전투기 전자전 시스템 분석 - F-16 Block 60 (4)

마지막으로 살펴볼 부분은 F-16 Block 60의 ECM 기능이다.

ECM(Electronic Countermeasure) 중 대표적인 것은 RF Jammer이며 아래의 cutaway 상에서 40번 “Forward Integrated Electronic Warfare System (IEWS) transmitting antenna”와 128번 “IEWS aft transmitting antenna” 이 RF Jammer 안테나이다.

(F-16Block60 Cutaway)

 

먼저 RF Jammer는 운용 목적에 따라 몇 개의 카테고리로 나눌 수 있지만 쉽게는 Stand-off 또는 Self-protection으로도 나눌 수 있다. Stand-off RF Jammer는 원거리에서 우군 항공기 지원을 목적으로 하기 때문에 상당한 고출력을 요구하고 그러므로 항공기에서는 주로 외장형 Pod의 형태로 존재한다. 반면에, Self-protection은 말 글대로 내 항공기의 방어가 주 목적으로써 일반적으로 Stand-off에 비해 출력이 낮아 항공기의 내장형으로 존재한다. 사실 RF Jammer의 출력은 개발 당시 재밍의 대상이 되는 레이다와의 Burn-through Range 분석을 통해 결정된다. (이에 대해서는 향후에 별도의 주제로 얘기해보겠다.)

다시 F-16 Block 60으로 돌아오면, 전방을 재밍 하기 위한 RF Jammer는 아래의 그림에서 왼쪽과 같으며, 후방은 오른쪽 그림과 같다.

 

(F-16Block60 전/후방 재머)

참고로, Self-protection RF Jammer는 일반적으로 항공기의 좌/우 측면에 대한 재밍을 하지 않는다. 아니 하지 않는다기보다는 할 수 없다는 표현이 맞을 수도 있다. Self-protection RF Jammer는 내 항공기의 RCS(Radar Cross Section)에 비례하여 출력을 키워야 효과가 있는데, 항공기의 양 측면에서의 RCS는 일반적으로 상당히 큰 값을 가지며 이를 극복하여 적의 레이다를 기만하는 재밍을 하기 위해서는 계산상으로 내장형 Self-protection RF Jammer에서는 감당할 수 없는 수준의 출력이 요구되기 때문이다.

전방 RF Jammer에 대해서 얘기해보면, KF-16의 경우는 아래의 그림과 같이 Inlet 양쪽에 고대역 재밍(H~J)을 담당하는 안테나가 장착되어 있고, Inlet 하방에 저대역 재밍(E~G)을 위한 안테나가 장착되었다.

 

(F-16 전방 저대역 재머)

그러나, F-16 Block 60의 경우는 Inlet 하방에 저대역 안테나가 없고 대신 Inlet 양쪽에 안테나 부위가 KF-16 보다 커진 것을 알 수 있다. 확실하지는 않지만 Inlet 양쪽에 장착되어 있는 안테나는 저대역과 고대역을 모두 커버할 수 있는 안테나일 가능성이 있다. (또는, 유럽의 항공기들처럼 저대역 재밍은 하지 않을 수도 있다.)

 

후방은 수직 미익의 root 부분에 안테나가 장착되어 있고 역시나 레이돔 내부에는 저대역과 고대역을 커버하는 안테나가 장착되어 있을 것으로 예상된다. 굳이 비슷한 형태를 찾아본다면 아래의 그림과 비슷할 것으로 생각된다. 아래의 그림에서 작은 안테나가 높은 주파수 대역이고 큰 안테나가 낮은 주파수 대역을 커버할 것이다.

 

(후방 재머 안테나)

또 한 가지 살펴볼 것은 cutaway 상에 있는 107번 “Aft IEWS equipment bay”와 111번 “Heat exchange exhaust duct”, 112번 “Aft environmental control system equipment”이다.

기존 F-16 계열에서는 중앙 동체에 장착되던 고출력 증폭부를 후방 안테나와 근접한 곳으로 신규 장착하고 이 증폭부의 열을 식히기 위한 환경제어장치를 추가한 것으로 보인다.

