AN/APG-63
1. 개요
AN/APG-63은 맥도널 더글러스가 개발한 F-15 전투기에 탑재하기 위해 개발된 펄스 도플러 레이더이다. 1970년 퓨즈 사에 의해 채용되어 1973년부터 운용되었으며, 이후 F-15A/B, C/D 기종에 장착되었다. 1979년 소프트웨어 프로그래밍이 가능한 신호 처리기를 탑재하여 성능을 향상시켰다. AN/APG-70, AN/APG-63(V)1, AN/APG-63(V)2, AN/APG-63(V)3, AN/APG-82(V)1, AN/APQ-180 등의 개량형이 개발되었으며, 대한민국 공군은 F-15K 슬램 이글에 AN/APG-63(V)1을, F-15EX 도입을 통해 AN/APG-82(V)1 레이더를 확보했다.
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| 종류 | 펄스 도플러 레이다 |
|---|---|
| 역할 | 화기 관제 |
| 도입 시기 | 1983년 |
| 주파수 | X밴드 (8－12.5 GHz) |
|---|---|
| 안테나 | 평면 어레이 안테나 |
| 안테나 소자 | 슬롯 안테나 |
| 빔 폭 | 3.3×3.3도 |
| 최대 탐지 거리 | 148km |
| 방위각 | ±60° |
| 직경 | 91.4 cm |
| 송신 전력 | 5 kW |
| 체적 | 0.25 m3 |
| 무게 | 221 kg |
| 다른 이름 | AN/APG-63 |
|---|
2. 개발 역사
AN/APG-63 레이더는 맥도널 더글러스(현 보잉)가 개발한 F-15 전투기에 탑재하기 위해 개발되었다. 베트남 전쟁 당시 미국 공군의 주력 전투기였던 F-4는 원래 미국 해군의 함대 방어용으로 개발되어 공중전 능력이 뛰어나지 않았고, 이는 한국 전쟁 시기와 비교했을 때 미 공군 및 해군의 공중전 성과가 크게 저하되는 결과를 낳았다.
이러한 배경 속에서 미 공군은 베트남 전쟁이 한창이던 1964년, "전술 항공 전력의 선택적 연구"를 시작하며 새로운 제공 전투기 개발을 모색했다. 그 결과, 1968년 공군으로부터 제조 승인을 받은 차세대 전투기는 터보팬 엔진 쌍발 탑재, 뛰어난 기동성, 넓은 조종사 시야 확보, 룩다운/슛다운 능력을 갖춘 레이더 장비, 장거리 미사일을 이용한 시계 밖(BVR) 전투 및 근접 전투 능력 강화, 정비 소요 감소 등을 목표로 했다.
이에 따라 레이더 시스템 개발에는 휴즈 항공(현 레이시온)과 웨스팅하우스가 경쟁했으며, 1970년 10월 휴즈 항공의 AN/APG-63이 최종 채택되었다. 이 레이더는 펄스 도플러 레이더 방식으로 설계되었고, 라인 교체 유닛(LRU) 방식을 채택하여 정비 편의성을 높이고자 했으나, 개발 초기에는 평균 고장 간격(MTBF)이 15시간에 불과한 신뢰성 문제가 있었다.
AN/APG-63은 1973년부터 생산된 F-15A/B 모델에 탑재되어 운용되기 시작했다. 1979년에는 F/A-18에 탑재된 AN/APG-65 레이더 개발 경험을 바탕으로 중요한 성능 개선이 이루어졌다. 핵심은 항공기 탑재 레이더로는 최초로 프로그램 가능한 디지털 신호 프로세서(PSP)를 도입한 것으로, 이를 통해 하드웨어 교체 없이 소프트웨어 변경만으로 시스템을 개선할 수 있게 되었다. PSP 탑재 여부는 초기형 F-15 A/B와 후기형 F-15 C/D를 구분하는 중요한 기준이 되었다.
