오늘날의 러시아 공중 EW가 부족한 이유

다음의 글은 최근 우크라이나 전쟁에서 러시아의 공중 자산들이 많이 격추되었으며 그 이유가 공중 플랫폼에 탑재된 전자전 시스템의 성능이 떨어지기 때문이라고 평가한 기사이다.

 

 

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개 요

 

(VKS 은 2 대의 A-50U AEW&C 항공기를 잃었다)

 

러시아-우크라이나 전쟁 중 공중 전투에 있어서 러시아의 전투기 손실이 증가했다는 내용은 많이 알려져 있지 않다.

가장 최근의 소식은 2022년 침공이 시작된 이후 2년의 시간이 지난 2024년 2월 말에 있었다.

이번 주, 우크라이나의 공중 방어 부대는 11대의 최신 항공기를 격추하였다. 

여기에는 8대의 Sukhoi사 Su-34 전폭기와 2대의 Su-35S 4세대 전투기, 그리고 다른 한 대는 A-50U 공중 조기 경보기 항공기이다. 

A-50U 항공기는 러시아 공군인 VKS 소속의 최신 모델이며 매우 고가이고 현재는 이 모델을 대체할 플랫폼은 없다.

이 A-50U 플랫폼은 Ilyushin IL-76 기체를 기반으로 하고 있으며 이 기체를 잃은 것뿐만 아니라 4명의 비행 조종사를 잃은 것은 심각한 손실이었다.

이러한 인력은 능숙하게 되기까지 수 년의 시간이 걸리며 VKS는 이제 승무원들을 모두 잃었다.

비록 VKS는 구형의 A-50 모델을 A-50U으로 현대화할 수는 있지만, 항공기의 회전하는 어레이 안테나로부터 데이터를 제어하고 처리하는 인력은 대체불가이다. 

미국을 기반으로 한 RAND Coperation에서의 평가에 따르면 러시아의 격추된 플랫폼의 대수는 10년 치의 군용 항공기 생산 대수와 동일하다고 한다.

(Su-27 에 장착된 EW Suite은 윙팁 포드 형태이며 하나는 RWR이고 다른 한쪽은 RF Jamming을 수행한다)

 

러시아의 항공기 대다수가 우크라이나의 방공망에 의해서 격추되었으나 이는 우크라이나가 서방의 최신 대공 방어 시스템을 공급받았기 때문이 아니다.

우크라이나의 방공만은 여전히 제한된 수의 서양제 지대공 미사일을 사용하고 있다.

최신의 미국 지원 패키지가 의회에서 보류됨에 따라 이제 그들은 쏠 수 있는 미사일 수가 점점 줄어들고 있다. 

 

러시아의 전술 항공기 손실이 증가하는 것은 러시아의 전자전 능력이 전쟁 전 사람들이 생각했던거보다 강하지 않다는 징표이기도 하다.

많은 우크라이나의 SAM 시스템은 소련 시절부터 남겨져있던 러시아의 오래된 모델이다.

그래서 러시아는 이들의 내부나 외적으로 스푸핑하여 무용지물로 만들 수 있다. 

러시아의 신호 인텔리전스 인력들은 수 년동안 우크라이나에 있는 미국에서 만든 Patriot PAC-3와 다른 방공 무기들의 레이다 송신을 캡처하고 저장할 수 있었다.

이러한 시스템을 무력화시키는 효과적인 EW 모드들을 갖는 것은 또한 넘을 수 없는 도전들이다. 

 

러시아 군용 항공기들의 자체 보호를 위한 EW 시스템 개발을 위해 러시아 설계자들은 수 십년동안 노력을 했음에도 불구하고 그 결과는 그다지 탐탁지 않은 것 같다.

Su-34는 VKS 전술 항공기 중 가장 비싸고 가장 파워풀한 최신의 EW 시스템을 장착하고 있다.

그러나 우크라이나 전쟁에서 최소 35대가 격추되었다.

냉전시대 이후 러시아는 공중 전투 플랫폼을 위한 EW 설계에 중요한 노력을 들인 국가이다.

미국과 새로운 NATO 맴버인 스웨덴 그리고 영국과 프랑스, 이탈리아는 이 비밀스러운 방어 기술의 선진 기술을 가지고 있다.

