다음은 JED 저널에 실린 수동형 레이다 기술의 장점과 미래에 대한 기사입니다.
서 론
우크라이나 전쟁은 전자기 운영 환경에서 signature의 관리가 얼마나 중요한지를 다시 알게 해 주었다.
성공적인 signature 관리 전략은 지휘하에 있는 모든 군대가 적으로부터 탐지되고 표적화 되는 것으로부터 회피할 수 있게 해 준다.
한 가지 떠오르는 기술은 전자기 signature를 줄이는 수동형 레이다(Passive Radar)이며 이는 더욱 은밀한 방법으로 “see and sense” 기능을 제공할 수 있다.
수동형 레이다 기술은 상용 텔레비전이나 라디오 방송 타워와 같은 협조적 또는 비협조적을 포함한 신호를 활용한다.
수동형 레이다 시스템은 계속해서 특정 지역을 모니터링하고 측정하며 항공기가 그 지역을 지나가면서 반사되는 신호를 탐지한다.
TV나 라디오 타워와 같은 에미터의 위치를 정확히 앎으로써 이를 기준으로 하여 수동형 레이다는 항공기를 추적하고 움직임을 정확하게 탐지할 수 있다.
즉, 수동형 레이다는 특정 지역에서 기준이 되는 신호를 모니터링하고 이 영역에서 항공기로부터 반사되어 발생한 이상 신호를 탐지하는 것이다.
이것은 스텔스 항공기도 탐지할 수 있다.
물론 이는 항공기의 스텔스 설계 정도와 기준 신호의 주파수가 어느 것이냐에 따라 달라진다.
수동형 레이다와 ESM(Electronic Support Measures) 시스템은 서로 유사한 RF 수신기 기술을 사용하지만, 이들의 시스템 동작 방식은 서로 다르다.
ESM 시스템은 항공기 레이다로부터 방사되는 신호를 직접 측정하며 반대로 수동형 레이다는 항공기로부터 반사되어 온 에너지를 측정하며 일반적으로 신호의 세기가 약하고 따라서 더욱 민감한 수신기가 요구되고 표적 추적을 위해 신호처리가 더 필요하다.
서방 국가들에서는 여전히 이러한 수동형 레이다에 대한 개발과 운영 평가를 진행하고 있지만 러시아와 중국은 이미 이러한 시스템들을 많이 보유하고 있다.
중국은 남중국해에 그들의 인공 섬들에 여러 수동형 레이다 시스템들을 배치하여 A2/AD 전략을 지원하고 있고 그들의 해상 경비선들에게 실시간 선박 교통 정보를 제공하고 있다.
떠오르는 시장
1980년대에 체코 회사인 ERA는 바르샤바 조약기구에서 가장 유망한 지상 기반 ESM 시스템 개발업체였으며 1999년 체코가 NATO에 포함되면서 이 회사는 유럽과 다른 국가들의 EW 프로그램을 지원하여 왔다.
이 회사의 영업 책임자인 Petr Burián는 계속되는 우크라이나 전쟁과 아시아-태평양 지역의 긴장이 높아지면서 수동형 센싱 시스템 시장은 부흥과 호황이 계속되고 있다고 말한다.
그에 따르면 세계적으로 운영되고 있는 세 가지 수동형 센싱 기술에는 450 km까지 에미터를 탐지하고 추적할 수 있는 수동형 ESM 추적기( PET, Passive Electronic support measures Tracker)와 300~700km까지 탐지가 가능한 LoS(Line of Sight)/OTH(Over the Horizon) 방향탐지(DF), 그리고 50km까지 탐지 가능한 PCL(Passive Coherent Location) 기술이 있다.
“PET 시스템은 표적이 방출하는 전자기에 따라 공중 플랫폼뿐만 아니라 지상/해상 표적도 탐지하고 식별할 수 있다.
이 시스템은 여러 군데에 분산되어 있는 ESM 스테이션에서 수신한 신호의 시간 차를 이용하여 특정 펄스 신호가 정확히 어디서부터 오는지를 알아낼 수 있다.
