FCS-3
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1. 개요
FCS-3는 1980년대 해상자위대의 대공 전투 시스템의 한계를 극복하기 위해 개발된 일본의 사격 지휘 장치이다. 1983년부터 기술연구본부에서 연구를 시작하여, C 밴드 액티브 위상 배열 안테나를 개발하고 시험함 "아스카"에서 실용 시험을 거쳤다. 2000년 00식 사격 지휘 장치로 제식화되었으며, 휴가형 호위함, 아키즈키급 호위함, 이즈모형 호위함, 아사히급 호위함, 모가미형 호위함 등에 파생형이 탑재되었다.
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| FCS-3 | |
|---|---|
| FCS-3 | |
 | |
| 개요 | |
| 종류 | 함대공 미사일 시스템 |
| 개발 국가 | 일본 |
| 개발 주체 | 방위성 기술연구본부 |
| 제조사 | 미쓰비시 전기 |
| 배치 | 2007년 |
| 플랫폼 | |
| 휴가급 | DDH-181 휴가 DDH-182 이세 |
| 이즈모급 | DDH-183 이즈모 DDH-184 카가 |
| 아사히급 | DD-119 아사히 DD-120 시라누이 |
| 상세 정보 | |
| 레이더 종류 | AESA 레이더 |
| 탐지 범위 | 수평 360도, 고도 90도 |
| 특징 | 다중 목표 교전 능력 |
| 동시 교전 목표 수 | 300개 이상 |
| 무게 | 24톤 |
| 관련 정보 | |
| 관련 장비 | AAM-4 |
2. 개발 배경
FCS-3는 1980년대 해상자위대가 기존에 사용하던 대공 전투 시스템의 한계를 극복하기 위해 개발되었다. 특히, 하츠유키형 호위함의 시스템은 수동 처리에 의존했기 때문에 대응 시간을 단축하는 데 어려움이 있었다.[1] FCS-3는 하나의 레이더로 수색과 추적을 동시에 수행하고, 신세대 전술 정보 처리 장치와 연동하여 이러한 문제점을 해결하는 것을 목표로 했다.[1]
2. 1. 연구 및 개발
1980년대 53중기 업무 견적에서 56중기 업무 견적 시기에 해상자위대는 하츠유키형(52DD) 정비를 추진하고 있었으나, 대공 전투 시스템은 수동 처리에 의존하여 대응 시간 단축에 어려움이 있었다.[1] FCS-3는 이러한 문제점을 극복하기 위해 개발되었다.[1]기술연구본부는 1983년부터 부내 연구를 시작,[3] 1986년부터 3년간 C 밴드 액티브 위상 배열 안테나를 제작하여 육상 시험을 실시했다.[3][4] 이 육상 시작기는 1면의 선회식 안테나를 사용했으며, 항공자위대 오마에자키 분둔 기지에서 다중 목표 추적 및 시 클러터 등의 데이터를 수집했다.[5]
1990년부터 실함 탑재를 전제로 한 안테나 개발을 시작, 시험함 "아스카"에서 5년간 기술·실용 시험을 진행했다.[6] 해상 시험에서는 항공기, 예항 표적, TRAP탄(Target Radar Augmented Projectile영어) 등을 사용하여 탐지 추적 성능을 확인했다.[6] 특히 소형·저고도 목표 탐지 추적 성능에서 좋은 성적을 거두었다.[7]
2000년에 '''00식 사격 지휘 장치'''로 제식화되었다.[3] 최대 수색 거리는 200킬로미터 이상, 최대 추적 목표 수는 300개 정도였다.[1]
2. 2. 실전 배치까지의 과정
해상자위대는 당초 아사기리형과 무라사메형(03DD)을 FCS-2 탑재함으로 정비한 후, 03 중방 또는 08 중방 (1991년~2000년)에서 FCS-3을 탑재한 개량 무라사메형 건조를 시작할 예정이었다.[1] 그러나 실제로는 08 중방에서 개량 무라사메형이 건조되었지만, FCS-2를 탑재한 타카나미형(10DD)이 되었다.[1] 타카나미형에서 FCS-3 탑재가 보류된 이유는 다음과 같다.[1]# 함포를 62구경 76mm 단장 속사포(76mm 콤팩트포)에서 54구경 127mm 단장 속사포(127mm 콤팩트포)로 변경하면서 FCS-3 탑재를 위한 여유 중량이 부족해졌다.[1]