AN/APG-63 시리즈는 1986년 생산 종료 시까지 약 1,000대가 인도되었다. 현재도 미국 공군, 공군 방위대, 이스라엘, 일본, 사우디아라비아 등 여러 국가에서 운용 중인 F-15A/B 및 초기형 C/D 모델에 탑재되어 있다. 또한, 미국 관세국경보호청 항공 해양국 소속의 P-3 오리온 항공기에도 장착되어 운용되고 있다.
2.1. 초기 문제점과 개선
초기 AN/APG-63은 유닛 자체의 수명이 짧아 평균 고장 간격(MTBF)이 15시간에 불과한 신뢰성 문제를 안고 있었다.
1979년, F/A-18에 탑재된 AN/APG-65 레이더 개발 경험을 바탕으로 기술 피드백을 받아 주요 개선이 이루어졌다. 이 개선의 핵심은 프로그램 가능한 디지털 신호 프로세서(PSP)의 도입이었다. PSP는 항공기 탑재 레이더로는 최초로 적용된 기술로, 하드웨어 개조 없이 소프트웨어 재프로그래밍만으로 새로운 운용 모드 추가나 신형 무기 체계 통합 등 시스템을 유연하게 수정하고 저렴한 비용으로 사용자 정의할 수 있게 만들었다. PSP가 장착된 AN/APG-63은 초기 F-15 A/B 모델과 후기 C/D 모델을 구분하는 중요한 기준이 되었으며, 마지막 43대(AN/APG-70 장착)를 제외한 모든 F-15 C/D 모델에 탑재되었다.
그러나 초기 PSP는 메모리 용량이 부족하여 새로운 위협에 효과적으로 대응하는 데 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 후속 모델인 AN/APG-63(V)1과 AN/APG-70에서는 메모리 용량이 대폭 확대되었다. 특히 AN/APG-70의 경우 PSP 메모리 용량이 10배로 확장되었다.
신뢰성 문제 역시 지속적으로 개선되어, 1990년대에 개발된 AN/APG-63(V)1의 경우 평균 고장 간격(MTBF)이 120시간 이상으로 크게 향상되었다. 이는 하드웨어 재설계를 통해 신뢰성 및 유지보수성을 개선한 결과이며, 성능 향상과 더불어 모드 확장의 기회도 제공했다. 1980년대에 개발된 AN/APG-70 역시 신뢰성 향상과 유지보수 용이성을 목표로 재설계되었으며, 게이트 어레이 기술을 통해 향상된 작동 기능을 갖춘 새로운 모드를 통합할 수 있었다.
3. 주요 특징
AN/APG-63은 원래 맥도널 더글러스사가 개발한 F-15 전투기에 탑재하기 위해 개발된 다중 모드 펄스 도플러 레이더이다. 조종사 1명이 운용할 수 있도록 설계되었으며, 초기 모델을 제외하고는 라인 교체 유닛(LRU)을 채택하여 신뢰성과 정비 편의성을 높였다. 초기 모델의 평균 고장 간격(MTBF)은 15시간에 불과했으나, 지속적인 개량을 통해 AN/APG-63(V)1 모델에서는 120시간 이상으로 크게 향상되었다.
1979년에는 F/A-18에 탑재된 AN/APG-65 레이더의 기술을 피드백 받아 주요 성능 개량이 이루어졌다. 이 개량의 핵심은 항공기 탑재 레이더로는 최초로 프로그램 가능한 디지털 신호 프로세서(PSP)를 통합한 것이었다. PSP 도입으로 하드웨어 변경 없이 소프트웨어 업데이트만으로 새로운 위협에 대응하거나 새로운 기능을 추가하는 것이 가능해졌다. 이는 초기형 F-15A/B와 PSP가 장착된 F-15C/D를 구별하는 중요한 특징 중 하나이다. 이 개량을 통해 레이더 빔의 지향성 향상, 전자전 대응 능력(ECCM) 강화, 목표 편대 내 개별 목표 탐지 능력 추가, 비협조 목표 인식(NCTR) 능력 향상, 추적 중 탐색(TWS) 기능 지원 등 다양한 성능 개선이 이루어졌다. 다만 초기 PSP는 메모리 용량의 한계가 있어 이후 APG-63(V)1, APG-70 모델에서는 메모리가 증설되었다.