이러한 원리는 TDOA(Time Difference of Arrival)라고 부른다.”
PET는 수동 모드 덕분에 사실상 탐지가 불가능하고 장기적인 비밀 정찰에 사용될 수 있다.
또한 전자 재밍에 의한 방해도 불가능하며 그 이유는 재머 신호 역시 적의 행동에 대한 정보를 제공해 주는 소스가 되기 때문이다.”
유럽 이외의 국가에서는 핀란드 회사인 Patria에서 어떻게 수동형 레이다 시장이 중요 성장과 혁신을 경험하고 있는지 말한다.
“이 기술에 대한 많은 관심이 있으며 수동형 레이다 기술의 주로 방산 분야에서 활용된다.
능동형 레이다를 위기 상황에서 사용하는 것은 위험성이 높다.
그러나 ESM과 같은 기술은 표적을 탐지하고 위치를 알아낼 수 있다.
과거에 수동형 레이다는 주로 대체 자산 또는 gap-filling 자산으로 여겨졌다.
그러나 오늘날 다양한 활용에 있어서 능동형 레이다를 완전히 대체할 수 있다고 확인되었다."
미국에서 Syracuse Research Corp.(SRC) 사 또한 북아메리카뿐만 아니라 유럽과 그 외 지역에서 수동형 레이다 시장이 급격하게 확장되고 있다고 보고 있으며 이는 수동형 센서의 기술 AESA 기술의 발전 때문이며 다중 채널/엘리먼트의 디지타이징, MIMO(Multi-Input Multi-Output) 레이다 기술, 발전된 파형, 고성능의 탑재 컴퓨터를 통한 센서 가까이서의 복잡한 처리의 가능 때문이라고 말한다.
“수동형 레이다는 에너지 발산 없이 시스템 배치에 추가적인 생존성을 제공해 준다.
더 나아가 이 시스템은 움직이는 표적 위치와 SAR 영상, 그리고 상황 감시를 강화해 줄 수 있는 독특한 현상 수집 능력등 감시 기능에 있어서 유일한 기능을 제공할 수 있다.”
호주 기업인 Silentium Defence의 CEO인 James Palmer 박사는 복잡하고 도전적인 환경의 모든 도메인에 걸쳐서 작고 저렴하여 많은 플랫폼에서의 수요와 결합한 수동형 레이다가 어떻게 계속해서 성장할 수 있는지 설명한다.
“지상에서 우주까지, 고객들은 단순히 스위치를 켜서 지속가능한 감시가 가능하며 스펙트럼 라이선스를 요구하지 않고 사용자의 존재를 밝히지 않는 경쟁적이며 빠르게 배치가 가능한 감시 솔루션을 찾고 있다.
수동형 레이다는 이러한 도전적인 과제에서 유일한 가치를 제공할 수 있다.”
임무에서의 수동형 레이다 활용
호주 Selentium Defence사의 Palmer 박사에 따르면, 수동형 레이다의 활용 케이스는 다양하며 일반적으로 네 가지의 공통된 운영적 장점을 활용한다고 한다.
그것은 낮은 방출 또는 낮은 탐지 확률과 순시 커버 영역과 함께 지속적인 감시, 단순화된 전개, 그리고 전자기적으로 복잡한 환경에서의 전개 능력이다.
“군사적 환경에서 system-of-system 접근의 한 방법으로서 우리의 시스템을 찾는 요구가 많으며 이는 무인 시스템으로부터의 위협에 대응하기 위함이다.
무인 시스템은 자동화와 지속성, 그리고 페이로드 탑재 용량의 발전과 함께 진화하고 있다.
이제 많은 수의 무인 시스템은 ‘back to base’ 통신 링크 없이 운용되어 드론으로부터 방출되는 무선 주파수를 탐지하는 전통적인 수동형 RF 센서를 가지고 이를 탐지하고 추적하는 것이 어려워졌다.