 

우크라이나에서 러시아의 지상 기반의 EW 시스템은 몇몇 주목할 만한 성공을 거두었다.

두 군은 고양이와 생쥐의 게임을 하는 것처럼 러시아가 처음에 미국의 HIMARS 로켓 대공포와 GPS 유도 무기를 재밍할 수 있었으며 이후 우크라이나는 이 재밍에 어떻게 대응할지를 알게 되었고 러시아가 다른 재밍 알고리즘을 적용할 때까지 이것은 유용했다.

이러한 패턴은 일년이 넘게 계속되었다. 

이러한 러시아의 지상 EW 시스템 성공과 함께 VKS는 왜 우크라이나의 지대공, 공대공 미사일에 대한 공중 자체 보호 시스템은 성공하지 못하는지 의문이 든다.

EW 시스템의 개발은 소련 시절부터 러시아 공군까지 우선순위가 높은 분야였다.

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스텔스를 위한 탐지

1980년대 후반부터 미국은 러시아의 SAM과 전투기로부터 탐지되는 것을 어렵게 하는 스텔스 연구를 수행하였다.

러시아는 이에 대한 즉각적인 대응을 할 수 없었고 따라서 이를 보완하기 위해 EW에 대한 집중을 강화하였다.

소련 시대 이후에 러시아에서 가장 숙련된 스텔스 기술 전문가들 중 한 명은 러시아의 떨어지는 기술 수준에 대해 한탄하였다.

러시아는 F-117A 수준의 항공기가 없었으며 미국의 F-22A 수준의 항공기를 연구하고 시험하는 시설이 없었다.

(VKS 의 Su-34는 윙팁의 포드 형태의 L-175V라는 EW 시스템을 탑재한다)

 

이것은 VKS가 계속해서 4세대 전투기 설계에만 의존하게 만들었다.

러시아는 저피탐 항공기 표면을 만들기 위해 극도로 정밀하고 정확한 공차 가공을 할 수 있는 툴이나 조립 시스템이 없었다.

한 러시아의 신호 시그니처 제거(signature reduction) 기술 연구원은 소련 시대 제조 방법은 적절하게 정리되어야 하지만 그렇지 못한 거칠게 절단된 면들 사이의 공간이 있었다고 말한다. 

그 결과 항공기 표면은 완벽하지 않고 RCS를 크게 만들어내게 되었다.

러시아에게 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법은 미국 또는 NATO 국가들보다 전자전 공격에 더 집중을 하는 것이었다.

러시아가 스텔스 설계에 뒤쳐지게 된 또 다른 이유는 복합재 산업이다.

러시아의 이 분야는 미국이나 서양의 다른 국가들에 비해 수년 뒤처져 있다. 

러시아가 항공기 RCS를 낮추는 솔루션을 가질 수 있는 방법은 SCAPE(Scientific Centre for Applied Problems of Electrodynamics)란 연구 설계 기관을 설립하는 것이었다. 

(SAP-518  자체보호 EW Suite 역시 윙팁에 포드 형태로 장착되는 대형 시스템이다)

 

러시아의 저피탐 솔루션은 코팅과 항공기 외부에 칠해지는 트리트먼트의 개발이었다.

이러한 것들은 나중에 Mig-29와 Su-27, Su-30 그리고 Su-35 플랫폼에서 시험이 되었다.

이러한 노력으로 플랫폼의 RCS는 어느 정도 감소하였으나 항공기 생존성을 향상할 수 있는 충분한 m²이나 dBm 값까지는 부족했다. 

그렇기 때문에 러시아의 산업체는 두 가지의 방법을 합쳐서 외부 RCS 감소와 함께 강력한 EW Suite을 더하였다.

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소련 이후의 EW

러시아 항공기 생존성의 남은 절반은 EW로부터 얻는다. 

러시아의 공중 EW 커뮤니티에는 두 개의 설계 센터가 있으며 TsNIRTI(Central Scientific-Research Institute for Radio Engineering)과 KNIRTI(Kaluga Scientific-Research Institute for Radio Engineering)이다.

KNIRTI는 최근 가장 최신의 EW 시스템을 생산하는 것으로 알려져 있다. 

러시아의 많은 주요 전투 항공기 서브시스템 공급업체들과 마찬가지로 각 기관은 각 주요 전투기 항공기 설계와 연계되어 있다.

