스텔스기 잡는 ‘만능 레이더’ 2024년 호위함에 장착한다

[밀리터리 인사이드] 해군, AESA 레이더 도입에 속도

360도 회전하는 기존 기계식 레이더
전투기·미사일 등 동시 포착에 한계
작은 모듈들로 주파수 쏘는 AESA
여러 표적 잡으며 요격·전자전 효과
국산 기술로 개발…목표 4000개 감시
질화갈륨 소자로 민감도 32배 높여 국내에서 가장 거대하고 비싼 무기를 꼽자면 아마 ‘이지스 구축함’을 빼놓을 수 없을 겁니다. 해군이 자랑하는 첨단 무기이며, 세종대왕함과 율곡이이함, 서애류성룡함 등 3척을 보유하고 있습니다. 전투함 중 가장 큰 7600t급으로, ‘세계 5번째 이지스함 보유국’이라는 타이틀로 국민들을 들썩이게 했습니다.

지금까지의 국산 주력함 개발 경향은 대형화, 첨단화가 핵심이었습니다. 1998년 해군에 인도된 ‘한국형 구축함’(KDX1) 1번함 광개토대왕함은 3200t급이었습니다. 이어 같은 KDX1 시리즈로 을지문덕함, 양만춘함이 차례로 건조됐습니다.

2002년부터 2008년까지 보급된 이순신함과 문무대왕함, 대조영함, 왕건함, 강감찬함, 최영함 등 KDX2는 4000t급입니다. 최초로 전자파, 적외선, 소음 노출을 최소화한 ‘스텔스’ 기능을 갖췄습니다. 또 이때부터 본격적으로 중거리 이상의 대공방어와 함정 간 원격 정보공유가 가능해졌습니다.

우리 해군은 2007년 한국형 이지스함인 KDX3 세종대왕함을 도입하면서 또 한 번의 도약을 했습니다. 다수 표적을 동시에 포착할 수 있게 돼 세계 상위급 대공방어 능력을 갖췄습니다. ●‘AESA 레이더’로 진화하는 해군 전투함

해군의 진화는 끝이 없습니다. 군은 2024년 전력화 예정인 ‘울산급 차기호위함(FFX) 배치3’에 사상 처음으로 ‘다기능 위상배열 레이더’로도 불리는 ‘능동형 전자주사식 위상배열(AESA) 레이더’를 장착하기로 했습니다. ‘울산급 호위함 배치3’은 기존 호위함 크기의 2배에 가까운 4000t급으로, 구축함급의 강력한 화력과 방어력을 갖추게 됩니다.

해군과 방산업계는 왜 AESA 레이더에 집착할까. 미국, 영국 등 선진국 해군도 상황은 비슷합니다. ‘차세대 한국형 전투기’(KFX) 사업으로 AESA 레이더에 대한 세간의 관심이 높아졌지만, 구체적인 이유를 설명하는 이는 많지 않습니다. 그래서 이유를 알아봤습니다.

12일 군과 국방기술품질원에 따르면 이지스함 이전 함정들은 모두 ‘기계식 레이더’를 사용했습니다. 군 관련 영상에서 비상이 걸리면 함정 레이더가 빙글빙글 돌아가는 모습을 보신 적 있을 겁니다. 레이더 빔을 360도로 회전시켜 표적정보를 갱신하는 방식입니다. 빠르게 다양한 고도로 이동하는 전투기, 미사일 등의 공중 전력을 동시에 포착하는 데 어려움이 많았습니다. 그래서 AESA 레이더가 개발된 겁니다. ●美 최신 레이더 ‘F35A 스텔스기’ 포착 가능

AESA 레이더 기술의 핵심은 먼 거리에 있는 많은 표적을 동시에 잡아내는 ‘송수신 모듈’에 있습니다. 벌집처럼 모여 있는 작은 모듈들이 각각 1개의 레이더 역할을 해 여러 표적을 잡아내는 겁니다. 방위와 거리, 고도 등 3차원 정보를 얻을 수 있고 미사일 유도와 요격, 전자전 등 만능 효과를 냅니다. 방어에 취약한 기계식 레이더와 달리 견고한 마스트(갑판 위 수직 기둥) 내부에 설치할 수 있고 고장이 나면 문제 부품만 갈아끼우면 되기 때문에 수리도 손쉽습니다.

