항공 전술데이터링크

항공 전술데이터링크

전술정보 디지털화 근실시간 정보 공유

2009. 02. 03   00:00 입력 | 2013. 01. 05   04:24 수정

전술데이터링크는 전술정보를 디지털로 공유해 공통상황 인식을 가능하도록 만드는 통신체계다. 여기에서 전술정보란 피아 위치 항법 정보, 아군 무장·센서·연료 상태, 전장 상황 등 교전에 필요한 정보를 의미한다. 과거에는 전술정보를 전달하기 위해 음성으로 5~6분 교신이 필요했다면 데이터링크의 등장으로 이제는 근 실시간으로 정보 공유가 가능해졌다.
전술데이터링크에도 다양한 종류가 있다. TADIL-J로도 불리는 Link-16이 가장 유명하고, Link-1·-4·-11·-4·-22·IDM·SADL·SCDL·ATDL-1·MBDL·IFDL·MADL·TCDL·TTNT 등 다양한 종류가 존재한다. 이 중에서 전투기와 밀접한 관련을 갖는 데이터링크는 Link-16·IDM·IFDL·MADL이다.
Link-16은 미 국방성이 3군 합동전술데이터링크로 채택한 표준 데이터링크로 기존의 Link-11·Link-4A에서 수행된 기능(C3I)을 승계하면서 참가 개체 간의 실시간 전술 데이터 교환능력을 강화시킨 데이터링크다. Link-16은 기존 데이터링크에서 부족했던 전파방해 대응 능력과 보안성 개선·비화 음성·데이터 처리량 증가 등이 개선됐다.
Link-16을 통해 전술정보를 공유하려면 데이터 단말기가 필요하다. Link-16의 데이터 단말기는 등장시기에 따라 1세대와 2세대로 구분된다. 1980년대 초에 등장한 1세대 단말기는 E-3 조기경보통제기와 지상지휘통제 시설에서 운용되는 Class-1, 미 공군기와 미 해군 함정이 사용하는 Class-2/-2H, 미 육군 방공포 부대가 사용하는 Class-2M 등이다.
2세대 단말기로는 보다 많은 기능을 탑재하면서도 소형화된 MIDS LVT가 개발돼 90년대부터 운용되고 있다. 육·해·공 플랫폼에 탑재되는 Link-16 단말기 중에서 전투기에 탑재되는 것은 MIDS LVT-FDL(Fighter Data Link)이다. 한국 공군의 F-15K에도 이 MIDS LVT-FDL이 탑재되고 있다.
Link-16이 육·해·공 공통 전술정보를 공유한다면 전투기 편대 내 또는 편대 간 전술정보를 공유시켜 주는 데이터링크도 있다. 70년대에 F-14A 전투기 편대 전용으로 사용된 Link-4C 데이터링크도 이러한 예 중의 하나다. Link-4C는 최대 F-14A 4대간에 망을 구성할 수 있고, 기존 미 해군의 Link-4A에 비해 재밍 대응능력이 향상됐다.
F-16에 탑재하기 위해 개발된 IDM도 편대 내에서 정보를 공유하는 데이터링크에 해당한다. IDM은 탑재 항공기 간에 공대지 표적 정보 할당과 공유에도 사용되지만 공대공 표적에 대해서도 효과적이다.
IFDL은 F-22 개발시 함께 개발된 체계로 전파 송신 요청 없이 자동적으로 F-22 편대 내에 정보를 공유시켜 주는 저피탐형 데이터링크다. IFDL을 탑재한 F-22는 스텔스 상태를 유지하면서 다른 F-22가 수집한 센서 정보를 특별한 조작 없이 공유가 가능하다.
MADL은 향후 F-35 탑재를 목표로 개발 중인 신형 저피탐 데이터링크다. F-35는 MADL 운용을 위해 기체 6군데에 전용 위상배열 안테나를 배열해 기동 중에 360도 어느 방향이라도 다른 F-35 편대에 은밀히 전술정보를 공유시킬 수 있다.
능동형 전자주사(AESA) 레이더

