J/FPS-3
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1. 개요
J/FPS-3는 일본에서 개발된 방공 레이더 시스템으로, 1967년부터 연구가 시작되어 1992년 처음 배치되었다. 이 레이더는 탄도 미사일 방어 능력 향상을 위해 개량되었으며, 2020년에는 필리핀 공군에 수출되어 일본 방위 장비 완제품의 첫 수출 사례가 되었다. J/FPS-3는 액티브 위상 배열 안테나를 사용하여 원거리 및 근거리 탐지 능력을 갖추고 있으며, 광섬유 케이블을 통해 안전하게 운용된다. 현재 일본의 여러 기지에 배치되어 운용 중이다.
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| J/FPS-3 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 국가 | 일본 |
| 도입 연도 | 1992년 (헤이세이 4년) |
| 종류 | 3차원 레이더 |
| 역할 | 대공 수색 |
| 안테나 | 액티브 위상 배열 안테나 방식 |
| 추가 이미지 | |
| |
2. 역사
일본의 방공 레이다는 자국 영토뿐 아니라 주변 해역, 한반도, 중국 대륙 일부까지 감시 범위에 두어 일본 방공 정책의 핵심 요소로 기능한다. 주요 임무는 적성 항공기 및 탄도 미사일 탐지 및 추적이며, 이는 잠재적 위협 세력으로 간주되는 한반도 및 중국 등으로부터의 미사일 공격에 대비하여 조기 경보 및 요격 태세를 갖추려는 일본 방공 전략의 일환이다.
=== 개발 배경 ===
항공자위대는 자동 경계 관제 조직(BADGE) 구축 계획에 따라 국산 3차원 레이더 도입을 추진하여, 1972년부터 J/FPS-1의 운용을 시작했다. 그러나 J/FPS-1은 전국 28개 레이더 기지 중 7곳에만 배치되었고, 이후 개발된 소형화 버전인 J/FPS-2 역시 11곳에 배치되는 데 그쳤다. 나머지 기지에서는 미국 공군으로부터 넘겨받은 구형 AN/FPS-20 계열 수색 레이더와 AN/FPS-6 계열 고도 측정 레이더를 계속 사용하고 있었다. 이 미국제 레이더들은 진공관을 트랜지스터로 교체하는 고체화 개수(J/FPS-20K, J/FPS-6K)와 성능 향상 개수(J/FPS-20S, J/FPS-6S)를 거쳤음에도 불구하고, 점증하는 항공 위협에 효과적으로 대처하기에는 한계가 있었다. 이에 따라 새로운 고성능 레이더 개발의 필요성이 제기되었다.
1981년 12월, 항공자위대는 차기 경계 관제 레이더 장치의 운용 요구서를 작성했으며, 1982년 1월에는 항공막료감부가 요구 성능서를 확정하고 같은 해 3월 기술연구본부에 개발을 공식 요청했다.
=== 연구 및 개발 ===
기술연구본부는 이미 1967년부터 위상 배열 레이더 기술 연구를 진행해왔다. 1971년에는 첫 실험 장비인 '전자 주사 액티브 안테나 장치' 연구에 착수했고, 이어서 1972년부터 1973년까지 S밴드를 사용하는 '신 방식 레이더 (그 1)'을 시범 제작했다. 이 레이더는 방위성 메구로 지구의 제1연구소 옥상에 설치되어 하네다 상공을 비행하는 항공기를 성공적으로 탐지했는데, 이는 일본 최초의 능동 전자주사 배열(AESA) 방식 레이더 구현 사례였다. 이러한 기술적 성과를 바탕으로, 항공자위대의 공식 개발 요구 이전인 1979년부터 도시바, 일본 전기(NEC), 미쓰비시 전기의 협력 아래 차세대 경계 관제 레이더에 대한 내부 연구가 이미 진행 중이었다.
1983년 11월, 시제기 제작 주관사로 미쓰비시 전기가 선정되었고, 기술연구본부를 중심으로 본격적인 설계 및 제작이 시작되었다.
=== 시험 및 배치 ===
1986년 10월부터 이오카 시험장에서 기술 시험이 시작되었으며, 1987년 6월까지 총 36회의 비행 시험을 통해 실 환경에서의 기본적인 기능과 성능을 검증했다. 같은 해 7월부터는 실용 시험도 병행하여 지상 시험 및 총 171회의 비행 시험을 통해 기술적 평가를 완료했다.
