KFX AESA RADAR ==> 노스롭 그라만 VS 셀렉스

 

KFX AESA RADAR ==> 노스롭 그라만 VS 셀렉스 　

노스롭 그라만 SABR 레이더

 

KF-16 전투기 면허생산과 T-50 계열기 개발 등의 프로그램을 통해 오랫동안 록히드 마틴과 협력 관계를 구축하고 있는 KAI는 KFX 개발에 있어서도 TAC인 록히드 마틴과의 공조를 굳건히 유지하고 있다.

 이 때문에 KAI는 KFX의 AESA 레이더 통합에 있어서 노스롭 그루먼(Northrop Grumman)을 선호할 것으로 알려지고 있다. 노스롭 그루먼은 오랜 기간에 걸쳐 진행된 F-16 전투기 프로그램과 최근 진행되고 있는 F-35 개발 프로그램 등에서 록히드 마틴과 오랜 공조 관계를 유지하고 있기 때문이다.

 

 따라서, KAI와 록히드 마틴은 최소한 KFX 배치(Batch)-1에는 동 업체의 제품인 AN/APG-83 SABR(Scalable Agile Beam Radar)를 면허 생산하여 통합하는 방안을 제시하고 있다.

 동 시스템은 F-35에 통합되는 AN/APG-81 레이더를 바탕으로 개발된 첨단 시스템이다. 이 때문에 KFX 배치-1의 레이더를 해외에서 조달한다면 후보가 될 수 있는 시스템 중 가장 고성능의 시스템 중 하나이다.

 이 시스템의 강점은 기술적으로 가장 첨단화된 체계라는 점에 국한되지 않는다. 현재 대만 공군이 F-16A/B 전투기 140여대 업그레이드를 위해 동 시스템을 대량으로 도입할 예정이며, F-16 운용국 중 상당히 많은 국가가 SABR 레이더의 잠재적인 고객이다. 이 때문에 장기적인 업그레이드와 후속 군수지원 등에서 유리하다.

 

 무엇보다 KF-16 업그레이드 사업이 재개될 경우, SABR가 선택될 가능성이 높다는 것도 장점이다. 장기간 운용할 예정인 KF-16과 레이더의 교육, 군수지원(정비 포함) 등을 공유함으로써 보다 경제적인 운용이 가능하다.

 그러나 미국이 실용화한 AESA 중 가장 최첨단의 체계인 SABR 레이더는 그 OFP와 구성품 상당 부분이 대외기술이전 금지품목에 포함되어 있다. 더욱이 앞서 언급했던 AESA 고유 모드와 타 임무 장비와의 통합적인 인터페이스, AESA의 다기능화 등은 미국이 기술적인 우위를 유지하기 위해서라도 타국과 기술 협력을 통한 오픈이 불가능하다.

 결국 우리 고유의 AESA 레이더 개발에 필요한 기술 협력을 받기 어려울 것이다. 또한 AESA 레이더와 타 임무 장비의 통합, 인터페이스 등을 록히드 마틴과 노스롭 그루먼이 독점하면서 레이더 이외의 주요 임무 장비 또한 노스롭 그루먼 등 미국 업체들이 주도, 장악하게 되면서 KFX는 사실상 미국제 전투기나 진배없다.

이 경우, KFX는 명목상 국산 전투기이지만 우리 공군과 업체가 핵심 시스템에 접근할 수 있는 여지는 제한될 것이다. 이는 KFX를 굳이 개발하려는 이유 중 하나인 "독자적인 개량, 후속 군수지원이 가능한 전투기 개발"에 정면으로 배치된다.

 

 

 
 국내업계에서 좋은 평가를 받는 영국 셀렉스(SELEX)의 Vixen 1000E AESA 레이더

  KFX의 AESA 레이더 등 핵심적인 임무 장비 개발에 있어서 가급적이면 미국 업체를 배제하려는 것은 이런 이유 때문이다.

 현재 유럽 업체로는 셀렉스(SELEX) ES와 사브(SAAB)가 KFX의 AESA 레이더와 각종 임무 장비 개발 프로그램에 참여를 원하고 있다.

 

 그리고 레이더와는 별개로 KFX의 통합 LAD(Large Area Display) 개발과 인티그레이션 작업은 이스라엘의 엘빗(Elbit) 시스템이 관심을 보이고 있다.

 사브는 독자적인 레이더가 아니라 셀렉스 ES의 시스템을 채용, 통합하였다. 사브의 그리펜 또한 셀렉스 ES의 PS-05/A 기계 주사식 레이더와 ES-05/A Raven AESA 레이더가 통합된 전투기이다.

 따라서 KFX의 AESA 레이더 개발 사업에서 셀렉스 ES는 사브보다 강력한 경쟁력을 보유하고 있다고 할 수 있다.

 셀렉스에서 한국의 KFX 사업에 제안하고 있는 시스템은 CAPTOR-E와 같은 계열이라고 할 수 있는 Vixen 1000E 레이더이다.