APG-63은 1973년부터 실전 배치되어 모든 F-15A/B 모델과 대부분의 F-15C/D 모델(APG-70이 탑재된 마지막 43대 제외)에 장착되었다. 1986년 생산이 종료될 때까지 약 1,000대가 인도되었으며, 현재는 생산되지 않지만 미국 공군, 공군 방위대, 이스라엘, 일본, 사우디 아라비아 등 여러 국가의 공군에서 운용 중인 F-15 초기 모델에 탑재되어 여전히 운용되고 있다. 또한 미국 세관국경보호청(CBP) 항공해양작전단(AMO)의 록히드 P-3 오리온 감시 항공기에도 장착되어 있다.
3.1. 공대공 모드
AN/APG-63 레이더는 다양한 공대공 전투 상황에 대응하기 위한 여러 작동 모드를 갖추고 있다. 주요 공대공 모드는 다음과 같다.
* 장거리 탐색: 주로 AIM-7 미사일 운용을 위한 모드이다. 전투기 크기의 목표를 약 80nmi 거리에서 탐지할 수 있으며, 탐지 범위는 좌우 각각 120도에 달한다.
* 단거리 탐색: AIM-9와 같은 단거리 공대공 미사일 운용에 최적화된 모드이다. 약 20nmi 거리 내에서 좌우 각 120도 범위의 목표를 탐지한다.
* 슈퍼 탐색 모드: 근접 공중전 상황을 위한 모드로, 10nmi에서 약 91.44m까지의 매우 넓은 거리 범위에서 레이더를 사용할 수 있다. 특히, 보어사이트(Boresight영어) 기능을 활용하면 최대 약 3657.60m 거리에서 신속하게 목표를 록온할 수 있다.
* 레이드 어세스먼트 모드(Raid Assessment Mode영어): 1979년 개량을 통해 추가된 기능으로, 프로그램 가능한 디지털 신호 프로세서(PSP)를 활용하여 밀집해 있는 적 편대 내에서 개별 항공기를 식별하고 분석하는 능력을 제공한다.
* [[추적 중 탐색]](Track While Scan영어): 역시 1979년 개량으로 지원되기 시작한 중요한 기능이다. 최대 24개의 공중 목표를 동시에 탐지하면서, 그중 위협도가 높은 8개의 목표를 지속적으로 추적할 수 있다. 이를 통해 조종사는 전장 상황을 더 넓게 파악하고 다수의 위협에 효과적으로 대응할 수 있다.
* [[비협조 목표 인식]](Non-Cooperative Target Recognition영어): 레이더 반사 신호의 고유한 특성(예: 엔진 팬 블레이드의 반사 패턴)을 분석하여 피아식별장치(IFF)와 같은 협조적인 응답 없이도 원거리에서 적 항공기의 기종이나 유형을 식별하는 기능이다. 이 기능 역시 1979년 개량을 통해 성능이 향상되었다.
3.2. 공대지 모드
* 육안 공격 시 폭탄을 자동 투하하기 위한 육안 거리 측정 기능.
* 항법을 위한 매핑 모드.
* 관성 항법용 최신 속도 참조 기능.
4. 개량형 종류
AN/APG-63 레이더는 F-15 이글 전투기의 핵심 장비로 채택된 이후, 기술 발전에 따라 지속적인 개량을 거쳐 다양한 파생형 모델이 개발되었다. 각 모델은 성능, 신뢰성, 기능 등에서 개선을 이루었으며, 탑재되는 항공기나 임무 요구에 맞춰 특화되기도 했다.
