지령유도
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1. 개요
지령 유도는 미사일의 항법 방식에 따라 빔 라이딩, 시선 지령, 지령에 의한 비례 항법으로 분류되며, 외부 사격 지휘 장치가 미사일의 진로를 수정하도록 지시하는 방식이다. 시선 지령 유도(CLOS)는 수동, 반자동, 자동 방식으로 나뉘며, 빔 라이딩 유도는 빔을 따라 미사일을 유도한다. 미사일 경유 추적(TVM)은 표적 추적 정보를 유도 시스템으로 전송하여 정확성을 높이고, 시선 외 지령 유도(COLOS)는 표적과 미사일의 위치를 기반으로 비례항법을 수행한다. 지령 유도는 미사일에 수신기만 탑재하면 되지만, 전자전에 취약하고 정밀도에 한계가 있으며, 최근에는 다른 유도 방식과 복합적으로 사용된다.
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| 지령유도 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 미사일 유도 방식 |
| 상세 정보 | |
| 정의 | 미사일이 목표를 타격할 때까지 외부의 명령에 의해 유도되는 방식 |
| 사용 목적 | 목표물에 대한 정확한 조준 유도탄의 정확도 향상 |
| 작동 원리 | 외부 관제소에서 목표물과 미사일의 위치를 추적 무선 신호나 유선 케이블을 통해 미사일에 조종 명령 전송 미사일은 수신한 명령에 따라 비행 경로를 수정하여 목표물 타격 |
| 장점 | 목표물 변화에 대한 실시간 대응 가능 전자전 환경에서 비교적 강함 |
| 단점 | 외부 관제소의 지속적인 지원 필요 관제소와 미사일 간 통신 방해 시 유도 불가능 |
| 활용 분야 | 지대공 미사일 대전차 미사일 대함 미사일 |
| 예시 | 나이키 허큘리스 미사일 S-75 드비나 |
| 기타 | 목표물과 유도탄의 정확한 위치 파악 및 신속한 조종 명령 전송이 중요 |
2. 방식
지령 유도 방식은 목표물과 미사일의 위치를 각각 추적하여, 미사일이 목표물에 명중할 때까지 지속적으로 위치 정보를 지령하는 방식이다. 이 방식은 미사일에 수신기만 장착하면 되므로, 목표물 탐색기나 유도 연산 장치를 탑재할 필요가 없다. 대신 지상에 대형의 고성능 레이더와 유도 연산 장치를 두고 반복해서 사용할 수 있다는 장점이 있다.[1] 지령 방향을 결정하기 위해서는 지령점과 미사일의 횡방향 및 종방향 좌표를 일치시키는 기술이 필요한데, 미사일의 롤링 (항공) 안정화를 통해 이를 달성할 수 있다.[1]
유도 신호는 무선(전파) 또는 유선 통신을 통해 미사일에 전송된다. 유선 통신은 거리 제한이 있는 반면, 무선 통신은 전자전에 취약하다는 단점이 있다. 또한 지상 레이더 등 원거리 시스템의 정보만으로는 정밀한 미사일 유도에 한계가 있다.[1]
최근에는 전자 공학의 발달로 유도 연산 장치 등이 소형화, 고성능화 및 저렴해짐에 따라, 지령 유도를 단독으로 사용하기보다는 다른 유도 방식과 복합하여 사용하는 추세이다. 예를 들어, 호밍 유도를 시작하기 전 중간 단계에서 유도점을 지령하는 데 활용된다.[1]
지령 유도는 사용되는 미사일의 항법 방식에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.[1]
- 시선 지령 유도 (CLOS)
- 빔 라이딩 유도 (LOSBR)
- 미사일 경유 추적 (TVM)
- 시선 외 지령 유도 (COLOS)
2. 1. 시선 지령 유도 (CLOS: Command to Line of Sight)
'''시선 지령 유도'''(Command to Line of Sight, '''CLOS'''영어) 방식은 외부 사격 지휘 장치가 목표를 추적할 때의 시선(LOS영어)과 실제 미사일 위치 간의 오차를 바탕으로 미사일의 진로를 수정하도록 지시하는 방식이다.[1] CLOS 시스템은 미사일과 표적 사이의 각 좌표만을 사용하여 충돌을 보장하며, 미사일은 발사대와 표적 사이의 시선에 위치하도록 만들어진다. 이 선에서 벗어나는 미사일의 이탈은 수정된다.지령 유도 방식은 목표물과 미사일의 위치를 각각 추적하여 미사일에 명중할 때까지 위치를 지령하는 방식이다. 미사일에 탑재되는 장비는 수신기만으로 충분하므로, 목표물 포착을 위한 탐색기나 유도 연산 장치를 미사일에 탑재할 필요가 없다. 대신 대형의 고성능 레이더와 유도 연산 장치를 반복해서 사용할 수 있다는 장점이 있다. 지령 방향을 정하기 위해서는 지령점과 미사일의 횡방향, 종방향 좌표를 일치시키는 기술이 필요하다.
