얼마전에 "저피탐 항체 탐지 가능 레이다 기술 개발" 이라는 스텔스 탐지 레이더에 대한
뉴스가 나왔습니다.
http://www.dapa.go.kr/dapa/na/ntt/selectNttInfo.do?bbsId=326&nttSn=37189
이에 대해 대한민국이 개발 중이 스텔스 탐지 기술 즉 카운터 스텔스 에 대해 알아 보겠습니다.
그전에 부연의 설명 먼저 하도록 하겠습니다.
1. 스텔스의 개념
스텔스란 기본적으로 적의 탐색, 교전및 Kill 가능성을 최소화하기 위해 탐지 가능한 신호
(전파, 가시광선, 적외선, 자외선, 음향탐지)를 최소화 하는 개념 입니다.
탐지 가능한 신호에 대한 최소화 이지, 보통 일반인들이 알고 있는 레이더에 아예
안잡히는 개념이 아니라는 거죠.
| 2.RCS(Radar Cross Section) 레이더 노출 면적 |
| RCS는 스텔스를 언급 할때, 필히 나오는 단어 입니다. |
| 레이더에 의하여 방사된 전자기장이 물체를 만나면 물체 표면에서 반사, 회절, 그 |
| 그리고 물체 표면을 따라 이동하는 등의 현상이 발생 합니다. |
| 이러한 산란 현상들이 종합적으로 항공기의 RCS를 결정하게 되며, |
| 항공기의 RCS는 항공기 표면에서 발생하는 여러가지의 산란현상에 의한 모든 |
| 산란 레이더 에너지의 합으로 표현 된게 RCS의 개념 입니다. |
| 단위는 ㎡ 또는 Sqm (square meter) 쓰입니다. |
| 그래서 스텔스 기술은 바로 이 RCS를 최대한 줄이는데 목적이 있으며, |
| 주요 기술은 아래 와 같습니다. |
| 3.RCS 감소 기술. |
| 1).형상설계 |
| 레이더가 날아와 충돌 하였을때, 충돌한 레이더 반사파 발신지로 되돌아 가지 않게 |
| 하는최적의 설계가 이루어져야 하며, 스텔스의 성능의 70%가 여기서 결정 됩니다. |
| 이것이 불충분 하거나 잘못 되었을때, 아래에서 언급 될 RAM 과 RAS로 도배를 |
| 한다 해서 원 설계치 만큼 나올지 못하게 됩니다. |
| F-22 이후로 각국의 스텔스기 형상이 거의 비슷비슷한 이유가 있는겁니다. |
아래는 F-22의 스텔스 특징 입니다.
| 여기서 형상설계 특성의 대표적인게 바로 |
| 기체의 가장자리 각은 모두 날개 전연(leading edge)과 후연(trailing edge)에 정렬 |
| 되어 레이더 반사 면적(RCS)을 줄임으로써 스텔스 성능을 극대화를 했다는 겁니다. |
| S밴드의 특성중 하나가 작은 직면체가 날카로운 모서리등에 반사율이 높게 나온다 |
| 는 특성이 있어, 약간의 각도변화에 의해 만들어지는 모서리는상당한 RCS가 순간적 |
| 강도 높은 반사율을 보이기 때문 입니다. |
| 2).RAM(Radar Absorbing Material) 레이더파 흡수 재료. |
| 형상적으로 해결할 수 없는 부분이거나 추가적인 스텔스 성능을 높이기 위해 |
| 사용 하는것이 Ram 도료 입니다. |
| 일반적으로 전자파를 흡수하기 위해서는 전자파의 에너지를 전환시킬 수 있는 물질을 |
| 적용해야 하지만, 고주파의 전자파를 흡수 및 에너지로 전환하는 물질은 무겁고 두꺼워 |
| 서 비행체에 적용하기에는 복잡 하고 난해 합니다. |
| 초기의 RAM 도료는 전자파를 흡수 하여, 열에너지로 변환을 하였습니다. |
| 따라서 현재 스텔스 도료에서는 파장을 가지고 있는 전자파의 상쇄간섭 효과를 |
| 이용해 전자파의 반사를 막습니다. |
| 레이더에서 방사된 전자파는 스텔스 도료를 만나게 되고 일부가 반사되고 일부는 |
| 도료 내부로 진행하게 됩니다. |
| 도료에 진입한 전자파는 금속 등의 동체에서 다시 반사가 일어나며 도료 외부로 나가게 |
| 됩니다. |
| 이때 스텔스 도료는 전자파의 파장을 180도 만큼 변화시켜 도료 표면에서 반사 된 |
| 전자파와 상쇄간섭을 일으켜 반사되는 전자파를 사라지게 하는 것이다. |
| ADD에서 개발한 RAM은 3개 대역, 그러니까 S 밴드, C 밴드, X 밴드 대역 (2~12GHz)에 |
| 걸친 레이더 전파의 90% 이상을 흡수하는 강력한 광대역 전파흡수 능력을 나타냈습니다. |
| RAM에서 중요한게 전파를 흡수 하여, 다시 되돌아 가지 않게 하는게 맞지만, |
| 전파흡수 도료 라는게 전투기 표면에 잘 부착이 되어야 하는 밀착력은 기본 입니다. |
| 또한 도포 된 전파흡수제는 사시사철 외기에 노출 되기 때문에 자외선,수분,염분 등 |