* [[AN/APG-63(V)1]]: 기존 AN/APG-63의 신뢰성과 유지보수성을 개선하고 성능을 향상시킨 모델이다. F-15C/F-15D, F-15J 개량형, 대한민국 공군의 F-15K 슬램 이글 등에 탑재되었다.
* [[AN/APG-63(V)2]]: AN/APG-63(V)1을 기반으로 능동 전자 주사식 위상 배열(AESA) 기술을 처음 적용한 레이더이다. 소수의 F-15C에 시험적으로 운용되었으나 비용 및 신뢰성 문제로 생산이 중단되었다.
* [[AN/APG-63(V)3]]: AN/APG-63(V)2를 개량하여 경량화와 신뢰성을 높인 AESA 레이더이다. F-15SG, F-15SA 등 신형 F-15 계열기와 F-15C/F-15D 개량에 사용된다.
* [[AN/APG-70]]: AN/APG-63을 재설계하여 신뢰성을 높이고 합성 개구 레이더(SAR) 등 공대지 기능을 강화한 모델이다. F-15E 스트라이크 이글의 주력 레이더로 사용되었다.
* [[AN/APG-82(V)1]]: F-15E 스트라이크 이글 현대화 및 보잉 F-15EX 이글 II 탑재를 위해 개발된 최신 AESA 레이더이다. AN/APG-79 프로세서와 AN/APG-63(V)3 안테나 기술을 결합했다.
* [[AN/APQ-180]]: AN/APG-70을 기반으로 AC-130U 건쉽 항공기에 맞게 개조된 공대지 특화 레이더이다.
* AN/APG-64: AN/APG-63의 파생형으로 개발되었으나 실전 배치되지는 않았다.
4.1. AN/APG-70
AN/APG-70은 1980년대에 기존 AN/APG-63 레이더의 신뢰성을 높이고 유지 보수를 용이하게 하기 위해 재설계된 모델이다. 게이트 어레이 기술을 도입하여 새로운 작동 모드를 통합하고 성능을 향상시켰다. 생산 비용 절감을 위해 다수의 모듈은 F/A-18용 APG-73 레이더와 공유하며, 컴퓨터 및 프로세서는 F-14의 APG-71 레이더와 85%의 부품 공통성을 가진다.
AN/APG-70은 AN/APG-63에 비해 공대지 레이더 모드가 대폭 강화되었다. 합성 개구 레이더(SAR), 저피탐(LPI, Low Probability of Intercept), 지상 매핑 등의 기능이 추가되었다. 합성 개구 레이더 모드를 사용하면 150km 떨어진 목표 지점에 대해 18m 해상도, 74km 거리에서는 5.2m 해상도의 디지털 지도를 생성할 수 있다. 공대공 목표 탐지 거리는 약 300km까지 늘어났다. 처리 장치의 속도는 AN/APG-63의 3배로 향상되었고, PSP(Programmable Signal Processor)의 메모리 용량도 10배로 확장되었다. 또한 송신기, 수신기, 내장형 자가 진단(Built-in Self-Test, BIST) 시스템 등도 신형으로 교체되었다.
이 레이더 시스템은 원래 후기형 F-15C/D 항공기에 장착되었으나, 이후 해당 기종에서는 AN/APG-63(V)1 레이더로 교체되었다. 주로 F-15E 스트라이크 이글에 탑재되었으며, F-15C 역시 MSIP(다단계 개량 계획)를 통해 AN/APG-70을 탑재하기도 했다. 또한 이스라엘의 F-15I와 사우디아라비아의 F-15S에도 사용되었다.
수출형 모델에는 일부 성능 제한이 있었다. 이스라엘 F-15I와 사우디 F-15S에 탑재된 APG-70은 미국 공군 F-15E용 APG-70에 비해 도플러 빔 샤프닝(DBS)/매핑/합성 개구 레이더(SAR) 모드의 해상도가 1/3 수준으로 저하되었다. 지상 매핑 모드가 삭제된 다운그레이드 버전인 AN/APG-70S는 사우디 F-15S에 탑재되었다.
