조기경보레이더
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1. 개요
조기경보레이더는 적의 항공기나 미사일 공격을 탐지하고 경고하기 위해 사용되는 레이더 시스템이다. 제2차 세계 대전 당시 영국과 독일에서 초기 형태의 조기경보레이더가 개발되었으며, 냉전 시대를 거치면서 미국, 러시아, 중국 등에서 탐지 거리가 5,000km 이상으로 확장된 현대적인 시스템으로 발전했다. 조기 경보 레이더는 지상에 설치되거나 항공기에 탑재되어 운용되며, 탄도 미사일 공격을 감시하기 위한 용도로도 사용된다.
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| 조기경보레이더 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 레이더 |
| 사용 목적 | 항공기 탐색 조기 경보 지상 통제 요격 |
| 기술적 세부 사항 | |
| 영어 명칭 | Air search radar (공중 탐색 레이더) |
| 탐지 범위 | 약 (463km) |
| 용도 | 조기 경보 레이더 |
2. 역사
최초의 조기경보레이더는 제2차 세계대전 시기에 등장했으며, 당시 기술 수준으로는 탐지 거리가 수백 km 내외로 비교적 짧았다. 대표적으로 영국의 체인 홈이나 독일의 프레야 레이다 등이 개발되어 운용되었다.
냉전 시기에 접어들면서 미국과 소련을 중심으로 군비 경쟁이 심화되자, 적국의 폭격기나 탄도 미사일 공격을 사전에 탐지하기 위한 조기경보 시스템의 중요성이 커졌다. 이에 따라 DEW 라인과 같은 광역 방공망이 구축되었고, 초수평선 레이더 기술이 발전하면서 탐지 거리가 획기적으로 늘어났다. 특히 탄도 미사일 조기 경보 시스템(BMEWS)과 같이 탐지 거리가 수천 km에 달하는 강력한 지상 기반 레이더들이 개발되어 배치되었다.
오늘날에는 공중 조기 경보 통제기(AWACS)가 항공기 탐지 및 공중 지휘 통제에 중요한 역할을 담당하고 있다.[1] 항공기에 레이더를 탑재함으로써 지평선 너머 탐지의 한계를 극복하고 더 넓은 범위를 감시할 수 있게 되었다. 그러나 탄도 미사일과 같이 매우 높은 고도로 비행하는 목표물을 탐지하기 위해서는 여전히 BMEWS와 같은 대규모 지상 기반 조기경보레이더가 필수적이며, 현대 주요 국가들이 운용하는 조기경보레이더는 탐지 거리가 5000km를 넘어서는 수준으로 발전했다.
2. 1. 초기 시스템
최초의 조기 경보 레이더 시스템으로는 영국의 체인 홈, 독일의 프레야, 미국의 CXAM(해군) 및 SCR-270, 소련의 РУС-2|RUS-2ru 등이 있었다. 현대 기준으로 볼 때 이들 초기 레이더의 탐지 거리는 일반적으로 160km에서 240km 정도로 매우 짧았다. 이는 당시 사용된 긴 파장에서의 전파 특성상 가시선 내에서만 제한적으로 탐지가 가능했기 때문이다. 장거리 전파 기술 자체는 이미 알려져 단파 라디오 등에 널리 사용되었지만, 복잡한 반사 신호를 처리하는 기술적 한계가 있었다.제2차 세계대전 당시 영국은 체인 홈 조기경보레이더를 해안에 설치했으며, 독일은 탐지거리 200km인 프레야 레이다를 1,000대 이상 생산하여 지상에 배치했다.
주요 초기 시스템은 다음과 같다.
