전투기 전자전 시스템 분석 - Eurofighter Typhoon (3)

 

3부에서는 Eurofighter의 off-board ECM 장비인 chaff/Flare dispensing 시스템과 MAW(Missile Approach Warning) 시스템, LWS(Laser Warning System)에 대해 얘기해 보겠다.

 

먼저 Eurofighter의 chaff/flare dispensing 시스템에 대해 알아보겠다.

Eurofighter는 on-board ECM 장비로 주익 팁 Pod에 자체 보호 재머 시스템을 갖추고 있고 off-board ECM 장비로 TRD(Towed Radar Decoy)와 chaff/flare dispensing 시스템이 있다. TRD는 2부에서 알아봤으므로 chaff/flare dispensing 시스템에 대해 알아보겠다.

아래의 Cutaway 상에서 116번 “Elevon hinge fairing-mounted pyrotechnic launcher and control unit”과 123번 “Outboard pylon mounted chaff dispenser”이다.

 

(Eurofighter cutaway)

 

Cutaway 상에서는 식별이 어려우므로 아래의 그림을 참조하면 좋을 것 같다.

 

(Eurofighter Flare Dispenser)

 

그림에서 붉은색 부분이 Flare Dispenser이고 파란색 부분이 Chaff Dispenser이다.

Flare Dispenser의 형상을 보면 둥근 형태의 Flare 탄을 사용하는 것으로 보이며 이 Flare 탄이 Eurofighter에 특화되어 개발된 탄인지는 확인할 수 없지만 F-35와 같이 항공기를 개발하면서 항공기 IR Signature를 분석하여 이에 특화된 Flare 탄을 개발하기도 하므로 Eurofighter 개발 프로그램 규모로 봐서는 Eurofighter에 특화된 Flare 탄을 개발했을 것으로 추측할 수 있다.

 

Eurofighter의 chaff dispenser 시스템은 SAAB 사의 BOL 시스템으로 보인다. 위의 그림에서도 보듯이 이 시스템은 Missile launcher에 붙일 수 있고 일반 Pylon에도 붙일 수 있다. 이러한 특징으로 인해 chaff를 동체가 아닌 주익 끝 쪽으로 장착할 수 있다. Chaff는 항공기의 RCS를 적 레이다로부터 감출 수 있는 큰 RCS를 만들어야 하며 이를 위해서는 빠른 시간에 공간상에 chaff 내부 충진물을 넓게 퍼뜨려야 한다. 이것은 항공기가 만들어내는 vortices를 이용하면 효과를 높일 수 있는데 이 vortices가 주로 항공기 주익 끝에서 이루어지므로 이 위치에서 chaff를 발사하면 공간상에 빠르고 넓게 퍼뜨릴 수 있게 된다.

 

(Vortice 효과)

 

이러한 chaff dispenser는 기존에 많이 사용되고 있는 BAE 사의 ALE-47 시스템과 상당히 다른데 그 차이점을 살펴보면 다음과 같다.

ALE-47과 같은 계열은 dispenser에서 탄의 squib에 전기적 신호를 가하면 탄의 내부 화약이 터지면서 dispenser 외부로 탄이 발사되고 이후 발사된 탄의 내부 충진물이 공간상에 나오게 된다. 이에 반해 BOL dispenser는 기계적으로 chaff cartridge를 밖으로 밀어내고 밀려나온 cartridge가 공간상에서 열려 내부 충진물이 밖으로 나오는 시스템이다. 즉, BOL dispenser에서 사용되는 cartridge에 화약이 없다.

아래의 그림은 ALE-47 과 같은 dispenser가 사용하는 chaff cartridge이며 오른쪽 그림은 BOL dispenser에서 사용하는 chaff cartridge이다.

 

(Eurofighter Chaff Cartridge)

 

위에서 얘기했듯이 BOL dispenser는 주익 끝 쪽에 장착하여 항공기 뒤 쪽으로 chaff를 발사함으로써 항공기 vortices를 활용하기가 용이하지만 ALE-47 계열과 같은 dispenser는 주로 항공기 동체에 장착되어 항공기 하방으로 발사하므로 vortices를 BOL 시스템만큼 활용한다고 할 수는 없다.

BOL dispenser는 flare도 발사할 수 있는데 이 역시 기계적으로 flare cartridge를 밀어내고 공기와 닿으면서 산화되어 IR을 발산하게 된다. 이렇게 IR을 발산하는 방식이 기존 화약에 의해 발사되는 탄에 비해 최신의 IR seeker를 교란하는데 효과적이라고 알려져 있다.

