대한민국 공군과 합참은 통합 지상/공중 수집 및 전투관리 지휘통제(BMC2) 기능과 이동식 목표물 탐지 및 추적 분석 능력, 특히 이동발사대(TEL) 감시,추적을 위한 통합 시스템을 요구했다.

이동발사대는 재래식, 핵, 화학 또는 생물 학 탄두로 무장한 미사일로 한국 전역을 겨냥하고 사정권에 둘 수 있다.

 

아이스타 케이의 센서

<아이스타 케이 > 센서는 합성개구레이더(SAR) 고해상도, 전천후 이미지, 목표 추적용 지상 이동 목표 지표(GMTI) 및 기타 해상 임무용 모드를 제공하는 AESA(Airborne Electronically Scanned Array) RADAR로 구성된다.

 

EO/IR, 신호지능 (SIGINT) 등 다른 센서들은 TEL 추적 임무를 수행함에 있어 레이더를 사용하여 한국군의 다른 정보감시 및 정찰(ISR) 임무, 자연 재해나 인도주의적 위기의 시기에 해안 감시, 조약합의 집행, 인도주의적 임무를 수행한다.

이러한 기능은 승무원들에게 의심스러운 차량을 감지, 추적 및 식별할 수 있을 뿐만 아니라 C2 공중 또는 지상 기반 자원을 제공하여 잠재적 위협에 대응한다.

항공기는 운용자가 목표물의 일관된 관리를 통해 연속성을 유지하는 동시에 발사 가능한 위치로 이동할 때 식별 확인할 수 있는 고도에서 비행한다.

감시 연속성을 유지하는 것은 선임 의사결정자들에게 Multi-INT으로 적대적 의도를 확인할 경우 후속으로 선제 공격을 시작할 수 있는 기회를 부여할 수 있다.
 
물론 ISTAR-K는 평상시 휴전임무 이외에 다양하게 운용 될 수 있다. 항공기는 홍수 등 자연재해 시 C2 구호 지원에 사용할 수 있다.
이 항공기로 관심 선박의 위치와 이동을 감시하는 등 해상 금수조치에 있어 중심적인 역할도 할 수 있다.

ISTAR-K는 DMZ와 같은 감시를 제공하여 정해진 장소에서의 활동을 감시하고 민감한 지역에서 비정상적인 움직임을 감시할 수 있다.

이 항공기는 알려진 핵 저장소와 시험 장소에서 북한의 활동을 감시하는 동안에도 합의 검증 목적으로 사용될 수 있다. 알려진 화학적/생물학적 저장 장소에서의 수직적 활동은 지표와 경고의 일부로 모니터링 될 수 있다.

긴장이 높아지고 충돌이 발생할 가능성이 있는 동안 항공기는 전장에 걸쳐 적의 능력에 대한 정보 평가를 위한 감시 아키텍처의 중요한 부분이다.

여기에는 미사일 TEL의 이동 감시, 지상군의 이동 감시, 서울에 대한 포격, 비무장지대 (DMZ)에서의 북한 특수작전군 활동 등이 포함 된다.

적 잠수함이 항구에 있는지, 지상 주력 전투부대의 위치 확인 등 핵심 정보를 확보할 수 있다.
전투 운용 중 항공기는 선임 의사결정자에게 의사결정을 제공한다.

ISTAR-K는 전쟁 상황에 맞게 지상 및 항공 구성군 사령관의 의사결정 정보를 제공할 수 있는 시스템을 갖추고 있다.

이 항공기는 적의 차량 이동을 탐지할 수 있으며, 탱크, 장갑차, 발사 장소로 이동 하는 TEL 등이 포함된다. 기내 전투 관리와 C2 능력을 통해 임무요원들은 적의 표적을 지적할 수 있으며, 구성군 지휘관들과 협력하여 교전 시간과 장소를 지정할 수 있다. 특수전이든 야전군이든 작전상 우위를 점하는 이동을 감시할 수 있다.

물론 분쟁 이후와 안정기에 대규모 난민 흐름을 감시하고 우호적인 자원의 이동을 지원하도록 한다. 교전 중단 후 당분간 민간 당국의 지원 및 구호작업과 재난지원 감시가 필요할 것이다

핵 보관 및 화학/생물학 무기 위치 확보에 대한 지속적인 감시 기능은 ISTAR-K 시스템이 제공하는 가장 중요한 기능이다.