TsNIRTI는 역사적으로 Mikoyan(Mig) 설계와 KNIRTI는 Sukhoi(Su)의 설계를 지원한다.

 

1980년 후반, TsNIRTI는 L203 Gardenia 재머 시리즈를 생산했으며 Mig-29 항공기 내부에 장착되도록 설계된 L203B 버전이 적용되었다.

그러나 이 모델은 낮게 평가되었으며 안좋은 MTBF와 함께 신뢰할 수 없는 시스템으로 간주되었다.

중국 수출 버젼인 Su-27SK에는 외장형 포드 버전이 적용되었다.

재머의 이후 버전들은 다른 Sukhoi 항공기에 적용되었다.

 

동시에 소련과 러시아의 Su-27과 Su-30 항공기에는 KNIRTI Loo5S Sorbsiya EW Suite이 적용되었으며 당시 이는 가장 우수한 성능의 시스템으로 평가받았다.

러시아는 기술 유출을 우려하여 이 시스템의 대외 판매를 금지하였다.

이것이 Sukhoi의 주 파트너가 아닌 TsNIRTI의 Gardenia가 Su-27s 수출버전에 장착된 이유이다.

Sorbsiya는 KNIRTI의 플래그쉽 제품이 되었다.

이 시스템은 H/I 주파수 대역에서 동작하며 2000년대까지 러시아의 주요 EW 솔루션이었다.

이 시스템은 당시에 러시아에서 생산한 가장 효과적인 DRFM 기반의 EW 시스템이었다.

러시아와 중국의 조종사는 이 시스템을 운영하였으며 DRFM의 전 기능을 데모하였다.

조종사들에 따르면 RWR은 적 레이다를 식별하였고 재머는 DRFM 라이브러리를 기반으로 필요한 에너지 방출을 하였다고 한다.

 

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Khibiny 시대와 격추

Sorbsiya의 성공 경험을 바탕으로 KNIRTI는 세미-모듈 방식의 선상에 있는 EW 시스템을 생산하였다.

이러한 시스템들은 서로 다른 플랫폼에 따라 다양한 크기와 형상을 갖는다.

KNIRTI의 새로운 세대는 L-175 EW에 의해 열렸으며 이 시스템의 별명은 Khibiny이다.

이 시스템의 개발에는 긴 시간이 걸렸다.

시스템의 설계는 1977년부터 1990년까지 이뤄졌으며 첫 시험은 1995년에 두 번째 시험은 1997년에 수행되었다. 이 시스템의 공식적인 수락은 Su-34에서 2014년에 있었다.

오늘날 특별한 플랫폼 적용을 위한 Khibiniy 제품군은 아래와 같다

• KC418E : Sukhoi Su-24MK/MK2 수출 버젼
• L-175M10-35 : Su-35 models의 초기 버전
• L-175V Khibiny-10V : Sukhoi Su-34. Su-34 전 함대는 이 시스템을 갖추고 있으며 일부 Su-34s 추가적인 SAP-14 Tarantul 능동형 잡음 재밍 포드를 장착하여 에스코트 재밍 역할을 수행
• L-265 Khibiny-10M/L-26510M – Sukhoi Su-35S (날개 아래 장착이 아닌 윙팁 포드로 장착) 납품된 시스템의 수는 명확하지는 않지만 원래는 모든 Su-35S 함대에 장착할 계획이었음
• Khibiny-U : Version for the Sukhoi Su-30SM

L175 시리즈의 설계에 대한 러시아 문서상 설명은 다음과 같다.

"개개의 또는 그룹의 항공기를 광범위한 주파수 범위에서의 레이다 재밍 펄스를 통해 보호할 수 있다.

재밍은 4대 까지의 분리된 표적에 동시에 재밍이 가능하며 대방사 미사일을 발사할 수 있고 또한 가짜 열적 이미지와 다이폴 반사체를 생성함으로써 수동형 재밍을 수행할 수 있다."

(SAP 14 는 항공기 중앙에 장착되는 재밍 포드로서 escort와 support 재밍 임무를 수행한다)

 

그러나 EW 시스템과 신호 시그니쳐 처리에 대한 이러한 긴 개발 역사에도 불구하고 러시아는 우크라이나에서 많은 수의 전투기를 잃었다.