- 체인 홈
- 체인 홈 로우
- SCR-270 레이더
- AN/CPS-1 레이더
- CXAM 레이더
- 프레야 레이더
2. 2. 냉전 시대
냉전 시대에 들어서면서, 특히 소련의 폭격기가 북극 상공을 통해 침투할 가능성에 대비하기 위해 미국과 캐나다는 협력하여 DEW 라인(Distant Early Warning Line)을 구축했다. 이후 성능이 개선된 파인 트리 라인(Pinetree Line)과 같은 다른 조기 경보 시스템도 건설되었다. 한편, 캐나다 중부를 가로지르는 미드-캐나다 라인(Mid-Canada Line)은 접근하는 항공기를 탐지할 수는 있었지만, 정확한 위치나 이동 방향까지 파악하지는 못했다. 1950년대부터는 전리층에서 전파 신호를 반사시켜 탐지 거리를 획기적으로 늘린 초수평선 레이더(Over-the-horizon radar, OTH)가 개발되기 시작했다.탄도 미사일 위협이 현실화되면서 장거리 탄도 미사일 탐지를 위한 대규모 고정식 조기 경보 레이더 기지들이 건설되었다. 대표적으로 미국은 1959년부터 탄도 미사일 조기 경보 시스템(Ballistic Missile Early Warning System, BMEWS) 구축을 시작했다. 초기 BMEWS에 사용된 AN/FPS-50 레이더는 높이 50m, 폭 122m에 달하는 거대한 고정식 안테나 구조물이었으며, 탐지 거리는 약 5500km에 달했다.[2] 이후 미국은 PAVE PAWS(Precision Acquisition Vehicle Entry Phased Array Warning System)나 PARCS(Perimeter Acquisition Radar Characterization System)와 같은 더욱 발전된 장거리 레이더 시스템을 구축했다. 2000년에는 PAVE PAWS 시스템 1기가 중화민국(대만)에 판매되었는데, 이는 중화인민공화국을 감시하기 위한 목적이었다.[3]
러시아 역시 이에 대응하여 보로네시 레이더와 같은 자체적인 장거리 탄도 미사일 조기 경보 레이더 시스템을 운용하고 있다.[4] 이러한 경쟁적인 개발을 통해 오늘날 미국, 러시아, 중국 등이 운용하는 현대적인 조기경보레이더는 탐지 거리가 5000km를 넘어서게 되었다.
2. 3. 현대
오늘날 미국, 러시아, 중국의 조기경보레이다는 탐지거리가 5000km를 넘는다.오늘날 조기 경보 역할은 상당 부분 공중 조기 경보 플랫폼으로 대체되었다.[1] 레이더를 항공기에 탑재함으로써 지평선까지의 가시 거리가 크게 연장된다. 이를 통해 레이더는 고주파 신호를 사용하여 높은 해상도를 제공하면서도 장거리를 제공할 수 있다. 이러한 규칙의 주요 예외는 BMEWS와 같은 탄도 미사일 공격을 경고하기 위한 레이더로, 이러한 무기의 고고도 외기권 궤도로 인해 지상 기반 레이더에서도 원거리에서 볼 수 있다.
3. 기술적 특징
최초의 조기 경보 레이더는 영국의 체인 홈, 독일의 프레야, 미국의 CXAM(해군) 및 SCR-270, 소련의 RUS-2였다. 현대적 기준으로 볼 때 이들의 탐지 거리는 매우 짧았으며, 일반적으로 약 160.93km에서 약 241.40km 정도였다. 이 "짧은" 거리는 당시 사용되던 긴 파장에서의 전파 특성으로 인한 부작용으로, 가시선 내에서만 제한적으로 탐지할 수 있었다. 장거리 전파 기술은 이미 알려져 단파 라디오에 널리 사용되었지만, 복잡한 반사 신호를 처리하는 능력은 당시에는 불가능했다.
