면서, 최근에는 스텔스 설계의 종주국인 미국조차도 자국의 대공 방어 시스템이 수백 km의 거리에서 F-35 수준의 스텔스기를 잡아낼 수 있다고 광고하고 있는 실정이 되었다.[16] 하지만 스텔스 기체와 카운터 스텔스 장비의 정확한 능력은 여전히 군사 기밀로 묶여 있고, 일반적으로 돌아다니는 정보들은 카더라 통신이거나 뇌피셜인 경우가 대부분이라, 아무리 밀덕이라고 해도 일반인이 스텔스라는 창과 카운터인 방패 중에 누가 더 강한지는 알기가 어렵다.
[17][18]
그래도 한 가지 확실한 것은 카운터 스텔스 기술의 발달로 인해 스텔스 기체의 효용성이 예전보다 떨어질지 몰라도, 아직 카운터 스텔스 기술이 발전 단계에 있다는 점을 고려하면 레이더 스텔스가 가지는 이점이 여전히 엄청나다는 것이다. 한 세대 이전의 기술로 만들어진 적들은 여전히 스텔스 기체를 확인하지 못하며, 카운터 스텔스로도 스텔스 기체를 아주 먼 거리에서 찾아낼 수 있다고는 장담하지 못한다. 또한 스텔스기를 잡아내기 위해 업그레이드된 레이더망이 기존의 비 스텔스 무기들에게 어떤 위력을 발휘하게 될 지를 생각해 본다면, 카운터 스텔스 기술이 발달될수록 비 스텔스기의 입지가 더욱 좁아지게 될 것이다. 대표적으로 S-400이 있는데 S-400의 스텔스 항공기 요격은 긍정론과 희의론이 갑론을박을 벌이고 있지만 비스텔스 항공기들에게는 상대로는 우수한 탐지거리와 동시교전 능력으로 비스텔스 항공기 1개 편대를 격추하는 것도 가능한만큼 발달되는 대공 체계에는 스텔스 항공기가 효율적이라는 것을 알 수 있다.
2.5. 기타
일부 군용기는 '스텔스기'라고 부를 정도까지는 아니지만, 전통적인 항공기에 비하면 RCS를 매우 줄인 형태로 설계하고 있다. 설사 적의 레이더망 사이로 요리조리 피할 정도로 RCS를 극단적으로 낮추지는 못하더라도, 군용기 자체의 RCS가 작으면 작을 수록 ECM 장비나 채프를 통하여 적을 속이기 쉬워지기 때문이다.(몸이 반쯤 가리는 위장포를 두르고 몸을 숨겨야 할 때, 눈에 잘 띄는 붉은악마 티셔츠를 입고 있는 것 보단 역시 위장복을 입고 몸을 숨기는 것이 더 적의 눈에 띌 확률이 적듯이)이 때문에 스텔스설계 개념이 적용되기 이전에 개발된 군용기들도 RCS감소를 위하여 공기흡입구 내부나 날개 앞전 같은 곳에 블로커나 S자덕트, 전파흡수소재를 바르는 형태로 개조되는 경우도 있다. 대표적인 예가 B-1B로 B-1A에 비교하여 1/10, B-52에 비해선 수준으로 RCS를 줄였다.
록히드 마틴사의 스컹크 웍스에서는 투명 전투기가 사람 눈에 안 보이듯, 전파를 투과해버리는 물질로 전투기를 만들려던 시도도 했었다. 하지만 항공기 외부 껍데기는 전파가 통과해도 내부의 엔진이 전파를 반사시켰는데, 결과적으로 형상이 대단히 복잡하여 RCS가 통제 안되는 엔진을 외부에 노출시킨 꼴이 되었다. 결국 실험결과 이 전파투과형 항공기는 일반 항공기보다도 RCS가 더 커지는 역효과가 났었다.
한편, 스텔스 기체들은 기본적으로 구조상 레이더 탐지를 피하는 만큼 훈련시엔 위치확인을 위한 별도의 장치를 붙인다.
3. 적외선에 대한 스텔스
거의 모든 군용장비는 열을 발산한다. 하다 못해 사람만 해도 36.5도 생체난로이다 보니 대부분의 경우 적외선 탐지기나 열영상 센서에 걸리기 마련이다. 스텔스라고 하면 보통 레이더에 대한 스텔스를 떠올리지만, 실제로는 이 열에 대한 스텔스도 상당히 중요한 편이다.특히 항공기의 경우에는 레이더 유도 방식의 미사일 못지않게 적외선 유도 방식의 미사일도 큰 위협이다. 또한 일부 전투기들은 적외선으로 적 항공기를 탐지하는 IRST(Infra-Red Searching & Tracking)를 탐지하고 있으므로 레이더에 대한 스텔스만으로는 안심할 수 없다.
