사드 X-밴드 레이더 유해성의 진실

중앙일보

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박용한 기자

국방부는 북한 핵위협에 대응하기 위해 사드(TTHAD; Terminal High Altitude Area Defense)배치를 결정했다. 사드 배치는 정치적, 안전성 논란을 가져왔다. 특히 사드 X밴드 레이더(X-band radar) 전자파가 인체에 유해하다는 우려가 있었다. 지난 주 사드배치 부지가 최종 확정되었다. 본격적인 운용에 앞서 유해성 논란을 확인해 보자. 사드는 요격미사일이 탄도탄에 충돌(Hit to kill)하여 파괴한다. 따라서 매우 정밀한 유도가 필요하다. 사드의 핵심체계인 X밴드 레이더 때문에 가능하다. 레이더는 무엇이고 어떻게 작동하는지 이해하면 유해성을 판단할 수 있다.

도버 해엽에 설치된 영국의 안테나

전쟁 때문에 레이더 개발
박쥐를 보고 만든 레이더

레이더는 전쟁 중에 본격적으로 발전했다. 제2차 세계대전 초기에 독일은 바다 건너 영국을 공습했다. 도버 해협에 늘어선 영국의 레이더가 독일 전폭기 접근을 탐지했다. 레이더 활용은 다양하다. 최근에는 기상 관측에도 활용된다. 레이더의 원리는 매우 과학적이다. 인간은 동물에게서 원리를 배웠다. 박쥐와 돌고래는 초음파를 통해 주변을 인식한다. 방사된 초음파는 반사되어 돌아온다. 인간은 이러한 물리현상을 응용했다. 물결 또는 소리의 회절(Diffraction), 반사(Reflection) 및 굴절(Refraction) 현상을 통해 대상물까지의 거리, 형상을 측정하는 장치를 개발했다. 음파를 이용한 소나는 수중 및 수장물체를 탐지할 때 활용한다. 전자기파를 이용한 레이더는 비행체를 탐지한다. 물체에 맞고 되돌아온 전자기파(Electromagnetic wave)를 분석한다.

X-밴드 ‘X’는 군사비밀,
수학 방정식의 ‘미지수’

전자기파는 주파수 개념으로 이해할 수 있다. 주파수는 1초에 얼마나 진동하는지를 표현한다. X-밴드의 “X”는 주파수 대역을 의미한다. 수학 수업에서 보았던 방정식을 기억하면 이해하기 쉽다. 전쟁 중 레이더의 주파수는 비밀이었다. 따라서 미지수를 뜻하는 “X”를 사용하기 시작했다. 군사용 레이더는 목표물을 빨리 발견할 필요성이 있는 경우 저주파를 사용한다. 목표의 형태나 크기 등을 정밀하게 측정할 필요성이 있다면 고주파를 사용한다. 주파수는 저주파와 고주파에 따라 특성이 다르다. 저주파수는 전파의 감쇄가 작고 먼 곳까지 탐지할 수 있다. 그러나 정밀하게 측정되지 않아 해상도는 낮다. 고주파는 높은 해상도를 얻을 수가 있다. 그러나 먼 곳까지 탐지하지 못한다. 파장이 짧아 공기 중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 반사되기 쉽다.

사드 레이더 [사진 록히드 마틴]

전자기파는 위험한가?
흡수하면 체온상승

전자기파가 사람에게 미치는 영향은 두 가지를 고려해야 한다. 에너지의 양과 얼마나 자주 받는가에 있다. 온열기의 용량이 적당히 크면 따뜻하지만 너무 크면 화상과 화재의 위험이 있는 것과 같은 원리다. 다만 전자기파 에너지는 거리가 멀어지면 감소한다. 에너지는 거리가 2배가 되면 약 1/4배로 감소한다. 에너지 세기가 거리에 따라 제곱에 반비례한다. 겨울에 난방기에서 멀어지면 한기를 느끼는 것은 이 때문이다. 또한 회전하는 레이더는 전자기파를 펄스 형태로 발사하기 때문에 평균적인 에너지양도 아주 적다. 펄스는 심장이 뛰는 것처럼 일시적이고 순간적인 전류의 흐름을 말한다.

