Leonardo사의 Miysis 레이저 기반 IR countermeasure - 2021.10.25

 

(CH-47 Chinook 헬기 장착된  Miysis DIRCM 시스템 개념도)

 

MANPAD(MAN-Portable Air Defense System)는 낮게 나는 항공기에는 가장 큰 위협 중 하나이다.

이 시스템은 저렴하면서 치명적이기 때문에 많이 사용되고 있다.

구 소련 지역에서 9K32 Strela-2(SA-7 Grail)과 9K310 lgia-1(SA-16 Gimlet), 중국의 FN-6 Hongying-6가 대표적이다.

지난 40여년간의 분쟁 경험으로 이러한 위협으로부터 항공기를 보호할 필요가 있음을 배웠으며 특히 속도가 느리기 때문에 노출이 더 쉬운 헬리콥터는 그 필요성이 더욱 크다.

 

수년 동안 항공 자산에서 미사일 경고 시스템(MWS, Missile Warning System)의 사용이 증가하였으며 최근의 거의 대부분의 서방 항공기는 접근하는 미사일을 탐지하기 위해 자외선 기반의 MWS를 적용하고 있다.

MANPADS가 더욱 정교해지고 발전함에 따라 Flare와 같은 전통적인 대응방식은 점점 그 효과성이 떨어지고 있다. 

2000년대 이후부터 UV기반 MWS와 flare, 그리고 DIRCM의 조합이 증가하였으며 특히 헬리콥터에서 새로운 방어 기술로서 처음 장착되기 시작했다.

DIRCM은 지향 에너지 무기 기술을 기반으로 하며 위협에 대해 큰 효과를 제공하고 제한된 수만큼만 탑재하는 flare와  같은 제약사항이 없다.  

 

가장 먼저 개발된 DIRCM 시스템은 Northrop Grumman사의 AN/AAQ-24 Nemesis 이며 1995년부터 개발되어 2000년대에 배치되었고 50종이 넘는 항공기에 적용되었다.

러시아 군이 투자하고 개발한 Vitebsk BKO L370도 있으며 이는 수출버전 이름인 President-S로 더 잘 알려져 있다.

Leonardo사는 AAQ-24 Nemesis 프로그램의 파트너사였으며 약 2,500여대의 레이저 포인터/트렉커를 제공했다.

이 회사는 40년동안 공중 탑재 레이저와 광학 포인팅, 그리고 안정화 시스템의 설계 및 개발, 제조에 있어서 세계 제일의 기업이며 그들의 부품은 F-35의 EOTS와 AH-64의 M-TADS, Sniper, 그리고 Litening Targeting Pod에서 사용되고 있다.

이러한 경험을 바탕으로 Leonardo에서 만든 DIRCM 시스템이 Miysis이다. 

 

[Miysis란]

Miysis는 최신 위협에 대해 높은 파워와 전 방향에서의 보호를 제공하는 저전력 소모 및 저중량의 DIRCM이다.

Miysis의 특징은 트윈 헤드 레이저 포인터/트렉커 시스템이다.

단일 헤드 DIRCM은 최신의 발전된 위협에 대해 구 형태의 방어를 제공하지 못한다.

사실, 항공기의 구조는 특정 각도에서 DIRCM이 보지 못하는 음영 지역을 만들게 되고 항공기는 위험에 빠질 수 있다.

Leonardo사는 3 헤드 시스템이 고 가치 임무를 수행하는 대형 플랫폼에 적용할 수 있다고 말한다.

Leonardo사의 DIRCM 책임자이자 이전 영국 공군의 Tornado 무장 시스템 관리관이었던 David Goulay는 다음과 같이 말했다.

”만약 단일 DIRCM을 항공기의 아래쪽에 달고 레벨 비행을 하고 있다면 DIRCM은 좌측과 우측을 볼 수 있을 것이다.

그러나 항공기를 기동 하게 되면 둘 중 한쪽은 탐지가 불가하게 되며 결과적으로 단일 헤드 시스템으로 전술적인 기동을 할 때에는 한쪽 영역이 위험에 노출되게 된다.”

 

IR 센서와 레이저 그리고 시선 제어 기술에 집중 투자를 하여 개발한 Miysis는 최신의 개방형 구조 시스템 개념과 MOTS/COTS(Military Off-The-Shelf/Commercial Off-The-Shelf) 하드웨어가 결합되어 있다.