항공기에서 발생하는 열은 대체로 기수 부분의 공기압축과 공기마찰 등에 의해 동체 표면이 가열되는 열과 엔진 배기에서 직접 나오는 배기열이다. 배기열의 경우 적 항공기를 정면으로 바라보는 것 만으로도 엔진 배기구가 자신의 동체에 가려져 상당히 차단되기도 하지만, 문제는 항상 적기가 내 앞에만 있다는 보장이 없고 애프터버너라도 사용하게 되면 적외선 뿐만 아니라 가시광선 영역에서도 선명한 빛을 볼 수 있다.
굳이 F-117 같은 스텔스기가 아니더라도 대부분의 전투기들은 배기열을 줄이려는 시도를 예전부터 해왔으며, 특히 적외선 방출량을 줄이려는 시도는 적의 적외선 센서에 대한 대응을 위해서도 중요하지만, 엔진배기구나 그 근처에 있는 구조물이 받는 고온의 열기를 조금이라도 줄인다는 측면에서도 중요했다. 현대에도 노즐 근처의 구조물은 열에 취약한 알루미늄 재질이 아닌 티타늄이나 스테인리스 합금 등을 사용하는 경우가 많다.
가장 흔하게 사용하는 방법은 고온의 배기가스와 외부의 공기를 섞어서 방출하는 것으로[19] 이렇게 하는 것만으로도 제법 많은양의 적외선 방출을 억제할 수 있다. 다만 이러한 방법은 태생적으로 저-바이패스비의 터보팬 엔진을 사용해야 하는 전투기에 적용하기에는 쉽지 않은 방법이다.
엔진의 배기구를 직접 가리는 것도 적외선 센서로 부터 엔진의 배기열을 가리는 좋은 방법중 하나이다. F-117이나 B-2, YF-23은 엔진 배기구 아래쪽으로 동체를 길게 연장하여 아래쪽에서의 적외선 노출을 최소한도로 줄였다.
A-10C의 경우에는 아래서 보면 바로 뒤쪽에 수평꼬리날개가 있고, 또 옆에서 보면 수직꼬리날개가 있기 때문에 마찬가지로 이들 꼬리날개들이 적의 적외선 센서로부터 배기구를 가려준다. 또한 F-15, Su-27, MiG-29, F-22A나 F-35는 측면에서 보면 수직꼬리날개 일부가 배기구를 가려준다.
배기가스의 방출 스펙트럼을 교란시키는 방법도 사용된다. 통상 흑체복사의 경우 온도에 따라서 스펙트럼이 일정하게 분포하는데 비해 연료 등에 약간의 첨가제 등을 추가하여 같이 연소시키면 실제 온도와 다른 스펙트럼이 방출되면서 배기가스의 온도를 속일 수 있다.
이지스함 등 각종 최신 함선들도 배기구를 외부 공기와 섞거나 함선 자체의 열 방출율을 낮추어서 IR 센서를 사용하는 대함 정찰/공격 자산에 대한 스텔스성을 높이고 있다. 물론 레이더 스텔스가 만능이 아니듯 적외선 스텔스도 만능은 아니다. 현대의 적외선 센서는 전투기가 고속으로 비행할 때 발생하는 공기 마찰열도 감지해낼 정도로 감도가 좋아졌다. 그러나 분명한 것은 최소한 엔진의 강력한 배기열을 직접 적에게 노출시킬 때에 비하면 적에게 탐지당하는 거리가 훨씬 줄어든다는 것이다. 이와 같은 적외선 스텔스 설계에 플레어를 겸해서 사용하면 적외선 유도 미사일에 당할 가능성을 훨씬 줄일 수 있다.
그리고 지상 장비와 보병에서도 적외선을 줄여볼려는 노력을 하고 있는데 1990년대 이후 전차와 장갑차, 소수의 보병에게만 보급이 됐던 야간투시경이 보병 개개인들에게 보급이 되고 민간인이 민수용으로 사냥에 쓸 정도로 보편화가 됨에 따라 각 병과들에서 적외선 감쇄 요구들이 높아졌다. 특히 전차에서는 적외선 스텔스가 냉전 이후 상당히 중요해졌는데 파워팩이 1300마력 이상의 고출력화가 진행돼서 배기구에서 나오는 열의 온도가 높아졌고 그와 동시에 야간투시장비의 발달로 인해 해상도도 높아진 상황이라 적외선 감쇄의 중요성이 상당히 높아졌다. 미군, 러시아군, 독일군 측에서는 배기구에 적외선 감쇄망을 씌우고 MCS 같은 전차 위장망들을 도입해 전차에서 나오는 열들을 전체적으로 감소시키고 있다. 21세기에 들어서 보병들도 적외선 스텔스를 중시하게 되었으며 현재 신형 군복과 텐트, 침낭 같은 장비들은 전부 다 적외선 감소 소재로 제작하고 있다.