유도 신호를 미사일에 전송할 때에는 무선(전파) 또는 유선 통신이 사용된다. 유선 통신은 미사일과 지령 장치 사이의 거리에 제한이 있지만, 무선 통신은 전자전에 취약해진다는 단점이 있다. 또한 지상 레이더 등 원거리 시스템의 정보만으로 미사일을 유도하는 데에는 정밀도에 한계가 있다.
대전차 미사일의 경우 1세대 수동 CLOS (MCLOS)에서 2세대 반자동 CLOS (SACLOS)로 발전했다. 반자동 방식은 조작자가 목표만 추적하면 되므로 조작 부담이 줄었다. 지령 신호는 주로 유선으로 전송된다.[1] 지대공 미사일·함대공 미사일의 경우 완전 자동식 CLOS(ACLOS)가 사용되며, 지령 신호는 전파 및 광파로 전송된다.[1]
빔 라이딩 유도와 비교하면, 특히 유도 초기에는 지령의 자유도가 크지만, 최종적으로는 빔 라이딩 유도와 유사해져 미사일에 큰 가속도가 걸리는 단점이 있다.
2. 1. 1. 수동 시선 지령 유도 (MCLOS: Manual Command to Line of Sight)
표적 추적과 미사일 추적 및 제어는 모두 수동으로 수행된다. 조작자는 미사일 비행을 관찰하고, 신호 시스템을 사용하여 미사일을 조작자와 표적 사이의 직선("시선")으로 되돌리도록 명령한다. 이는 일반적으로 상당한 "선도"가 필요하지 않은 느린 표적에만 유용하다. 수동 시선 지령 유도(MCLOS)는 명령 유도 시스템의 한 유형이다. 활공 폭탄, 함선에 대한 미사일 또는 느리게 움직이는 B-17 플라잉 포트리스 폭격기에 대한 초음속 바서팔의 경우 이 시스템이 작동했지만, 속도가 증가함에 따라 MCLOS는 대부분의 역할에서 빠르게 쓸모없게 되었다.[1]2. 1. 2. 반자동 시선 지령 유도 (SACLOS: Semi-Automatic Command to Line of Sight)
표적 추적은 수동으로 이루어지지만, 미사일 추적 및 제어는 자동이다. MCLOS와 유사하지만, 일부 자동 시스템이 조작자가 단순히 표적을 추적하는 동안 미사일을 시선 내에 위치시킨다. SACLOS는 사용자가 볼 수 없는 위치에서 미사일을 시작할 수 있다는 장점이 있으며, 일반적으로 작동이 훨씬 쉽다. SACLOS는 탱크 및 벙커와 같은 지상 표적에 대한 가장 일반적인 유도 방식이다.대전차 미사일의 경우, 1세대에서는 수동 CLOS (MCLOS)가 사용되었지만, 2세대에서는 반자동화된 CLOS (SACLOS)로 발전했다. 수동식은 조작자가 목표(전차)와 미사일을 육안으로 추적하고, 두 시선 방향이 일치하도록 조이스틱을 조작하여 원격 조종을 했지만, 반자동식은 미사일 추적이 자동 방식으로 이루어지면서 조작자는 목표만 추적하면 되므로, 조이스틱 조작이 불필요해지고 조작과 함께 정신적 부담도 현저히 경감되었다. 지령 신호 전송에는 유선이 많이 사용된다.[1]
Command guidance to Line of Sight, '''CLOS'''|가시선 지령 유도영어
2. 1. 3. 자동 시선 지령 유도 (ACLOS: Automatic Command to Line of Sight)
표적 추적, 미사일 추적 및 제어는 자동이다. 지대공 미사일·함대공 미사일의 경우, 완전 자동식 CLOS (ACLOS)가 사용되며, 지령 신호는 전파 및 광파로 전송된다[1].2. 2. 빔 라이딩 유도 (LOSBR: Line of Sight Beam Riding)