 

 이미 공군에서는 FA-50의 레이더로 이 시스템의 축소형인 Vixen 500E 레이더를 검토한 바 있다. 따라서 공군은 Vixen 500E와 Vixen 1000E에 대한 정보를 제공받은 바 있으며, 이를 바탕으로 Vixen 계열 AESA 레이더의 고성능을 평가하고 있다.

 공군뿐만 아니라 업계에서도 셀렉스의 Vixen 1000E 레이더를 평가하고 있다. 특히 KFX의 AESA 레이더 개발에 깊히 관여하고 있는 LIG의 경우에는 KFX 배치-1에 탑재할 AESA 레이더에는 Vixen 1000E의 일부 LRU를 면허 생산하여 통합하는 방안을 검토하고 있다.

 Vixen 1000E 레이더는 약 1,500개의 T/R 모듈로 구성된 AESA 레이더로서, 메인 채널과 서브 채널 숫자, 액티브 어레이 안테나 사이즈 등은 ADD에서 개발하는 AESA 레이더의 그것과 대략 비슷하다. 노스롭 그루먼의 APG-83 SABR 레이더와 비교하면 좀 더 대형의 안테나를 보유하는 것으로 짐작된다.

 Vixen 1000E 레이더는 다중 채널 위상 변조, 다중 주파수 도약 등을 이용한 ECCM 기법과 LPI 기법, 다수 표적 동시 추적, 다중 PRF / 모드 동시 운용, 높은 Gain, AESA 고유의 빔 포밍 기법(Cued track 등)과 같은 AESA의 일반적인 장점 이외에 Vixen 1000E의 차별화된 장점도 함께 보유하고 있다.

 이는 알려진 바와 같이 AESA 레이더의 액티브 어레이 안테나를 기계적인 구동 체계와 결합함으로써 여타 레이더가 커버할 수 없는 방대한 탐색 / 추적 체적을 보유했다는 점이다.

 대부분의 전투기 탑재 레이더의 경우 대개 120도 ~ 150도 정도가 최대 수평 스캔 영역이다. 대개 120도 정도가 일반적이며, 150도를 커버하는 레이더도 흔하지 않다.

 Vixen 1000E 레이더는 좌우로 100도씩 총 200도의 수평 스캔 영역을 커버할 수 있다.

이는 다음과 같은 장점을 갖는다.

 

 첫번째

순간 선회율이 우수한 전투기, 특히 TVC(추력편향제어) 체계를 보유한 전투기와의 BVR 교전 시에 유리하다. 높은 순간 선회율을 보유한 전투기가 이탈 기동을 시도할 경우, Vixen 1000E 레이더는 우수한 빔 편향성과 Cued track 모드를 이용하여 날카로운 연속 추적이 가능하다.

이 때 Swash Plate가 액티브 어레이 안테나를 구동함으로써 이와 같은 추적이 가능한 영역이 대폭 증가하게 된다. 이는 표적이 높은 순간 선회율을 얻을 수 있는 조건에서 추력보다 높은 항력으로 인해 선회율 또는 고도가 저하되어 회피기동이 둔화된 후에도 해당 표적에 대한 연속적인 Cued tracking이 가능하도록 한다.

Su-35와 같이 발군의 순간 선회율과 TVC를 갖는 전투기조차 Vixen 1000E 레이더의 추적을 이탈하는 것이 거의 불가능하다.

 두번째

HMD의 기능을 Vixen 1000E 레이더가 상당 부분 대신할 수 있을 것이라 짐작된다. JHMCS와 DASH, Topsight등의 HMD가 이론적으로는 AIM-9X, ASRAAM, IRIS-T 등을 조준할 수 있는 영역이 180도에 달하지만, 실제로는 150도 정도가 한계이다.

이 정 범위는 Vixen 1000E가 여유있게 커버할 수 있는 공간에 포함된다. 따라서 AIM-9X 등을 Vixen 1000E에 Cage한 상태에서, Vixen 1000E 레이더가 잡은 표적으로 AIM-9X의 IIR 시커가 지향되도록 제어할 수 있다.

 레이더는 HMD보다 더욱 원거리의 표적을 탐지, 획득할 수 있다. 이 때문에 추후에 사거리가 긴 AIM-9X Block 3가 실용화될 경우 Vixen 1000E, 또는 이를 기반으로 하는 AESA와 결합힐 경우 위력적인 조합이 될 것으로 기대된다.

특히 EO-DAS와 HMD를 연계하여 LOAL(Lock on After Launching)이 가능한 AIM-9X Block 2를 전방향으로 조준할 수 있는 F-35와 달리 KFX는 적어도 배치-1과 배치-2 모두 DAS와 유사한 체계를 보유하지 못할 것이기 때문에 이와 같은 LOAL 미사일과 Vixen 1000E의 조합이 유용할 것이다.