4. 시각에 대한 스텔스
흔히 ' 위장'이라고 불러온, 매우 전통적이지만 여전히 무시할 수 없는 클래식한 스텔스. 장비를 최대한 작게 만드는 것만으로도 일종의 스텔스라고 할 수 있다.[20] 실제로 MiG-21이나 F-5 같이 동체가 매우 가는 전투기는 먼거리 정면에서 보면 육안으로 찾기 굉장히 어렵다고 한다. 현대의 공중전에서 근거리 교전 기회가 날이갈수록 줄어들고 있기는 하지만 무시할 수도 없는 일이다. 하지만 적의 눈에 잘 띄지 않도록 하는 것만을 위하여 기체 크기를 줄이기에는 포기해야 할 것이 너무 많다. 그렇기에 보통은 위장색을 칠하는 것으로 이 문제를 해결한다.
모범적인 근접 스텔스 사례. 이때문에, 대한민국 육군이 지금의 디지털 패턴을 도입한 군복으로 바꿀때 해병대가 사용을 반대한 이유도 한반도 해병대의 작전지역 특성상 특정한 패턴이 더 위장효과가 좋기 때문이다. 이것이 받아들여져 해병대의 전투복은 위와 같은 배색으로 육군과는 다르다.
4.1. 항공기
항공기의 위장색은 주로 주변의 눈에 잘 띄지 않도록 하는 것과, 적의 눈에 띄어도 형태가 헷갈리게 하여 기종이나 거리를 잘못 판단하도록 하고 있다.군용 항공기가 처음 등장한 제1차 대전 시기 이미 얼룩무늬 등으로 위장색을 칠한 항공기들이 등장하였다. 그러나 이때는 위장색을 칠한 항공기 못지 않게 원색을 칠한 전투기들도 적지 않았는데, 치열한 공중전 상황에서 아군임을 확실히 알리기 위해서다. 특히 포커 Dr.I 삼엽기에 빨간색을 칠하고 다닌 붉은 남작, 만프레트 폰 리히트호펜이 유명하다.
제2차 세계 대전이 시작되면서 많은 전투기들이 얼룩무늬 위장색을 사용하기 시작했는데 보통은 위쪽만 얼룩무늬를 칠하고, 아래쪽은 흰색이나 하늘색계열 색을 칠했다. 이는 위에서 보면 지면에 겹쳐서, 아래에서 보면 하늘에 겹쳐서 전투기의 실루엣이 잘 안드러나게 하기 위해서였다. 하지만 한편으로는 아군임을 알리기 위해서 강렬한 원색의 국적마크를 그려넣었으므로, 군용 차량처럼 완벽히 적의 눈에서 사라지길 바라기는 어렵지만 공중에서 빠르게 움직이는 물체는 한순간만 눈에서 떼어도 시야에서 놓치기 쉽기 때문에 이정도로 만족했다. 하지만 미 육군 항공대의 경우 전쟁 중, 후반 무렵에는 더 이상 적 전투기가 위협이 되지 않자 페인트를 다 벗겨버리고 알루미늄 원색 그대로 돌아다녔다. 페인트 무게를 줄여서 기체 성능이라도 좀 더 높여보자는 심산이었던 것이다. 이 전통은 이후 한국전쟁 시기까지 계속되었다. 주로 바다위에서 싸우는 미 해군의 전투기들은 파란색 계열로 칠하는 경우가 많았으나 일본 제국 해군이나 영국 해군은 회색이나 얼룩무늬 위장색을 고수하기도 하였다. 러시아 지방에서는 눈이 내릴 경우 흰색 페인트를 칠하였는데, 봄이 되면 다시 쉽게 벗겨낼 수 있도록 보통 수성페인트를 사용하였다. (이는 항공기 뿐만 아니라 전차나 기갑차량도 마찬가지였다.) 영국군의 폭격기들은 주로 야간폭격을 많이 하였으므로 기체 아래쪽은 밤에도 지상의 대공포 사수들이 잘 볼 수 없도록 검은색을 칠하고 다녔다. 이후 한국 전쟁 당시 참전한 미군의 B-29 등의 폭격기들도 MiG-15의 등쌀에 밀려 야간폭격만 실시하게 된 뒤로는 은색의 기체에 아래 쪽만 검은색 페인트를 칠하고 돌아다녔다.