APG-70은 기본적인 APG-63과 마찬가지로 현재는 더 이상 생산되지 않는다. 2017년부터 이스라엘 공군은 F-15I에 탑재된 APG-70을 AN/APG-82(V)1 레이더로 교체할 계획을 세웠다.
4.2. AN/APG-63(V)1
AN/APG-63(V)1은 1990년대에 기존 AN/APG-63의 신뢰성과 유지보수성을 개선하고 성능 향상을 위해 AN/APG-70의 기술을 적용하여 재설계된 레이더이다. 이는 구식 AN/APG-63 레이더를 장착한 F-15C/F-15D 기종을 대체하기 위해 개발되었으며, 성능과 신뢰성이 10배 향상되었고 평균 고장 간격(MTBF)은 120시간에 달한다.
이 레이더는 탐지 거리가 연장되고 전파 방해 대처 능력이 향상되어 더 긴 사정거리의 공대공 미사일 운용이 가능해졌다. 또한, 비협조 표적 인식(NCTR) 능력도 더욱 정밀해졌으며, 14개의 표적을 동시에 추적하면서 그중 6개의 표적을 동시에 공격할 수 있다.
AN/APG-63(V)1은 미국 공군의 F-15C/F-15D와 일본 항공자위대의 F-15J 개량형에 탑재되었다. 레이시온은 미국 공군에 180대의 APG-63(V)1 레이더 시스템을 인도했으며(이후 4대는 기체 추락으로 손실됨), 대한민국 공군의 F-15K 슬램 이글용으로 60대를 추가 납품하는 계약을 체결했다. 대한민국 공군의 F-15K에 탑재된 버전은 AN/APG-70과 유사한 대지상 공격 능력을 갖추었으며, 특히 지상 이동 표적 탐색(GMTS) 및 추적(GMTT) 모드가 추가되어 맵핑 능력이 뛰어나다. 2001년 3월부터 장비가 시작되었다.
4.3. AN/APG-63(V)2
AN/APG-63(V)1 레이더의 기계식 평면 안테나를 능동 전자 주사식 위상 배열(AESA) 방식으로 변경한 AESA 레이더이다. 안테나에는 약 1,500개의 송수신 모듈이 장착되어 있다. 이 레이더는 APG-63(V)1의 주요 하드웨어를 유지하면서 AESA 기술을 추가하여 조종사의 상황 인식을 향상시켰다. AESA 레이더는 빔을 매우 민첩하게 조향할 수 있어 거의 즉각적인 표적 추적 업데이트와 향상된 다중 표적 추적 능력을 제공한다. 또한, F-15C의 기존 무장 시스템과 호환되며, 조종사가 AIM-120 AMRAAM 미사일의 성능을 최대한 활용하여 방위각, 고도, 거리 등 넓은 범위에 분산된 여러 표적에 대해 동시에 미사일 유도를 시작할 수 있도록 지원한다.
1999년 알래스카주 엘멘도르프 공군 기지에 주둔한 미국 공군 제3비행단 소속 F-15C/D 전투기에 처음 도입되었으며, 2000년부터 실전 운용 체제에 들어갔다. 총 18대의 미국 공군 F-15C에 장착되었다. 하지만 가격이 매우 비싸고 무게가 무거우며 신뢰성이 낮다는 문제점이 제기되어 시험적인 운용에 그쳤다. 결국 생산이 중단되었고, 이후 신뢰성 향상과 경량화 등 개선을 거친 AN/APG-63(V)3 레이더 생산으로 전환되었다.
4.4. AN/APG-63(V)3
AN/APG-63(V)2 레이더의 개량형으로, 레이시온(Raytheon)에서 개발했다. 이 레이더는 F/A-18E/F 슈퍼호넷에 탑재되는 AN/APG-79 AESA 레이더의 기술을 적용한 것이 특징이다.