항공기는 40K 피트 이상의 고도에서 운용 할 수 있어야 하며, 기내 임무 필수 장비에 필요한 초과 전력을 제공해야 한다. 기내 전기동력은 중요한 요소로서 비즈니스 제트 항공기에 임무 요건을 충족하도록 장착된다.

비즈니스 제트 항공 기는 요구 조건을 만족시킬 것으 로 예상되며, 남부 또는 동/서 정찰 트랙에서 8-10시간 공전 궤도를 유지할 수 있다. 또한 항공기는 완전한 BMC2 보완 장치(항공전투 관리자/기술자)를 위해 필요한 공간과 완전한 ISR 기능을 위해 필요한 콘솔 워크스테이션도 갖추고 있다.

 
한반도 지상감시 시스템 ISTAR-K

지상감시정찰프로그램 ISTAR-K를 통한 지상감시정찰기(GSR)가 중시되는 이유는 이 시스템은 핵심 감시 및 정찰 요소로서, 적이 조치를 취하기 전에 식별, 추적, 차단할 수 있는 능력을 의미하기 때문이다.

북한은 최근 장거리 탄도미사일은 물론 러시아 9K720 이스칸데르 탄도탄의 영향을 받은 것으로 추정되는 고도로 치명적인 단거리 지대지 미사일을 개발하기 위해 연속으로 발사했다.

지상 이동 목표물을 추적하는 것이 킬 체인의 핵심이다. 실전배치된 사거리가 짧은 전술 탄도미사일 KN-02를 제외하면 아직은 북한군의 스커드 시리즈 탄도미사일은 발사 준비 시간이 더 길다.

ISKANDER형과 같은 신형 탄도미사일은 KN-02보다 사거리가 길고, 기동·배치·발사 준비 시간이 짧아, 보다 새롭고 신속한 대응이 필요 해 사전에 발사 상황을 평가하고 판단할 수 있다.

이에 맞서 2020년대 초반에 한국군은 광범위한 목표 지역을 감시하고 탄도 미사일 발사대를 신속하게 탐지, 식별, 추적할 수 있는 ISTAR 감시 시스템을 검토하고 있는데, 이 모든 것이 적시에 킬체인 대응의 핵심 구성 요소 이다.

ISTAR 항공기는 또 발사 전 공중영역 확보에 사용되는 레이더, 원격측정 신호, 지휘 및 상태 통신, 준비 및 경보, 지상 군, 탄도미사일 발사와 관련된 암호화된 준비 등 신호를 탐지하고 추적할 수 있는 센서를 탑재하고 있다.

ISTAR는 E-7 조기경보통제기, 백두-2, 글로벌 호크, P-8 대잠초계기와 같은 한국군 시스템과 통신하고 데이터를 공유하는 상호운용성 시스템으로 구성되어 있다.

ISTAR는 향후 작전통제권(OPCON) 이전 이후 미군 및 유엔군과 상호 운용될 예정이다.
ISTAR 의 첨단 처리 능력과 BMC2 기능은 데이터를 공유하고 다른 시스템과 소스 데이터를 상호 연관시키는데 있어 탄도 미사일 발사 전후의 징후를 탐지 식별하여 신속한 대응이 가능하다.

ISTAR의 핵심 시스템은 합성 개구형 레이더(SAR)와 ISTAR-K는

광역 스트립 SAR 모드에서 지면을 스캔하여 광역 감시 수집에서 표적을 잡아낸다. 지적된 표적은 선택된 표적이 동반 될 수 있는 목표 방향, 속도 및 관련 차량을 평가하기 위해 지상 이동 표적 표시기(GMTI) 레이더 처리를 사용하여 추적된다.

지상 이동 목표 지표(GMTI)의 원리는 AOA 각도와 SAR 기법에 의해 수신된 반사 신호를 디지털화 하여 얻은 위상 데이터를 수신하는 시점에 항공기의 3D 방향 및 속도 데이터를 기반으로 도플러 정보를 계산하는 것이다.

간단히 말해서, SAR 기법에 의해 생성된 디지털 도플러 주파수 스펙트럼에서 이동 대상의 도플러 이동을 추출하는 것이 GMTI의 핵심이며, 지상 이동 대상을 추적하는 것을 GMTT(Ground Moving Target Tracking) 또는 GTMI Tracking이라고 한다.

이때 중요한 것은 정밀한 속도 해상도이다. 높은 고도와 빠른 속도로 비행하는 항공기의 관점에서, 지상에서의 이동 목표는 RADAR가 계산한 최소 탐지 속도(MDV)에 근거하여 느리거나 정지된 것으로 본다.

