공군이 킬체인을 위해 도입 검토하는 조인트 스타즈의 후보 기종 <ASTOR 센티넬의 I-STARS K 시스템>

  공군은 영국 공군의 와딩턴(Waddington) 기지에 항공기 견학을 다녀온 바 있다. 와딩턴 공군기지에는 제 5 비행대대와 E-3D AWACS를 운용하는 제 8 비행대대와 제 54 비행대대, 유로파이터 타이푼(Eurofighter Typhoon)을 운용하는 제 56 비행대대등 다양한 부대가 배치되어 있는 시골 농촌지역의 공군기지이다.

한국 공군이 와딩턴 기지에 다녀온 이유는 동 기지의 제 5 비행대와 제 54 비행대에서  운용하는 센티넬(Sentinel) R1 정찰기(제 54 비행대대는 E-3D AWACS와 센티넬 R1을 함께 운용 중)를 알아보기 위해서였다. 이는 전시작전권 환수를 대비한 전략정찰자산 확보를 목적으로 추진하는 프로그램 중 하나인 RQ-4 글로벌호크(Global Hawk) 도입 프로그램(2018년부터 4대 도입)을 보완하기 위함이라고 한다. 센티넬 R1은 ASTOR 프로그램으로 개발된 센티넬 정찰기의 개량형이다.

더욱이 정권의 국방관계자들이 킬체인을 위한 조인트 스타즈의 필요성에 대해 제대로 인식하고 있다는 얘기도 있다.  

 센티넬 R1 정찰기

영국 공군의 센티넬 (Sentinel) 정찰기는 ASTOR(Airborne Stand-Off Radar) 프로그램으로 개발된 정찰기로서, 봄바디어(Bombardier)의 글로벌 익스프레스(Global Express) 비지니스 제트기에 레이시온(Raytheon)이 개발한 정찰임무장비를 통합한 정찰 플랫폼이다.

 센티넬 R1은 센티넬 정찰기의 개량형이다. 2015년부터 5대의 센티넬 정찰기와 이를 운용하기 위한 지상시설의 업그레이드를 추진하고 있으며 최종적으로 업그레이드 프로그램이 완료되었다.

센티넬에서 전송한 영상 구성 디지털 정보들의 디코딩한 후 최종적인 영상 정보로 재구성하는 시설. 영상전용데이터링크와는 별개로 Link 16도 갖추고 있기 때문에 센티넬 정찰기의 고도와 좌표, 비행상황, 비상상황(Link 16의 PPLI에 비상상황 전파가 포함되어 있다)등을 전송받으며 관제할 수 있다.

센티넬 정찰기는 영국 외부에서 작전을 수행하기 때문에 이를 운용하기 위한 지상관제시설도 언제든지 외부로 나갈 수 있어야 하며, 이 때문에 항공기에 탑재되어 운반 가능하도록 설계되어 있고 현재는 개량시설을 만들고 있다.

 센티넬 R1을 운용하는 부대가 영국 공군 제 5 비행대이며, 해당 부대는 영국 육군에 대한 항공 지원을 제공하는 부대라는 점에서 알 수 있듯이, 센티넬 R1은 전략정찰기로서 운용될뿐만 아니라 영국 육군의 작전을 지원(영상 정보 제공)하는 역할도 수행한다.

그리고 해당 부대(제 5 비행대)의 센티넬 R1의 지상군에 대한 지원임무는 육군에 직접 센티넬 R1이 획득, 생성한 영상 자료를 제공하는 역할뿐만 아니라 영국 육군을 영국 공군이 CAS와 AI(항공차단)등으로 지원할 때 이에 필요한 표적 자료, 표적을 방어하는 방어체계 배치자료 등을 생성하기 위한 용도로도 활용된다.

다시 말해서 센티넬 R1은 영국 공군의 조인트 스타즈(Joint STARS)이다. 실제로 영국 공군의 센티넬 R1은 아프가니스탄에 배치되어 지상군을 지원하는 임무를 수행한 바 있다.

센티넬 R1의 작전운용고도는 약 12,000 미터 이상이다. 이는 글로벌 호크의 운용고도(15,000 미터 ~ 16,000 미터)와 큰 차이가 없는 수준이다.

영국 공군은 미국 주도로 운용되는 NATO의 <글로벌 호크>와 <센티넬 R1>을 연계 운용하고 있다.

 한국 공군은 <글로벌 호크 Block 30>와 연계 운용을 하면서 글로벌 호크의 부족한 부분을 보완할 <킬 체인용>정찰기를 필요로 하고 있다.

영국 공군에서 이미 센티넬 R1을 글로벌 호크와 연계 운용을 하면서 생성된 각종 운용 자료등은 한국 공군이 글로벌 호크를 연계 운용을 함에 있어서 보탬이 될 것이다.

글로벌 호크와 비교할 때 장점은 자체방어체계를 충실히 갖추고 있는 점이다.

유로파이터 타이푼 전투기에 통합된  Praetorian 시스템이 여기에도 통합되어 있으며, 이를 코어 시스템으로 DASS(Defensive Aids-Sub System)의 구성요소들이 통합되어 MAWS(미사일 접근경보시스템)와 RWR등의 정보를 Praetorian 시스템이 융합하여 통합 위협상황정보를 생성하여 시현하며, 시현되는 위협 정보의 위협 순위를 분류하기 때문에 조종사가 고위협 표적을 중심으로 전체 위협상황을 일괄적으로 파악할 수 있다.

Praetorian 시스템은 MAWS와 RWR등의 자체방어센서뿐만 아니라 채프 / 플레어 디스펜서와 TRD(Towed Radar Decoy)와 같은 자체방어 대응체계의 통제도 담당한다. Praetorian은 자체방어센서융합을 통해 생성한 통합위협정보를 바탕으로 위협상황에 맞추어 자체방어체계를 최적으로 동작시킨다. 