 Vixen 1000E와 같은 하이브리드 AESA 레이더를 탑재한 전투기로 구성된 편대는 공간 분리를 크게할 수 있다는 점 또한 장점이다. 편대를 구성하는 전투기들이 넓게 산개한 상태에서도 적기가 침투할 수 있는 사각 없이 넓은 영역을 동시에 스캔할 수 있다. 이 때문에 고정식 위상배열레이더를 탑재하여 보다 좁게 편대를 구성해야 하는 항공기보다 상황인식(SA)에 있어서 우세를 점할 수 있게 된다. 또한 적기에게 큰 전술 기동을 강요할 수 있는 효과도 있다.

 세번째

빔 어택(Beam Attack)과 같은 빔 기동을 시도하는 표적에 대해서 효과적이다. 안테나의 기계적 구동과 위상 변조가 결합하여 0 도플러 상태를 타개하거나, 또는 적기와 교차각이 90도인 상태를 벗어나기 위해 적기가 기동하는 방향으로 기수를 돌리면서도 빔 기동 중인 적기를 지속적으로 추적할 수 있다.

 반대로, Vixen 1000E 레이더를 탑재한 전투기가 빔 기동을 시도하면서 공대공 미사일을 표적에 유도할 수 있는 것도 Vixen 1000E의 장점이라고 할 수 있다. 빔 기동을 시도할 때에는 적기에 대해 교차각이 대략 90도가 되도록 기동해야 하기 때문에 대부분의 전투기 레이더는 표적에 대한 상황인식을 상실하게 된다.

 반면, Vixen 1000E 레이더는 교차각과 방위각 모두 90도가 넘는 표적까지 추적할 수 있다. 이 때문에 빔 어택과 같은 기동을 하면서도 표적에 대한 추적을 잃지 않고 공대공 미사일을 유도할 수 있다.

 이 경우, 공대공 미사일 발사 후에 적 레이더 탐지에서 최대한 빠르게 이탈할 수 있는 코스를 잡을 수 있다는 점 또한 Vixen 1000E 레이더의 장점이다.

 네번째

적기의 레이더 사각 바깥에서 표적을 탐지, 추적하며 전술 구사가 가능하다는 점 또한 Vixen 1000E 레이더의 장점이다.

 현존하는 전투기 위상배열레이더 중에서 이같은 장점을 갖는 체계는 Vixen 1000E, CAPTOR-E, ES-05/A, 그리고 Irbis-E등이 전부이다.

이 중에서 Irbis-E는 Vixen 1000E보다 기술적으로 떨어지는 수동위상배열레이더(PESA)이다. 그리고 CAPTOR-E의 경우에는 Vixen 1000E와 사실상 같은 기반을 공유하는 시스템이다.

 업계에서는 이와 같은 Vixen 1000E의 독보적인 강점과 함께, 메이커인 셀렉스가 기술 이전에 적극적이라는 점을 평가하고 있다.  KFX의 AESA 개발에 있어서 해외 선진 메이커와 제휴하고자 하는 가장 큰 이유는 AESA의 하드웨어, 모드 등의 개발과 함께 타 임무 장비 와의 인터페이스 개발은 선진 업체의 기술적인 협력 하에 가능한 것이 현실이다.

 

 셀렉스는 이미 AESA 레이더와 통합적인 운용이 가능한 디지털 RWR과 통합자체방어체계 코어 시스템, 광대역 IRST, 위상배열 IFF 등의 임무 장비를 자체적으로 개발, 실용화하였다. 또한  이들을 유로파이터와 그리펜 등에서 상호 인터페이스가 가능하도록 통합하였다.

 유로파이터에 통합된 셀렉스 ES의 Praetorian 시스템은 DASS를 구성하는 RWR과 MAWS, LWS, 그리고 PIRATE IRST의 데이터를 통합하고, 센서 특성과 표적 주파수 등을 바탕으로 위협 순위를 결정하고 예인식 디지털 디코이와 ECM등을 이용하여 자동 대응할 수 있다. 복수 이상의 센서로  표적을 추적하는 경우, 해당 센서의 융합을 통한 상호 보완으로 보다 정밀한 데이터를 추출할 수 있다.

 AESA 레이더의 경우, IRST의 화각과 AESA 레이더의 BAR, 스캔 범위, 지향 구역 등을 조작하여 AESA와 IRST가 표적을 중첩 추적하게 할 수 있다. 이 때 좀 더 정밀한 각도 분해능을 갖는 IRST와, 장거리 거리 정보 획득이 가능한 레이더의 상호 센서 융합을 통해 중첩 추적하는 표적의 추적 정밀도를 개선하게 된다.

 이러한 것들은 이미 셀렉스의 주도 하에 유로파이터와 그리펜 등에서 실용화된 것이다. 따라서 KFX 개발에서도 이와 같은 센서 통합에 필요한 노하우의 공유가 가능할 것이다. 특히 앞서 기술한 통합 자체방어체계 코어의 경우, ADD에서 개발하고 있는 KFX의 통합자체방어체계와 개념이 유사하고 디스플레이에 시현하는 정보의 포맷 등이 흡사하다.

 

 

 

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