지금은 안개속에 가려졌지만. 일본의 계획대로면 F-3 차기 전투기에 KU + C 밴드 레이더가 탑재될 계획 이라는데. 이렇게 되면
F-22 레이더(F-3전투기가 실전배치될 때까지 30년 이상의 공백이 있지만)를 능가하는 성능 이라고 평가하던데. KU 밴드의 어떤 이점이 있어서 그러는지 궁금합니다. 물론 출력이나 소자등의 차이가 있겠지만 KU밴드의 본원적 장점을 알고 싶습니다.
KU밴드의 본원적 특징을 묻는 글에
" f-3 전투기는 양 날개에 레이더가 들어가고, 편대에 공유돼서 스텔스 전투기에 뛰어난 레이더 성능을 보일 거라고
읽은 적이 있습니다."
양 날개에 들어가고 편대에 공유돼 대 스텔스 전투기 탐지에 뛰어난 것이 KU 밴드의 본원적인 장점인가봐요^^
미국의 F-35/22는 X밴드 이외에 K, Ku, C밴드 및 일부 S밴드에 대해서 스텔스 능력을 확보하고 있습니다.
왜냐하면, 목표에 대한 탐지 만이 아닌 "추적", "조준"을 위한 정밀유도를 위해 사용하는 레이더 밴드가 위의
X, K, Ku, C, S밴드들이기 때문에 그에 대한 스텔스능력 (초저피탐)을 구현했습니다.
스텔스탐지 레이더라고 불리는 것들은 VHF, UHF나 L밴드를 사용한 레이더들로 이들 장파 레이더는 파형특성상
분해능이 떨어지는 관계로 "탐지"는 가능할 수 있어도 "추적", "조준"이 불가능합니다.
러시아/중국에서는 이러한 단점을 바이스태틱 또는 멀티스태틱으로 방사전파에 대한 다중 수신장비(복수의 장소에 산개해서 전개)를 이용한 삼각측량등으로 탐지할 수 있다고 주장하고 있습니다만... ㅋ
제가 이전에 번역한 글에도 나오지만 미군은 "탐지"-"추적"-"조준"-"발사"에 이르는 모든 과정에 대해 완벽한 스텔스를 구현하려는 것이 아니라 이들 과정 중 어느 한 과정만 기능 못하게 함으로써 최종적으로 스텔스기가 공격당하는 것을 회피할 수 있게 된다고 이야기 하고 있습니다.
저 밴드에 초저피탐을 구현했다는 의미가 개개별이 아닌 동시에 4개영역 밴드에 초저피탐이 된다는 의미 인가요? X밴드에 최적화 되었다는 의미가 C밴드나 ku밴드에는 완전하지 않다는 의미로 받아 들여지는데요.
특히, S밴드까지 초저피탐? 최근 소식을 잘 모르겠지만 맞는 말씀인지.. 궁금하네요.
장파레이더로 극복하는 개념하고는 완전 다른 영역의 이야기인데 같이 설명을 해놓으셨네요.
The stealth coating on the U.S.-made fifth-generation fighters shields the aircraft from high-frequency radars operating in the Ku, X and C bands and some of the S band, but not from low-frequency systems utilizing L, UHF and VHF wavelengths, according to an article by Dave Majumdar at USNI News.
중국, 러시아가 대스텔스 레이더라고 지칭하는 것들에서 L밴드, VHF, UHF를 끌고 나오는 이유가
바로 스텔스기를 원거리에서는 Ku, X, C 등등의 레이더들로 탐지가 안되니 들고나온 것입니다.
물론, 기존 X, Ku, C 등등의 탐지추적레이더 주파수들로도 일정이상 "근거리"로 접근한 스텔스라면
잡을 수 있습니다. 또는 주파수출력이 크게되면 탐지할 수 있는 거리도 늘어나겠죠.
따라서, 미국스텔스기들은 상대국가 레이더시설에 대한 정보수집(전파수집) 활동으로 방대한 데이터베이스를
구축하고 작전에 들어갈 공역에서 패시브 방식으로 검출된 적 대공/항공기탑재 레이더의 방사파를 통해
적 위협을 판별하고 기체가 탐지 안될 거리까지 접근해서 작전을 펼치는 겁니다.