신속한 빔 조향 능력…주로 항공기에 탑재

2009. 02. 17   00:00 입력 | 2013. 01. 05   04:26 수정

레이더는 안테나 빔의 주사 방향을 변화시키는 방식에 따라 기계식 레이더와 전자주사식 레이더로 구분된다. 기계식 레이더는 접시 모양 또는 평판 모양의 안테나가 기계적으로 움직이면서 표적을 탐지하기 때문에 기계식이라고 한다. 반면 전자주사식 레이더는 안테나에 장착된 방사소자의 전파위상을 통제해 빔의 방향을 전자적으로 바꾸기 때문에 전자주사식이라고 한다.

전자주사식 레이더는 빔의 방향을 전자적으로 조향하게 돼 있어 안테나를 움직일 필요가 없다. 그래서 전자주사식 레이더는 항공기 기골이나 함정 선체에 붙박이식으로 고정돼 운용하는 것이 특징이다. 전자주사식 레이더에는 수동형과 능동형이 있다. 수동형 전자주사(PESA) 레이더는 기계식 레이더와 같이 전파를 만드는 송신기와 수신기를 하나씩 갖고 있다.

하나의 고출력 송신기에서 만들어진 전파가 안테나에 위치한 각각의 위상변조기를 통해 위상이 바뀌어 빔의 방향이 조절되는 것이다.수동형 전자주사 레이더나 기계식 레이더가 하나의 고출력 송신기와 수신기를 갖고 있는 반면 능동형 전자주사(AESA) 레이더의 송수신기 수는 매우 많다. 빔의 송신과 수신을 담당하는 작은 송수신 모듈(TRM)이 대량으로 안테나에 배열돼 있는 것이다.
전자주사식 레이더 중에서 항공기에 탑재되는 레이더로 주목받고 있는 것은 능동형 방식, 즉 AESA 레이더다. 수동형 전자주사 레이더는 여러 장점을 갖고 있지만 하나의 송신기를 갖고 있어 송신기가 고장나면 전체 기능이 멈춘다는 단점이 있다. 반면 AESA 레이더는 수백 또는 수천 개의 송수신 모듈에 기능이 분산돼 있어 결함품의 숫자만큼 효율이 점진적으로 감소한다.
그리고 안테나를 구동시키는 기계부품이 전자부품으로 대체돼 전반적인 체계 신뢰도가 매우 높다.신뢰도보다 더욱 중요한 AESA 레이더의 장점은 신속한 빔 조향 능력이다. 기계식 레이더는 유압모터를 통해 안테나를 움직이므로 한 번 탐지된 표적 정보를 갱신하는 데 약 1초가 걸린다. 하지만 AESA 레이더는 위상변조기가 전자적으로 빔을 조향하므로 1000분의 1초 정도면 빔의 방향을 바꿀 수 있다.

이러한 신속한 빔 방향 전환은 다수의 표적을 추적하면서 필요한 곳에 빔을 빠르게 조향하는 것을 가능케 해 조종사의 전장 상황인식(SA) 능력을 크게 향상시킨다. 공중전에 있어서 상황인식의 우위는 승리의 절대 요건이다.또 AESA 레이더는 공중 표적은 물론 지상 표적에 대해 빔을 신속하게 번갈아 가면서 조향할 수 있다. 즉 AESA 레이더 한 대로 공중과 지상 표적을 거의 동시에 탐색, 추적하는 것이 가능한 것이다.
AESA 레이더는 전파를 크게 반사시키는 안테나의 방향을 특정 방향으로 고정시킬 수 있어 다른 방향에서 탐지되는 확률을 낮추는 역할도 한다. 이러한 특성은 스텔스 전투기에 꼭 필요한 요소다.AESA 레이더는 값이 비싸다는 단점도 있지만 앞서 설명한 많은 장점을 갖고 있어 21세기 전투기의 주요 레이더로 자리하게 될 전망이다.
적외선탐색추적장비(IRST)

