적외선 위협과 Countermeasures - (5)

이번은 적외선 위협과 이에 대한 대응책 방법들에 대한 마지막 챕터이다. 여기서는 IR 재머와 최신의 DIRCM, 그리고 영상 추적기등에 대해 알아본다.

 

 

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IR Jammer

IR 유도 위협의 치명 거리 이내에 있는 플랫폼은 위협으로부터의 보호를 위해서는 많은 양의 flare가 필요하다.

그렇기 때문에 IR Jammer의 사용이 필요하게 된다.

아래의 그림과 같이 IR 미사일은 표적 항공기의 특정 부위로부터의 IR 에너지를 추적한다.

표적 항공기에 장착된 Jammer는 변조된 IR 에너지를 추적하고 있는 미사일로 보낸다. 

(IR Jammer는 미사일이 표적을 인식하지 못하게 하거나 또는 표적으로부터 멀어지도록 하는 파형을 사용한다)

 

아래의 그림은 미사일 추적기 구성을 나타낸다. 

(IR 추적 미사일 구성)

 

IR 에너지는 렌즈를 통과하고 센싱 셀에 있는 reticle은 비디오 신호를 만들어내며 프로세서는 미사일 유도 명령을 생성하게 된다.

IR Jammer는 변조된 IR을 추적하고 있는 미사일을 향해 송신하고 이 변조된 신호는 미사일의 센싱 셀로 들어간다.

이 에너지는 프로세서로 하여금 잘못된 추적 정보를 출력하도록 하여 추적이 깨지거나 미사일이 원하던 방향이 아닌 곳으로 향하게 만든다.

 

[ Hot -Brick Jammers ]

초기의 IR Jammer는 가열된 silicon/carbide 블록을 가지고 높은 수준의 IR 에너지를 방사하였다.

다음의 그림과 같이 이러한 블럭들은 렌즈를 가진 원통형으로 되었으며 수직으로 장착되었다.

(초기 버전 IR Jammer의 동작)

 

각 렌즈들은 기계적인 셔터를 가지고 열렸다 닫히면서 에너지 파형을 만들었으며 이는 마치 미사일의 추적기에 있는 reticle과 닮았다.

그렇기 때문에 미사일 추적기의 프로세서는 이 재밍 신호를 유효한 IR 표적 신호인 것으로 착각하여 받아들인다.

이러한 재머들을 Hot-brick Jammer라고도 부르며 넓은 각도 범위에 재밍 신호를 보낼 수 있기 때문에 표적의 정확한 위치 정보가 필요하지 않으며 다중의 추적 미사일을 재밍할 수 있다.

 

[ IR Jammer의 효과 ]

아래의 그림은 앞의 챕터에서 알아본 다양한 종류의 reticle 타입들이 센싱 셀을 통과해서 나오는 신호들을 보여준다.

(각 reticle들은 서로 다른 형태의 변조된 파형을 만든다)

 

추적기 프로세서는 비디오 펄스들의 타이밍 또는 폭을 이용하여 미사일이 표적을 향하는 방향을 결정하였다.

몇몇 다른 미사일들은 펄스의 세기나 펄스 수를 이용하여 추적기의 광학 축이 표적으로부터 얼마큼 벗어나 있는지를 결정하였다.

다음의 그림은 한 미사일 종류의 표적의 IR 에너지로부터 reticle을 통과해서 나온 비디오를 보여준다.

또한 재밍 신호도 같이 볼 수 있다.

(추적기 프로세서는 미사일이 수신한 표적으로부터의 비디오 파형과 재머의 에너지가 같이 겹쳐져 있다)

 

이 두 IR 에너지 패턴은 같이 센싱 셀로 들어가고 이들이 합쳐진 에너지 패턴은 복잡한 비디오 신호를 만들어 프로세서로 들어간다.

이 합쳐진 패턴이 프로세서로 하여금 어떻게 정확한 펄수 수를 결정하지 못하게 만들고 또는 타이밍을 결정하지 못하게 하고 비디오 펄스의 세기를 알지 못하게 하는지에 주목할 필요가 있다.