이런 질문을 하는 이유는 제가 이해하고 있기바를 해석하면.. 도료가 전파흡수 원리 때문인데요. 도료는 각종 화합물의 분자구조가 마치 전자회로(안테나)와 같은 구조를 가집니다. 그래서 특정 주파수를 받으면 유도전류가 발생하고 전자파를 열로 전환하는 구조입니다. 우리는 이를 전자파를 흡수한다고 생각하죠.
그런데 이런 분자구조는 화합물의 조정에 따라 마치 안테나의 길이가 달라지고 원하는 조성비에 따라서 특성주파수에서 최대 효율을 보이게 됩니다. 이렇게 흡수되는 주파수 영역과 흡수 되는 양을 증가하기 위해서 중첩해서 바르게 됩니다.
그런데 4개밴드 영역에서 동일한 저피탐성능을 가진다는 것은 이론적으로 성립하기 힘든 내용이거든요.. 그래서 여쭙는 겁니다.
그래서 제가 생각하기에.. 저 부분은 형상설계로 보면(이부분이 누락된게 아닌가) 특성상 특정 영역의 단파레이더는 모두 외부로 반사되어 초저피탐이 된다는 의미같고. 실제 스텔스에서 형상이 차지하는 부분이 80-90% 이상 차지한다고 생각해서 나온 문구가 아닐까요. 하지만 도료에서 완성되지 못한다면 스텔스에서 상당히 문제가 될것 같습니다.
4개 영역이 동일한 RCS를 보인다고 생각이 안되는데 제 생각이 틀린겁니까?
글쎄요 저 대역이 넓게 안보이는지 모르지만 용도 자체가 다르게 사용하고 있을 정도로 대역을 구분한데는 이유가 있을겁니다. 과거 우연히 본 스텔스 도료를 바른 물질에 레이더를 조사해서 주파수변화에 대한 반사파의 강도에 관한 자료는 X밴드 안에서도 다양하게 변하고 있었습니다. 그 대역폭은 생각보다 넓지 않았습니다. 심지어 외제산 도료와 국내 도료 비교 자료도 봤는데 그렇더군요.
저게 된다면 도료만으로도 스텔스를 이루는 날이 올겁니다.
X 밴드용 스텔스 도료라 해도 전파 흡수 특성은 X 밴드 안에서조차 변화가 심하다는 얘기는 날카로운 주파수 선택 특성이 있는게 아니란 얘기입니다.
안테나처럼 날카로운 주파수 선택 특성이 있다면 설계된 범위내에서는 변화가 거의 없이 평탄해야 하는 것이고요.
Ku, X, C ( 그리고 S ? ) 범위에 대해 모두 흡수 특성을 갖고 있다 해도, 이 들 밴드내에서 모든 영역에 대해 고른 흡수 특성을 가질리가 없죠. 애초에 안테나인 것도 아니고요. 오히려 카메라 렌즈의 코팅과 비슷하다 봐야 할지.. 한 가지 특성의 도료만 쓰는게 아니라 여러가지 같이 섞어서 쓰겠죠.
고주파에 대해 좀 더 잘 흡수하게 해놓으면 저주파에 대해서도 탐지는 될지 몰라도 추적은 어렵게 하는 목적을 달성할 수 있는 것이겠고요.
위의 얘기는 도료에 대한 것이고 형상도 같이 고려하면 좀 더 많은 변화를 줄 여지가 생길겁니다. 당연히 그렇게 만들고 있을 것이고요.
레이더는 고수님들이 잘알겠죠. 그냥 주제모르고 지껄여본다면...
일단 기본을 깔고 가자면 요근래의 전투기 레이더는 x 밴드 레이더가 주류를 이뤘는데 그 카운터로 나온게 스텔스 기능이죠. C + Ku 는 안티스텔스 전투기용 레이더라고 보는게 맞을듯합니다.
일반적으로 스텔스라하면 x 밴드를 기준으로 c , x, ku 밴드의 이 세 대역폭내에서 성능이 가장 잘나오게 되었습니다. 과거에는 출력과 해상도의 조화로 인해 전투기레이더로서는 x 밴드가 가장 효율적이었죠. c 밴드는 x 밴드보다 분해능은 떨어지지만 좀더 멀리 탐지가 가능하고 x 밴드 대비 스텔스 탐지가 비교적 유리합니다. 함정용/조기경보기용 레이더들은 S / L 밴드를 사용하기때문에 전투기들보다는 장거리추적에 용이합니다.