'''빔 라이딩 유도'''(beam riding guidance|빔 라이딩 유도영어)는 목표를 향해 빔을 쏘고, 그 빔을 따라 미사일이 목표로 향하는 유도 방식이다.[1] 외부 사격 지휘 장치가 목표를 추적하는 시선을 기준으로 한다는 점에서 시선 지령 유도(CLOS)와 유사하지만, 제어를 미사일 스스로 수행한다는 점이 다르다.이 방식에서는 하나의 레이더를 사용하여 지령과 목표 추적을 모두 수행한다. 먼저 레이더로 목표를 추적하고 미사일을 목표 방향으로 발사하면, 미사일은 레이더 빔의 중심을 감지하여 비행한다. 빔 라이딩 시스템은 종종 SACLOS이지만 반드시 그런 것은 아니다. 다른 시스템에서 빔은 자동 레이더 추적 시스템의 일부이다. 예를 들어 RIM-8 탈로스 미사일은 레이더 빔을 사용하여 미사일을 높이 띄운 후 표적 항공기의 수직면으로 점차 낮추고, 최종 유도 및 공격을 위해 마지막 순간에 더 정확한 반능동 레이더 호밍 (SARH)을 사용했다.
하지만 이 방식은 미사일이 시선상에 있어도 기축이 시선과 일치하지 않고 상당한 각도를 이룬다는 단점이 있다. 이 때문에 비행 경로는 눈에 띄게 굽어져 있으며, 비례 항법의 경우처럼 선형 이론을 적용하기 어렵다. 또한 빔이 퍼지면서 사거리가 증가할수록 부정확해지는 본질적인 약점이 있다. 레이저 빔 라이더는 레이저 빔이 레이더보다 덜 퍼지므로 더 정확하지만, 모두 단거리이며 레이저는 악천후에 성능이 저하될 수 있다.
2. 3. 미사일 경유 추적 (TVM: Track-via-Missile)
추적-미사일 방식(TVM)은 유도 방식의 한 변형이다. 미사일이 요격 지점을 계산하는 데 도움을 주기 위해 표적 추적 정보를 유도 시스템으로 다시 전송한다는 것이 주요 차이점이다. 이는 순수한 명령 유도의 정확성 문제를 상당 부분 해결해준다.패트리어트 미사일 지대공 미사일 등에서 채용된 것이 바로 이 TVM 방식이다.[1] AMRAAM 공대공 미사일과 SM-2MR/ER 함대공 미사일에서도 관성 유도에 이러한 지령 유도를 조합하여 중기 항법을 수행하고 있다.[1]
미사일의 좌표와 지령점의 좌표 방향이 일치하지 않으면 미사일은 예상치 못한 방향으로 비행하지만, 이 경우에는 다음 지령에서 미사일의 자세각을 고려하여 지령을 수행한다. 그 결과, 비행 경로는 호밍 유도와 유사한 비례 항법이 되어 이상적인 경로가 된다. 다만, 다른 지령 유도 방식에 비해 미사일과 지령점 간의 정보 교환이 많아지므로 전자전에 대한 고려가 필요하다.[1]
2. 4. 시선 외 지령 유도 (COLOS: Command off Line of Sight)
COLOS(Command off Line of Sight)는 목표와 미사일의 현재 위치와 시선(LOS)의 변화율을 산출하여 미사일에 비례 항법을 수행하게 하는 방식이다.[1] 이 방식은 목표와 미사일의 현재 위치를 기반으로 지령 유도를 수행한다는 점에서 CLOS와 대비된다.미사일의 좌표와 지령점의 좌표 방향이 일치하지 않으면 미사일은 예상치 못한 방향으로 비행할 수 있다. 이 경우, 다음 지령에서 미사일의 자세각을 고려하여 지령을 수행한다. 결과적으로 비행 경로는 호밍 유도와 유사한 비례 항법이 되어 이상적인 경로가 된다. 그러나 다른 지령 유도 방식에 비해 미사일과 지령점 간의 정보 교환이 많아지므로 전자전에 대한 고려가 필요하다.
패트리어트 지대공 미사일, AMRAAM 공대공 미사일, SM-2MR/ER 함대공 미사일 등에서 미사일 경유 추적(TVM)이나 관성 유도와 조합하는 방식으로 COLOS를 활용한다.