이러한 시나리오에서 우리의 제품은 ‘dark 드론’을 포함하여 비방사 물체를 탐지할 수 있으며 사용자의 존재를 드러내지 않거나 표적에 대한 어떤 시도를 의도하지 않는 사일런트 감시가 가능하다.”
전술적 활용 분야에서 Silentium사는 어떻게 수동형 레이다의 사이즈와 무게 그리고 소모전력을 줄이는 데에 집중하고 있는지 설명했다.
“Maverick M8”과 같은 수동형 레이다 시스템은 빠르게 전개가 가능하다.
군인에 의해 이동 가능한 M8 시스템은 세계에서 가장 작은 크기와 무게, 그리고 전력을 갖는 수동형 레이다 시스템으로서 백팩에서 전장 상황 감시 기능 제공까지 7분이 걸리지 않는다고 한다.
이러한 시스템은 전장의 다층 센서 네트워크 환경에서 사일런트 감시가 가능하다.
또한 현재의 뜨고 있는 수동형 레이다의 활용 케이스를 고려하면 ERA사는 이 기술이 어떻게 GBAD(Ground Based Air Defense)에 적용할 수 있고 지상, 공중 그리고 해상의 다중 도메인의 표적 추적에 적용할 수 있는지 설명했다.
ERA사는 PET와 GBAD 발사 유닛과의 통합 솔루션을 찾고 있으며 이는 GBAD 내의 능동형 레이다를 활성화시키지 않고 수동형 발사 제어 또는 수동형 킬 체인을 구축하는 것이다.
이는 또한 GBAD 유닛이 자주 위치를 이동할 필요 없이 은밀한 작전을 가능하게 한다.
게다가 PET는 추가적인 활용 케이스에서 매우 높은 가치를 갖는다.
기존의 레이다와 비교할 때 PET는 탐지한 표적에 대한 더욱 정확도 높은 식별을 제공할 수 있다.
레이다 또는 PCL 수동형 레이다가 오직 표적의 카테고리(전투기, 수송기, 순항 미사일, 헬리콥터 등)를 식별할 수 있는 반면에 PET 시스템은 수신된 신호를 분석하여 특별한 타입의 버전을 식별하거나 탑재 레이다의 운용 모드를 식별할 수 있다.
연속파를 탐지하고 분석하는 최근의 능력은 매우 중요한 개발이다.
PET는 무인기의 원격 제어 신호를 수신할 수 있으며 또는 무인기의 카메라에서 나오는 비디오 송신 신호 그리고 데이터링크를 포함한 광범위한 통신 시스템 신호를 수신할 수 있다.
PET의 정확한 파라미터는 밝히지 않았지만 시스템은 드론이 이륙 즉시 탐지할 수 있고 수십 킬로미터 밖에서 비행경로를 추적할 수 있다고 한다.
추가 사용 사례에는 수동형 레이다가 전자 지원과 전자 정보를 강화할 수 있는 공중 방어와 감시를 포함한다.
이 경우에 관심 영역에서 방사된 전자기 소스는 분석되고 여기서 획득한 정보는 현재의 위협을 식별하고 자국 내나 동맹국의 사령부에 제공될 수 있다.
PET 시스템은 표적의 데이터 베이스를 업데이트하고 계속해서 확장시킬 수 있는 툴을 제공한다.
표적 또는 위협에 대한 전자 데이터 베이스는 군의 노하우로서 보호되어야 하는 매우 중요한 부분이며 NATO 동맹국들 간에도 어느 정도 제한된 범위에서만 서로 공유된다.
ERA는 또한 센서에 의해 수집된 정보를 효과적이고 자동적으로 처리할 수 있는 툴과 임무 후 분석 툴을 제공한다.
수동형 레이다의 장점
독일 기업인 Hensoldt사에 따르면 수동형 레이다의 가장 큰 장점은 은밀한 운용과 저 비용이다.
유일한 수신기 센서와 단순하고 회전하지 않는 안테나를 기반으로 경제적인 이점은 낮은 운용 비용이다.
Patria사가 강조하는 수동형 레이다 기술의 이점은 느린 속도의 작고 은밀한 표적을 탐지할 수 있는 능력이다.