이후 베트남 전쟁에서는 다시 전투기들의 얼룩무늬 위장색이 대세를 이루었는데 예전처럼 위쪽은 얼룩무늬, 아래쪽은 흰색이나 하늘색 계열이었다. 그러나 전투기가 생각만큼 얌전히 나는 것이 아니어서 이리저리 기체를 뒤집다 보면 멀리서 보았을 때 마치 반짝 반짝 색이 바뀌는 것 같아서 오히려 더 눈에 잘 띄는 것 처럼 보인다는 단점이 있었고, 이때문에 다시 회색 위장도색이 대세가 되었다. 미 공군 F-15의 경우에는 기체가 튀어나온 부분은 짙은 색으로, 들어간 부분은 밝은색으로 칠하였는데 이는 원래의 일반적인 경우와 반대이어서(보통은 안쪽으로 들어간 부분이 더 어둡다.) 공중에서 적이 실루엣을 헷갈리기 쉽다. 특이하게 대한민국 공군은 F-16계열기들이 이런식의 위장색을 칠하고 있다. 미 공군의 회색위장색으로 바뀐 F-4나 F-16은 기수부분과 동체부분의 톤이 다른데, 이는 적이 실루엣을 헷갈리도록 하기 위해서다. 위장무늬로 회색계열을 많이 쓰는 것은 무채색인 회색은 흰/회색 구름 외에는 아무것도 없는 공중 어떠한 환경에서도 적의 눈에 그나마 덜 띄기 때문이다.
A-10, A-6 공격기는 초창기에는 저고도로 날면서 작전을 펼쳐야 하므로, 머리 위로 날아다니는 적 전투기에게 잘 발각되지 않도록 얼룩무늬를 칠하고 다녔다. 그러나 이후 다양한 단거리, 휴대용 지대공 미사일이 등장함에 따라 더 이상 저고도로 다니는 것이 안전하지 못하게되자, 고고도로 비행하는 대신 회색계열의 위장색을 칠하고 다니기 시작했다.
러시아의 Su-27의 경우에는 하늘색 계열 얼룩무늬를 칠하고 있는 반면 MiG-29는 회색 계열 얼룩무늬를 칠하고 있다. 둘 다 공중에서 실루엣이 헷갈리도록 하기 위하여 얼룩무늬를 칠한 것 같은데 한 쪽은 하늘색 계열, 한 쪽은 회색계열이란 점은 미스테리이다.
중동국가들은 아무래도 사막이 많은 지형탓에 주로 갈색계열의 위장무늬를 사용하고 있다.[21] 미 공군의 F-117과 B-2는 야간에만 작전을 하기 때문에 검은색을 칠하고 있다. 이들 항공기는 스텔스 항공기라고는 하지만, 속도도 느리고 공대공 능력도 없으므로 만에하나 적의 눈에 일단 걸리면 끝장이다. 그래서 육안으로 발각당할 일이 없는 야간에만 작전하다 보니 자연스레 위장색도 검은색을 칠하고 있다. (이 때문에 이 검은색 도료가 바로 전파 흡수 도료라고 오해하는 경우도 있다. 실제 전파흡수도료는 이 페인트 아랫면에 칠해져 있다.)[22]
과거 전투기들은 레이돔에 전파가 잘 통과하는 도료를 사용했는데 이것이 검은색이었다. 때문에 전투기 기수 부분만 까맣게 칠해진 경우가 종종 나온다. 그러나 검은색은 아무것도 없는 하늘에서 보았을 때 오히려 눈에 잘 띄는 색이다보니 베트남전 이후에는 대부분의 전투기들은 레이돔에 회색계열 페인트를 칠하고 있다.
비행기가 항공시 생성되는 항공운도 육안으로 발견하기 쉽기 때문에 B-2 폭격기 같은 경우에는 내부적으로 항공운 생성을 감소시키는 장치도 갖추고 있다.
북한 측이 스티로폼을 이용해 마치 구름처럼 보이게 하는 스텔스기를 만들었다고 한다. #-- (물론 중국 언론의 비꼬기다. 북한 측의 UAV들은 중국산 플라스틱 장난감 UAV들을 개조해 레이더에 좀 더 안 걸리는 재질인 스티로폼으로 제작하는데 실제 북한 무인기 사건 당시 사용된 UAV가 바로 이런 형태였다.)