# 개발 단계에서 FCS-3의 비용이 크게 증가했다.[1]
# 조합할 개함 방공 미사일(단SAM) 개발이 지연되었다.[1]
# 개발 기간 장기화로 FCS를 구성하는 하드웨어와 소프트웨어가 이미 노후화되었다.[1]
이 중 단SAM의 경우, 당초 99식 공대공 유도탄(AAM-4)을 기반으로 한 능동 레이다 호밍 유도 방식의 신형 단SAM(AHRIM) 채용이 계획되어 13 중방 (2001년~2005년)에서 "아스카"를 이용한 실함 테스트가 예정되어 있었다.[1] FCS-3과 AHRIM을 조합하여 극히 한정적인 함대 방공 능력인 료칸 방공 능력(Limited Local Area Defense|LLAD영어)을 실현할 계획이었다.[2] 그러나 13 중방에서 해상자위대가 최우선 과제로 삼았던 차기 초계기(이후 P-1)의 연구 개발비를 확보하기 위해, AHRIM의 실함 테스트는 차기 중방 이후로 연기되었고(이후 중지), 대신 ESSM 채용이 시도되었다.[1]
3. 파생형
FCS-3는 여러 파생형이 존재하며, 각각 다른 함정에 탑재되어 다양한 기능을 수행한다.
- FCS-3: 휴가형 호위함에 탑재된 초기형으로, ESSM 유도를 위해 X 밴드 안테나가 추가되었다. 탈레스사의 APAR 시스템 일부를 채용하고, ICWI (Interrupted Continuous Wave Illuminator|간헐 연속파 조사영어) 알고리즘을 도입했다.[1] OYQ-10 ACDS(Advanced CDS)와 조합되어 전투 능력이 향상되었으며, 함재 헬리콥터의 비행 관제 기능도 부여되었다.[3]
- FCS-3A: 아키즈키급 호위함에 탑재된 FCS-3A는 휴가급의 FCS-3을 바탕으로 성능이 강화되었다. 이지스 BMD 시스템의 약점을 보완하기 위해 개발되었으며, 질화 갈륨 소자를 사용하여 탐지 거리가 2배 가까이 늘어났다.[5] ESSM과 함께 "동료 함 방공(LAD)" 능력을 갖추었다.
- OPS-50: 이즈모형 호위함에 탑재된 OPS-50은 사격 지휘 기능이 삭제되고 C 밴드 안테나만 탑재되었다. 안테나 소자는 FCS-3A와 마찬가지로 질화 갈륨계 반도체를 사용한다.
- OPS-50A: 카가에 탑재된 OPS-50A는 안테나를 블록화하여 정비성을 개선했다.
- OPY-1: 아사히급 호위함에 탑재된 OPY-1은 FCS-3A를 기반으로 함대 방공 (LAD) 능력을 생략하고, OPS-50A의 개선점을 도입한 발전형이다.
- OPY-2: 모가미형 FFM에 탑재된 OPY-2는 OPY-1 기반 레이더와 OPS-48 잠망경 탐지 레이더를 통합한 것이다.
3. 1. FCS-3 (휴가형 호위함 탑재)
휴가형 호위함에 탑재된 초기형 FCS-3은 ESSM 유도를 위해 X 밴드 안테나가 추가되었다.[1] 이는 탈레스사의 APAR 시스템 일부를 채용하고, ICWI (Interrupted Continuous Wave Illuminator|간헐 연속파 조사영어) 알고리즘을 도입한 결과였다.[1] 비용 절감을 위해 「휴가」 탑재기의 C 밴드용 안테나 중 3면은 「아스카」의 시제기에서 가져왔고, 1면만 새로 제작했다. 다만 갈륨 비소를 소재로 하는 안테나 소자는 성능 향상을 위해 전체의 약 1/3이 새로 제작되었다.[1]
FCS-3는 신형 전술 정보 처리 장치인 OYQ-10 ACDS(Advanced CDS)와 조합되어 전투 능력이 향상되었다.[1] OYQ-10은 예상되는 전술 상황에 대응하여 IF-THEN 규칙을 사용, 형식화된 데이터베이스에 기초한 독트린 관제를 채용하여 오퍼레이터의 판단 및 조작 지원을 통해 의사 결정을 신속하게 처리한다. FCS-3와 OYQ-10은 신 대잠 정보 처리 장치 (ASWCS), 수상함용 EW 관제 시스템 EWCS와 함께 신 전투 지휘 시스템 ATECS (Advanced Technology Combat System)를 구성한다.[1] 또한, 시스템에 상용 기성품 (COTS)을 다수 사용하였다.[2]
FCS-3는 다기능 레이더로서 대공·대수상 수색 레이더 기능을 갖춰 호위함 탑재 시스템을 소형화했다. 휴가형 FCS-3 및 OYQ-10에는 함재 헬리콥터의 비행 관제 기능도 부여되었다.[3]
3. 2. FCS-3A (아키즈키급 호위함 탑재)
아키즈키급 호위함에 탑재된 FCS-3A는 휴가급 호위함의 FCS-3을 바탕으로 성능이 강화된 레이더이다.