| 내후성 역시 기본이며, 지상 과 높은 고도에서 오는 극심한 온도변화 와 기압차 |
| 에 의한 수축,팽창 그리고 공력 가속도에 의한 마찰열, 압력등 견디면서 변형 및 박리 |
| 등이 일어나지 않으면서 그 능력치를 일정시간 유지를 해야 합니다. |
기체 표면 도장이 박리현상이 일어나고 있는 F-35
| 3).RAS(Rader Absorbing Structure) 레이더 흡수 구조재. |
| 기체 구조제 일부를 전파흡수가 되는 섬유강화복합재로 구성하는 기술입니다. |
| 한마디로 기체를 구성하는 소재를 RAM 도포한 효과를 낼수 있는 한겁니다. |
| 이전에는 듀랄듀민,티타늄 등 금속성 소재가 항공기 구조제로 쓰여졌으나, |
| 기술의 발달로 금속재 와 동등 그 이상의 강도를 가지는 복합소재가 대량으로 사용 됩니다. |
| 섬유강화 복합재료들에는 전자파 흡수에 뛰어난 전자기적 특성을 가지고 있으며 |
| 유리섬유 계열의 섬유강화 복합재료는 전자파를 잘투과시키는 특성이 있습니다. |
| 섬유강화 복합재료는 제조시 모재와 혼합하여 제조하는 공정을 거치기 때문에 |
| 이 공정 중에 전자기적 특성을 조절 할 수 있는 물질을 모재에 혼합하여 사용할 수 있는 |
| 장점이 있어, 이를 이용 하중을 지지하는 할수 있는 전자 흡수구조재를 만들수 있게 됩니다. |
| 4).기타 |
| ♠ 엔진 팬 블레이드 의 방사 억제 |
| 엔진의 전방에 위치한 압축기 블레이드가 굉장히 높은 RCS를 발생 시킵니다. |
| 이 RCS 값만으로 기종특정 할수 있을 만큼 독특하고 높은 RCS를 형성 하므로 |
| 이를 억제 하는게 중요한 일이 되었습니다. |
위의 그림과 같이 엔진 전방 압축기 팬이 얼마나 높은 RCS 값을 가지는 알수 있습니다.
그래서 엔진 공기흡입구를 S형으로 꺾어 아예 외부에서 팬블레이드가 노출 되지 않게
| 하던가, 그렇지 못한 기종은 레이더 블레이커 라는걸 장착 팬을 최대한 노출이 되지 |
| 않게 하면서 레이더를 난반사 시킵니다. |
| ♠ 외부 장착물 및 부착물 최소화. |
| 외부에 도출 되는게 많은 수록 RCS값은 기하급수적으로 늘어나기 때문에 |
| 최대한 줄여야 하며, 특히 외부 무장은 많은 RCS값은 만듭니다. |
그래서 내부무장창을 선택 하여 외부 무장을 수납 하는 방식으로 선택 하게 됩니다.
| ♠ 조종석 캐노피 전도성 코팅. |
| 전투기의 경우, 조종석에 탑승한 조종사의 헬멧은 굉장히 높은 RCS를 형성 합니다. |
| 그래서 초기에는 금으로 캐노피를 도금을 하게 됩니다., 레이더파는 전도성이 높은 도체를 |
| 통과 할수 없는데, 금이 도체 중에서 전도율이 가장 높습니다. |
| 여기에 단점이 존재 합니다. 전도성이 좋긴 한데 광투과율이 만족스럽지 않습니다. |
| 그래서 나온게 ITO(Indium Tin Oxide : 인듐 주석 산화물) 필름 코팅 입니다. |
| 국내서 개발 된 ITO 필름의 경우 X 밴드 대역 주파수 대역에 대해 수직 입사된 레이더 |
| 파에 대해서는 90% 이상, 경사 입사된 레이더에 대해 80% 흡수율을 보입니다. |
| ♠ FSS(Frequency Selective Surface : 주파수 선택적 투과) 방식 복합재 레이돔 |
| 일반적으로 레이돔의 구성 소재는 유리섬유강화 복합재로써 전자기파를 잘 투과 시키 |
| 는 특성이 있습니다. 이말은 상대의 레이더파도 잘 투과 된다는 뜻으로도 해석 되며 |
| 이런 경우 전투기의 레이더 자체도 높은 RCS를 발생 시키게 됩니다. |
| 이를 방지 하기 위해 사용하는 FSS 복랍재 레이돔을 적용 하여 자신의 레이더 주파수를 |
| 제외한 다른 주파수를 통과시키지 않게 합니다. |
아래는 앞서 언급한 RAM,RAS,FSS,전도성캐노피 등 F-35에 적용 부위 입니다.
아래 그림은 KF-X 개발 당시 나온거니 당연히 KFX에도 적용이 됩니다.
긴 허접한 글을 읽어주셔서 감사 합니다.
다음편에서는 스텔스 항공기를 탐지를 위한 레이더 기술 및 개념으로 썰을 풀어가려 합니다.
원래는 간단히 발제글 한개 분량으로 쓰려고 했었는데, 하다 보니 설명이 부족해 보여 추가
하고 보충 하고, 보충 하다 보니 또 새로운 사실을 알게 되고 또 보충 하는 무한반복 하다 보니
일이 좀 커졌다는 느낌......하루 이틀작업으로 끝내려고 했는데 벌써 몇일 째인지 모르겠네요.
감당이 슬슬 안되고 있긴 합니다만 열심히 썰을 풀어보도록 하겠습니다.