과속을 단속하는 경찰 [사진 채원상 기자]

일상생활 중 더 많이 노출
스피드건, 휴대폰, GPS 네비게이션 등

WHO의 자료에 따르면 인체는 전자기파를 흡수한다. 12GHz 이하의 전자기파가 체온을 올린다고 한다. 전자기파가 침투하는 피부의 두께는 전자기파의 주파수마다 다르다. 이런 흡수율을 측정하는 단위는 1Kg의 인체에 얼마의 에너지가 흡수되냐를 측정하는 SAR(Specific Absorption Rate; W/kg)을 사용한다. WHO의 자료에 따르면 SAR이 4W/kg을 넘으면 건강에 영향을 줄 수 있다고 한다.
다만 전자기파는 직업적으로 노출되는 경우가 아니면 걱정할 필요가 없다. 전자기파는 매우 넓은 지역으로 방출된다. 또한 대게 전자기파가 발생하는 위치가 매우 멀리 떨어져 있다. 휴대폰을 사용하는 것보다 블루투스 이어폰을 사용하면 전자파 노출이 매우 낮아지는 것과 같은 원리다. 우리는 일상생활 증에 수많은 전자기파에 노출된다. 평범한 전자제품도 전자기파를 배출한다. 휴대폰, GPS 네비게이션, TV, 라디오 등 나열하자면 끝이 없다. 3G 핸드폰은 3GHz로 진동하며 전자기파의 길이는 10cm~1m이다. “K” band로 불리는 경찰의 스피드 건은 18-24GHz로 진동하며 파장은 1.11~1.67cm 수준이다. 오히려 X-band 보다 더 빨리 진동한다. 일상적인 생활에서 필요하지만 지속적으로 노출되면 유해하다. CT(단층촬영)와 MRI(자기공명영상 진단과 같은 경우에서 쉽게 찾을 수 있다.

사드 레이더와 안전구역 [중앙일보]

비행기 타고 날아도 노출 불가능
사드 레이더는 매우 안전

그럼 사드는 어느 정도일까? X-밴드 레이더의 파장은 8~12GHz이며 전자기파 길이는 약2.5cm~3.8cm 수준이다. 사람에게 미치는 영향은 낮을 것으로 보고 있다. 2016년 7월 18일 괌에서는 X-밴드 레이더 파의 세기를 직접 측정하는 실험을 했다. 사드포대에서 1.6km떨어진 곳에서 사드 X-밴드 레이더파를 측정했는데 에너지밀도는 0.0007W/㎡ 수준으로 나타났다. 일상적으로 노출되는 에너지밀도 10~100W/㎡ 보다 훨씬 낮다. 또한 방송통신위원회의 전자파 인체보호 기준 10W/㎡에도 매우 미치지 못했다. 성주에 배치될 사드와 김천의 혁신도시와는 8km 정도 떨어져 있다. 시험 측정한 괌 보다 5배 정도 먼 거리다. 노출되는 에너지가 25분의 1에 지나지 않는다. 따라서 산술적으로 0.000028W/㎡ 정도 예상된다. 인체보호 기준에 0.00003% 수준이다. 이론상으로는 에너지밀도 측정치를 비교하는 것이 무의미할 정도다. 또한 레이더 배치 지역은 매우 높은 고도에 위치한다. 이미 성주 배치를 논의하면서 확인했었다. 높은 지역으로 전자기파가 방출되기 때문에 레이더파의 번짐현상을 감안하더라도 사드 X-밴드 레이더파의 인체영향이 없다고 봐도 무방하다. 사람이 노출될 수 없다. 뿐만 아니라 이번에 최종적으로 확정된 배치 지역은 해발 680m로 기존 400m 보다도 높다. 안전거리 밖에는 비행기를 타고 날아와도 안전하다. 과학적으로 입증되는 안정성 논란을 더 이상 지속할 이유가 없다.

Mr. 밀리터리