기술 시험 결과는 1989년 1월 연구 개발 평가 회의에서, 실용 시험 결과는 같은 해 5월 장비 심사회 조정부회에서 각각 승인되었다. 마침내 1989년 6월, J/FPS-3 레이더는 부대 사용 승인을 받았다. 개발에는 약 43억엔이 소요된 것으로 추정된다[2]。
초호기는 1992년 3월 31일 게가미사키 분둔 기지에 배치되었고, 운용 시험을 거쳐 같은 해 9월부터 정식 운용에 들어갔다. 이후 1999년까지 총 7기의 J/FPS-3 레이더가 도입되었다.
=== 개량 ===
배치 이후에도 성능 개선 작업이 이루어졌다.
- 2008년: 카모, 가사토리 산, 세후리 기지의 J/FPS-3 성능 향상 작업 실시.
- 2009년: 당별, 오타키네 산, 와지마, 교가미사키 기지의 J/FPS-3 성능 향상 작업 실시.
3. 설계
항공자위대는 기존에 운용하던 J/FPS-1, J/FPS-2 및 미국 공군으로부터 인수한 AN/FPS-20 계열 수색 레이더와 AN/FPS-6 계열 측고 레이더가 향후의 항공 위협에 효과적으로 대처하기 어렵다고 판단하여 새로운 레이더 개발을 요구했다. 이에 따라 주 침공 방향에 대한 탐지 능력을 대폭 향상시키고, 고기동 목표의 추적 능력을 높이는 것을 목표로 J/FPS-3의 설계가 시작되었다.
하나의 레이더로 원거리 탐지와 근거리 고기동 목표 추적이라는 상반된 요구를 모두 충족하기 어려웠기 때문에, 각각의 목적에 특화된 원거리용 레이더와 근거리용 레이더로 시스템을 분리하여 구성했다. 이 두 레이더를 분산 배치함으로써 시스템 전체의 생존성 향상도 고려되었다.
핵심 기술로는 소자 안테나마다 반도체 마이크로파 송수신 모듈을 갖춘 액티브 위상 배열 안테나(AESA) 방식이 채택되었다. 이는 전자 주사 방식을 통해 빔을 유연하게 제어할 수 있고, 대전력 송신과 고감도 수신으로 소형 목표 탐지 능력을 향상시킬 수 있다는 장점 때문이었다. 빔 주사를 위한 위상 변환기에는 다이오드 위상 변환기를, 송신 전력 증폭에는 전계 효과 트랜지스터(FET) 증폭기를 사용했다. 안테나 소자에 전력을 분배하는 분배기는 경량 및 소형화를 위해 스트립 라인 형태를 채택했다.
시스템은 원거리용 및 근거리용 공중선 장치 외에도 신호 처리 장치, 표시 제어 장치 등으로 구성된다. 각 공중선 장치에는 대레이더 미사일(ARM)의 공격을 기만하여 안테나를 보호하기 위한 유사 전파 발생 장치(디코이)가 설치되어 있다.
생존성을 높이기 위해 레이더 안테나와 오퍼레이션 룸 등을 물리적으로 분리하여 배치했다. 이들 간의 데이터 전송에는 광섬유 케이블을 이용한 원거리, 고속, 대용량 전송 기술이 경계 감시 레이더 시스템에는 처음으로 적용되었다. 이를 통해 운용 요원과 주요 장비의 안전 확보를 도모했다. 또한 신호 처리 장치 등 주요 구성 요소는 지하 시설에 설치하여 생존성을 더욱 강화했다.
이후 17중기방위력정비계획에 따라 미사일 방어 대응 능력을 갖추도록 개량되었으며, 2008년과 2009년에 걸쳐 성능 개수가 이루어져 '''J/FPS-3개'''(改)로 명칭이 변경되었다[1].