성능 향상과 경량화를 위해 프론트 엔드의 전자 주사식 안테나를 AN/APG-79 안테나의 개량형으로 변경하고, 전원부를 대형화하여 출력을 향상시켰다. 제어 소프트웨어는 AN/APG-63(V)2의 것을 기반으로 개량하여 사용한다. 이를 통해 ECCM(전자 대응책) 능력이 향상되었으며, 신뢰성과 안정성도 높아졌다. 또한 기계적 가동부가 없어짐에 따라 평균 고장 간격(MTBF)은 500시간으로 늘어났다.
레이시온은 2006년 6월에 첫 번째 APG-63(V)3 시제품을 인도했으며, 2007년 10월부터 초기 생산을 시작했다. 현재 싱가포르 공군의 신형 F-15SG와 사우디아라비아 공군의 신형 F-15SA에 탑재되고 있으며, 미국 공군의 F-15C/F-15D 전투기에도 개량을 통해 장착되고 있다. 다만 F-15SG 탑재 버전은 주사 능력이 저하되었다는 언급도 있다.
4.5. AN/APG-82(V)1
AN/APG-82는 F-15E의 레이더 현대화 프로그램(Radar Modernization Program, RMP)을 위해 개발된 능동 전자 주사식 위상 배열(AESA) 레이더이다. 이 레이더는 보잉 F/A-18E/F 슈퍼 호넷에 사용된 AN/APG-79의 프로세서와 F-15C의 AN/APG-63(V)3 AESA 레이더 안테나를 결합한 것이다. AN/APG-63(V)3의 백엔드 처리 장치를 AN/APG-79와 동일하게 변경하여 처리 능력을 향상시켰으며, 기존 부품을 활용함으로써 개발 기간 단축과 비용 절감 효과를 얻었다.
AN/APG-82(V)1은 신형 냉각 시스템과 무선 주파수 가변 필터(Radio Frequency Tunable Filters, RFTF)를 특징으로 한다. RFTF는 레이더와 전자전 장비(재밍)가 서로 성능 저하 없이 동시에 작동할 수 있도록 설계되었다. 이를 통해 사거리 확대, 목표 동시 추적 능력 향상, 처리 시간 단축, 해상도 강화가 이루어졌으며, 공대공 모드와 공대지 모드의 동시 운용도 가능하다.
원래 명칭은 AN/APG-63(V)4였으나, 2009년에 현재의 AN/APG-82(V)1으로 변경되었다. 첫 탑재기는 2014년 7월 17일에 인도되었다.
현재 AN/APG-82(V)1 레이더는 다음과 같은 기종에 탑재되거나 탑재될 예정이다.
* 미국 공군의 F-15E: 레이더 현대화 프로그램(RMP)을 통해 장착
* 이스라엘 공군의 F-15I: 2017년부터 장착 결정
* 신규 생산되는 F-15EX
* 일본 항공자위대의 미쓰비시 F-15J: 현대화 개수를 통해 "일본 슈퍼 인터셉터(JSI)" 사양으로 개량 예정
* 미국 공군의 B-52J: 레이더 현대화 프로그램의 일환으로 선정
4.6. AN/APQ-180
AN/APG-70 레이더를 기반으로 AC-130U 건쉽 항공기에 탑재하기 위해 개발된 파생형 레이더이다. AN/APG-70은 1980년대에 AN/APG-63을 재설계하여 신뢰성을 높이고 유지보수를 용이하게 만든 레이더이며, 특히 공대지 능력이 강화되었다. AN/APQ-180은 평면 배열 안테나planar array영어를 사용하도록 짐벌 방식이 수정되었고, 아날로그 신호 처리 장치가 개선되었다. 또한 여러 향상된 공대지 모드와 새로운 공대지 모드를 통합하고 있다.