합동이동표적감시통제기 사업과 ISTAR-K
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합동이동표적감시통제기 사업과 ISTAR-K
  • 신선규 기자
  • 승인 2021.04.03 17:41
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한국군 감시정찰자산의 핵심

국방중기계획(2021년 ~ 2025년)

국방부는 2021년부터 2025년까지 향후 5년의 군사력 건설과 전력운영을 위한 국방중기계획을 수립하고 이를 2020년 8월 9일에 공표하였다.

 국방중기계획에 들어있는 획득 사업에는 감시정찰능력 강화가 강조되고 있다.

 감시정찰능력 강화는 현 정부의 국방정책기조인 전시작전통제권 환수와 깊은 연관이 있는 핵심 전력 증강 프로그램이다. 그중에서도 합동이동표적감시통제기 도입은 국방중기계획에 포함된 감시정찰체계 도입 사업의 핵심이다.

합성개구레이더가 핵심 장비

ISTAR-K는 한국의 합동이동표적감시통제기 사업에 제안되고 있다.
ISTAR-K는 한국의 합동이동표적감시통제기 사업에 제안되고 있다.

합동이동표적감시통제기는 모두 정찰 표적을 스캔하여 영상을 생성하는 합성개구레이더(이하 SAR)를 핵심 정찰 임무 장비로 운용하는 정찰 자산이다.

SAR 레이더는 X 밴드에서 작동하며, 공대지 스캔을 하면서 거리 성분과 방위 성분의 신호를 수신하여 이를 처리, 모델링함으로써 2차원 SAR 영상을 구현하게 된다.
 
이를 RDA(Radar Doppler) 알고리즘이라고 한다. RDA 알고리즘에서 신호를 처리하여 생성된 raw 데이터에 펄스 압축을 사용한 거리 압축을 적용하고 방위 성분 FFT(Fast Fourier Transformation) 알고리즘과 거리 보정 알고리즘, 방위 압축과 방위 성분 IFFT(Inverse FFT) 알고리즘을 적용하여 최종적으로 SAR 영상이 생성되는 것이다.

합동이동표적감시통제기 : 감시정찰자산이자 지휘 통제기

ISTAR-K는 감시 정찰 임무와 함께 지휘 통제 기능도 담당할 수 있도록 설계된 C4ISR 플랫폼이다.
ISTAR-K는 감시 정찰 임무와 함께 지휘 통제 기능도 담당할 수 있도록 설계된 C4ISR 플랫폼이다.

ISTAR-K는 현재 운용되고 있는 유인 SAR 정찰기인 금강 정찰기와도 구별된다.
금강 정찰기는 SAR 영상을 생성하여 이를 LOS가 짧은 대용량 데이터 링크로 전송하는 정찰기 임무만 수행하는 반면, ISTAR-K는 영상 정보를 지상으로 전송하기 위한 대용량 CDL(Common Data Link)와 함께(총 2 종류의 CDL 통합 예정) ISTAR를 C2 노드로 하는 전술 데이터 통신망을 기반으로 공대지 작전 플랫폼들을 지휘 통제하기 위한 UHF 대역 전술 데이터 링크도 운용하는 지휘 통제기 역할도 담당하게 된다.

이에 따라서 ISTAR-K에 통합되는 UHF 대역 전술 데이터 링크 단말기는 C2 노드의 단말기로서 그에 맞는 IER(Information Exchange Requirement)가 세팅될 것이다.

 Raytheon에서 한국에 제안하고 있는 합동이동표적감시통제체계 솔루션인 ISTAR(Intelligence Surveillance Target Acquisition and Reconnaissance)-K는 한국 공군과 육군 항공대, 그리고 전술지대지미사일(KTSSM) 포대 등을 지휘 통제하기 위한 한국형 네트워크 중심 작전체계에 커스터마이징 된 체계로 만들어질 수 있다는 점에서 한반도 전구에서의 킬 체인과 공지작전에 걸맞는 공대지 임무 지휘통제 플랫폼이 될 수 있을 것이다.