4.2. 선박
지상차량과 선박에도 육안관측에 대한 스텔스, 즉 위장색은 널리 쓰여왔다. 제2차 세계 대전 중 나치 독일 해군, 일본 제국 해군의 전함이나 순양함들은 흰색과 검은색 줄무늬(대즐 위장)를 선체 측면에 칠한 적이 있는데, 이는 착시 현상을 일으켜 적에게 크기나 진행 방향을 속이는 목적이였다. 미국 해군의 경우에는 흰색/연노랑으로 다각형을 그려 위장하였다. 다만 제2차 세계대전 이후 레이더가 발달하면서 함선 간의 전투가 함포와 시각이 아닌 미사일과 레이더에 의존하게 되며 사장되었고, 현재는 가시거리 안에서 전투를 벌일 가능성이 존재라도 하고 있는 고속정 같은 소형 함정들에서나 가끔 쓰이고 있다. 제2차 세계 대전 시절의 일본 제국 해군 항공모함에는 선체 측면과 비행갑판에 화물상자나 함포로 오인될 수 있는 함종오인 위장을 그려넣기도 했다. 즈이호와 즈이카쿠 문서 이미지 참조.제2차 세계 대전 이후에는 전함[23]이나 항공모함, 강습상륙함 등 대형 군함은 워낙 선체가 거대하므로 딱히 위장무늬를 칠하지는 않았으나 '최소한의 예의'로 보통 공군 항공기처럼 회색 등 저채도 계열을 칠하고 있다. 이는 현대 군함에도 적용하고 있다. 현대 해전은 미사일과 항공기와 레이더, 어뢰와 소나로 이루어지기 때문에 시각적인 스텔스의 필요성이 상대적으로 떨어지는 편이기도 하고, 주변에 아무것도 없는 망망대해에서는 저채도의 회색이 안개나 구름 등 풍경에 녹아들기 쉽기 때문이다.
4.3. 차량
항공기와 달리 기갑 차량은 비교적 초창기 부터 얼룩무늬 위장색을 사용해왔다. 끊임 없이 움직이는 항공기와 달리, 기동과 정지를 반복하므로 정지시에는 쉽게 위장하기 위해서인듯 하다. 하지만 의외로 2차대전~1960년대까지는 단일색만으로(주로 녹색내지 국방색계열이지만 회색인 경우도 종종 있다.) 기갑차량을 칠하는 경우도 적지 않았다. 최근 미 육군 기갑차량들도 위장무늬 없이 녹색 단색으로 칠하는 경우가 종종 보인다.최근 선진국들은 기갑 차량의 외벽에 특수한 패널을 붙여 적외선 및 가시광선 영역에서의 광학미채를 실시하는 것을 시도 중이다. (더 자세한 것은 광학미채 문서 참조)
4.4. 사람
군복의 경우에는 총기의 발달과 더불어 위장무늬 색이 시작되었다. 총구 앞으로 총알을 장전하던 전열보병 시절에는 엎드리거나 수풀에 숨어서 총알을 쏘는 것이 불가능하였으므로, 차라리 시각적인 위압감을 주고 아군의 위치를 잘 드러내기 위하여 매우 화려한 군복을 입었다.[24]이후 뒤쪽으로 총알을 장전하는 후장식 총을 씀에 따라 엎드리거나 숨어서 쏘는 것이 가능해졌고, 또 총의 명중률이 높아짐에 따라 흩어져서 병사들이 따로 총을 쏘는 것이 가능해짐에 따라 눈에 잘 안띄는 녹색이나 황토색 계열 군복이 등장하기 시작하였다.[25]
얼룩무늬 위장복은 제2차 세계 대전 무렵에 등장하기 시작하였는데, 이를 처음 쓰기 시작한 것은 독일군이었다. 이후 미군도 얼룩무늬 위장복을 만들었으나 유럽 전선에서 '얼룩무늬 군복=독일놈'이란 공식이 머리에 박혀있었던지라 아군에게 오인사격 받는 일이 늘었다. 그래서 미군은 이 얼룩무늬 위장복을 태평양 전선의 미 해병대에게 줘버렸다.
위장복의 얼룩무늬 역시 수풀 등에 숨으면 적의 눈에 잘 안띄는 효과가 있는 것과 더불어 병사의 실루엣을 헷갈리게 하여 적의 눈에 잘 안 보이도록 하는 효과가 있다. 보통 해당지역의 환경에 맞춰서 얼룩무늬를 만드는데 대한민국이나 유럽의 경우에는 녹색계열을 사용하지만, 중동지방은 갈색과 황토색 계열을 많이 사용한다. 저격수는 얼룩무늬 위장복이 아니라 아주 풀같은걸로 덮인 길리 슈트라는걸 사용한다.