기술이 발전함에 따라 X 밴드레이더 보다 장거리 추적을 위해서 C 밴드를 장착하고 좀더 정밀한 단거리 추적을 위해 Ku 밴드를 사용합니다. Ku 밴드는 비교적 작은 사이즈로도 충분한 정밀도를 확보할 수 있고 빔폭을 좀더 좁게 설정할수 있어서 특정지점에 대한 집중탐지에 유리합니다. 거기에 큰사이즈의 레이더사이즈가 필요없으므로 C / X 밴드 레이더처럼 굳이 가장 큰 안테나를 설치하기 좋은 기수 레이돔을 고집할 이유가 없습니다. 기체에 붙여서 쓸수 있는 레이더라고 할만하죠. 스마트스킨 레이더에 활용하기에 최적의 레이더밴드라고 볼수있을듯합니다. K / Ka 밴드는 아직 전투기용으로 쓸만하지는 않아서... 러시아 T-50 에 L 밴드를 동체에 붙여쓰고 레이돔에 X 밴드를 쓰는 멀티밴드 레이더 시스템을 쓰고있는 것의 발전형 일본판이라고 봐야할거같습니다. 개인적인 생각으로는 메인 레이더를 X밴드로 놓고 C 밴드를 사용해서 장거리 탐지에 활용하고 Ku 밴드는 정밀추적에 활용하는 모양새가 될듯하네요. 알려지기론 F-3의 AESA 레이더는 C밴드부터 Ku 밴드까지 광대역으로 커버한다고 하는데 AESA 소자마다 별도의 대역폭을 분배한다는 걸로봐선 레이더 하나로 멀티밴드를 쏴대는 거라고 봐야할거같습니다. 이게 가능한건지 여부는 제껴두고 저RCS 탐지능력으로서는 현재로서는 최상위 기능이 아닐까 보여지네요.
AESA 라 해도 안테나 설치 위치에 따른 시야각 문제는 피할 수 없습니다. 옆쪽이나 뒤쪽은 보지 못하는거죠. 정면을 보도록 설치해야 하고 주위에 시야를 가리는 금속물체(기체 자신 포함)가 없어야 하니까, 설치할 장소는 자연히 기수 레이돔이 됩니다. 그리고 좀 더 넓은 시야각을 위해 기계식 레이다처럼 물리적으로 안테나 각도를 변화시킬 경우를 위해서도 그렇고요.
Ku 밴드 레이다는 더 작게 만들수 있다지만, 시야각을 정면으로 하려면 여전히 기수 레이돔이 최적.
제가 우기기만 하는것 같아 이쯤해서 마무리는 하는데 이게 맞다면 러시아 일본 등 다수의 나라가 뻘짓을 하는 거죠. 레이더 밴드를 다양화하는데.. 대스텔스에 대한 방향성이 없다면 X밴드를 고도화 하는게 더 효과가 클거라 생각합니다. 오늘도 많이 배우고 가는데.. 아직 모두 동의하기에는 제가 모르고 의문이 가는 부분이 많네요. 각종 보고서나 기사가 그렇다 하니 그렇구나는 하는데.. 개념이 이해가 되지 않네요.. 담에 기회가 된다면 배우겠습니다. 잘 보고 갑니다.
기수 레이돔에 장착한 레이다는 정면 중심일 수밖에 없으니까요. 상하좌우 각각 60 도씩 해서 120 도의 시야각 그 정도가 최대치.
날개에 Ku 밴드 레이다를 단다는 것은 이런 목적. Ku 밴드 레이다는 좀 더 소형화가 가능해서 나온 발상이기도 하고요.
2. 저주파 ( C 밴드, S 밴드 등 ) 를 쓸 수 있게 하는 것.
추적은 힘들지만, 탐지에 효과적이고 장거리이기까지 한 C 밴드, S 밴드용 AESA 레이다는 기수 레이돔에 넣기에는 크기가 커진다는 문제가 있죠. 그래서 넓은 면적을 갖고 있는 동체, 날개에 다는 것.
다만 이 경우 시야각은 상당히 좁아지지만, 여러대의 레이다를 마치 이지스함의 레이다마냥 사방 팔방에 달아놓으면 전방향 탐지가 어느 정도 가능할 수 있겠고요. 물론 그렇게 해도 정면과 후방은 스마트 스킨 레이다로는 감지가 힘들 것이지만, 정면은 기수 레이돔의 주 레이다로 커버될테고요.
