구형 F-16에 유례 없던 기능을 제공할 새로운 레이다 - 2022.07.15

Scalable agile beam 레이다는 미국 항공 방위군 소속 72대의 F-16에 장착되어 비행하고 있으며 수백 대의 viper에 장착될 예정이다. 

(F-16에 장착된 SABR 모습)

 

지난달, 미 공군과 Northrop Grumman사는 72대의 항공 방위군 소속의 F-16 Block 30 Viper 전투기의 중요 현대화 노력인 새로운 AN/APG-83 AESA 레이다 장착을 완료했다고 발표했다.

전 세계적으로 수 백대 이상의 F-16과 다른 Viper는 이제 동일한 선상의 레이다를 갖게 될 것이며 이 레이다는 Scalable Agile Beam Radar 또는 SABR로 불린다.

Northrop Grumman사의 SABR 프로그램 디렉터인 Mark Rossi를 통해 마일스톤과 이 레이다가 할 수 있는 것 그리고 이 확장 가능하고 쉽게 업그레이드할 수 있는 센서의 미래에 대해 이야기를 듣는다.

 

Northrop Grumman사는 10여 년 전에 F-16을 염두에 두고 AN/APG-83의 개발을 시작하였다.

이 회사는 아랍에미레이트(UAE) F-16E/F에 장착된 AN/APG-80이라는 다른 AESA 레이다 통합 경험을 가지고 있다.

SABR을 개발할 때 이전에 개발된 F-22 Raptor의 AN/APG-77과 F-35 Joint Strike Fighter의 AN/APG-81 레이다 기술을 활용하였다.

AN/APG-83의 소프트웨어 코드는 AN/APG-77 레이다의 실행 코드 중 약 95%가 공통 블락이라고 Rossi는 말했다.

“레이다는 F-16 전투기 자체의 성능 한계 내에서 F-35의 성능에 도달할 수 있는 가장 가까운 것이다.”라고 Rossi는 덧붙였다. 

 

수 백대가 넘는 미 공군의 F-16C/D와 전 세계적으로 배치되어 있는 Viper가 아직도 적용하고 있는 기계식 스캔 레이다와 비교할 때 AESA 레이다는 성능을 크게 향상시킨다.

일반적으로 AESA 레이다는 표적 획득의 속도와 탐지 거리, 그리고 작은 물체라 하더라도 연속적인 추적에 대한 정밀함과 강건함 측면에서 주요 장점이 있다.

또한 안테나를 기계적으로 움직이기 위해 필요한 복잡한 파트가 없기 때문에 얻을 수 있는 신뢰성 증가와 가동 시간 증가가 있으며 재밍에 대해서도 더욱 우수한 성능을 갖는다.

 

SABR와 같이 더욱 발전된 형태의 AESA는 또 다른 개선된 기능을 제공한다고 한다.

AN/APG-83은 전력과 정밀성을 증가시켜 SAR(Synthetic Aperture Radar) 맵 기능에 있어서 우수한 성능을 갖는다.

이는 표적 획득과 식별 목적, 그리고 감시를 위한 고해상도 이미지를 만든다.

Rossi는 자세히는 설명할 수 없지만 전자 보호와 공격 기능도 기본적으로 갖추고 있음을 확인해 주었다.

AESA 레이다는 기본적으로 항공기, 미사일이나 다른 시스템 내부의 전자부품에 방해나 파손을 발생시키기 위해 높게 집중된 빔을 이용한 전자기 에너지를 통한 비 운동학적 공격을 수행할 수 있다.  

 

SABR의 비협조 표적 인식(NCTR, Non-Cooperative Target Recognition) 기능에 대해 질문했을 때 Northrop Grumman사의 SABR 담당자는 다음과 같이 대답했다.

“얘기할 수 있는 부분은 이 AESA 레이다는 진보된 타겟팅과 ID 기능을 가지고 있으며 이 기능들은 F-16 플랫폼에 통합되었다는 것이다.”

이 기능은 항공기와 다른 지상 표적이 가지고 있는 인식 정보를 기반으로 식별과 분류 기능을 포함한다.

AN/APG-83과 같은 레이다에서 NCTR은 레이다 반사 신호를 항공기의 특정 종류와 일치시키는 것을 의미하며 비교 데이터베이스를 이용하여 표적의 엔진 측면에서 바라봤을 때 보이는 팬 블레이드의 수를 세분화할 수 있다.

AESA는 이러한 작업을 더욱 신뢰성 높게 수행할 수 있으며 이는 표적을 식별하기 위해 표적의 레이다 이미지를 확보하는 것을 포함한다.