소련 폭격기가 북극 상공을 비행하는 위협에 대응하기 위해 미국과 캐나다는 DEW 라인을 개발했다. 이후 더 나은 성능을 가진 다른 예시들(파인 트리 라인)이 건설되었다. 또 다른 조기 경보 설계 방식은 캐나다 중앙을 가로지르는 "선 파괴" 표시를 제공하는 미드-캐나다 라인이었지만, 목표물의 정확한 위치나 이동 방향을 식별하는 기능은 없었다. 1950년대부터 탐지 범위를 대폭 확장하기 위해 신호를 전리층에서 반사시키는 방식의 여러 초수평선 레이더가 개발되었다.
오늘날 조기 경보 역할은 상당 부분 공중 조기 경보 플랫폼으로 대체되었다.[1] 레이더를 항공기에 탑재함으로써 지평선까지의 가시 거리가 크게 연장된다. 이를 통해 레이더는 고주파 신호를 사용하여 높은 해상도를 제공하면서도 장거리를 제공할 수 있다. 이러한 규칙의 주요 예외는 BMEWS와 같은 탄도 미사일 공격을 경고하기 위한 레이더로, 이러한 무기의 고고도 외기권 궤도로 인해 지상 기반 레이더에서도 원거리에서 볼 수 있다.
조기 경보 레이더는 일반적으로 탐지 거리가 매우 길고 비교적 낮은 주파수에서 펄스 길이가 긴 특징을 보인다. 일부 기종에서는 선형 주파수 변조(처프)에 의한 펄스 압축을 도입하여 거리 분해능 개선을 도모하고 있다. 또한 펄스 사이에 이진 부호를 사용함으로써 거리 분해능을 개선할 수도 있다.
비교적 좁은 안테나 빔을 사용하기 때문에 안테나는 일반적으로 대형이 된다. 또한 민간에서 유사한 역할을 담당하는 항공로 감시 레이더(ARSR)의 경우 이차 레이더(SSR)를 사용하여 목표 고도를 알 수 있지만, 군사용 EW/GCI 레이더에서는 목표기로부터의 정보 제공을 기대할 수 없기 때문에 레이더 자체로 고도를 측정할 필요가 생긴다. 초기의 시스템에서는 ARSR과 유사한 수색 레이더와 고도 정보를 얻기 위한 측고 레이더를 조합하여 사용하는 방식이 사용되었지만, 이후에는 단일 레이더로 수색·측고를 동시에 수행할 수 있는 3차원 레이더가 주류가 되었다. 3차원 레이더에도 많은 형식이 있지만, 현재는 위상 배열 레이더가 많이 사용되고 있다.
한편 레이더 기지 등 지상에 설치되어 사용되는 것 외에도, 항공기에 탑재되어 공중으로 진출하여 운용되는 것도 있으며, 이를 탑재하는 항공기는 조기경보기 (AEW) 또는 조기 경보 통제기 (AWACS)라고 불린다. 또한 군함의 대공 수색 레이더도 경계 통제 레이더에서 파생되어 개발되는 경우가 있다.
4. 운용 방식
조기 경보 레이더는 일반적으로 매우 긴 탐지 거리를 가지며, 비교적 낮은 주파수에서 긴 펄스를 사용하는 특징이 있다. 일부 레이더는 선형 주파수 변조(처프) 방식의 펄스 압축 기술을 도입하여 거리 분해능을 개선하기도 한다. 또한 펄스 사이에 이진 부호를 사용하여 거리 분해능을 높이는 방법도 사용된다.
이러한 레이더는 비교적 좁은 안테나 빔을 사용하기 때문에 안테나 크기가 일반적으로 크다. 민간 항공 분야에서 유사한 역할을 하는 항공로 감시 레이더(ARSR)는 이차 레이더(SSR)를 통해 목표 항공기의 고도 정보를 얻을 수 있지만, 군사용 조기 경보 레이더는 적대적 목표물로부터 정보 제공을 기대할 수 없어 레이더 자체적으로 고도를 측정해야 한다. 초기 시스템에서는 수색 레이더와 고도 측정용 측고 레이더를 함께 사용했지만, 이후 하나의 레이더로 수색과 고도 측정을 동시에 수행하는 3차원 레이더가 주류가 되었다. 현재는 여러 3차원 레이더 방식 중에서도 위상 배열 레이더가 널리 사용되고 있다.
