윤근수(한국폴리텍대학 항공캠퍼스 항공전기제어과 조교수)
최근 중앙일보 기사(한화시스템, 적 레이더 피하는 기술 개발해 KF-X에 적용)에서 한화시스템이 한국형 전투기(KF-X)에 탑재할 능동 위상배열(Active Electronically Scanned Array, AESA) 레이더에 자동 지형추적(Automatic Terrain Following) 기술을 적용하고, 국방과학연구소와 470억 원 규모의 사업 계약을 체결하였다는 기사를 보았다. 필자는 단군 이래 최대의 국책사업인 한국형 전투기 사업에서 핵심 기능인 AESA 레이더의 자동 지형추적 기술에 대하여 논하고자 한다.
과거에 이용된 능동형이 아닌 위상배열 레이더는 단일 주파수만 송출 가능했지만, AESA 레이더는 다양한 방향 및 주파수를 가진 전파를 송출 가능하다는 것이 특징이다. AESA 레이더 기능은 다수의 송·수신 모듈을 활용하여 적용되며, 기존 레이더는 단일의 송·수신 모듈을 가지고 전파를 각각의 송출기를 통해 발사하지만, AESA 레이더에서는 모듈마다 개별적인 전파를 생성 및 송·수신한다. AESA 레이더의 원리는 잠자리 눈에서 착안하였고, 10,000∼30,000개의 낱눈으로 구성된 복안을 가지며 낱눈들은 3차원 구조로 높이 및 각도가 상이한 곳에서 이동하는 물체를 감지할 수 있다. 따라서 AESA 레이더에는 송·수신 모듈이 500∼1,500개가 방위각과 고각 방향을 고려하여 일정하게 배열되어 있으며, 이 모듈들이 잠자리의 낱눈들처럼 각각의 목표물들을 동시에 탐지 및 추적할 수 있다.
자동 지형추적 기술의 배경은 1·2차 세계대전을 통해 전장에서 적을 먼저 탐지하고 공격하기 위해 장거리 탐지 레이더, 조기 경보기, 정찰 위성과 같은 다양한 탐지, 정찰 기술들이 개발되었다. 또한, 반도체 및 신호처리 기술의 진보로 다중 주파수 신호에 대한 동시 처리기술이 발전되면서 위상배열 레이더의 성능은 비약적으로 향상되었으며, 저고도 고속 비행과 야간 및 모든 날씨에서 안정적 비행을 위해 지형 추적기능이 발전되었다. 지형추적 기능의 발전으로 지형 마스킹(Masking)을 통한 생존 가능성 증대를 도모할 수 있고, 고성능 항공기의 경우 위상배열 레이더를 이용한 지형추적을 수행하며, 밀리 초 단위로 하나 이상의 빔을 전자식으로 조종하여 전방에서 동시에 탐색이 가능하다. 최근 고성능 항공기의 경우 지형추적 기능이 대부분 자동화되어 있으므로 조종사의 업무량을 감소할 수 있으며, 이는 초고속으로 비행하는 비행기의 특성상 자동 지형추적 기능은 필수 사항이다.
근래 발전되는 기술에는 정밀 타격 및 실시간 표적추적 및 식별의 필요성이 부각됨에 따라 자동화 기술의 도입이 활발히 이루어지고 있다. 미래 전장 환경의 공중에서 발생되는 위협들은 레이더의 반사 단면적이 작고 저고도 및 고고도에서 고속 비행하는 형태의 체계가 주류를 이룰 것으로 판단되기 때문에 향후 공중에서의 발생되는 위협으로 다양한 탄도탄 및 초고속 스텔스 전투기 등을 선정할 수 있다. 특히 최근 다양한 관점에서의 기술 발전(소형화, 고속화, 기동력 증가 및 패턴의 다양화)으로 공격 능력이 증대되고 있다. 기존 전투기의 경우 위협들에 효과적으로 대응하기 위해 독립된 센서로 구성된 네비게이션 파드(NavPod)를 탑재하여 운영되어 왔지만 장비 탑재시 항공기의 무게가 증가되고 장애 발생시 독립 센서 운용으로 인한 대체 장치가 없는 문제점이 존재한다. 이를 볼 때 대한민국 미래의 국방을 책임질 한국형 전투기 사업에 AESA 레이더를 이용한 자동 지형추적 기술 도입은 국방력을 향상시킬 올바른 판단이라고 생각한다.
/윤근수(한국폴리텍대학 항공캠퍼스 항공전기제어과 조교수)
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