1990년대에 발생한 걸프전 당시에는 연합군이 갈색/황토색 계열 얼룩무늬에다가 흰색과 검은색으로 그늘진 자갈모양까지 그려 넣었다.( DBDU, 사막 6색) 그러나 이것은 너무 오버스러워서 되려 적의 눈에 잘 띄는 효과가 있었던지라 이후 이 자갈모양은 폐지되고 갈색/황토색 얼룩무늬( DCU, 사막 3색)만 남았다. 한편 자갈모양이 있던 위장복은 그 자갈 그림때문에 초코칩 위장복이란 별명이 붙기도 하였다.
더 자세한 내용은 위장 문서 참고.
육안에 대한 완벽한 스텔스는 아마도 공상과학 영화나 만화에 자주 등장하는 광학위장일 것이다.
5. 음향에 대한 스텔스
위에 쓰인 스텔스 기술은 음파에도 효과가 있다. 이를 응용해 소나에 스텔스 효과를 지닌 잠수함을 만들려고 스텔스 기술을 응용하려 했지만, 잠수함이 각지면 기동성이 저하된다는 이유로 기각되었었다. 그러나 컴퓨터의 발전으로 곡면 스텔스 설계가 가능해졌기에 응용될 날이 머지 않았거나 이미 응용되었을 것으로 보였고, 후술하듯 실제로 스텔스 설계가 적용된 잠수함이 공개 되었다.일반적으로는 시울프급이나 버지니아급 처럼 음파를 외부로 나가지 않는 형태로 설계를 많이 가했으나 음파 흡수 도료는 옛날에도 적용이 가능해서 타이푼급 같은 초대형 잠수함들은 두께가 수십cm 짜리 음향 흡수 타일로 도배했으며, 이는 외부 소나는 물론이고 내부 소음도 잡기에 충분했다.
소음이 더 정숙한 디젤 잠수함 중에서 킬로급의 경우 바다의 블랙홀이라는 별명을 가지고 있을 정도로 정숙하다.
독일과 노르웨이가 공동 개발/건조하는 212CD급 잠수함에 각진 스텔스 설계가 적용된다고 한다.
6. 스텔스기
[1]
손자병법 <
허실> 편. 문명 5에서 스텔스 연구를 완료할 때 뜨는 인용문으로 유명하다.
[2]
가령 F-22A의 경우 엔진출력은 그 이상의 속력을 낼 수 있지만 엔진흡입구가 스텔스성을 위해 공기역학적으로 비효율적인 형태라 마하 2 이상을 낼 수 없다. 최근엔 F-35의 DSI처럼 오히려 흡입구의 내구력이 올라가는 기술도 나오고 있지만 대체적으로는 스텔스 형상은 공기역학적으로 불리한 현상을 취하고 있다.(
F-117 문서 참조)
[3]
일례로 코팅 처리같은 것도 불가능한데, 전파흡수물질 위에 코팅을 하면 전파가 흡수물질에 흡수되는게 아니라 코팅에 그냥 반사되어 버리므로 아무런 의미가 없어지기 때문.
[4]
간단하게 매끈한 금속표면으로 된 형상에 손전등을 비췄을 때 어떤 부분에 비추면 되돌아오는 반사광이 눈이 부실 정도로 강하게 비칠지 생각해 보면 이해하기 쉽다. 같은 원리도 완전한 구형도 날카로운 면이나 수직면보단 덜하지만 상당히 반사도가 높은 편이다. 모든 방향에서 제자리로 돌아가는 반사각을 가질 수 있기 때문.
[5]
사실 동일형상일 때 크기는 형상에 비해 크게 중요하진 않다. 전가동형태는 가동시 반사면을 이중화하지 않는 다는 점이 더 큰 장점이다.
[6]
SR-71의 수직꼬리날개도 살짝 안쪽으로 기울어져 있는데, 이것은 스텔스 성능 보다는 기수 앞쪽에서 생기는 강한 소용돌이 흐름과의 간섭 문제 때문이다. F/A-18도 마찬가지 이유이다. 그리고 애초에 고도 1만m가 넘는
성층권대에서 마하 3.3으로 순항비행하는 괴물인 SR-71은 발견해도 못 잡는다.
[7]
설계하는 기체의 주 임무와 그에 따른 주 위협이 어디인가에 따라 최우선되는 RCS 감소 방향이 결정되게 된다. 대부분 항공기가 적진을 향하는 동안 적기나 지상의 대공전력이 주 위협이므로 일반적으론 정면, 대지공격임무까지 포함하면 전면~측면하방이 가장 위협이 되는 방향이다.