또한, 재머로부터의 IR 에너지가 표적으로부터의 에너지보다 훨씬 크다는 것도 주목할 필요가 있다. 

 

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Laser Jammers

매우 높은 J/S 비를 생성할 수 있는 IR Jammer 타입이 있다.

이 타입의 재머는 IR 레이저를 통해 원하는 재밍 에너지 패턴을 만들며 조향 된 텔레스코프로 미사일을 지향하여 공격한다.

이러한 형태의 재머들을 지향성 적외선 대응책 DIRCM(Directed Infrared Countermeasure) 시스템이라고 부른다.

현재 이 기술이 들어간 재머들이 있으며 CIRCM(Common IRCM)과 대형 항공기의 LAIRCM 등이 그것이다. 텔레스코프는 매운 높은 수준의 IR 에너지를 미사일의 추적기에 위치시킬 수 있다.

그러나 여기에는 두 가지 중요한 요구사항이 있다.

첫 번째는 레이저는 반드시 미사일 추적기가 받아들일 수 있는 정확한 파형의 신호를 만들어내야 한다는 것이다.

이는 다중의 파형 운영을 요구한다.

두 번째는 시스템은 미사일이 어디에 있는지 알아야 한다는 것이며 그래야 텔레스코프가 적절하게 동작할 수 있다.

따라서 이 시스템은 반드시 미사일 추적 기능과 통합되어야 한다.

이 기능은 레이다에 의해 수행될 수 있다.

그러나 재밍 시스템은 종종 미사일의 화염으로부터의 자외선(UV)을 추적하거나 공력가열에 의한 IR 특성을 추적한다.

기법이 어떻든 간에 재머의 텔레스코프가 충분한 IR 에너지를 미사일 추적기에 보낼 수 있도록 정확한 위치가 확보되어야 한다.

 

[ 레이저 재머 운영 이슈 ]

레이저 재머는 미사일의 추적기를 지향하기 때문에 큰 에너지를 미사일 추적기의 센싱 셀에 보낼 수 있고 큰 J/S를 만들어 낼 수 있다.

그러나 미사일 추적기들이 더욱 복잡해지고 발전함에 따라 재밍 패턴 또한 복잡해질 필요가 있다. 

미사일의 표적 추적기들은 수십 년 동안 flare로부터의 많은 도전 과제들을 수행해 왔으며 많은 대응 방법들이 개발되었다.

그러나 IR Jammer는 상대적으로 신규이고 새로운 도전 과제들을 준다.

IR 미사일 추적기들과 IR Jammer들은 앞으로 수년간 각각의 대응책들이 경쟁적으로 개발될 것이다.

 

다음의 그림은 추적기의 렌즈가 오직 운용 중인 대역의 신호만 골라 추적기로 보내는 필터링을 보여준다.

(미사일 추적기 렌즈는 설계된 파장의 에너지만 필터링한다)

 

더 짧은 파장 대역 추적기는 제트 엔진의 내부와 같은 더 뜨거운 표적을 추적하는 반면 더 긴 파장 대역 추적기는 화염이나 공력가열 기체 표면과 같은 더 낮은 온도의 표적을 추적한다.

이러한 긴 파장 대역의 추적기들은 일반적으로 77K까지 냉각이 필요하다.

미사일은 오직 몇 초간 동안 동작하기 때문에 냉각을 위해 팽창 가스를 사용한다.

그러나 더 긴 시간 동안의 교전을 위해서는 긴 시간 냉각을 해 줄 수 있는 시스템이 필요하다.

이러한 긴 시간의 냉각은 레이저 기반 IR Jammer의 미사일 탐지기 부분에 또한 필요하다.

이는 재머가 미사일이 표적을 추적하기 이전에 선제적인 모드로 동작할 때에 특히 중요하다.

이러한 냉각 시스템을 단순화하는 것은 추적기의 복잡성을 줄이고 시스템의 신뢰성을 높일 수 있는 방법이 된다.