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어디 있는지 감을 잡을 수 없는 적기를 기존 기수 레이돔의 좁은 시야각만으로 탐지한다는 것은 힘든 얘기인 것이고 전방향 실시간 탐지가 가능한 비교적 저주파 레이다를 쓰는 것은 스텔스 탐지에 훨씬 유리하게 될겁니다. 단순히 시야각을 넓히기만 하는 것은 아니란 얘기죠.
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당연한 얘기겠지만, 이렇게 스마트스킨 적용하려면 기체의 발전기 용량도 대폭 커져야 할겁니다. 또한 레이다 신호 처리를 위한 프로세서도 대폭 증강되어야 할거고 이를 위한 전력 감당할 발전기 용량 확보 필요.
이쯤 되면 기체 하나 하나가 조기경보기 수준이 되어버린다는 얘기이기도 하죠. 물론 탐지 거리는 조기경보기보다 훨씬 짧겠지만..
KU밴드의 장점은 작은 안테나로도 높은 해상도를 얻어낼 수 있다는 것입니다. 그게 본원적 장점입니다. 물론 따지고 들면 이 본원적 장점이라는 것도 어중어중해서 아예 그 장점을 확실히 극대화하려는 선택이 더 흔합니다. 이를테면 롱보우 레이더의 Ka밴드 말입니다.
일본이 C/X/KU밴드의 다중 밴드를 구상했었던 이유는 잘 모르겠는데. 최근 들어 C밴드 대역이 계륵취급을 받고 있고, 실제로도 UWB(광대역) 기술이 등장하며 X밴드가 C밴드의 영역까지 침습하고 있어 그 존재감이 더더욱 희미해지고 있는 상태입니다.
실제로 NATO밴드 기준 E~H대역까지 커버하는 UWB레이더의 IEEE기준 대역은 C~X밴드입니다.
즉, 구태여 C와 X밴드를 따로이 구분할 필요성이 점차 사라지고 있다는 소립니다. F-3의 장점으로 내세우던 그 개념조차도 이미 시대에 뒤떨어진 소립니다. 이미 X밴드로 알려진 레이더들의 운용 주파수는 KU밴드의 그것까지 침습하고 있습니다. 중심주파수 대역이 X밴드에 더 가까울 따름이라 X밴드 레이더라고 하는 물건도 많다는 것입니다.
결국 장단이 확실한 몇몇 중심대역만 군용으로 살아남는 추세입니다.
따지자면 L밴드, S밴드와 X밴드. 그리고 Ka밴드가 그것이지요. 이 추세대로라면 결국 S밴드와 X밴드 역시 언젠간 만날 것이라고 하니 주로 사용되는 대역주파수의 장단을 섞으려고 그 중간을 택하던 주파수대역들의 존재감은 갈수록 희미해지다 못해 사라져갈 것입니다.
무슨 무슨 대역을 논하기보단...
주파수에 대해서 먼서 알아보시는 것이 순서 아닐까 합니다.
주파수는 저주파부터 고주파로 그 단위별로 대역을 설정해서 관리하고 있죠.
그 하나가 많은 분들이 말하는 X밴드대역...지금 님이 말하고 계시는 Ku밴드대역등등이죠.
저주파는 쉽게 말해서 우리가 말하는 주파수도 대역으로 설명할수 있겠죠.
소리도 주파수인데 건물뒤에서도 소리를 들을수 있죠
즉, 저주파의 경우 빛처럼 직선으로 가는 것보단 주파수파장이 길기에 물체의 방해를 피해서 멀리까지 갈수 있죠.
반면에 고주파의 경우 가면갈수록 빛과 비슷한 성향으로 변합니다.
물론 빛또한 주파수죠. 즉, 직선운동에 가깝게 파장의 길이는 짧아지죠.
저주파의 경우 많은 정보를 실을수 없습니다만, 고주파는 많은 정보를 실을수 있다는 장점이 있죠.
그래서 고주파를 이용한 레이다가 상대적으로 많죠.
저주파레이다가 최근에 각광을 받고 있는 것은 스텔스기를 잡을수 있다라는 것 때문인데 문젠 저주파이기에 많은 정보를 얻진 못한다는 점이죠.
C밴드대역의 레이다는 저주파레이다로 보시면 맞을 것이고요.
Ku밴드대역은 고주파레이다겠죠.
다만 고주파를 사용하려면 좀더 출력(W)이 좋아야 합니다.
그래서 발전기가 좋아야 되고 말이죠....
작성일 : 17-07-07 15:10
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