특히 지대지 미사일을 싣고 발사하는 이동식 발사차량은 이동 대상 가운데 가장 느린 목표물중 일부여서 많은 공중 플랫폼에 제공한 것과 같은 고도로 정확하고 성능이 뛰어난 레이더 없이는 추적이 어렵다.

따라서 계산된 속도와 실제 속도에서 발생하는 도플러 변속을 식별하고 처리하는 능력은 GMTI 모드를 이용한 탄도 미사일 이동식 발사대를 식별하는 데 있어 가장 중요하다. 자동 표적 인식(ATR) 알고리즘은 HISAR-500 표적 추적 및 결정 프로세스 이다.

ATR은 다중 가설 추적기(R-MHT)와 Track to Track MHT(T2T)를 사용하며, 목표 유형의 예측, 목표 코스의 예측 및 기타 변수를 제공하여 표적 유형에 대한 표적 상관 관계를 가능하게 한다.

또한 T2T는 R-MHT의 표적 트랙을 다른 센서 소스 데이터와 병합 및 상호 연관시켜 통합된 멀티 소스/멀 티-INT 트랙과 평가를 제공하는 기능을 제공하여 표적 인식 및 표적 동작의 정확도를 높일 수 있다.

 

ISR and ISTAR 경험

 영국의 Sentinel 아스토 프로그램은 영국 공군 5대대와 54대대가 운용하는 센티넬 아스토 항공기를 2007년부터 운용하고 있으며, 영국 및 전세계 연합군의 임무를 지원하는 ISTAR형 임무를 수행했다.

영국군은 기존 Sentinel 아스토 항공기인 <Bombardier 글로벌 익스프레스 비즈니스 제트기>에 HISAR-500 AESA를 통합하는 업그레이드 프로그램을 진행 중이다.

지상 감시를 제공하는 것이 ISR의 핵심 기능이며, 이것이 한국 공군이 SAR/GMTI 기능을 갖춘 글로벌 호크(RQ4B) 블록 30을 도입하는 이유다.

비록 HISAR-500만큼 성능이 뛰어나지는 않지만, SAR/GMTI HISAR-300은 기존 시스템에 비해 상당한 이점을 제공하며 10년 이상 미공군에서 함께 운용되어 왔다.

 ISTAR-K에는 글로벌 호크에서 수집된 데이터를 사용할 수 있고 ISTAR-K 센서와 통합되어 보다 적시에 목표 능력을 제공하게 된다.

두 시스템은 각각 고유의 장점을 가지고 있기 때문에, 두 시스템을 함께 운용함으로써 상호 보완적인 시너지를 낼 수 있다.
ISTAR-K의 또 다른 장점은 HISAR-500 레이더의 해상도, 특히 SAR의 각도 해상도가 매우 정밀하다. 이것은 표적의 매우 정확한 공간 위치와 매우 정확한 GMTI 트랙을 제공한다.

 

중요한 지휘통제 요소인 ISTAR-K

Command Control Node. ISTAR-K는 단순한 정찰기가 아니라 한국의 중요한 지휘통제 요소가 될것이다.
이를 위해 ISTAR-K의 시스템 구성에는 고속 광대역통신망을 통한 항공에서 지상 및 지상에서 항공 통신에 필요한 LOS 데이터 링크가 포함된다.

ISTAR-K는 또한 LOS를 넘어 BMC2에 대한 장거리 커버리지를 허용하는 BLOS(Beyond of Sight) 데이터 링크도 특징으로 한다.

ISTAR-K는 LOS 및/또는 BLOS 데이터 링크를 사용하여 SAR 영상 데이터와 EO/IR 영상 데이터를 압축 및 전송하 는 정찰기이다.

ISTAR-K는 전장의 C2 노드로써 공중과 지상의 중요한 위협과 정보를 제공한다.

ISTAR-K 는 조종석에 안전하게 네트워크로 연결된 통신을 통해 공격 플랫폼에 직접 정보를 제공하여 다단계 의사 결정 프로세스의 지연 시간을 없앨 수 있다.

킬체인(F-35A, F-15K, 아파치 등) 말단에 있는 항공기와 공역 관리를 담당하는 다른 지휘 통제 노드는 ISTAR-K와 합류하며 네트워크 정보에 자동으로 접속하여 네트워크 전체에 걸쳐 BMC2 데 이터를 수신할 수 있다.

ISTAR-K 는 킬체인뿐 아니라 공동작전에서도 지휘소와 정찰기로 운용할 수 있 다.

 [디펜스투데이]