 이 때 사용되는 BriteCloud TRD는 입사 신호를 디지털 모델링으로 구축하여 DRFM에 입력하며, 후속 신호의 모델링이 입력되면 먼저 DRFM에 입력된 신호 정보가 프로세서에서 처리되어 기만 신호를 송출하게 된다.

 센티넬 R1의 우수성은 동 체계의 레이더 때문이다. HISAR와 마찬가지로 U-2의 ASARS-2를 기반으로 설계되었다. 그러나 HISAR와 달리 센티넬 R1에 탑재된 DMRS(Dual Mode Radar Sensor)는 AESA 레이더로서, 이름에서 알 수 있듯이 SAR과 MTI 두 가지 모드를 동시에 사용할 수 있는 레이더이다.

 DMRS 시스템은 HISAR는 물론이거니와 MP-RTIP 시스템보다 레이더의 개구면이 좀 더 크다. 이 때문에 배열되어 있는 소자의 간격을 좀 더 크게 하면서도 좀 더 많은 소자를 배열할 수 있기 때문에 안테나 이득이 더욱 크다.
 

북한 지대공 미사일 위협으로 부터 벗어나서 감시추적,정찰

여기에 더해서 다채널 위상배열레이더이기 때문에 신호 주사각이 클 수록 안테나 이득이 커진다. 첨단 소자 기술을 바탕으로 제작된 소자 각각의 이득이 크며, 송출 에너지에서 사이드 로브가 차지하는 비중이 적다. 이 때문에 스캔 가능한 거리가 더욱 증가하여 최대 200Km의 탐지거리를 기록한다.

이 때문에 S-200 또는 KN-06, S-300PM 지대공 미사일의 실질적인 사거리 바깥에서 북한 종심에 대한 정찰이 가능하다.

RQ-4와 센티넬은 모두 12,000 미터 이상의 고도에서 운용되기 때문에 수직으로 발사된 미사일이 최저 에너지 모드가 아닌 로프트 모드로 고고도로 상승해야 이들을 요격할 수 있다. 따라서 5V55 미사일 기준으로는 40Km ~ 50Km 정도, 48N6 미사일 기준으로는 100Km 내외 정도가 센티넬 R1과 글로벌 호크를 S-300PM 미사일 등으로 요격할 수 있는 실질적인 최대사거리라고 할 수 있다.

 AESA 레이더이기 때문에 SAR과 MTI 두 가지 모드를 동시에 운용하는 것이 가능하다. 그러나 이 경우에는 두 가지 모드 모두 해상도와 분해능이 떨어지기 때문에 둘 중 한 가지 모드를 선택하여 사용한다.

 MP-RTIP 시스템에 대해서 기술할 때 언급했던 AESA 레이더의 빔 포밍 기법을 SAR, MTI에 접목하여 분해능을 더욱 개선하는 것은 역시 AESA 레이더인 DMRS 시스템에도 그대로 적용된다. 아울러 빔을 길게 송출하면서 다채널 위상변이로 빔 샤프닝을 할 때 좀 더 대형의 개구면에 좀 더 많은 채널이 조합되어 있는 DMRS 시스템이 좀 더 유리할 것으로 보인다.

 다시 말해 아스토 센티넬 정찰기는 글로벌 호크 Block 30은 물론이거니와 글로벌 호크 Block 40과 비교해도 MTI 속도 분해능과 각도 분해능, SAR의 영상 분해능에서 더욱 우수한 시스템이라고 할 수 있다.

 DMRS이 획득한 영상 정보는 데이터 링크로 지상에 전송된다. 이 때 사용하는 데이터 링크 시스템은 DMRS와 함께 ASARS-2 Plus 시스템을 구성하는 고유 영상 데이터 링크이다.

이와는 별개로 센티넬 정찰기에 Link 16 데이터 단말기가 통합되어 있지만(기내에 아퍼레이터 전용 컨솔 3기와 함께 파워 모듈과 DASS의 Praetorian 시스템 내장 모듈, 그리고 Link 16 내장 모듈이 배치되어 있다), Link 16은 Static TDMA(Time Division Multiple Access) 데이터 링크이기 때문에 영상 전송에 적합한 데이터 링크가 결코 아니다.

 따라서 Link 16은 센티넬 R1 전용 지상관제시설에 관제에 필요한 항법 정보와 비상 상황, 기지 복귀 / 작전 투입 상황을 전송하는데 사용된다.

그리고 지상관제체계의 좌표를 기준으로 센티넬 R1의 자체 항법 정보를 보정할 때에도 사용되며, 한국 공군 공중급유기와의 인터페이스(잔여연료, 항법정보 전송)와 연계작전을 하는 항공기들의 항법정보와 임무정보 등 전반적인 전술 상황을 파악하는데 활용된다.

센티넬 R1의 DMRS 등의 정찰 센서로 획득한 영상 정보는 정찰 장비의 독자적인 데이터 링크를 사용한다. DMRS가 획득한 반사신호를 디지털 처리하여 생성한 영상은 디지털 정보로 저장되었다가 새로운 디지털 영상정보 패키지가 입력되면 영상을 구성하는 전체 디지털 데이터가 모두 비화 알고리즘에 의해 코드화된 후에 ASARS-2 Plus에서 DMRS에 통합되어 있는 자체 데이터 링크(영상 데이터 전용 데이터 링크)를 통해 전송된다.

이와 같은 방법으로 전송하는 영상은 최대 40 ~ 50 Mbps의 전송율로 전송된다(MTI 모드의 연속 추적 영상은 280Mbps 가량).