 

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Jamming Waveforms

복잡한 재머는 재밍 코드의 라이브러리를 갖고 매우 빠르게 동작할 수 있다.

재머의 서브시스템은 공격하는 미사일을 추적하고 미사일의 움직임을 결정하며 정확한 재밍 코드를 결정해야 한다.

정확한 재밍 코드는 특정 미사일의 reticle에 의해 생성된 파형과 닮았지만 추적기의 동작을 방해한다.

 

 

[ Nutated Tracker Reticle ]

다음의 그림은 nutated 추적기로부터의 파형을 나타낸다. 

(Nutated reticle에 재밍을 위해서는 표적이 reticle 밖으로 나가게 할 수있는 패턴에 에너지를 가해야 한다)

 

왼쪽은 표적이 reticle의 중심에 있는 모습이다.

여기서는 사각 파형 에너지를 생성한다.

오른쪽은 표적이 reticle의 외각에 존재하는 모습이며 에너지 패턴이 다르다는 것을 알 수 있다.

만약 재머가 이러한 패턴으로 강한 신호를 보낸다면 추적기는 표적 기를 reticle의 중심에 놓기 위해 오른쪽으로 움직일 것이며 이는 결국 미사일이 오른쪽으로 이동하는 것을 의미하고 원래의 표적으로부터 멀어지는 것이 된다.

 

[ Proportional Guidance Reticle ]

다음의 그림은 표적이 reticle의 중심으로부터 이루는 각도의 기능으로서 투명과 불투명 창을 갖는 회전하는 reticle을 보여준다.

(여러 투명/불투명 창을 갖으며 회전하는 reticle 모습)

 

왼쪽은 표적이 reticle의 중심에 있는 모습이다.

따라서 reticle로의 에너지 패턴은 제로이다.

오른쪽은 표적이 reticle의 경계에 있으며 에너지 파형은 reticle의 회전 당 10개의 펄스를 갖는 파형을 만든다.

만약 10개의 펄스를 갖는 강한 신호가 이 센싱 셀로 들어오면 추적기는 표적을 중심으로 보낼 필요가 있다고 생각하게 되며 따라서 미사일은 실제 표적이 있는 방향을 벗어난 방향으로 이동하게 될 것이다.

 

반응형

 

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Imagery Tracking

영상 추적은 아래의 그림과 같이 IR 센서의 FPA를 요구한다. 

(영상 추적기 내의 FPA는 픽셀 패턴을 캡쳐하는 디지털 신호를 생성한다)

 

현재의 추세는 많은 수의 픽셀을 만드는 것이며 이를 통해 정확한 영상을 얻을 수 있고 더 나은 표적 구분 능력을 가질 수 있다.

FAP 내의 표적 열 영상 위치는 미사일이 표적을 향해 날아가는 방향을 결정하게 한다.

만약 추적기를 방해하기 위해 flare가 발사되면 이 추적기는 추적하던 이미지와 flare 이미지를 비교하여 이 flare의 흔적을 지우게 된다.

이것은 IR 미사일에 대한 대응책에 매우 어려운 문제이다.

추적하던 항공기의 IR 영상은 항공기의 움직임에 따라 계속해서 바뀐다.

그래서 FPA의 중심으로부터 멀어지게 만들 수 있는 표준 패턴을 생성하는 것은 매우 어려워 보인다.

 

산업계에서 논의되고 있는 한 가지 방법은 매우 강한 신호를 FPA에 보내어 이를 포화시키는 것이며 이를 통해 화면을 하얗게 만들고 추적을 실패하게 만드는 것이다.

또 다른 방법은 더 강한 에너지로 FPA의 픽셀들을 고장 내는 것이다.

중요한 점은 회로에 손상을 줄 정도의 에너지는 일시적으로 기능 불능으로 만드는 에너지보다 세 배 이상은 강해야 한다는 것이다.

 

 

여기까지 IR 추적 미사일과 IR 추적 미사일에 대한 대응책, 최신의 영상 추적과 이에 대한 대응 방법 등에 대해 알아봤다.

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