전투기 전자전 시스템 분석 - JAS-39 Gripen (2)

2부에서는 Gripen E/F 버전 항공기의 업그레이드된 전자전 시스템과 그 밖의 업그레이드된 레이다 시스템에 대해 알아보겠다.

 

Gripen E/F 항공기의 전자전 안테나 위치는 C/D 버전과 동일하다. 그러나 기존 C/D 버전 항공기에서는 Amplitude Comparison 방식의 방향 탐지와 TWT 기반의 고출력 증폭기에서 증폭한 RF를 송출하는 방식의 ECM 시스템 구성이었다면, E/F 버전의 항공기에서는 질화갈륨(GaN, Gallium Nitride) 반도체를 이용한 전자식 스캔 배열 방식의 AESA 안테나를 구성함으로써 Interferometric 방향 탐지를 통한 정확도 향상과 높은 유효방사출력을 구현한 것으로 보인다.

방향 탐지 기법에 대한 비교는 블로그의 EW Technology에 있는 AOA Measurement글을 참고하기 바라며, 재머에 있어서 TWT 방식과 AESA 방식의 시스템 비교는 Eurofighter 전자전 시스템 분석(2)에서 얘기하였다.

 

아래의 그림은 Gripen E/F의 전자전 시스템인 Arexis를 나타낸 것이다.

 

 

주익 끝에 Missile Launcher이면서 전자전 구성품을 포함하고 있는 Pod가 있으며, Pod 내부에는 디지털 송/수신기와 RWR 및 ECM을 위한 AESA 안테나가 앞뒤로 장착되어 있다. 주익 팁에 있는 Pod의 형태는 아래와 같이 C/D 버전과 E/F 버전에서의 차이가 있다.

 

 

가장 큰 차이는 앞에서 언급하였듯이 C/D 버전에서는 수신 안테나만 있고 RWR 역할만을 수행했는데, E/F 버전에서는 Active Phased Array 안테나가 장착되어 RWR 역할과 재머 역할을 수행한다. 형상적으로 특이한 부분은 상방과 하방으로 안테나 어레이가 별도로 구성되어 있는 것으로 보인다는 것이다. 운용하는 주파수 대역이 다르므로 안테나 어레이를 구분하여 구성하였을 수도 있고 또는 Elevation 빔 조향이 제한되므로 상방과 하방을 각각 커버하는 안테나 어레이를 구성했을 수도 있는데, 개인적으로는 후자일 가능성이 높다고 본다. Phased Array 안테나를 이용해서 Elevation 방향으로 조향을 하기 위해서는 Elevation 방향으로도 Array 안테나를 구성해야 하는데 물리적으로 공간적 제약이 있을 수 있으므로 안테나 배열을 두 영역으로 나눠서 구성하는 것이 더 효율적일 수 있기 때문이다.

 

수직 꼬리 날개에 있는 전/후방 재머는 기존 TWT 방식에서 역시 AESA 방식으로 바뀌었다. C/D 버전에서는 유일한 내장형 재머였지만, E/F 버전에서는 위에서 얘기했듯이 주익 팁에 재머가 탑재된다. 그럼에도 이 수직 꼬리 날개에 있는 재머를 장착하고 있는 이유는 무엇일까? 상세한 내부 형상이나 자료가 없으므로 추측만을 해보면, 첫째로 주익 팁에 있는 재머와 수직 꼬리날개에 있는 재머의 운용 주파수가 서로 다르기 때문일 수 있겠다. 두 번째로는 주익 팁에 있는 안테나는 항공기 정면과 후방으로부터 약 45도씩 틀어져 장착되어 있는 것으로 보이는데, AESA 방식은 빔을 boresight으로부터 조향할수록 이득이 낮아지는 특성이 있으며 이로 인해 항공기 정면 방향이나 후방으로 빔을 방사할 때 유효방사출력이 충분하지 않을 수 있으므로 정면과 후방 재밍 역할을 위해 유지하고 있을 수 있다는 생각을 한다.