당시 해상자위대의 미사일 구축함에는 이지스 BMD 시스템이 도입되었으나, 대공전(AAW) 기능과 미사일 방어(BMD) 기능을 동시에 수행하기 어려웠다. 특히, 대기권 밖 탄도 미사일에 대응하는 동안 저고도 탐지 추적 능력이 저하될 우려가 있었다.[5] 이러한 문제를 해결하기 위해 이지스 구축함(DDG)과 함께 행동하는 호위함(DD)에 저고도 방어를 맡기는 방안이 구상되었고, 아키즈키급 호위함이 선정되었다.
FCS-3A는 ESSM과 함께 탑재되어 다음과 같은 성능 향상을 이루었다. 함포 사격 지휘도 FCS-3A가 담당한다.
- 레이더 성능 강화: 송수신 모듈의 반도체 소자 소재를 질화 갈륨으로 변경하여 출력을 높이고 광대역화를 실현했다. 탐지 거리는 휴가급 호위함 탑재 FCS-3에 비해 2배 가까이 늘어났다.
- 무기 통제 기능 강화: 횡과 목표(자함 이외 방향으로 비행하는 목표) 처리를 위해 추적 신호 처리, 교전성 및 사격 계산 등의 무기 통제 소프트웨어에 알고리즘을 추가했다.
이 외에도 수신 계통 저잡음 증폭기 성능 향상, 부품의 모놀리식 마이크로파 집적 회로(MMIC)화를 통한 소형화, 고성능화, 비용 절감이 이루어졌다. 안테나 방사 송신 전파 빔 관리 개선, 수신 목표 신호 처리 능력 향상 등도 이루어졌다.
FCS-3A와 ESSM의 조합은 초기 구상보다 우수한 성능을 보여, 현재는 "동료 함 방공(LAD)"으로 칭한다.
3. 3. OPS-50 (이즈모형 호위함 탑재)
OPS-50은 이즈모형 호위함에 탑재된 레이더 시스템으로, 사격 지휘 기능이 삭제되고 C 밴드 안테나만 탑재되었다. 안테나 소자는 FCS-3A와 마찬가지로 질화 갈륨계 반도체를 사용한다. 아키즈키급 호위함, 아사히급 호위함, 이즈모형 호위함, 휴가형 구축함에 탑재된다. 이즈모함은 수직발사대가 없어 사격 통제 레이더를 필요로 하는 미사일이 없기 때문에, FCS-3에서 X 밴드 레이더를 제외한 C 밴드 레이더만 탑재하여 항공 관제 및 대공 수색 기능을 수행한다.3. 3. 1. OPS-50A
휴가형 호위함의 발전형으로 2010년도 예산부터 건조된 19,500톤급 DDH(이즈모형)에도 FCS-3와 동계열의 레이더가 탑재되었다. 그러나 이즈모형이 탑재하는 화기는 20mm 근접방어무기체계와 SeaRAM 2개뿐이며, 이들은 모두 자체 완결형 사격지휘 시스템을 갖추고 있어 외부에서의 사격 지휘는 불필요했다. 이 때문에 이즈모형의 시스템에서는 사격 지휘 기능을 삭제하여 시스템 구분이 '''OPS-50'''이 되었다.[1]
OPS-50은 사격 지휘 기능이 삭제되어 C 밴드용 안테나 4면만 탑재되었다. 안테나 소자는 FCS-3A와 마찬가지로 질화 갈륨계 반도체를 사용하며, FCS-3에 비해 탐지 거리가 약 1.7배로 확대되었다. 2012년도 예산으로 건조된 2번함 카가에서는 안테나를 블록화하여 후면에서 쉽게 정비할 수 있도록 개선한 '''OPS-50A'''를 탑재했다.[1]
3. 4. OPY-1 (아사히급 호위함 탑재)
아키즈키급 호위함의 후속함인 아사히급 호위함에 2018년 탑재되어 출시되었다. 아사히급은 아키즈키급과 달리 대공 능력보다 대잠전에 중점을 둔 함정으로, 개함 방공 수준의 대공 능력을 갖추고 있다. 탈레스사의 APAR의 ICWI가 탑재되어있다.