조기 경보 레이더는 레이더 기지와 같은 지상 시설에 설치되어 운용되는 경우가 많지만, 항공기에 탑재되어 공중에서 운용되기도 한다. 이러한 항공기를 조기경보기(AEW) 또는 조기 경보 통제기(AWACS)라고 부른다.
5. 장거리 탄도 미사일 감시
오늘날 조기 경보 역할은 상당 부분 공중 조기 경보 통제기 플랫폼으로 대체되었다.[1] 그러나 탄도 미사일 공격을 경고하기 위한 탄도 미사일 조기 경보 시스템(BMEWS)과 같은 레이더는 주요 예외인데, 이는 탄도 미사일의 고고도 외기권 궤도로 인해 지상 기반 레이더에서도 원거리 탐지가 가능하기 때문이다.
장거리 탄도 미사일 감시용 조기 경보 레이더는 대규모 고정 시설로 구축된다. 미국군의 탄도 미사일 조기 경보 시스템(BMEWS)은 1959년에 건설이 시작되었으며, 초기에는 탐색용으로 AN/FPS-50 레이더가 사용되었다.[2] AN/FPS-50은 높이 50m, 폭 122m의 거대한 고정식 망상형 레이더 구조물이었으며, 탐지 거리는 약 5500km에 달했다.[2] 이후 미국은 PAVE PAWS나 PARCS와 같은 장거리 탄도 미사일 감시용 레이더 기지를 추가로 구축했다. PAVE PAWS 시스템 1기는 2000년 중화인민공화국을 감시할 목적으로 중화민국에 판매되기도 했다.[3]
러시아 역시 Voronezh radar|보로네시 레이더eng와 같은 장거리 탄도 미사일 감시용 레이더를 배치하여 운용하고 있다.[4]
6. 주요 조기경보레이다 시스템
| 시스템 명칭 | 개발/운용 국가 | 비고 |
|---|---|---|
| 체인 홈 | 영국 | 제2차 세계 대전 초기 시스템 |
| 체인 홈 로우 | 영국 | 저고도 탐지용 |
| SCR-270 레이더 | 미국 | 제2차 세계 대전 시기 |
| AN/CPS-1 레이더 | 미국 | |
| CXAM 레이더 | 미국 | 해군용 |
| 프레야 레이더 | 독일 | 제2차 세계 대전 시기 |
| 파인트리 라인 | 미국, 캐나다 | 냉전 초기 북미 방공망 |
| 미드-캐나다 라인 | 캐나다 | 냉전 초기 북미 방공망 |
| 원거리 조기 경보선 (DEW Line) | 미국, 캐나다 | 냉전 초기 북미 방공망 |
| BMEWS | 미국 | 탄도 미사일 탐지 |
| AMES 타입 80 | 영국 | |
| AMES 타입 84 | 영국 | |
| AMES 타입 85 | 영국 | |
| 로터 | 영국 | |
| 라인스맨/미디에이터 | 영국 | |
| 드네스트르 레이더 | 소련 / 러시아 | |
| 드네프르 레이더 | 소련 / 러시아 | |
| 다리알 레이더 | 소련 / 러시아 | |
| 두나이 레이더 | 소련 / 러시아 | 미사일 방어용 |
| 두가 레이더 | 소련 | 초수평선 레이더 (OTH) |
| 돈-2N 레이더 | 러시아 | 모스크바 미사일 방어용 |
| 보로네시 레이더 | 러시아 | 최신형 장거리 레이더 |
| AWACS | 미국 등 | 공중 감시 및 통제 |
| GIRAFFE 레이더 | 스웨덴 | |
| 에리에 | 스웨덴 | 공중 감시 시스템 |
| EL/M-2080 그린 파인 | 이스라엘 | 미사일 방어용 |
| EL/M-2090 | 이스라엘 | 초장거리 탐지 |
| 레드 컬러 | 이스라엘 | |
| 진달리 작전 레이더 네트워크 | 호주 | 초수평선 레이더 (OTH) |
| 장거리 식별 레이더 (LRDR) | 미국 | |
| 북방 경고 시스템 | 미국, 캐나다 | DEW Line 후속 |
| 네트라 | 인도 | 공중조기경보통제기 |
| PAVE PAWS | 미국 | 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM) 탐지 |
| 해상 X-밴드 레이더 | 미국 | 해상 기반 미사일 방어용 |
| ESR-32A | 이집트 | 항공 감시 및 조기경보레이더 |
| ASELSAN ALP-300G | 튀르키예 |
조기경보레이더는 일반적으로 매우 긴 탐지 거리와 비교적 낮은 주파수, 긴 펄스 길이를 특징으로 한다. 일부 시스템에서는 거리 분해능 향상을 위해 선형 주파수 변조(처프) 기법을 사용하기도 한다. 펄스 사이에 이진 부호를 삽입하여 거리 분해능을 개선하기도 한다.