 

이 외에 Gripen E/F 버전에서는 주파수 E 대역보다 낮은 C~D 대역의 신호 수신용 안테나가 전방 동체 하방에 장착되는 것으로 보인다.

 

Gripen E/F 항공기에는 외장형 escort 재머가 장착된다. 이 외장형 Pod 재머는 전방과 후방에 L Band와 S Band를 운용 주파수로 하는 GaN 기반 AESA 안테나가 장착된다. 그리고 VHF와 UHF 용 외장 안테나가 장착되어 있는 형태이다.

 

 

Gripen E/F 버전 항공기에는 전자전 시스템 업그레이드 외에 AESA 레이다가 장착된다. 이 레이다에 대한 내용을 간단히 알아보고 Gripen 항공기 전자전 시스템 내용은 마무리하려고 한다.

Gripen E/F에 장착되는 레이다는 “Raven ES-05”이며 Selex Galileo 사에서 만들었다. AESA 레이다의 특징은 워낙 많이 알려져 있고 인터넷상에서도 쉽게 찾아볼 수 있으므로 생략하고, Raven ES-05 레이다의 특징만을 알아보겠다.

 

 

가장 큰 특징은 “Swashplate”라고 불리는 경사 회전판이다.

대표적인 전투기 AESA 레이다는 항공기의 정면 RCS를 최소화하기 위하여 안테나 전면판을 주로 상방으로 기울여 고정 장착한다. 그리고 전자적으로 빔을 조향하는데 앞에서 얘기했듯이 보통 ±60° 범위까지 빔 조향을 하고 그 이상이 되면 빔 폭이 너무 넓어져 탐지 거리나 정확도가 많이 떨어지게 된다.

그러나 Raven ES-05 레이다는 기계적으로 안테나를 회전시킬 수 있다. 이로 인해 항공기를 기준으로 레이다가 빔을 조향할 수 있는 FOV(Field Of View)가 상/하/좌/우로 크게 확장될 수 있다. 아래의 그림에서 이를 표현하고 있다.

 

 

이러한 레이다 빔 영역의 확장은 세 가지 측면에서 큰 장점이 있다.

첫째는 BVR(Beyond Visual Range) 미사일 운용에 장점이 있다. BVR 미사일은 발사 후 미사일이 자체 센서를 가동하기 전까지 레이다가 미사일에 표적 정보를 제공하게 된다. 접근하는 표적에 대해 BVR을 발사하고 나면 적 레이다에 내 항공기가 추적당하지 않기 위해 적 레이다 방향에서 내 항공기가 90°가 되도록 하는 기동을 수행할 수 있는데 이 경우, 레이다가 BVR 미사일을 가이드 할 수 있는 범위인 ±60°를 벗어나게 되므로 미사일을 가이드 할 수 있는 시간에 제약이 있을 수 있게 된다. 그러나 Raven ES-05 레이다는 그 범위가 훨씬 넓기 때문에 적 레이다에 내 항공기는 90°가 되어 추적되지 않는 조건에서도 발사된 BVR 미사일을 가이드 할 수 있다. 약간은 다르지만 이와 같은 내용을 표현한 것이 아래의 그림이다.

 

 

두 번째 장점은 공대공 근접 전투(dogfight) 중 일반 레이다는 전방만 주시할 수 있지만 Raven ES-05 레이다는 조종사 뒤쪽까지 레이다가 바라볼 수 있으므로(“over the shoulder”) 차세대 WVR(Within Visual Range)가 장착되어 있다면 이 미사일 운용이 가능하다는 것이다.

세 번째 장점은 Swashplate를 이용한 FOV의 확장은 SAR(Synthetic Aperture Radar)와 같은 고해상도 레이다 영상을 획득함에 있어 더 넓은 영역의 영상을 획득할 수 있다는 것이다.

 

Gripen E/F 항공기에는 IRST 장비도 장착되어 있으나, IRST에 대해서는 다음에 별도의 주제로 얘기할 예정이므로 여기서는 다루지 않겠다.

 

2부를 끝으로 Gripen 항공기가 적용한 전자전 시스템에 대해 간략히 알아봤다.

 

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