 SAR 체계와 EO/IR 센서로 영상 정보를 생성할 수 있는 정찰기가 지휘 통제를 할 수 있는 통제기로서 직접 공대지 작전 세력을 관제하는 것이 영상 자료에서 추출한 표적에 대한 공대지 작전을 MCRC에서 지휘 통제하는 것보다 더욱 절차가 간소하고 소요 시간이 짧다.

이는 즉응적인 타격을 필요로 하는 긴급요청(emergency call)에 의한 CAS와 JFA(Joint Fire Area)에서의 작전, BMOA(Ballistic Missile Operating Area)에서의 돌출 표적 제거를 위한 공대지 작전 등에서 위력을 발휘하게 된다.

 즉, 각종 공지작전과 킬 체인에서  합동이동표적감시통제기가 공대지 정찰 임무를 수행하면서 직접 공대지 임무를 지휘 통제하는 것이 SAR 정찰 플랫폼과 지휘 통제 중추(MCRC)가 구별되는 것보다 더욱 효과적이라는 것이다.

 한국군의 네트워크 중심 작전 능력과 ISTAR-K

ISTAR-K의 HISAR-500 레이더는 X 밴드 AESA 레이더로서 SAR, GMTI 기능뿐만 아니라 해상 표적을 식별하기 위한 ISAR 기능도 보유하고 있다.
ISTAR-K의 HISAR-500 레이더는 X 밴드 AESA 레이더로서 SAR, GMTI 기능뿐만 아니라 해상 표적을 식별하기 위한 ISAR 기능도 보유하고 있다.

SAR가 통합되는 감시정찰자산이자 동시에 네트워크 중심적인 공대지 작전에서 C2 노드 역할을 수행하는 지휘 통제 플랫폼인  합동이동표적감시통제기는 고성능 SAR와 함께 한국군의 네트워크 작전 체계에 융합될 수 있어야 한다는 것이다.
한국군의 네트워크 작전 체계에 융합될 수 있다는 점이 ISTAR-K의 독보적인 강점이라고 할 수 있다.

Raytheon에서는 한국형 ISTAR의 항공 전자 configuration 구축에 한국 방위산업체들의 참여를 유도하려 하고 있다.
한국 방산업체 제품 중  한국형 ISTAR에 통합 가능한 체계 예시로는 한화 시스템에서 개발하는 DIRCM과 한화 시스템의 Link-K 2단계 체계 터미널인 공중 JTDLS(Joint Tactical Data Link System) 등이 언급된 바 있다.
ISTAR-K의 임무 컴퓨터와 자체방어체계 코어는 개방형 구조(open architecture)로 설계되어 이처럼 고객의 원하는 체계를 수용, 운용할 수 있는 것이다.

 한국형 ISTAR와 대화력전, 차단 작전

ISTAR-K에 탑승하는 승무원은 조종사와 전술 지휘관, 통신 담당 인원, 영상 분석 담당 인원, 전장 지휘 통제 인원 등으로 구성되어 있다.
ISTAR-K에 탑승하는 승무원은 조종사와 전술 지휘관, 통신 담당 인원, 영상 분석 담당 인원, 전장 지휘 통제 인원 등으로 구성되어 있다.

한국형 ISTAR는 개방형 구조로 설계되어 Link 16뿐만 아니라 한국형 전술 데이터 링크 중 하나인 Link-K도 통합될 수 있으며 실제로 Raytheon은 이와 같이 한국산 방산제품 적용에 개방적인 제안을 하고 있기 때문에 Link 16과 Link-K 둘 중 하나를 선택하여 통합하거나 혹은 두 가지 체계를 함께 한국형 ISTAR에 통합함으로써 ISTAR-K가 Link 16이 통합된 공대지 작전 플랫폼뿐만 아니라 Link-K가 통합된 공대지 작전 플랫폼에 대한 C2 노드 역할도 수행할 수 있는 그야말로 "한국형 지휘통제기"로 만들어질 수 있는 가능성이 있다는 것이다.