 

Chaff나 Flare의 투발 효과를 결정하는 요소는 발사속도, 지속시간, 발사 패턴 등 여러 가지가 요소가 있다. 이러한 chaff/flare의 투발 효과를 결정짓는 요소에 대해서는 다음에 “전자전 기술” 카테고리에서 별도로 얘기해 보고자 한다.

 

다음은 Eurofighter의 MAW 시스템에 대해 알아보겠다. Cutaway 상에서 149번 “MAW receivers”와 150번 “MAW antennas”, 104번 “Missile approach warning antenna (MAW)”이며, 실제 위치는 아래의 그림과 같다.

 

(Eurofighter MAW 위치)

 

미사일 경보 시스템은 접근하는 미사일 화염에서 발생하는 적외선 또는 자외선을 탐지하는 수동센서를 갖는 시스템이 주로 사용된다. 그러나 Eurofighter의 MAW는 펄스 도플러 레이다 센서를 이용한 능동 센서 시스템이다. 위의 그림에서 양쪽 주익 root 부분에 전방용 레이다가 장착되어 있고 후방은 수직 미익 root에 장착되어 있다.

 

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MAW의 탐지거리는 일반적인 화력통제 레이다에 비해 짧으며 작은 사이즈의 목표를 높은 정확도를 갖고 탐지해야 하기 때문에 운용 주파수는 X-band 보다 높은 주파수 대역을 사용할 것으로 생각된다.

레이다를 이용한 방식은 접근하는 미사일의 거리와 속도를 탐지할 수 있으므로 내 항공기와의 충돌 시간을 계산하여 정확한 시점에서 flare 발사를 명령할 수 있는 장점이 있으며, 레이다 센서이므로 날씨나 주변 환경요인에 의한 영향을 덜 받는다. 또한, 미사일이 발산하는 적외선이나 자외선을 탐지하는 방식의 미사일 경보 시스템은 내 항공기에서 flare를 발사하게 되면 이로 인한 영향으로 탐지에 방해를 받게 되지만 레이다를 이용한 시스템은 이러한 영향으로부터 자유로울 수 있다.

반면에 레이다를 이용한 시스템의 단점은 내 RF가 외부로 노출된다는 점과 표적의 RCS 크기 및 지상 clutter에 의해 탐지율이 떨어진다는 점 그리고 수동 센서를 이용한 시스템에 비해 방향 탐지 정확도가 부정확하여 DIRCM(Direct IR Countermeasure)과 연동되지 못하며 항공기 장착 측면에 있어서도 시스템 구성이 커서 불리하다는 점 등이 있겠다.

 

마지막으로는 Eurofighter의 LWS에 대해 간략히 알아보겠다. LSW는 적이 레이저로 내 항공기를 조준할 때에 이 레이저를 수신하여 레이저를 쏘는 위협의 위치를 경고해 주는 시스템이다. Cutaway 상에서 109번 “Laser warning receiver, above and below” 만 표시되어 있으나 실제로는 Eurofigher의 버전마다 조금씩 다른 장착 구성을 갖는 것으로 보인다. 어느 버전인지는 모르겠으나 Eurofighter는 아래의 그림처럼 LWS 센서를 구성하기도 하는 것으로 보인다.

 

 

(Eurofighter LWR 위치)

 

3부에서 얘기한 장비 중에서 BOL 타입의 dispenser와 MAW 시스템, LWS은 한국 공군이 운용하는 전투기에는 장착되어 있지 않다. (아..F-35 제외). 위의 장비들을 효과적으로 운용하기 위해서는 각 센서들이 탐지한 위협 신호를 바탕으로 어떤 위협인지 어느 정도 위협도가 높은지, 어떤 대응책을 써야 효과적으로 회피할 수 있는지를 판별할 수 있는 위협 데이터 베이스와 이에 대한 심도 있는 연구가 필요하다. 이러한 정보는 다른 나라에서 제공받을 수 있는 정보가 아니므로 우리 공군 스스로 확보하고 구축해야 한다고 생각한다.

이미 해외 선진국에서는 위협 데이터 베이스를 바탕으로 대응 기법 선정에 있어서 AI를 활용하는 수준에 올라와 있으며, 이를 통해 운용 중 실시간으로 신규 위협에 대한 대응 기법 적용을 구현하고 있다. 우리도 이런 수준에 오르기 위해서 어떻게 해야 하는지 깊은 고민이 필요하다고 생각한다.

 

3부를 끝으로 Eurofighter가 적용한 전자전 시스템에 대해 간략히 알아봤다.

인터넷을 통한 정보와 개인적인 의견으로 내용을 적은 것이므로 잘못된 부분이 있다면 언제든지 댓글로 의견 주시기 바랍니다.