이 회사는 다양한 제품군을 보유하고 공중 감시 도메인에도 운영하고 있으며 여기에는 MUSCL 수동형 레이다와 ARIS-ESM 시스템이 포함된다.
ERA사는 우크라이나 전쟁과 관련해서 미방사 시스템의 추가적인 이점은 시스템이 만들어내는 전자기 signature가 없다는 것이라고 말한다.
우크라이나 전쟁에서 볼 수 있듯이 방사 제어는 핵심 고려사항이 되었으며 능동형 레이다는 빠르게 표적이 된다.
러시아와 우크라이나는 전쟁을 통해 지상 기반 레이다 시스템을 계속해서 탐지하고 파괴하였다.
반면에 수동형 레이다는 사용자의 존재를 드러내지 않고 유사한 정보를 제공할 수 있는 것이다.
수동형 레이다는 미방사 표적을 탐지하고 추적할 수 있다.
ESM과 같은 기존의 수동형 감시 시스템은 이러한 방사하지 않는 표적을 탐지할 수 없다.
반면에 수동형 레이다는 반사된 RF 에너지 만을 수신하여 이러한 은밀한 위협을 탐지하고 추적할 수 있다.
수동형 레이다는 대부분의 RF 에너지를 송신 소스로서 활용할 수 있기 때문에 이러한 레이다 시스템의 활용을 방해할 장벽은 거의 없다고 볼 수 있다.
수동형 레이다 시스템의 미래
Hensoldt사는 수동형 레이다의 미래는 매우 밝다고 전망하고 있으며 향후 5에서 10년 이내에 이 기술은 공중 방어 네트워크에서 중요한 역할을 수행할 것이며 다양한 소스와의 통합으로 실시간이면서 AI 기반의 공중 감시 상항을 제공할 것이라고 말한다.
ERA사는 그들의 지상 기반의 솔루션을 공중과 우주 도메인으로 확장할 것이라는 계획을 밝혔으며 기계 학습 소프트웨어 알고리즘과 데이터 처리를 활용한 높은 수준의 자동화는 인간의 개입을 최소한으로 줄여줄 수 있는 큰 역할을 할 것이라고 말한다.
또 다른 관심 영역은 양자 센싱이며 현재의 하드웨어적인 제한을 해결해 줄 것이다.
Silentium사는 수동형 레이다가 계속적으로 운영적 장점을 제공할 것이라고 말한다.
증가된 신호 처리 능력과 컴퓨팅 파워는 수동형 레이다가 계속 성장할 것이라는 것을 의미한다.
저궤도의 많은 위성들은 우주에서의 일루미네이터로 활용될 수 있으며 지상의 일루미네이터가 너무 멀리 있는 경우에 수동형 레이다가 배치될 수 있는 가능성을 열어준다.
앞으로 5에서 10년 후면 수동형 레이다 시장은 계속 성장하고 기술은 성숙화되며 방위산업이 이끄는 듀얼 사용 기술로서 계속해서 개발될 것이다.
수동형 레이다가 오늘날 실질적인 가치를 가져다주는 활용 케이스가 있지만 아직은 고려되지 못한 이 보다 더 많은 기술의 활용이 있을 것이다.
그러한 이유로 수동 레이다의 기술 미래는 밝다.
출처 : The Journal of Electromagnetic Dominance, January 2025
'Military Information' 카테고리의 다른 글
| 미 해군의 RSA 개조를 통해 본 비즈니스 제트 항공기 개조 - (1) (2) | 2025.02.16 |
|---|---|
| 능동형 레이다와 수동형 레이다의 결합 (0) | 2025.02.10 |
| HARM에 대하여 (1) | 2025.02.01 |
| 살상을 시작한 AI 강화 Kamikaze 드론 - 2024.01.19 (5) | 2025.01.26 |
| 미국 보다 15배 빠른 중국의 전자전 시스템 설계 소프트웨어 개발 - 2025.01.11 (0) | 2025.01.19 |
댓글