[8]
F-117의 개발자들이 이 RCS 계산을 처음 시도했던 1975년도의 컴퓨터는 현재 기준으로 보자면 처리 속도나 기억용량이 좋지 않았다. 당시 에코1을 구동한 컴퓨터는 현재의 PC나 스마트폰은 커녕 현재의 공학용 계산기보다도 연산능력이 부족하다. 참고로 현재는 일반 PC에서도 비슷한 프로그램을 돌려서 곡면까지 계산이 가능하다.
[9]
아타고급의 만재배수량은 10,000t, 줌왈트급의 만재배수량은 16,000t으로 아타고급보다 6,000t이나 더 무겁고 크기의 경우 아타고급은 전장 165m, 전폭 21m인데 반해 줌왈트급은 전장 190m, 전폭 24.6m로 아타고급보다 훨씬 크다. 아타고급보다 훨씬 큰 군함의 RCS(피탐 구역)가 훨씬 작다는 점에서 미 해군의 기술력이 얼마나 상당한 경지에 도달했는지 알 수 있다.
[10]
현재에는
머신러닝의 방식을 접목해서 신호 감별의 속도와 정확성의 향상을 기대할 수 있기는 하다.
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미국 정부는 체코에 압력을 넣어서 타마라 레이더의 수출을 막았지만
사담 후세인 하의
이라크, 당시 내전중이던
유고슬라비아, 그리고
러시아로 각각 1대씩 수출되었다. 그리고 이중 이라크로 수출되었던 타마라 레이더가
중국으로 수출되는 바람에 중국이 이를 기반으로 패시브 레이더를 개발했다. 베라 레이더의 경우는 다시는 이런 일이 없도록, 미리 미국이 압력을 가해서 판매권을
록히드 마틴에 넘겨버렸다.
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파장이 길수록 램도료가 두꺼워져야 흡수가 가능하고, 형상스텔스로도 전파가 기체 표면에 정반사하는 비율 보다 기체의 모서리 부분에서 회절하는 비율이 높아지고 회절파에 대한 방향 통제는 반사파의 방향통제보다 훨씬 어렵다.
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S밴드를 주로 쓰는 다른 조기경보기들과는 달리
E-2는 UHF 파장을 사용했다. 물론 1960년대에 개발된 기체라 카운터 스텔스 용도로 장파장을 쓴 것은 아니고, 장파 레이더를 사용했을 때 탐지거리가 더 늘어난다는 점을 고려하여 UHF 파장을 사용한 것이다.
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이를 해결하기 위해
러시아는 매우 거대한 지상 레이더를 배치하였으며, 후술한 방법을 사용하기도 했다.
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하지만 이런 문제는
IRST의 도움을 받을 수 있다. 분해율이 떨어지지만 스텔스기 탐지에 뛰어난 UHF 레이더로 대강 위치를 잡은 다음, 그 부분을
IRST로 집중 탐색하는 방식이다. 이런 대(對)스텔스 교전교리를 위하여
IRST의 성능 향상에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 하지만 이에 대응해 향후 미래 전투기들은 열을 최대한 억제하기 위한 스텔스 능력을 갖출 예정이다.
# 관련 외신 기사
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SPY-1이나 SPY-6이 스텔스기 탐지가 가능하다고 홍보중
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군사전문기자인 유용원기자와 이세환 기자는 각각 본게임과 샤를세환의 완타치에서 잘 갖추어진 현대식 방공망에 무턱대고 도전하면 스텔스기라도 위험하다고 언급한적있는데, 문제는 이정도의 방공망을 갖춘 나라는 중국, 러시아, 미국 3개밖에 없다.
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그러나 현재 알려진 기술수준으로 평가했을 때, 레이더의 물리적 한계로 의미있는 카운터 스텔스 레이더는 아직 존재하지 않는다는 것이 전문가들의 중론이다. 장파 레이더나 고출력 레이더는 물론 스텔스기를 원거리에서 탐지하는 것이 가능하지만, 레이더의 크기가 탐지 능력을 희생하지 않는 한 성능에 비례해 필연적으로 커질 수밖에 없기 때문이다. 결국 이런 레이더는 지평선 너머를 볼 수 없는 지표 레이더의 한계를 벗어나지 못한다. 따라서 진정한 카운터 스텔스 레이더의 실현은 이런 물리적 한계를 극복할 완전히 새로운 기술(예를 들어, 전혀 새로운 물질을 사용하여 극도로 효율이 높은 Electrically Small Antenna의 디자인이 가능해지는 등)의 등장이 없는 한 매우 어렵게 되는 것이 현실이다. 이미 2020년대 전후로 개발되는 군용 장거리 레이더는 송수신단 모두에 매우 높은 수준의 기술이 적용되어 있음에도 스텔스기의 탐지는 여전히 매우 어려운 영역이다. 반면 전자전 영역에서는 AESA 레이더의 등장으로 레이더가 보다 우위를 점하는 것으로 알려져 있으며, 실제로 최신 레이더는 포화 재밍이나 DRFM을 이용한 각종 기만 재밍에도 웬만해선 표적을 놓치지 않도록 정교히 설계되어 있다.
