전투기 전자전 시스템 분석 - F-16 Block 60 (1)

앞으로 알아볼 것은 주로 전투기의 전자전 시스템이며 전자전 시스템은 레이다 경보기(RWR, Radar Warning Receiver), RF Jammer, CMDS(Countermeasure Dispenser System), ESM(Electronic Support Measure), Decoy 등으로 구성된다. 또한, 최근은 레이다가 전자전의 역할도 겸하는 추세이므로 레이다에 대해서도 알아볼 것이다.

 

첫 번째로 얘기할 전투기는 F-16Block60이다. F-16Block60을 고른 이유는 F-16는 세계적으로 가장 성공적인 개발과 판매가 이루어진 전투기이며 F-16 버전 중 Block60은 가장 최신 버전이기 때문이다. 굳이 옛날 버전 항공기의 전자전 시스템을 얘기할 필요는 없다고 생각한다. 향후에 KF-16 업그레이드가 이루어지고 어느 정도 인터넷상에 정보가 나오게 되면 그때에는 KF-16 업그레이드도 얘기할 수 있을 것이다.

 

먼저 다음의 cutaway가 정확한 정보를 포함하고 있다는 전제하에 이를 살펴보겠다. (개인적으로 인터넷상의 cutaway에는 잘못된 정보를 많이 포함하고 있다고 생각한다.)

 

Cutaway (F-16 Block 60)

 

cutaway 상에 7번 “Integrated Electronic Warfare Suite C-band antenna”는 항공기의 전방 동체 하방에 달려있다. cutaway 상으로는 잘 보이지 않으나 거의 대부분의 F-16 계열 전투기에 탑재되어 있으므로 인터넷에서 쉽게 그 형상을 찾아볼 수 있다. cutaway에서는 C 밴드 안테나로 불렀으나, 사실은 D 밴드까지 탐지가 가능하므로 CD 밴드 안테나로도 불린다.

 

형상은 블레이드가 두 개 있는 Dual Blade 안테나이므로 azimuth 360°를 탐지하면서 수신된 신호의 세기를 측정하는 방식(Amplitude Comparison)을 통해 수신하는 신호의 방향을 알아낼 수 있다.

얘기했다시피 이 안테나는 전방 동체 하부에 탑재된다. 즉, 이 안테나로 주로 탐지하는 신호는 지상에서 방사되는 신호이고 전투기 입장에서는 지대공 위협이 될 것이다. 그러나 많은 유럽의 전투기들은 F-16과 같은 C~D 대역의 RWR 전용 안테나나 수신기를 적용치 않는 추세에 있다. 이 주파수 대역은 이미 많은 상용 통신 주파수 대역이 점유하고 있고 더 이상 C~D 대역에는 탐지할 위협 신호가 없다는 것을 의미한다. 우리 공군이 운용하는 전투기의 RWR은 모두 이 대역을 탐지하게 되어있으며 이는 곧 유럽과 달리 한국은 C~D 대역에 여전히 위협이 존재한다는 얘기가 될 것이다.

 

F-16Block60이 Dual Blade 안테나를 탑재하고 있다는 것만으로도 우리는 이 대역의 RWR 위협 신호 방향 탐지 정확도는 대략 20° RMS(Root Mean Square) 수준임을 알 수 있다. 이는 CD 밴드 Dual Blade 안테나가 갖는 4개의 수신 빔 패턴의 특성이 낼 수 있는 한계이며 조금은 부족한 성능이라 생각할 수 있겠지만 다른 한편으로는 ESM이 아닌 RWR에는 적절한 성능이라고도 볼 수 있을 것이다.

 

F-16Block60의 CD 대역 안테나 위치는 전투기 흡입구의 앞쪽에 장착되어 있다. 이는 Block60만 그런 것은 아니고 F-16의 전 버전이 그러한데, 전투기의 엔진 흡입구 앞쪽에 돌출된 어떤 것을 장착한다는 건 주의를 기울여야 하는 문제일 수 있다. 엔진 흡입구로 유입되는 공기는 엔진을 유지시키는 중요한 역할을 하는데 분명 앞쪽에 돌출된 형상에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에 엔진 흡입구 앞쪽에 돌출되는 무언가를 장착하기 위해서는 항공기 속도별 자세별로 공기 흡입량에 어떤 영향성이 있는지 면밀한 분석이 필요할 것이다.

 

또 한 가지는 돌출된 구조물이 비행 중 무언가에 의해 파손되고 또는 떨어져 나가 흡입구로 빨려 들어가는 문제이다. 비행 중 이러한 손상을 줄 수 있는 상황 중 하나는 낙뢰에 의한 것이 있다. 그래서 항공기 외부에 장착되는 안테나류나 센서 등의 구조물은 일반적으로 직접 낙뢰(Direct Lightening) 시험이 요구된다. 또는 직접 낙뢰에 의해 파손이 생겼을 때 이와 연관된 특정 임무 불능 상태가 되느냐 아니면 비행 자체가 위험한 상황에 놓이느냐에 따라 시험의 적용 여부나 레벨이 정해질 수 있을 것이다. F-16의 RWR Dual Blade 안테나는 장착 위치상 직접 낙뢰에 의해 일부 파손이나 기능 손실은 있을지언정 통째로 떨어져 나가지 않도록 설계되었고 검증되었을 가능성이 크다고 볼 수 있다.

 

앞에서 얘기한 CD 대역 안테나 형상은 대체적으로 아래 그림과 같다.

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CD 대역 안테나는 위의 그림과 같이 4개 이상의 RF 포트를 갖는 형상과 RF 포트 1개와 전원 포트를 갖는 안테나가 있다. RF 포트가 4개 이상이라는 것은 안테나의 4개의 패턴에 수신되는 RF 신호를 그대로 RWR 수신기로 전달하고 그 이후의 모든 처리는 RWR이 수행하는 구조가 될 것이며, RF 포트가 1개가 있다는 것은 안테나 내부에 스위칭 회로가 있고 스위칭된 RF 신호가 RWR 수신기 쪽으로 전달된다. 이 스위칭 회로 동작을 위해 안테나는 전원을 공급받는다. 일반적으로 안테나 내부 스위칭 회로 동작보다 RWR 수신기에서 처리하는 것이 성능상 조금 더 우수하다고 알려져 있으나, 항공기 장착 측면에서 보면 하나의 안테나에 RF Cable을 4개 이상 장착하는 것보다 한 개의 RF Cable 장착은 큰 장점일 수 있으므로 조금의 성능 차이와 장착성 간의 장단점 분석을 통해 결정될 수 있을 문제일 것이다.

 

CD 대역 안테나에 너무 많은 얘기를 한 것 같은데 자칫 지루해질 수 있으므로 이쯤에서 1부를 마치고 2부에서 F-16 Block60 RWR의 다른 대역 수신 기능에 대해 살펴보겠다.