전투기(또는 항공기) 레이더 원리와 이해


레이더와 관해서는 레퍼런스급인 땡칠이님 자료들에 상당히 많은 영향을 받은 저로서는….

암튼 아주 간략한 상식선에서 정리해보면….

전투기나 조기경보기, 이지스함이고 자시고 간에… 현대전에서 레이더의 성능이 매우 중요하다는것은 아실겁니다.

레이더의 종류가 워낙 많은데… 그중에서 일단 전투기, 정찰기(조기경보기), 군함에 탑재되는 레이더들의 특징입니다.

초기의 레이더는 쉽게말하면 기계식 + 아날로그식이었죠…

송신기,수신기 안테나를 360도 빙빙 돌리거나, 원하는 방향/각도로 제한적로 돌리거나… (기계적 작동)
여기서 얻어진 정보를 정보처리 또는 사람의 능력(?) 에 의지하여 판독하는건데….

각종 필터, 증폭장치 등을 통해서 노이즈를 제거하거나 신호를 좀 더 뚜렷하게 하는 필터링 과정도 거칩니다.

원식적인 레이더들에 대항하기 위해서 ECM(레이더 교란)장치를 통해서 상대측 레이더 주파수를 알아내고,
여기에 교란전파를 뿌려서 쉽게말해 노이즈를 잔뜩 추가한 전파를 되돌려보내서 상대 레이더의 탐지기능을 약화시키는거죠.

채프는 금속파편을 잘게 썰은것을 살포하여… 적의 레이더를 혼란시키는 거고요… (금속이 전파를 잘 반사하므로)

창과 방패의 싸움인데….

레이더는 대체적으로 안테나가 커다란 녀석, 탐지전파를 발산할 수 있는 장치가 대용량(출력이 큰… 발전기를 큰거 가진)인 녀석,
그리고 정보처리장치가 뛰어난 녀석… 이 성능이 좋습니다. (물론 형식에 따라 목적이 약간씩 다릅니다)

더불어 초기의 단순한 형식에서 배열식안테나(수많은 개별 셀로 구성-하나하나가 안테나임, 이걸 여러형식으로 배열한것)가
출현했고… 보다 정밀한 탐지가 가능해지고 있습니다.

아무튼 최신식의 레이더들은 대충 이렇게 발전했습니다.

[전투기 레이더]

전투기는 아무래도 한정된 탑재공간만 있으므로…

주로 전방 120도(수평, 수직)의 범위를 탐지할 수 있습니다. (뒤쪽까지 탐지하긴 좀… 그럼 360도 레이더를 부착해야 하는데 기술상)

그리고 특정부분에 집중해서 스캔을 할 수도 있고요.. (이러면 정확도가 증가해서 사실상 탐지범위, 해상도가 증가하는 셈…)

공대공모드에서는 일단 광역탐지스캔(120도 전체)을 쓰다가… 어떤 징후가 포착되면 그 부분에 집중스캔하여 더욱 정밀한
데이터를 얻어냅니다. (조종사의 조작으로 탐지모드를 세밀하게 바꾸는거죠)

반면에 지상스캔은… 마치 복사기 돌아가듯… 광역스캔을 주로 하는데… 일정 넓이를 순차적으로 전체스캔을 계속 반복하면서
그 데이터를 합산하여 정보처리하여 지상의 상황을 알아냅니다.

통상 하늘보다는 지상에 훨씬 많은 반사데이터(땅, 나무, 바위, 각종 지형데이터가 무궁무진)가 있어서 이걸 또 제대로 처리하려면
상당한 레이더 처리능력(필터-연산 등)이 필요해서…

고급전투기도 대지공격능력이 제한적인 기종이 많은 이유가… 효율적인 대지공격능력을 갖추려면 레이더가 또한 상당히
뛰어나야 하기 때문이죠…

이것은 전투기 레이더는 아니고… 합성개구면레이더(즉, 레이더 지상정찰용으로 많이 쓰이는)의 예제 샘플인데요…
F-15J는 이 기능이 없고… F-15K는 이 기능이 있는걸로 압니다. -_-;;;
전투기 레이더에 합성개구면 기능까지 있는것은 아주 극상위 기종이죠… 대지공격에 매우 유리합니다.

