전투기 전자전 시스템 분석 - EA-18G Growler (4)

4부에서는 ALQ-99 시스템을 대체하는 NJC(Next Generation Jammer)과 주파수 간섭 완화를 위한 INCANS(Interference Cancellation System)에 대해 알아보겠다.

 

EA-18G가 적용하고 있는 Pod형 재머 시스템인 ALQ-99 TJC(Tactical Jamming Sytem)는 1969년에 개발되고 1971년부터 미 해군에서 사용되고 있다. 처음에는 EA-6B Prowler에 적용되었으며 이 항공기는 2019년에 퇴역하였다. EA-18G에서는 2010년부터 적용되어 EA-6B로부터 자연스럽게 역할을 넘겨받게 되었다.

최근의 전장에서 사용하기에 ALQ-99 시스템은 다음의 한계점들이 있으므로 이를 대체하는 재머시스템 개발이 필요하게 되었다고 볼 수 있다. 먼저 가장 큰 이유는 개발된 지 너무 오래되었다는 점이다. 1970년대 이후 레이다 기술은 상당히 많은 발전이 이루어졌으며 ECCM(Electronic Counter Counter Measure) 기술의 발전으로 ALQ-99의 활용성이 점점 떨어지게 되었다. 또한 오래전에 개발되었으므로 당시의 기술로는 재밍 시에 같이 발생하는 노이즈와 spurious 신호, 하모닉 신호등이 지금에 비해 효과적으로 제거되거나 관리되지 못하였을 것이고 이러한 재밍 시의 원치 않는 신호는 작전 중 우군의 무선 시스템에도 영향을 주었을 것이다.

ALQ-99 시스템은 처음에 EA-6B에 적용되었다가 EA-18G에 적용되었는데 EA-6B에 장착되었을 때보다 aerodynamic 측면에서 문제가 있었다고 하는데, EA-18G의 기동에 제한을 주었을 것으로 생각된다. 3부에서도 살펴봤지만, ALQ-99는 기계식 조향 안테나를 적용하고 있다. 그러나 최신 레이다 추세에 맞춰 전자식 빔 조향 방식으로의 전환이 필요하다는 것도 NJC의 개발 배경이 되었을 것이다. (MSA(Mechanical Scanned Array)와 AESA(Active Electronically Scanned Array)에 대한 비교는 인터넷상에 많이 있으므로 굳이 설명하지 않아도 될 것으로 생각한다.) 그 외에도 부품 단종 문제가 발생되어 새로운 시스템 개발이 필요했다.

 

다음은 NGJ에 대해 알아보겠다.

그전에 재머 시스템이 가져야 하는 요구 성능을 재밍 대상이 되는 레이다 시스템과 비교해서 보면 아래의 테이블과 같다.

 

 

장거리 레이다 재밍을 위해 유효방사출력이 커야 하며, 레이다의 디지털 신호처리를 재밍 하기 위해 재머 역시 디지털 레이다 파형 생성이 가능해야 하고 재밍 RF 신호의 편파 제어, 불요 신호나 하모닉과 같은 원치 않는 신호의 억제, 그리고 여러 플랫폼에 적용 활용성과 효율적인 시스템 업그레이드를 위한 오픈형 구조가 요구되며, NGJ는 이러한 요구 성능을 충족하기 위해 개발될 것이다.

 

아래의 그림이 레이시온에서 개발하고 있는 AN/ALQ-249 NGJ Mid Band이다.

 

 

NGJ는 운용 주파수에 따라 단계적으로 개발되는데 첫 단계가 Mid Band이고 두 번째가 Low Band, 그리고 마지막이 High Band이다. 각주파수 범위는 찾을 수 있는 정보가 없어서 확인이 불가하다.

위의 그림에서 보면, AESA 어레이 안테나가 Pod의 앞과 뒤에 위치해 있다. AESA 기술의 적용을 통해 높은 출력과 Agile 빔 제어가 가능해지고 재밍 시에 이러한 부분의 활용은 보다 효과적으로 적 레이다를 재밍 하면서 우군에 끼치는 영향은 줄일 수 있게 될 것이다.

 

NGJ의 역할은 아래의 그림과 같다.