스텔스기 포착 위한 레이더 대안으로 주목

2009. 02. 24   00:00 입력 | 2013. 01. 05   04:27 수정

최신 스텔스기에 있어 가장 중요한 이슈는 스텔스기가 과연 레이더에 얼마나 포착되지 않는가다. 레이더는 현대 항공전에서 표적을 포착하기 위한 중요한 센서로 사용되기 때문에 스텔스기 역시 레이더에 대한 스텔스성에 중점을 두고 있다. 스텔스기 포착을 위한 레이더의 대안으로 근래에 다시 주목받고 있는 센서가 적외선 센서다.
적외선 센서는 표적에서 방사되는 적외선을 감지하는 장비다. 적외선은 빛이 없는 야간에서도 표적을 볼 수 있기 때문에 야간 전투장비로 폭넓게 활용돼 왔다. 헬멧에 장착돼 야간 시야를 확보해 주는 야시경(NVG)은 이미 지상전의 필수장비로 사용되고 있고, 야간 비행을 지원해 주는 전방적외선감시장비(FLIR), 적외선탐색추적장비(IRST)도 적외선 센서의 일종이다.

이 중에서 스텔스기 탐지에 크게 기여하는 센서는 적외선탐색추적장비다.IRST(Infra-Red Search & Track)는 장파의 적외선 센서를 이용해 전자신호의 방출 없이 원거리에서 표적을 탐지·추적하는 장비다. FLIR가 주로 지상의 표적 식별이나 항법 용도로 활용된다면 IRST는 주로 공중 표적 탐지에 활용된다.
IRST가 처음 항공기에 탑재된 것은 1960년대 미 공군의 방공전투기 F-106A와 미 해군 F-4B부터였다. 당시 IRST는 성능이 기대만큼 우수하지 않았고, 오경보율도 높아 다른 전투기에는 탑재되지 않았다. 그러나 전자기술의 발달에 따라 탐지확율과 오경보율이 개선돼 90년대부터는 미 해군의 F-14D 전투기에 탑재되기에 이르렀다. 한국 공군의 F-15K에 탑재되는 AAS-42 IRST도 바로 F-14D에 탑재됐던 것과 동형의 IRST다.
IRST는 표적의 방향, 즉 고각과 방위각을 명확히 구분하지만 표적까지의 거리 정보를 얻는 데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 러시아는 전투기에 IRST와 레이저거리측정장치(LRF)를 전통적으로 함께 사용해 왔다.
IRST는 레이더와 같이 에너지를 스스로 방사하고 탐지하는 능동식이 아니라 일방적으로 외부 에너지를 감지하는 수동식 센서이기 때문에 전파침묵이 필요할 때 유용하다. 그리고 레이더는 전자전에 영향을 받지만 IRST는 적외선 대역을 사용해 적의 전자전에 상대적으로 강하다는 장점이 있다.
또한 서두에 언급했듯이 스텔스기 탐지에 유리하다는 장점이 있다. 스텔스 기술의 발전에 따라 항공기에서 방사되는 전파를 통제하는 기법은 많이 발달했지만 항공기에서 발산되는 적외선을 통제하는 것은 쉽지 않기 때문이다. 특히 항공기가 후기연소기를 사용할 때 발생하는 화염의 적외선과 마하 2 이상의 고속으로 비행할 때 기체에서 발산되는 적외선은 감추기가 매우 어렵다.
하지만 IRST도 단점이 있다. 레이더는 기상에 관계없이 전천후 탐지가 가능하지만 IRST는 다른 적외선 센서와 마찬가지로 기상 상태에 따라 성능이 크게 영향을 받기 때문이다. 이러한 단점에도 불구하고 IRST는 앞서 서술한 많은 장점을 갖고 있어 향후 첨단 전투기의 필수 센서가 될 것으로 전망된다.