개방형 구조 설계는 미사일 경고 시스템과 통합을 빠르게 할 뿐만 아니라 Miysis를 어떤 항공기 플랫폼에나 적용 가능할 수 있게 하고 또한 독립적인 DIRCM이나 광범위한 방어 시스템의 한 부분으로 적용을 용이하게 한다.

(레이저 포인터/트렉커 해드)

 

Leonardo사는 Miysis DIRCM 시스템 개발을 위해 3가지의 도전적인 핵심 기술이 있었다고 말했다.

그것은 무게와 레이저 파워, 그리고 응답 속도이다.

작은 헬리콥터나 UAV와 같은 가벼운 항공기에 탑재 운용하기 위해서 Miysis는 작고 가벼우며 낮은 소모전력을 가져야 하며 동시에 큰 플랫폼도 보호할 수 있을 정도의 충분한 레이저 파워를 위협에 가할 수 있어야 했다.

게다가 DIRCM은 MANPAD 위협이 어디에서 발사되었든지 간에 발사 후 즉각적으로 위협에 대응해야 한다. 

사실, DIRCM의 주목적은 미사일 유도를 완벽히 기만하는 것이며 큰 오차 거리를 만들어내기 위해서 오차 거리는 가능한 교전 초기에 이루어져야 한다.

또한 가능한 빠르게 미사일에 재밍을 가할 수 있는 능력은 다중의 위협을 효과적으로 무력화시킬 수 있는 능력이기도 하다.

예를 들면, 항공기의 한쪽 측면에서 두 대의 미사일이 발사되었다면 오직 하나의 DIRCM 터렛이 이 둘을 상대해야 한다.

Leonardo사는 Miysis가 MWS를 제외한 무게가 약 40kg 보다 적게 나갈 정도로 가볍고 작은 시스템이며 높은 에너지를 표적에 가할 수 있고 다중 터렛을 적용한 DIRCM 시스템은 세계에서 유일무이하다고 말한다. 또한 최대 파워를 낼 때에 소모 전력이 1,300W 이하이고 두 헤드가 모두 재밍을 가하는 평균 파워에서의 소모 전력이 600W 이내로서 타 시스템과 비교할 때 가장 소모전력이 작은 시스템이라고 말한다.

 

기능적인 메커니즘에 대한 설명은 다음과 같다. 미사일이 발사될 때, MWS 센서는 미사일 로켓 모터의 IR 특징을 탐지한다.

이후 제어 유닛은 DIRCM에 추적 중의 IR 표적에 대한 큐를 제공하며 빠르게 항공기에 대한 위협인지의 여부를 판단한다.

만약 추적 중인 IR 표적이 긴급한 위협이라고 판단되면 DIRCM은 레이저 에너지를 미사일의 시커에 발사하여 재밍을 시작함으로써 유도를 방해한다.

  

Miysis DIRCM 시스템은 두 개의 통합된 레이저 포인터/트렉커와 하나의 COTS 제어 전자 유닛, 그리고 조종실 인터페이스 유닛으로 구성되며 항공기에 내장되거나 외부 포드에 탑재될 수 있다.

이 시스템은 구매자의 요구도에 따라 선택된 DIRCM-capable의 별도의 MWS와 통합된다.

Miysis는 이미 6 종의 서로 다른 MWS 시스템과 연동 시험을 마쳤으며 개방형 구조 인터페이스로 인해 빠르고 단순하게 통합이 가능하다.

여기서 DIRCM-capable 이란 기능은 중요하다.

일반적으로 MWS는 DIRCM 시스템 내에서 자체의 성능을 최적화시키기 위해 몇 가지 개조가 요구된다.

예를 들면 빠른 위협의 인지는 미사일의 발사부터 미사일 시커에 재밍을 가할 때까지의 시간을 최소화하는데 가장 중요한 부분이다.

이를 위해서 소프트웨어의 중요 부분을 변경하여 빠르고 높은 오경보 확률의 환경에서 높은 탐지율을 요구한다.  

이것은 항공기에 제한된 숫자만 탑재되는 귀중한 flare를 소비할 수 있기 때문에 기존의 대응 시스템에는 적합하지 않다.