우크라이나와 러시아의 EW 전문가들은 KNIRTI에서 생산한 매우 강력한 재머의 파워는 몇 가지 이유로 효과적이지 못하다고 말한다.

하나는 EW 외장형 포드의 크기이다.

이는 L265M과 SAP 518 윙팁 포드에서 볼 수 있다.  

그러나 항공기 중심에 장착되어 에스코드 재밍 역할을 하는 SAP 14 포드는 이 두 개보다 더 크다.

인도 공군 조종사는 이러한 형상과 유사한 포드들에 대해 "performance killer"라고 부를 만큼 공기역학적 저항을 크게 만든다. 영국 공군의 조종사는 Su-34나 Su-35s가 SAP 14 포드를 붙이는 것은 당신 항공기의 중심에 Eurofighter 항공기 전체를 달고 있는 것과 같다고 말한 적이 있다.

 

이러한 시스템의 두 번째 문제는 적 시스템보다 더 훨씬 큰 신호이다.

최신의 미국 시스템으로부터 항공기를 보호할 때에 이 방식은 좋은 방법이 아니다.

미국 레이다 시스템은 복잡한 주파수 호핑 알고리즘을 가지고 있고 러시아 재머의 주파수 호핑보다 더 빠르게 반응할 수 있다.

 

세 번째는 이러한 신호의 세기가 항공기의 위치를 노출시킨다는 것이다. 

(EW 포드를 장착하고 있는 러시아 전투기 모습)

 

 

그러나 마지막으로 EW 시스템을 효과적으로 사용할 수 있었느냐에 대한 의문이 있다.

Su-34와 Su-35S의 격추로 우크라이나의 전문가들은 러시아의 조종사들이 그들의 EW 모드를 효과적으로 사용하지 못하거나 전혀 사용하지 못했을 것이라 결론 내렸다.

러시아의 항공 설계자에 따르면, VKS의 전투기들은 레이다와 EW 시스템을 동시에 운영할 능력이 없는 것이 문제라고 말한다.

 

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이것은 구 소련 방어 부서의 구조적인 문제로 거슬러 올라간다. 전체 공중 전자전 시스템이 USSR 무선 사업 산하에 있을 때 EW와 레이다는 서로 다른 장관 부서로 분리되어 있었다. 

EW 시스템이 더욱 강력해지는 수년간 알게된 것은 조종사가 EW로 적과 교전을 하면 자신의 레이다가 재밍된다는 것이다.

두 설계 팀은 각각의 편에서 별개로 개발했으며 이 두 시스템을 통합할 알고리즘은 누구도 개발하지 않았다.

그래서 표적을 구분하기 위해 레이다를 통해 지상의 맵을 그리면 EW 시스템은 사용할 수 없었다.

즉 이 시간 동안 전자기 보호가 불가능하여 항공기는 위험에 노출될 수밖에 없다.

소련 시절에 항공기에 모든 전자기 시스템을 통합할 책임을 갖는 부서나 설계팀이 없었다.

레이다 설계 부서는 EW 시스템에 대해서 어떠한 것도 하는 것을 원하지 않았고 EW 엔지니어 역시 레이다 설계자들과 같이 일하는 것을 원하지 않았다. 

이러한 두 부서 간의 구조적인 문제는 구소련 시대부터 1990년대까지 있었으며 오늘날 러시아의 전술 항공기 산업의 주된 약점이 되었다. 이러한 러시아 군의 문제를 우크라이나는 잘 알고 있었으며 이를 효과적으로 이용하였다.

 

러시아의 공중 작전 계획자들이 우려해야 하는 것은 서방 항공기와 대공 방어 시스템을 격파하는 그들의 공식인 시그니쳐 감소와 EW의 꾸준한 성능 개선의 조합이 실패하고 있다는 것이다.

소수의 서방 대공방어 시스템과 더 오래된 러시아의 하드웨어(즉, S-300의 이전 모델과 Buk batteries) 조합을 갖춘 우크라이나 군은 러시아 군에 심각한 피해를 주고 있다.

이것은 NATO의 전체에 맞서는 모든 시나리오에서 좋지 않은 징조이며 러시아가 공중전에서 이길 수 있는 기회는 거의 없다.

출처 : The Electromagnetic Dominance, May 2024

 

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