 

 

그림에서 보면 NGJ의 임무 범위는 전투 범위 밖이나 적 SAM(Surface to Air Missile) 방공망 밖의 거리에서 적 레이다를 재밍 하는 것이다.

이 외에 NGJ에 대해 알려진 구체적인 성능이나 특징은 인터넷상으로 찾을 수 없었다.

 

마지막으로 EA-18G가 적용하고 있는 주파수 간섭 완화 시스템인 INCANS (INterference CANcellation System)에 대해 간단히 알아보겠다.

 

항공기에는 많은 RF 시스템들이 적용되어 있다. 대부분 수십 MHz 대역에서 최근에는 수십 GHz까지 운용되는데 항공기라는 한정된 영역 내에 많은 RF 송수신 시스템들이 모여 있으므로 불요 신호나 하모닉 신호등에 의해 RF 간섭이 발생할 수밖에 없다. 일반적으로 시스템 간 간섭이 발생치 않도록 최대한 공간적으로 이격을 시키는 설계를 한다. 이렇게 해도 간섭이 예상된다면 Blanking 신호를 이용하여 어떤 장비가 RF를 송신하는 동안 간섭이 예상되는 다른 수신장비는 이 Blanking 신호를 기준으로 하여 수신기를 Off 하거나 아니면 수신 신호를 내부적으로 처리하지 않도록 함으로써 간섭을 막도록 한다. Blanking을 이용하는 주파수 간섭 완화 설계는 잠시 수신기가 신호를 처리하지 않아도 본연의 목적을 수행함에 있어 크게 문제 되지 않는 시스템들에 적용된다. 반대로 얘기하면 잠시라도 수신처리를 하지 않으면 문제가 생기는 시스템에는 적용할 수 없는 설계라고 할 수 있다. 예를 들면 Radio와 같은 통신 시스템이 blanking 설계를 적용할 수 없는 경우일 것이다.

그러나 일반적인 항공기나 전투기는 수십 MHz에서 수백 MHz 대역의 통신 시스템에 RF 간섭을 주는 시스템이 없으므로 특별한 주파수 간섭 완화 설계를 적용하지 않는다.

하지만 EA-18G와 같이 통신 대역 재밍을 하는 전자전기는 내 항공기의 통신채널에 간섭을 일으키나 Blanking 설계를 적용할 수 없을 것이다.

 

이러한 이유로 EA-18G는 ITT사(현, L3Harris 사)에서 개발한 INCANS을 적용하고 있다. INCANS을 통해 통신 대역 재밍 중에도 우군끼리 통신이 가능하다.

원리는 간단히 다음과 같다. 재밍 신호의 일부를 샘플링하여 통신 채널에 간섭을 주는 신호의 반대 신호(anti-interference signal)를 만들어 통신 시스템 수신부에 넣어준다. 이 anti-interference 신호가 실제로 통신 시스템 수신처리 시 간섭 신호를 제거하여 원하는 신호만 처리될 수 있게 한다.

 

 

위의 그림은 정확히 INCANS은 아니고 L3Harris에서 개발한 AIMS(Advanced Interference Mitigation System)라는 시스템에 대한 내용이나 INCANS과 유사한 개념이라고 할 수 있다. 오른쪽 그림을 보면 원하는 신호(desired signal)가 nose floor에 묻혀있어 신호를 탐지할 수 없는 상황에서 이 시스템을 통해 간섭 신호 레벨이 60~100dB 정도 떨어지고 원하는 신호를 탐지할 수 있게 되는 것을 볼 수 있다.

 

이것으로 EA-18G Growler 항공기의 전자전 시스템에 대해서 알아봤다. 사실 이 항공기는 CMDS도 적용하고 있지만 이는 타 항공기의 CMDS와 크게 특별한 것이 없으므로 얘기하지 않았고 또한, Towed Decoy에 대해서도 얘기하지 않았다. Towed Decoy는 타 항공기에서 얘기해보고자 한다.

 

이제까지 얘기한 내용은 모두 웹상에서 확인한 정보와 개인적으로 알고 있는 내용을 바탕으로 예상을 해가면서 적은 내용이기 때문에 사실과 다른 내용도 있을 것이다. 이러한 부분은 댓글을 통해 바로잡아 주었으면 한다.