3. 1. 원거리용 공중선 장치
2차원(방위・앙각) 주사 방식이다. 안테나는 수천 개의 소자로 구성되어 있다. 그 중 액티브 모듈은 전체 소자 수의 약 50%이며, 이러한 액티브 모듈의 배열은 균등하지 않고, 사이드 로브 특성의 요구에 따라 간격을 둔 배열(시닝)을 하고 있다.3. 2. 근거리용 공중선 장치
시계열적으로 복수 빔을 사용하는 1차원(수직면 내) 주사 방식이다. 안테나 소자 수는 원거리용 공중선 장치의 약 2배 정도이지만, 액티브 모듈 수는 약 20% 이하이다. 또한 사이드 로브 특성의 요구에 따라, 안테나의 여자 진폭에 웨이팅을 적용하고 있다.4. 운용
J/FPS-3 방공 레이더는 일본 전역과 주변 해역, 더 나아가 한반도 및 중국 일부 지역까지 감시할 수 있는 능력을 갖추고 있어 일본의 방공 정책에서 필수적인 자산으로 평가받는다. 주요 임무는 항공기와 탄도 미사일을 탐지하고 추적하는 것이다. 일본은 이 레이더 시스템을 통해 한반도나 중국 등 주변 지역으로부터의 잠재적 미사일 위협 등을 조기에 감지하고 요격하는 방공 전략을 추구하고 있다.
4. 1. 배치 기지
- 게가미사키 분둔 기지(제35경계대: 1호기)
- 가모 분둔 기지(제33경계대: 2호기)
- 오타키네야마 분둔 기지(제27경계군〈현·제27경계대〉: 3호기)
- 도베쓰 분둔 기지(제45경계군〈현·제45경계대〉: 4호기)
- 와지마 분둔 기지(제23경계군〈현·제23경계대〉: 5호기)
- 세후리야마 분둔 기지(제43경계군〈현·제43경계대〉: 6호기)
- 가사토리야마 분둔 기지(제1경계군〈현·제1경계대〉: 7호기)
4. 2. 수출
2018년, 미쓰비시전기는 태국군의 방공 레이다 교체 사업 입찰에 J/FPS-3의 성능을 일부 조정한 모델을 제안했으나[3], 스페인의 인드라 시스테마스가 선정되어 수주에 실패했다[4].2020년, 필리핀 공군의 방공 레이다 도입 사업에서 미쓰비시전기가 제안한 고정식 레이다 3기와 이동식 레이다 1기 패키지가 선정되었다[5][6]. 3월 4일에 낙찰 통지가 이루어졌으며, 계약 금액은 55억필리핀 페소 (약 1.03억달러)이다. 이 사업은 미쓰비시전기가 기존 J/FPS-3(고정식) 및 JTPS-P14(이동식) 개발 경험을 바탕으로 필리핀 공군의 요구에 맞춰 개량 개발하는 방식으로 진행되었다[6]. 계약은 2020년 8월 25일에 정식 체결되었다[6].
이는 일본이 2014년 방위 장비 수출에 관한 새로운 원칙인 '방위 장비 이전 3원칙'을 제정한 이후, 자국산 방위 장비 완제품을 수출한 첫 사례이다[6]. 2023년 11월 2일, 미쓰비시전기는 계약된 고정식 레이다 중 첫 번째 물량을 필리핀 공군에 납품했다고 발표했다[7].
참조
[1]
간행물
J/FPS-3（）機能付加（BMD）－平成22年度 行政事業レビューシートの公表（事業番号0360）
https://warp.da.ndl.[...]
[2]
웹사이트
参考資料ー自衛隊の現状と課題ー
https://www.kantei.g[...]
内閣官房
2004-07-13
[3]
뉴스
三菱電機：タイ軍の入札に参加 国産防空レーダー
https://mainichi.jp/[...]
毎日新聞
[4]
웹사이트
Indra wins contract to supply state-of-the-art Lanza 3D Radar to the Royal Thai Air Force
https://www.indracom[...]
[5]
뉴스
Japanese firm bags P5.5-B PH Air Force air defense radar project
https://globalnation[...]
2020-03-09
[6]
웹사이트
フィリピンへの警戒管制レーダーの移転について
https://www.mod.go.j[...]
防衛省
2020-08-28
[7]
뉴스
フィリピンへのレーダー輸出、1基目を納入 装備移転三原則で初―防衛省
https://www.jiji.com[...]
2023-11-02
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