RF Jammer는 높은 RF 송신 출력을 만들기 위해서 항공기에 장착 시 RF 증폭부와 송신 안테나를 근접하여 장착해야 한다. 아무리 증폭부가 고출력을 만들더라도 송신 안테나까지의 거리가 길면 RF 손실이 많이 발생되어 고출력을 위해 소모 전력은 크지만 정작 중요한 유효 방사 출력(ERP, Effective Radiated Power)은 떨어지는 비효율적인 시스템이 된다. 이는 상당히 중요한 문제이다. 고출력을 만들어주기 위해 항공기에서는 큰 전력을 제공하고 또한 증폭부의 발열을 식히기 위해 많은 용량의 공기 또는 액체 냉각을 제공하는데 내부에서 손실로 출력이 떨어지고 실제 방사되는 전력이 약하면 그 항공기의 RF Jammer 시스템 설계는 잘못되었다고 볼 수 있다. 시스템의 장착 설계 부분 외에도 RF Jammer는 본래의 특성으로 인해 많은 전력과 냉각 용량을 요구하므로 실제 RF Jammer 목적에 부합하는 요구 출력 설정을 잘 해야 항공기의 제한적인 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

 

반응형

 

다시 F-16 Block 60으로 돌아오면, 위에서 얘기한 RF Jammer 시스템 외에 APG-80으로 불리는 AESA(Active Electronic Scanned Array) 레이다가 항공기 전방에 대하여 X-Band 주파수 대역에 대한 재밍을 수행한다고 알려져 있다. 10W 급 TRM(Transmit-Receiver Module)이 천 개가 넘게 배치된 이 레이다는 어레이 안테나를 이용해 샤프한 빔을 만들고 에너지를 집중시킨다면 일종의 Stand-off 재밍 기능이 가능할 것으로 생각된다. F-16 Block 60의 레이다를 이용한 재밍이나, RF Jammer 시스템의 재밍 기법 등은 오픈되어 있는 자료가 없어서 자세한 내용은 확인이 불가하다. 다만, 최근의 항공기 RF Jammer 시스템이 갖추고 있는 DRFM(Digital RF Memory)이 적용되어 있을 것이고 이를 이용하여 효과도가 높은 기만 재밍을 구현하고 있을 것으로 예상된다.

 

마지막은 CMDS(Countermeasure Dispenser System)이다.

Cutaway 상에서는 147번 “Chaff/flare launchers (six total)”이다. CMDS에 관해서는 간략히 장착 수량과 위치에 대해서만 얘기하겠다.

Cutaway 상에서 말하는 Dispenser의 위치는 아래의 그림과 같고 이는 일반적인 F-16 계열에서 대부분 좌측에 3개, 우측에 1개가 있다. (우측은 F-16I 그림 참조)

 

(F-16 CMDS Dispenser)

그러나 cutaway 상에서는 왜 총 6개로 표현하고 있는지 이유는 알 수 없다. 다만, F-16 Block 60에서 항공기 dorsal 형상이 cutaway의 것과 다른 버전은 아래의 그림처럼 이 dorsal 부분에 좌/우측 각 2개씩 총 4개의 dispenser가 추가되어 있는 것으로 보인다. (왼쪽 2개의 그림은 F-16I의 그림임)

 

(F-16Block60 CMDS Dispenser 위치)

즉, 이 버전은 CMDS dispenser가 총 8개 일 것으로 추측된다.

Dispenser의 수량은 많으면 많을수록 chaff나 flare를 많이 장착할 수 있으므로 전장에서 항공기의 생존성을 높일 수 있다. 그러나 제한된 공간에서 dispenser를 무한정 장착할 수 없으므로 아래의 그림과 같이 Pylon에 dispenser을 통합시킨 외장 형태를 적용하기도 한다.

 

(Pylon integrated dispenser)

CMDS의 dispenser의 장착 위치는 기동 중 chaff나 flare 발사에 항공기 동체나 외부 장착물에 부딪히지 않도록 설계되어야 한다. Chaff나 Flare 모두 dispenser에서 전기적으로 탄의 화약을 터트림으로써 강하게 밀어낸다. 항공기의 수직 하방으로 발사되는 경우는 이러한 간섭 문제가 발생되는 가능성이 적지만 항공기 양 사이드로 발사되는 경우는 특히 고려되어야 한다. 실제로 위의 그림과 같은 Pylon에 장착된 dispenser에서 발사되는 flare가 인접해 있는 launcher나 missile에 부딪히는 영상을 인터넷에서 확인할 수 있다.