아키즈키형 (19DD)은 대공 방어를 중시하는 DD로 정비되었지만, 헤이세이 25년도 예산으로 건조된 아사히형은 대잠전을 중시하도록 전환되었다. 아사히형에는 '''OPY-1''' 다기능 레이더가 탑재되었는데, 이는 19DD에 탑재된 FCS-3A를 기반으로 함대 방공 (LAD) 능력을 생략하고, "가가"(24DDH)의 OPS-50A에서 도입된 블록화 안테나와 전원 장치 등의 정비성·생존성을 강화했으며, OYX-1 정보 처리 장치를 채용한 발전형이다. 레이더 신호 처리 장치에는 최신 COTS[기성품] 컴퓨터가 채용되어 신호 처리 능력·생존성이 향상되었고, 장래 확장 여지도 확보되었다.[1]
FCS-3는 미사일 유도용 일루미네이터로 탈레스 네덜란드사의 ICWI를 통합해왔다. 아사히형 계획 단계에서는 국산 연속파 일루미네이터 탑재도 검토되었지만,[2] 결국 ICWI가 탑재되었다. 함대 방공(LAD) 능력 삭제로 레이더 커버리지는 휴가형의 FCS-3과 동일한 수준으로 되돌려졌지만, 향후 장사정 유도탄 관제 등이 필요할 경우 레이더 커버리지를 확대하는 개수도 가능하다.[1]
3. 5. OPY-2 (모가미형 호위함 탑재)
기술연구본부에서는 FCS-3의 X 밴드용 안테나를 단순한 일루미네이터가 아닌 다기능 레이더로 활용하는 것을 검토했으며, 2008년부터 2015년까지 "멀티 펑션 레이더(FCS-3)의 성능 향상 연구"로 연구 개발이 진행되었다.[6] 2014년부터는 "아스카"에 탑재되어 시험이 진행되었다. 2015년부터는 "신형 호위함용 레이더 시스템 연구"가 착수되어, 대공·대수상 레이더 및 전자전 장치의 안테나 등을 공용화하는 방안이 검토되었다.[7]
이러한 성과를 바탕으로 개발된 OPY-2는 모가미형 FFM에 탑재되었으며(2018년도 예산부터 건조 시작), OPY-1 기반 레이더와 OPS-48 잠망경 탐지 레이더를 통합한 것이다. OPY-2는 목표 수색, 탐지·추적, 포 사격 지휘를 담당한다.
4. 탑재함
참조
[1]
논문
Combat systems of modern Japanese destroyers
Kaijin-sha
2011-10
[2]
웹사이트
19DD Akizuki Class Destroyers, Japan
http://www.naval-tec[...]
[3]
웹사이트
Izumo-Class Helicopter Carrier DDH-183
http://www.navyrecog[...]
[4]
웹사이트
First JMSDF 25DD-class Asahi ASW Destroyer Started Sea Trials
http://www.navyrecog[...]
2017-07-27
[5]
뉴스
イージス艦守る新鋭艦19DDを調達
http://www.asagumo-n[...]
朝雲新聞
2006-12-14
[6]
간행물
外部評価報告書 ｢マルチファンクションレーダ（FCS-3）の性能向上｣
https://www.mod.go.j[...]
2014-03-17
[7]
간행물
平成２６年度 政策評価書（事前の事業評価） ｢新型護衛艦用レーダシステムの研究｣
https://warp.da.ndl.[...]
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