 AH-1S와 LAH 공격헬기, KA-1 전선통제기와 같은 항공기뿐만 아니라 유도탄 대대에도 Link-K가 통합되어 있다. 그러므로  ISTAR-K에 Link-K가 통합되면 유도탄 대대와 연동하게 되는 것도 가능하다.

한국군이 보유한 지대지 유도탄 중 KTSSM은 대화력전과 차단 공격 용도로 주로 사용된다. 해당 유도탄 사격 포대들을 지휘하는 유도탄 대대와 ISTAR-K에 통합된 Link-K가 상호 연동하면서 북한 화력진지의 좌표와 이동 중인 적 자행포(자주포)와 방사포 제대의 GMTT 등을 유도탄 대대에 제공하면 유도탄 대대에서 각 포대에 KTSSM으로 타격할 표적을 분배하는 것이다.

 이처럼 합동이동표적감시통제기가 표적 획득과 표적 분배, 공대지 임무 통제까지 모두 수행하게 되면 대화력전과 차단 작전, 근접항공지원 소요 절차가 대폭 간략화되면서 소요 시간이 단축된다.

 ISTAR-K와 해상 작전

HISAR-500의 SAR는 전천후 영상 정찰 체계로, 그리고 EO/IR 센서는 SAR보다 분해능이 높은 영상 정찰 장비(IR은 전파보다 파장이 짧기 때문)로 상호 보완적으로 사용된다.
HISAR-500의 SAR는 전천후 영상 정찰 체계로, 그리고 EO/IR 센서는 SAR보다 분해능이 높은 영상 정찰 장비(IR은 전파보다 파장이 짧기 때문)로 상호 보완적으로 사용된다.

한국형 ISTAR에는 ASTOR(Airborne Stand-Off Radar), 즉 영국 공군의 퇴역한 Sentinel R1 항공기에 통합되어 있는 합성개구레이더인 HISAR-300보다 더욱 진보한 시스템인 HISAR-500이 통합된다.

HISAR-500의 분해능과 탐지거리 자료를 보면 해상 모드 탐지거리도 명시되어 있다.
HISAR-500에 SAR, GMTI 기능뿐만 아니라 해상 표적을 영상으로 식별하고 추적하기 위한 역합성개구레이더(ISAR : Inverse Synthetic Aperture Radar) 기능도 보유하고 있음을 의미한다.

HISAR-500이 통합된 ISTAR-K는 정찰기, 지휘 통제기의 역할뿐만 아니라 해상 초계기 역할도 수행할 수 있다는 것이다.

HISAR-500 레이더는 RCS 3 평방미터의 소형 보트에 대한 ISAR 탐지거리가 분해능 1.5m는 130nm(240.76km), 그리고 분해능 3m는 170nm(314.84km)이다. HISAR-500은 AESA 레이더(X 밴드)이기 때문에 이처럼 소형 표적에 대해서도 탐지거리가 길다.

 방공망 제압 SEAD 작전과 ISTAR-K 항공기

HISAR-500 레이더의 SAR 레이더는 X 밴드에서 작동하며, 공대지 스캔을 하면서 거리 성분과 방위 성분의 신호를 수신하여 이를 처리, 모델링함으로써 2차원 SAR 영상을 구현하게 된다. 이를 RDA(Radar Doppler) 알고리즘이라고 한다.
HISAR-500 레이더의 SAR 레이더는 X 밴드에서 작동하며, 공대지 스캔을 하면서 거리 성분과 방위 성분의 신호를 수신하여 이를 처리, 모델링함으로써 2차원 SAR 영상을 구현하게 된다. 이를 RDA(Radar Doppler) 알고리즘이라고 한다.

ISTAR-K의 운용은 SEAD 작전에서도 큰 위력을 발휘할 수 있다. 이는 ISTAR-K가 HISAR-500 SAR/GMTI 레이더와 함께 ELINT 체계, 그리고 전자전 데이터 공유가 가능한 전술 데이터 링크(Link 16, Link-K)를 통합 운용할 수 있도록 설계되기 때문이다.