그러나 DIRCM은 높은 해상도의 센서를 통해 추적 중인 IR 표적을 탐지하고 위협으로서 인지할 수 있기 때문에 낮은 오경보 확률로 높은 탐지 확률을 가질 수 있다.

게다가 레이저는 flare와는 다르게 무한한 자원이므로 잠재적인 위협을 조기에 재밍하는 장점으로 인해 잘못된 표적을 재밍하는 단점을 보완할 수 있다.

 

다른 구성품에 대해 얘기하자면, 통합된 레이저 포인터/트렉커는 각각 Type 160 다중 대역 IRCM 레이저와 소형, 고효율, 다중 출력 Thulium Fiber pumped HO YAG/ZGP 레이저가 특징이며 Leonardo사는 영국 DSTL(Defence Science and Technology Laboratory)와 협력하고 수년간 많은 기술 투자를 하여 얻은 결과물들이다.

DIRCM 시스템의 제어 전자 유닛은 전체 시스템의 두뇌 역할을 하며 제어와 위협 우선순위, IR 추적 데이터를 MWS에서 DIRCM 시스템으로 넘겨주는 등의 전체 시스템 레벨의 처리를 수행한다.

 

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몇 년 전의 프레젠테이션에서 Leonardo사는 DIRCM의 내부 작업에 대한 내용을 포함하였었다.

DIRCM 시스템으로 IR MANPAD를 무력화시켰는데, 변조된 레이저 에너지를 미사일의 시커에 직접 주입하여 시커의 추적과 유도 알고리즘을 방해하고 미사일이 표적을 추적하는 것을 막았으며 잘못된 유도 신호를 생성시키기도 했다고 한다.

IR 유도 방식의 MANPAD에 대항하는 것은 IR 유도의 공대공 미사일과 방식이 동일하므로 Miysis와 같은 DIRCM은 이러한 공대공 IR 유도 미사일에도 유효할 것이다.

 

신속하게 미사일의 유도를 방해하는 데에는 다음의 4가지 파라미터가 중요한 역할을 한다.

  ▶ 유효한 에너지가 표적에 도달하는 데까지 걸리는 시간 (TEoT, The Time to achieve effective Energy on Target)

  ▶ 표적에 가해지는 에너지의 크기 (EoT, The magnitude of the incident Energy on Target)

  ▶ 재밍 코드의 유효성

  ▶ 미사일 교전 범위를 넘는 유효한 탐지 범위

 

TEoT는 MWS가 위협을 탐지하고 정보를 DIRCM에 넘겨주는 시간과 포인터/트렉커가 위협을 잡고 레이저를 발사하는데 걸리는 시간을 합친 것이다.

간단히 얘기하면 TEoT는 DIRCM의 반응 시간이며 이는 명백히 최소화되어야 하는 시간이다.

EoT는 실제 레이저 빔 특성과 시스템의 레이저 시선 추적 정확도를 포함하는 다중 요소들의 결합이다.

TEoT와는 반대로 EoT 파라미터는 최대화되어야 한다.

즉, 업체에서 말한 것처럼 최신의 MANPAD에 대항해서는 “빠를수록 더 좋고 높은 에너지일수록 더 좋다”.

 

(Miysis DIRCM 시스템의 2개의 레이저 포인터/트렉커와 제어 전자 유닛)

 

재밍을 위해서 IR 시커에는 유도 특성에 정밀하게 매칭 된 다른 레이저 변조가 필요하다.

이러한 변조를 제어하는 레이저 재밍 코드는 보편적이어야 하면서 짧은 교전 기간 내에서 전체 운용 가능 범위에 대하여 효과적이어야 한다.

마지막 파라미터는 DIRCM과 MWS 시스템이 제공하는 탐지 범위이다.

오늘날 발전된 IR MANPAD는 전방과 후방만이 아니라 어느 방향에서든 공격이 가능하기 때문에 MWS의 탐지 영역과 레이저 포인터/트렉커의 교전 범위는 가능한 넓어야 한다.

 

 

[기타 추가 설명]

Miysis는 Leonardo사로 합병되기 이전의 업체인 Selex ES사에서 2013년 2월 두바이 IDEX(International Defence Exhibition & Conference)에서 처음으로 소개하였다.