물론 광학장비(전투기에 지상공격용 망원 적외선-가시광선 카메라를 부착하여)로 대지공격이 가능하지만…
레이더의 원거리 측정능력이 상대적으로 더 우월합니다. (가시광선이 근거리에서 해상도는 더 뛰어나지만요…)

주간에 그냥 맨 눈으로 폭격하거나, 야간에 간단한 적외선 투사장비로 폭격하는건 모두 초보적인 근접공격일 뿐입니다.

[ 정찰(조기경보기) 레이더 ]

정찰기나 조기경보기는 대부분 전투기에 비해 더욱 큰 공간여유가 있어서 보다 대형의 고성능 레이더를 장착합니다.

E-3C 공중조기경보통제기는 주로 전투기들의 레이더가 미약한 것을 좀 더 후방에서 고성능레이더로 전황정보를 수집하여
아군 전투기들에게 정보를 제공해주고 뒤에서 작전지시를 하기 위한 목적이죠…

최근에는 대규모 공중전 개념보다 정찰의 개념이 더욱 강해져서 E-8C 조인트스타트가 부각되고 있습니다.

이 놈도 기본적으로 E-3C와 비슷하지만… 주 목적이 지상을 스캔하는 것입니다. (그래서 레이더가 아예 아래로 향해 있음)

수백키로 밖에서 레이더로 지상상황을 마치 인공위성처럼 스캔하여 그 정보를 바탕으로 상대측 상황을 파악합니다.

이 카테고리의 레이더들은 대부분 360도 스캔을 합니다. (전투기처럼 기수에 부착한게 아니라 아예 동체 윗부분, 아랫부분 장착)
공기저항으로 인한 운동성능 손실 등이 문제가 아니기 때문이죠….

적재공간의 여유로 인해서… 컴퓨터도 보다 대형/고성능을 갖출 수 있고, 발전기도 커서 출력도 크고, 레이다도 대형이고…
일반적으로 전투기보다 탐지능력이 수십배 이상 높다고 볼 수도 있습니다.
오퍼레이터도 다수 탑승하니까 분석/판단에서도 월등하고요…

[ 전투함 레이다 ]

대표적인게 이지스 레이다입니다.

예전에는 대형의 빙빙도는 안테나를 갖춘 기계식/아날로그 레이더가 대세였죠… (연산장치-필터가 점점 디지털화 되긴 했지만요)

이지스 레이다는 총 4개의 레이다(각각 90도씩 공역을 담당)가 있어서 회전하지 않습니다.
그리고 위상배열 안테나라서 정밀탐지능력이 보다 우월하죠.

참고로 러시아의 S-300 미사일 탐지레이다는… 2개의 위상배열 안테나를 놓고 제한적으로 빙빙 돕니다…
(기계적인 작동이 일부 들어갔다는거죠…)

레이다는 지상보다는 해수면, 해수면 보다는 하늘에 위치할때 제약이 줄어들어서 성능이 더욱 극대화 됩니다.

(지상은 사각이 존재… 필연적으로 근처 지형에서 젤 높은 산 꼭대기에 위치해야… 바다는 장해물이 없죠.. 하늘은 사각이 없고…)

암튼 레이더의 기본성능은, 안테나 크기(기계식, 위상배열식에 따라 또 차이가 큼), 출력에 좌우되지만…

요샌 여기에 더해서 연산능력, 처리알고리즘이 더욱 중요합니다. 과거의 기계식필터에서 디지털필터프로그램으로 대체되었고요…

쉽게 말해서… 성능이 뛰어난 레이다는 필연적으로 동시에 훨씬 많은 데이터를 수집하는데…
(마치 100만화소 카메라와 1,000만화소 카메라 차이)

연산능력과 프로그램이 별로라면… 버버벅~거리다가 볼 일 다 보죠.