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특히 헬기들은 주로 레이더 지대공 미사일보다는 열추적 방식의 지대공 미사일을 만날 확률이 높으므로 배기열 감소에 적극적이다. 이를테면 UH-1, AH-1 초기형은 엔진 배기구를 메인로터 쪽으로 꺾어놨는데 이렇게 하면 고온의 배기열이 로터에 의하여 흩어져버리기 때문이다. AH-64는 한 단계 더 발전하여 블랙홀 시스템이라는 냉각시스템을 사용, 주변 공기와 엔진의 배기가스를 섞어서 배출하고 있다.
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실제로 일부 F-22를 반대하는 사람은 이 전투기가 너무 크기 때문에 근거리 교전시 적의 눈에 잘 띌 위험이 있다고 말하고 있다.
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사실
전투기에 위장색을 칠해 적의 눈을 따돌리고 싶다면 모름지기 전장의 환경에 가장 알맞는 색을 칠하는 게 낫다.
여객기처럼 마냥 정해진 고도만 날아다니는 것도 아니고 롤러코스터 이상으로 격한 기동을 하는 게 전투기인데 적의 전투기를 속이기 위해 온 세상이 갈색 사막으로 가득 찬 지상 가까이 비행하지 말란 법도 없으니까. (사실 갈색 내지 베이지색 등은 주목성이 높지 않기도 하다.)
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실제로는 주간작전을 염두에 두고 시범적으로 F-117에 얼룩무늬를 칠한적도 있었다. 물론 F-22A, F-35 같은 스텔스 항공기들도 회색계열 위장무늬를 사용할 뿐 검은색은 아니다.
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제2차 세계 대전 시절에는 위장을 했어도 제 2차 세계대전 이후에 기념함/모스볼 처리를 할 때 보통 회색 위장으로 재도색을 했었다.
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이런 멋드러진 군복은 모병에도 효과적이었다. 시골의 청년들이 이 군복에 매료되어 군에 입대하는 경우도 적지 않았다고 한다. 화려한 군복을 입은 근본적 이유는 위압감보다는 무연화약이 등장하기 이전까지 쓰이던 흑색화약의 폭발시 엄청난 연기와 통신수단이 없던 관계로 지휘관이 전장을 직접봐야 하는 문제 때문이었다. 일단 흑색화약은 총탄을 발사시 연기가 많아서 집단 사격시에는 아군이 연기에 둘러싸여 구분하기 힘들었고 또한 통신수단도 발달하지 않았기에 지휘관은 일일이 아군의 위치를 자신의 눈으로 확인해야 했고 그래서 눈에 잘띄는 원색의 군복을 입었다. 비슷한 사례로는 남북전쟁 당시 남부군의 보병부대가 접근했으나 흑색화약으로 인한 연기로 인해 아군인지 적군인지 구별 못해서 북부군 포병이 발사를 못해 접근전을 허용해서 대패했던 기록이 있다. 무연화약이 등장한 이후 이런 화약연기는 확실히 줄었고 통신수단 발달로 지휘관이 직접 눈으로 일일이 확인할 필요가 사라졌다.
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후장식이 등장해서 유리한 점은 강선식 라이플의 장전시간이 획기적으로 줄었다는 사실이다. 강선식 라이플은 활강식 라이플보다 명중률이 획기적으로 높았으나 장전시 총신 내에 쌓인 그을음으로 인해 특히 강선식 라이플은 장전시간이 활강식 라이플보다 길어 1분에 고작 1~2발 밖에 발사를 할 수밖에 없었고 만약 기병이 접근하거나 보병들이 착검돌격을 집단적으로 할시 도망칠 수 밖에 없었다. 무연화약과 더불어서 후장식 라이플이 등장함에 따라 장전시간은 획기적으로 단축되었고 단지 몇몇 특수한 부대외에는 외면받던 강선식 라이플이 대세가 되는 계기가 되었다.