 

이 새로운 DIRCM은 2014년 3월에 데모를 성공적으로 수행하였으며 5월에는 스웨덴에서 주관한 SALT II(Surface-to-Air Launch Trial II) 시험에서 DIRCM 시스템은 Saab사의 MAW 300 미사일 접근 경보기와 통합되어 모든 MANPAD 미사일 발사를 탐지하고 원하는 정확도로 추적 정보를 넘겨주는 것을 확인했다.

 

2016년도에 Miysis DIRCM의 설계 검증 및 품질 검증이 완료되었다.

군사 기준 환경을 만족함을 검증하였고 이러한 환경에서의 시스템 성능이 입증되었다.

 

같은 해에 Leonardo사는 영국 국방부가 후원하는 실 발사 훈련을 지원하여 영국 NDAS(NATO Defensive Aids System) 전자전 시스템의 운용성을 데모하였다.

이 시스템은 Terma사의 포드에 영국 Thales의 Elix-IR MWS와 Miysis DIRCM, 그리고 EW 제어기가 통합되었다는 특징이 있다.

 

2017년 11월에 Miysis는 캐나다 왕립 공군의 CP-140 Aurora(P-3 Orion의 캐나다 명) 현대와 프로그램의 일환으로 채택되었다.

여기서 트윈 터렛의 Miysis는 Hensoldt사의 AAR-60 Block 2 MILDS 미사일 경고 센서와 통합되었다.

첫 운용 능력 시험은 2020년 6월에 있었으며 전체 운용 평가는 2022년 9월로 계획되어 있다.

 

2018년 10월 Leonardo사와 Thales사는 Miysis와 Elix-IR 미사일 경고 시스템이 SALT III의 일환으로 실 발사 시험을 통해 성능이 입증되었다고 발표했다.

이 두 시스템은 Terma사의 포드에 Leonardo사의 DAS 제어기와 함께 통합되었으며 IR 유도 지대공 미사일에 대해 빠르게 방어하는 기능을 데모하였다.

 

(BriteCloud 능동형 디코이와 함께 포드에 탑재된 DIRCM이 전시되어 있다.)

 

2019년 9월 8대의 Shadow ISTAR(Intelligence, Surveillance, Target Acquision and Reconnaissance) 항공기에 탑재될 방어 시스템을 위해 영국 국방부는 Leonardo사 및  Thales사와 계약했다.

이 항공기는 King Air 350CER을 기반으로 하며 Thales사의 Elix-IR 위협 경보기와 DAS 제어기, Miysis DIRCM 그리고 Thales사의 Vicon CMDS로 구성된다.

 

2021년 IDEX 기간 Leonardo사는 UAE 군을 위한 Miysis 마케팅을 하고 있다고 발표했으며 다른 중동 국가와도 접촉하고 있다고 했다.

 

9월 Leonardo사는 영국 공군의 플랫폼 레벨의 통합 보호 시스템 개발을 위해 계약했다고 한다.

이 시스템은 Leonardo사의 MAPPS(Modular Advanced Platform Protection System) 제어기를 기반으로 한다.

또한, Miysis와 또 다른 Leonardo사의 제품인 BriteCloud 능동형 디코이를 대응책으로 한다.

 

같은 달, Leonardo사는 새로운 MAIR(Multi Aperture InfraRed) 위협 경보 시스템 생산을 시작했으며 이탈리아 군 헬리콥터에 장착을 위해 2022년에 첫 납품일 이뤄질 것이다.

MAIR은 분산된 센서로 구성된 위협 경보 시스템으로서 4개 또는 6개의 적외선 카메라로부터의 데이터를 처리하여 다가오는 위협에 대해 탐지와 추적을 동시에 수행한다. 

MAIR과 Miysis는 서로 상호보완적인 시스템으로 간주된다.

MAIR의 빠른 응답 시간과 먼 거리에서의 정확한 추적 성능은 이미 검증되었으며 DIRCM 시스템과의 통합 역시 에든버러에 있는 시험실에서 검증되었다고 한다.

따라서 Leonardo사는 MAIR과 Miysis를 통합함으로써 제3의 업체 없이 자체적으로 IR 위협 경고와 대응 시스템을 만들 수 있을 것이다.

 

 

출처 : The Aviationist