 

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이러한 모든 것들을 감안할 때 미 공군이 2017년도에 72대의 항공 방위군 소속 항공기에 AN/APG-83 레이다로 업그레이드하는 결정을 한 것은 놀라운 일이 아니다.

이 계약은 적의 순항 미사일을 탐지 및 추적 그리고 교전하는 본토 방어 임무를 하는 Viper의 능력을 개선하는 요구도를 갖는 미 북부 사령부의 JEON(Joint Emergent Operational Need) 성명서의 산물이다.

여기에는 민감한 미국 수도 영공을 지키기 위해 준비 태세를 갖추고 있는 콜롬비아 주 항공 방위군 소속의 F-16 전투기가 포함된다. 

(AN/APG-83 레이다에 대해 설명을 듣고 있는 미 공군 공중 방위군 중장 Michael Loh (오른쪽))

 

순항 미사일은 일반적으로 저고도로 비행하며 작은 크기와 작은 RCS, 그리고 적외선 특성 등이 통합되어 기계식 스캔 전투기 레이다에서는 탐지가 쉽지 않다.

이러한 특징은 작은 드론이나 저고도로 비행하는 다른 표적에서도 유사하게 적용할 수 있다.

구식의 기계식 스캔 AN/APG-68 레이다는 두 개의 표적까지 추적이 가능하다고 말한다.

이 부분에서 이 레이다는 완전히 포화되고 더 이상의 대역폭이 없다.

그러나 AESA 레이다는 미사일을 발사할 수 있는 표적의 수보다 많은 수의 표적을 얻을 수 있다. 

미 공군에서 배포된 보도자료에 따르면 이전의 F-16 레이다는 순항 미사일에 대한 능력이 거의 제로에 가깝다고 한다.

(공중 방위군 Loh 중장이 여전히 미 공군 F-16C에 장착되어 있는 AN/APG-68 레이다에 대한 브리핑을 듣고 있다.)

공중 위협 중 드론이나 순항 미사일의 접근으로부터 미국을 보호하는 것은 2017년 이후부터 그 필요성이 더욱 증가하였다.

러시아나 중국은 개선된 순항 미사일 개발 노력을 계속하고 있고 더욱 고도화된 발사대와 특히 매우 고요한 유도 미사일 잠수함들은 미국 본토의 위험성을 증가시킨다.

 

수 년동안 미 공군은 이 새로운 레이다가 진짜로 할 수 있는 것이 무엇인지 그리고 F-16에의 통합을 통해 가능해진 전술과 전략, 절차 등을 시험하고 평가해왔다. 

Northrop Grumman사의 Rossi는 미 공군은 현재 최소한 512대의 F-16C/D의 다양한 Block들에 AN/APG-83 레이다로 업그레이드할 계획을 갖고 있다고 말했다.

물론 최종 대수는 앞으로의 예산에 달려있지만 더 많은 수의 업그레이드가 있을 수 있다고 그는 덧붙였다.

이는 미 공군이 지난 3월 608대의 F-16C/D가 중요 업그레이드를 받을 것이라고 발표한 것과 같은 선상에 있다고 볼 수 있다.

 

SABR의 장착은 분명히 매우 단순하며 물리적인 장착 포인트나 전기 연결을 포함하여 Viper의 기본 아키텍처에 맞혀져 설계되었다. 

(기술자들이 F-16에 AN/APG-83 레이다 설치를 위해 준비하고 있다.)

 

매우 정교한 자동차 라디에이터와 비슷한 SABR의 액체 냉각 시스템은 레이다 자체와 독립적이라는 점에 주목할 필요가 있다.

PDT로 불리는 업체에서 개발한 이 시스템은 Viper가 AN/APG-68 레이다 시스템의 열을 식히기 위해 설계한 기존의 블리드 에어 공급장치를 사용하여 냉각수를 차갑게 한다.

새로운 AN/APG-83 레이다로 교체하는 데에는 하루 반 정도밖에 걸리지 않는다고 한다.

 

이 새로운 레이다와 함께 몇 가지 더 항공기에 중요 물리적인 변경이 있다.

SAR 지도 기능을 더욱 잘 활용하기 위하여 아이패드 크기 정도의 추가적인 디스플레이가 조종석에 들어간다.

Northrop Grumman사가 이 화면의 공급 업체는 아니며 확실한 정보는 없지만 이스라엘 방산 업체인 Elbit Systems가 F-16 계열에 제안한 디스플레이 업그레이드 내용이 이러한 개념에 매우 유사하다.  

(Elbit Systems가 선보인 F-16 조종석 목업에는 중앙 디스플레이가 장착되어 있다.)