3. 장단점
지령 유도 방식은 미사일에 탑재되는 장비가 간단하고, 대형 고성능 장비를 반복 사용할 수 있다는 장점이 있지만, 유선 통신 사용 시 거리 제한, 무선 통신 사용 시 전자전 취약, 원거리 유도 시 정밀도 저하 등의 단점이 있다.[1] 빔 라이딩 유도와 육안 조준 지령 유도는 제1세대 미사일의 유도 방식으로 널리 사용되었으나, 전자 공학의 발달로 유도 장치의 소형화, 고성능화, 저렴화가 진행되면서 최근에는 다른 방식과 함께 사용되거나, 호밍 유도 전 중간 유도 등에 사용되고 있다.
3. 1. 장점
지령 유도 방식은 목표물과 미사일의 위치를 각각 추적하여, 미사일에 명중할 때까지 시시각각 위치를 지령하는 방식이다. 이 경우, 미사일에 탑재되는 장비는 수신기만으로 충분하므로[1], 목표물을 포착하기 위한 탐색기나 유도 연산을 수행하는 장치를 미사일에 탑재할 필요가 없다. 또한 대형의 고성능 레이더와 유도 연산 장치를 반복해서 사용할 수 있다는 장점이 있다.지령 방향을 정하기 위해서는 지령점과 미사일의 횡방향, 종방향 좌표를 일치시키는 기술이 필요하다. 미사일의 롤링 (항공) 안정화를 완벽하게 수행하면, 미사일은 회전하지 않고 발사 시의 좌표를 유지하므로, 지령점과 미사일의 좌표를 맞출 수 있다. 따라서 롤링 안정화, 또는 관성 좌표에 대한 기준이 지령 유도 방식의 기본이다.[1]
3. 2. 단점
지령 유도 방식은 유도 신호를 미사일에 보낼 때 무선(전파) 또는 유선 통신을 사용한다. 유선 통신을 사용하면 미사일과 지령 장치 사이의 거리가 제한되지만, 무선으로 보내면 전자전에 취약해진다는 단점이 있다.[1] 또한 지상 레이더 등 멀리 떨어진 다른 시스템의 정보만으로 미사일을 목표물로 유도하는 것은 정밀도에 한계가 있다는 과제도 있다.4. 역사 및 발전
지령 유도 방식은 목표물과 미사일의 위치를 각각 추적하여, 미사일에 명중할 때까지 시시각각 위치를 지령하는 방식이다. 이 경우 미사일에 탑재되는 장비는 수신기만으로 충분하므로[1], 목표물을 포착하기 위한 탐색기나 유도 연산을 수행하는 장치를 미사일에 탑재할 필요가 없으며, 대형의 고성능 레이더와 유도 연산 장치를 반복해서 사용할 수 있다는 장점이 있다.
지령 방향을 정하기 위해, 지령점과 미사일의 횡방향, 종방향 좌표를 일치시키는 기술이 필요하다. 미사일의 롤링 안정화를 완벽하게 수행하면, 미사일은 회전하지 않고 발사 시의 좌표를 유지하므로, 지령점과 미사일의 좌표를 맞출 수 있다. 따라서 롤링 안정화, 또는 관성 좌표에 대한 기준이 지령 유도 방식의 기본이다.[1]
유도 신호를 미사일에 전송할 때에는 무선(전파) 또는 유선 통신이 사용된다. 유선 통신을 사용하는 경우에는 미사일과 지령 장치 사이의 거리에 제한이 있지만, 무선으로 전송하는 경우에는 전자전에 취약해진다는 단점이 있다.[1] 또한 지상 레이더 등 원거리의 다른 시스템으로부터의 정보만으로 미사일을 목표로 유도하는 데에는 정밀도에 한계가 있다는 점도 과제이다.
특히 빔 라이딩 유도와 육안 조준 지령 유도는 제1세대 미사일의 유도 방식으로 널리 사용되었다. 그러나 전자 공학의 진보와 함께, 유도 연산 장치 등의 소형화, 고성능화 및 저가격화가 진행되면서, 최근에는 지령 유도를 단독으로 사용하기보다는 다른 방식과 복합하여, 예를 들어 호밍 유도를 시작하기 전의 중간 유도점의 지령 등에 사용되고 있다.
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