 ISTAR는 SAR 영상 분해능 3m 생성 가능한 스캔 거리가 380km에 달하는(1.5m 분해능 SAR 영상 스캔거리 280km) HISAR-500 레이더의 능동위상배열 어레이 2기를 기수 하부의 임무 장비 하우징 구조물 좌측과 우측에 통합하여 사용함으로써 적대 공역에서 좀 더 멀리 이격된 상태에서 더욱 깊은 종심 지역을 스캔하여 ISTAR에 통합되는 광대역 ELINT(ISTAR에는 L3 Technologies가 제작하는 ELINT 체계인 Olympia 시스템 통합)가 탐지하여 위치를 파악한 적대 레이더를 영상으로 식별하기 위해서 필요한 자료를 생성할 수 있다.

해당 체계는 CFAR 레벨 생성을 위해서 임의로 특정 셀을 선택하여 CFAR 레벨 산출 알고리즘에 적용하고 이를 임의로 조정하여 스캔할 수 있으며 반사파의 신호 처리 이후의 통계적인 프로세싱을 사용하는 알고리즘으로 생성한 CFAR 레벨에 대해서도 이와 유사한 기법을 적용하여 SAR 영상에서 확인되는 적대 레이더와 SAM 구성 체계가 가짜 디코이,더미를 확인하기 위해 필요한 근거를 확보할 수 있다.

HISAR-500과 동일한 구조물에 통합되는 EO/IR 사이드 스캔 영상 센서 역시 앞서 언급한 것과 같이 더미 구별에 필요한 조건(듀얼밴드 적외선 영상 시스템에 전자광학 카메라를 합성 작동할 수 있도록 설계)을 갖춘 체계가 통합된다.

탄도 미사일 제거와 ISTAR-K 항공기

ISTAR의 CDL 안테나는 주로 수직미익에 통합된다. 전술 데이터 링크는 주로 사진에서 보이는 것과 같은 UHF 대역 통신안테나를 사용하게 된다.
ISTAR의 CDL 안테나는 주로 수직미익에 통합된다. 전술 데이터 링크는 주로 사진에서 보이는 것과 같은 UHF 대역 통신안테나를 사용하게 된다.

 SAR 스캔과 GMTI가 가능한 종심이 깊은 능동위상배열 SAR 시스템인 HISAR-500이 통합된다는 것은 BMOA(Ballistic Missile Operations Area) 안에서 작전하는 적대 탄도 미사일 발사대의 사전 제거에도 강력한 메리트가 된다.

 한국 공군이 전략정찰체계인 RQ-4B 4대를 도입했음에도 불구하고 SAR를 운용하는 또 다른 전략정찰체계인 합동이동표적감시통제기 사업이 국방중기계획에 포함된 것은 ISTAR와 같은 합동이동표적감시통제기가 정찰기의 임무만 담당하는 것이 아니라 (글로벌 호크 등의 무인정찰기는 수행할 수 없는) 공대지 작전의 지휘통제기 역할도 담당하기 때문이다.

 합동이동표적감시통제기 ISTAR의 대형 X 밴드 AESA(HISAR-500)로 더욱 깊은 종심까지 감시할 수 있기 때문이다.

 이같이 SAR 스캔 거리와 GMTI/GMTT 거리가 차이가 나는 것은 양자의 안테나 크기와 함께 신호 주사 방식의 차이 때문이다.
그러므로 공대지 모드 사용이 가능한 거리가 더욱 길기 때문에 더욱 깊은 종심에 대한 전략 정찰이 가능한 것이다.

그리고 탄도 미사일 발사 차량은 속력이 느리기 때문에 GMTI가 가능한 표적 속력 최저선이 낮다는 것은 식별 능력이 더욱 우수하다는 것을 의미한다.

[디펜스투데이]


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