 

레이다의 기능 중 기존의 다른 기능인 표적 탐지와 추적은 기존의 4인치 디스플레이에 시현된다.

(AN/APG-83 레이다 업그레이드 이전의 F-16 조종석 모습과 좌/우에 있는 4인치 디스플레이 중 하나에 레이다 화면이 시현된다.)

 

이는 새로운 레이다가 조종사에게 제공하는 데이터를 보다 효율적으로 만들기 위해서 조종석의 업그레이드가 필요하냐는 데에 대한 질문을 만들게 한다.

Lockheed Martin사의 F-16V 업그레이드 패키지에는 AN/APG-83과 함께 개선된 조종석 디스플레이가 포함되며 Viper의 새로운 양산형 표준이기도 하다.

   

 Northrop Grumman사는 또한 미 공군 F-16C/D에 새로운 AN/ALQ-253 전자전 시스템을 제공하였으며 운용 중인 몇몇의 Viper에는 AN/ASQ-236 Dragon’s Eye 레이다 포드를 제공했다.

Rossi에 따르면 AN/ALQ-253과 AN/ASQ-236는 모두 AN/APG-83 레이다와 다른 전자기 스펙트럼에서 동작하므로 상호 보완적인 기능을 수행한다고 말한다.

AN/APG-83과 측면 SAR 맵핑과 지상 이동 표적 탐지 모드를 갖는 또 다른 기능의 AESA를 포함하고 있는 AN/ASQ-236과의 조합은 단일 Viper 항공기가 최대의 다기능 레이다 능력을 갖게 한다.

(중앙 동체에 Dragon’s Eye 레이다 포드를 장착하고 있는 F-16C 항공기)

 

비록 SABR는 F-16을 전제로 개발되었지만 Northrop Grumman사는 Viper 플랫폼에도 제한 없이 적용이 가능하다고 확신하고 있다.

이름에서 알 수 있듯이 이 레이다는 확장이 가능하도록 설계되었다.

특히 안테나는 수많은 표준화된 모듈로 구성되어 있으며 공간의 활용 여부에 따라 크기를 늘릴 수도 있고 줄일 수도 있다.

 

Northrop Grumman사는 AN/APG-83의 변형을 미 공군의 B-52H 폭격기 레이다로 제안하였지만 Raytheon사의 AN/APG-79와 AN/APG-82 레이다를 기반으로 하기 때문에 실패하였다.

SABR는 B-1 폭격기의 새로운 레이다로서도 제안되었지만 현재 SABR를 장착할 계획은 없다고 한다.

만약 B-1 폭격기에 적용된다면 안테나의 크기는 F-16에 비해 2배 이상 커질 것이며 이 레이다의 확장성 설계를 보여줄 수 있는 좋은 예가 되었을 것이다.

 

이와는 반대 방향으로 Northrop Grumman사는 다양한 응용을 위해 더욱 작은 SABR 변형을 제안하고 있다. 

무인기나 포드에 들어갈 만큼 작은 크기의 SABR 변형은 그들의 확장성 능력을 보여줄 수 있을 것이다.

 

이러한 SABR의 확장성은 국제적으로도 매력적이며 Northrop Grumman 사는 한국의 FA-50 경공격기의 업그레이드 옵션으로 SABR를 제안하기도 했다.

SABR는 FA-50과 같은 새로운 경전술 항공기나 F-16 이상을 원하는 노후한 항공기에 강력한 AESA 기능을 추가할 수 있는 길이기도 하다.

국제적으로 업그레이드를 원하거나 미군에 ‘red air’ 적기를 제공할 업체 그리고 훈련 목적으로 사용할 항공기들은 실제적인 모의 위협을 제공하기 위해 최소한 이러한 발전된 레이다 기능을 복제라도 해야 하는 요구가 증가하고 있다.

현재 red air 역할을 수행하는 4세대 이전의 항공기들에도 이 확장 가능하고 저렴한 AESA가 적용 가능하다.  

 

Northrop Grumman사는 현재까지 이미 약 1,000대의 SABR 주문을 받았으며 이 중 450대는 납품되었다.

이 수량에는 72대의 항공 방위군 전투기와 F-16V 업그레이드, 그리고 최소 8개국에 납품을 위해 새롭게 만들 F-16용 수량이 포함된 것이다.

 

F-16 플랫폼에 장착되면서부터 이미 SABR의 미래는 밝다고 할 수 있으며 확장 가능한 설계는 이 레이다의 변형은 결국 다른 항공기에도 적용될 가능성이 충분히 있다는 의미이다. 

 

 

 

출처 : The Warzone