좁은 안테나 빔 폭을 요구하므로 안테나 크기가 일반적으로 매우 커진다. Air Route Surveillance Radar|항공로 감시 레이더영어(ARSR)와 같은 민간 레이더는 이차 레이더(SSR)로 목표 고도를 파악하지만, 군사용 조기경보(EW)/지상관제요격(GCI) 레이더는 적기로부터 응답을 기대할 수 없어 자체적으로 고도를 측정해야 한다. 초기에는 탐색 레이더와 고도 측정을 위한 별도의 Height finder|측고 레이더영어를 조합했지만, 이후 탐색과 고도 측정을 동시에 수행하는 3차원 레이더가 주류가 되었다. 3차원 레이더 중에서는 위상 배열 레이더가 널리 사용된다.
레이더 기지 등 지상 시설 외에 항공기에 탑재되어 운용되기도 하며, 이 항공기를 조기 경보기(AEW) 또는 조기 경보 통제기(AWACS)라 부른다. 군함의 대공 탐색 레이더 중 일부는 지상 경계 통제 레이더 기술을 기반으로 개발되기도 한다. (예: 해상자위대 호위함의 OPS-12는 J/TPS-100, OPS-24는 J/FPS-3 기술 활용)
장거리 탄도 미사일 탐지용 조기경보레이더는 대규모 고정 시설로 구축된다. 미국의 탄도 미사일 조기 경보 시스템(BMEWS)은 1959년 건설이 시작되었고, 초기 탐색용으로는 AN/FPS-50이 사용되었다[2]. AN/FPS-50은 높이 50m, 폭 122m의 거대한 고정식 망상 구조물로, 탐지 거리는 약 5500km에 달했다[2]. 미국은 이후 PAVE PAWS, PARCS 등 장거리 탄도 미사일 탐지 레이더 기지를 구축했으며, PAVE PAWS 시스템 1기는 2000년 중화민국(대만)에 판매되어 중화인민공화국 감시에 사용되고 있다[3].
러시아 역시 보로네시 레이더와 같은 장거리 탄도 미사일 탐지 레이더를 운용한다[4].
참조
[1]
서적
A Dictionary of Aviation
Osprey
1973
[2]
웹사이트
Ballistic Missile Early Warning System (BMEWS)
https://www.globalse[...]
globalsecurity
2024-06-25
[3]
웹사이트
"「着弾6分前にミサイル検知」台湾のシステムが完成"
https://wired.jp/201[...]
WIRED
2024-06-25
[4]
웹사이트
"「目標は1800km先!?」 ウクライナ軍 ドローンで最長の攻撃記録を達成か ターゲットはロシア軍の大型レーダー"
https://trafficnews.[...]
株式会社メディア・ヴァーグ
2024-06-25
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