참고로 세종대왕함에 장착된 ‘AN/SPY-1D’ 레이더는 미국에서 사들인 ‘비능동형 전자주사식 위상배열(PESA) 레이더’입니다. 현재도 상당수 미 해군 함정이 이 레이더를 사용합니다. PESA는 소수의 송수신 모듈에서 단일 주파수를 발생시키는 방식으로, 여러 개의 모듈이 독립적으로 여러 신호와 주파수를 발생시키는 AESA에 비해 표적 탐지 능력이 떨어질 수밖에 없습니다. AESA 개발 전 중간단계로 개발한 레이더라고 보면 됩니다. 2024년 모습을 드러내는 차기 호위함과 2030년대 중반에 완성되는 ‘한국형 차기구축함’(KDDX)에는 AESA 레이더 장착을 목표로 하고 있습니다. 마스트 4개 면에 고정형 레이더를 장착해 최대 4000개 목표를 감시할 수 있도록 개발합니다. 순수 국산 기술로 개발하는 레이더입니다. 국산 함정 개발사에 큰 족적을 남길 또 한 번의 도약입니다.

민감도가 높은 최신 AESA 레이더는 ‘스텔스기’까지 잡아낼 수 있습니다. 미 레이시온사가 개발한 최신 AESA 레이더인 ‘AN/SPY6’는 일반 레이더에서 골프공 크기로 보이는 스텔스기 F35A를 330㎞ 밖에서 포착할 수 있습니다. F35A 레이더 노출면적(RCS)은 0.001㎡에 불과합니다. 이 레이더는 동시에 2000개 표적을 포착합니다.

영국이 개발한 ‘회전식 샘슨 레이더’는 냉각시스템을 경량화해 ‘AN/SPY6’보다 2배 높은 곳에 장착할 수 있습니다. 이런 방식은 레이더 탐지를 피하기 위해 수면에 바짝 붙어 접근하는 미사일과 항공기를 포착하는 데 큰 효과를 냅니다. 이 레이더는 전자파를 교란하는 ‘재밍 공격’을 무력화하는 능력도 갖고 있습니다. ●유례 없는 개발 속도… ‘레이더 국산화’ 간다

아직 우리 해군과 방산업계가 가야 할 길은 멉니다. 미국과 영국의 기술력을 따라가려면 많은 예산과 시간이 필요합니다. 그렇지만 희망도 보입니다. 미국이 기술 이전을 거부했지만 개발 선언 4년 만인 지난 8월 이미 전투기용 AESA 레이더 개발을 완료했습니다. 세계적으로 유례를 찾아볼 수 없는 빠른 속도입니다.

또 우리 방산업계는 차세대 반도체 소재인 ‘질화갈륨’(GaN)을 이용한 AESA 레이더 소자 개발에도 성공했습니다. 질화갈륨 소자는 기존 레이더 소자인 ‘갈륨비소’(GaAs)를 사용할 때와 비교해 민감도를 32배 높일 수 있습니다. AN/SPY6에도 이 소자가 사용됐습니다. 사실상 스텔스기를 잡아내는 레이더 개발의 첫 물꼬는 튼 셈입니다.

미 해군은 AN/SPY6 레이더를 2023년 진수하는 신형 알레이버크급 구축함 ‘잭루카스함’부터 탑재합니다. 우리도 아직 늦지 않았습니다. 차근차근 단계를 밟으면서 세계 선두권 레이더 기술을 확보하길 바랍니다.

정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr