2021년 8월 10일 미국의 군사 전문지 War Zone은 지난 2021년 8월 5일, 미 공군 소속 제85 시험평가전대가 F-15C 이글에 장착된 적외선 탐색 및 추적장비 (IRST) 리전(Legion) 포드에서 확보한 정보만으로 AIM-120 암람을 발사하여 QF-16 표적기를 성공적으로 격추했다는 소식을 전했습니다.
일반적으로 적외선 탐색 및 추적장비 IRST로 표적을 탐지하는 경우 적기의 대략적인 위치만 확인할 수 있을 뿐 정확한 위치와 거리를 측정할 수는 없다고 알려져 있었습니다. 하지만 미 공군은 동일한 Legion Pod를 장착한 F-15C 2대를 이용하여 삼각측정 방식으로 적기의 위치와 거리를 측정하는데 성공했고 이후 확보된 유도정보를 역시 F-15C에 장착된 APG-63v3 AESA 레이더를 통한 데이터 링크로 AIM-120 암람에게 전달하여 레이더 사용 없이 표적기를 성공적으로 요격할 수 있었던 것이죠.
적외선 탐색 및 추적 장비 IRST의 잠재력은 KKMD에서도 이미 여러 번 다룬 적이 있습니다. KKMD 156화 『조기경보기+IRST+AESA 및 전자전기로 확립되고 있는 스텔스 교전교리! F-35의 미래는?』편에서 다루기도 했죠. 2020년 5월에 만들었던 영상인데요. 그 때까지만 해도 오로지 IRST만 활용하여 목표물을 명중시킨다는 것은 이론적으로만 가능했던 이야기였습니다. 하지만 미 공군이 이를 성공시킨 것이죠.
그게 뭐 대단한 일이라고 이렇게 난리법석이냐? 고 생각하는 분들도 있을지 모르지만 미국의 군사 전문지 War Zone은 이를 ‘미 공군 역사에 길이 남을 위대한 발자취’라고 평가하고 있습니다.
그도 그럴 것이 적외선 탐색 및 추적장비 IRST는 스텔스 전투기를 손쉽게 찾아내는 강력한 능력을 보유하고 있는데요. 실제로 유로 타이푼의 IRST는 미국의 F-22랩터를 50km 이상 떨어진 거리에서도 탐지한 것으로 알려져 있기도 합니다. 그 뿐 아니라 적외선으로 유도되는 미사일은 레이더로 유도되는 다른 공대공 미사일들과는 달리 전자전에 의한 전파교란에도 별다른 영향을 받지 않습니다.
다만 AIM-120 암람의 경우에는 데이터 링크로 유도되는 경우라도 목표물 20km에 접근하는 순간 레이더 시커를 작동시키기 때문에 그나마 전자전이나 채프 등으로 대응할 수 있는 가능성은 생깁니다. 그럼 순수하게 적외선과 데이터 링크로만 유도되는 공대공 미사일은 없다는 소리냐? 그건 또 아닙니다. 순수하게 적외선과 데이터 링크로 유도되는 공대공 미사일도 존재합니다. 4.5세대 전투기로 개발될 KF-21이 당장 중국이나 일본 같은 주변국들의 5세대 스텔스 전투기를 상대하기 위해 갖출 수 있는 강력한 대응수단 중의 하나가 바로 이 IRST와 적외선 유도 미사일이 될 수도 있다는 뜻입니다.
먼저 2021년 8월 10일 미국의 군사 전문지 War Zone이 게재한 기사를 번역해 본 뒤 나머지 이야기를 이어나가 보도록 하겠습니다.
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F-15의 신형 적외선 탐색 및 추적 장비(IRST)포드는 장거리 시계 외 공중전에 필요한 표적 데이터를 제공할 수 있는 능력을 보유하고 있음을 입증했다.
F-15C/D 이글과 다른 전투기에 적외선 탐색 추적(IRST) 시스템을 도입하려 노력해 왔던 미 공군의 뚝심이 공군 역사에 길이 남을 엄청난 발자취를 남겼다. 2021년 8월 5일 에글린(Eglin) 공군기지에서 이륙한 제85 시험평가전대의 F-15 이글이 오로지 적외선 탐색 및 추적장비(IRST)만을 이용하여 유도된 AIM-120 암람으로 QF-16 실물크기 공중타겟(Full-Scale Aerial Target: FSAT)을 격추하는데 성공했던 것이다.
IRST 기능을 갖춘 리전(Legion) 포드가 장착된 F-15C는 사정거리가 짧은 AIM-9X 사이드와인더를 사용한 실험에서 그 효용성을 이미 입증한 바 있지만 중장거리 시계 외 공중전(BVR)에 사용되는 중장거리 미사일 AIM-120 AMRAAM은 리전 포드를 사용한 실험의 대상이 아니었다.
제85 시험평가전대에서 공대공 무기 및 전술을 책임지고 있는 브라이언 데이비스 소령은 미 공군 공식발표에서 다음과 같이 말했다.
"이번의 미사일 발사 실험의 성공은 굉장히 중요한 의미를 가지고 있습니다. 적외선 탐색 및 추적장치 IRST에 의해 조준되는 AIM-120을 장착한 F-15는 이제 적기를 탐지, 추적하고 조준하는데 레이더 에너지에 의존할 필요가 사라졌기 때문이죠. 심지어 무기를 사용하고 요격 성공 여부 등을 확인할 때도 레이더 전파가 필요했지만 이제는 다릅니다. 이는 곧 전자전에 의한 무선 주파수 방해나 레이더에 좀처럼 탐지되지 않는 스텔스 설계에도 더 이상 영향을 받지 않아도 된다는 사실을 의미합니다."
시계 외 전투(BVR)에서 레이더를 사용하지 않고도 목표물의 탐지, 추적 및 분류가 가능할 뿐만 아니라 심지어 정확하게 식별까지 할 수 있는 능력은 위대한 F-15에게 있어 더 할 나위 없이 강력한 업그레이드 요소가 되며 스텔스 능력이 뛰어난 항공기와 순항미사일이 전 세계로 확산되기 시작하는 시점에 시기 적절하게 등장한 것이다.
미 공군은 이런 현실에 대응하기 위해 재빨리 고등 훈련과정을 서둘러 수정하고 있지만, 피탐성을 최대한 낮춘 스텔스 전투기의 레이더 회피 설계를 무시하고 이를 탐지할 수 있는 능력을 지닌 IRST의 본격적인 시대가 도래하기 까지는 아직 더 많은 시간이 필요하다.
레이더와는 달리 전자기파를 방출하지 않고 외부 적외선을 받아들여 감지만 하는 IRST의 수동적 특성은 또한 전자전 장비와 짝을 이루어 사용할 때 그 위력을 십분 발휘할 수 있다. 즉, 탐지와 위치 추적을 레이더파에 의존하는 적 전투기들이 적외선을 활용하는 아군 전투기를 탐지하거나 위치를 파악할 수 없게 만드는, 이전에 볼 수 없었던 완전히 새로운 전술능력을 제공할 수 있게 되는 것이다.
물론 IRST를 통해 획득된 중간궤도 업데이트 정보를 AIM-120 암람에게 지속적으로 전달하기 위해서는 여전히 F-15C/D에 탑재되어 있는 AN/APG-63V3 AESA 레이더를 사용해야 하겠지만 이 경우 데이터 링크(data link)방식을 사용하여 전달하기 때문에 이를 감지하기란 매우 어려운 일이 된다.
미 공군은 이미 적외선 탐색 및 추적장비 IRST가 탑재된 리전 포드(Legion Pod)를 F-16에 장착하여 테스트하고 있는데 신형 AESA 레이더와 결합된 Legion Pod는 노후화된 F-16 전투기의 공대공 전투 능력을 크게 끌어올리게 될 것으로 보인다.
F-16은 F-15C/D의 Legion Pod에 탑재되는 것과 같은 사양인 IRST21 센서를 외부 장착 포드 형태로 약 10년 동안 반복적으로 실험해오고 있으며, 이 연구개발 실험들 중 일부는 비밀스럽게 수행되었다. IRST 기능은 또한 스카이보그(Skyborg) 자율형 무인기 프로그램의 주요 센서 옵션이 될 것으로 보인다.
능동전자주사배열 AESA 레이더와 적외선 탐색 및 추적장비 IRST는 서로 보완해 주는 성격이 강하기 때문에 실제로 함께 사용될 때 엄청난 시너지 효과를 발생시킨다.
예를 들어, IRST는 스텔스 성능을 지닌 목표물을 AESA 레이더보다 훨씬 먼저 탐지할 수 있다는 장점은 있지만 현재 기술수준으로 봤을 때 정확성에 한계가 있으므로 일단 대략적인 적기의 방향과 고도를 알고 나면 매우 강력하면서도 집중적인 레이더 빔을 사용할 수 있는 AESA 레이더로 정확한 위치의 탐지를 시도해 볼 수 있게 된다.
마찬가지로 IRST는 적기 추적유지와 식별정보 제공 등 여러 가지 면에서 AESA 레이더에게 큰 도움을 줄 수 있다. 첨단 전자전 지원책(ESM)과 스나이퍼 타게팅 포드 등 다른 센서들 역시 결합되면 이와 유사한 시너지 효과를 낼 수 있다. 물론 이렇게 획득된 정보는 데이터 링크를 통해 다른 플랫폼과 공유하는 것도 가능하다.
따라서 지금 우리는 단지 새로이 등장한 독자적 센서에 한정해서 이야기 하고 있는 것이 아니며 그 이면에 숨겨진 중대한 의미를 고찰하고 있는 것이다. 첨단 기술로 진보된 IRST가 공중전에 어떤 결과를 가져오게 될 것이며 얼마나 창의적으로 사용될 수 있을지에 대한 내용들은 War Zone의 지난 기사들을 통해 상세하게 읽을 수 있다.
역시 제85 시험평가전대 소속인 제이콥 린다먼(Jacob Lindaman) 중령은 다음과 같이 덧붙였다.
"이번 시험은 미 국방부와 미 공군이 전통적인 레이더 전자기 스펙트럼을 벗어나 있는 (스텔스) 항공기를 목표물로 삼을 수 있는 치명적인 능력을 입증하고 있습니다. Legion Pod를 장착할 수 있는 모든 종류의 플랫폼에 이러한 적외선 활용 능력을 짝지어 준다면 향후 등장할 무기체계들이 참고할 수 있는 많은 선례들을 남기게 될 것입니다."
F-15의 IRST 테스트는 수년간 진행되어 왔으며 고성능 표적기를 대상으로 한 실탄 발사, 풀 킬 체인(full kill-chain) 및 교전(engagement) 실험의 결과는 IRST 시스템의 작전능력이 이미 성숙한 단계로 접어들었음을 보여주고 있다.
미 해군도 동일한 IRST21 센서를 기본으로 만들어진 IRST를 도입하려 하고 있지만 미 공군의 리전 포드와는 매우 다른 포드 구성과 백엔드(backend)를 가지고 있다.
그럼에도 불구하고, 미 공군과 미 해군 모두 빠른 시일 내에 비교적 폭 넓게 IRST를 사용할 수 있는 능력을 갖춰야만 할 것이다. 이는 미국의 공대공 전술에 대처하는 적들의 대응 능력을 복잡하게 흩트려놓게 될 것이며 그 결과 미 공군 전투기 파일럿들의 인식 능력은 대폭적으로 향상되고 전투기들이 지닌 공격력의 전반적인 치명성 또한 높아지게 될 것이다.
우리는 앞으로도 계속해서 미국의 IRST 개발에 대한 최신 정보를 제공할 예정이지만 지금은 오랫동안 기다려왔던 이 적외선 탐색 및 추적 능력이 마침내 뜨거운 관심사로 급부상하고 있다는 사실만 말해두어도 충분할 것 같다.
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지금까지 2021년 8월 10일 미국의 군사 전문지 War Zone이 게재한 기사 “F-15 Uses New Infrared Pod To Shoot Down Target F-16 With AIM-120 Missile (F-15가 신형 적외선 포드로 유도된 AIM-120 암람을 사용하여 F-16 표적기를 격추시키다)” 를 번역해 보았습니다.
War Zone이 지적하고 있는 IRST의 중요성을 요약해 보면 다음과 같이 정리됩니다.
1. 제아무리 뛰어난 스텔스 전투기라도 레이더파가 아닌 열 신호를 감지하는 적외선 탐색 및 추적장비 IRST를 피해갈 수는 없다.
2. 전자기파인 레이더파가 아닌 적외선을 활용하여 탐색 및 추적을 하는 IRST는 전자전에 의한 영향을 받지 않는다.
3. 레이더파를 방사하고 그 반사작용을 통해 적의 위치와 거리를 측정하는 레이더는 반대로 자신의 위치를 적에게 스스로 알려주는 역할을 하게 된다. 하지만 상대방의 열 신호를 받아들이기만 하는 수동적인 IRST는 전파침묵을 유지할 수 있게 만든다.
4. IRST는 AESA 레이더나 첨단 전자전 지원책(ESM) 혹은 스나이퍼 타게팅 포드 같은 다른 센서들과 결합되었을 때 더 큰 시너지 효과를 발생시킨다.
이러한 4가지 특성들은 노후화가 진행되어 가고 있는 4.5세대 전투기들의 제공권 장악 능력에 엄청난 부스트를 걸어줄 수 있다고 War Zone은 지적하고 있죠. 같은 4.5세대 전투기들뿐만 아니라 우수한 피탐성을 갖춘 스텔스 형상의 5세대 전투기에도 대항할 수 있는 힘을 갖출 수 있게 됩니다.
이는 4.5세대 전투기로 개발되고 있는 KF-21에게도 많은 것을 시사해 주고 있습니다. 현재 한화 시스템이 KF-21에 장착하기 위해 레오나르도의 IRST 기술을 도입해 이를 국산화하는 작업을 진행하고 있는데요. 레오나르도가 만든 IRST는 유로파이터 타이푼과 스웨덴의 그리펜 E/F에 장착되고 있습니다. KF-21에 장착될 IRST의 예상 성능은 8∼12 마이크로미터 대역을 탐지하는 QWIP(양자우물) 방식의 적외선 검출기를 사용하고 있어 기상 조건이 양호한 경우 100km 이상의 탐지거리와 200개 이상의 표적을 탐지 및 추적할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.
사실 각종 항전장비와 센서들의 경우 하드웨어적 성능도 중요하지만 이 하드웨어 성능을 100% 발휘시킬 수 있는 소프트웨어의 성능도 중요하다고 할 수 있습니다. 미 공군이 10년 동안 F-15와 F-16 등을 통해 IRST 실험을 수도 없이 반복해 왔던 목적은 바로 다름 아닌 이 소프트웨어의 성능을 개선시키기 위한 데이터 수집에 있었다고 봐야 하겠죠.
하지만 기술 보안상의 이유로 자국이 생산한 전투기를 도입한 해외 국가에게 타국 항전장비나 센서를 장착하도록 허용해 주는 경우는 거의 없기 때문에 자국 전투기 플랫폼이 없으면 비록 국산기술로 생산한 항전장비나 센서가 있어도 실제 비행 데이터는 영원히 얻을 수 없는 것이나 마찬가지입니다. 우리는 FA-50과 KF-21이 있으니 다행이지만요. 따라서 KF-21을 활용한 데이터 축적으로 대한민국도 머지 않은 미래에 뛰어난 성능의 IRST를 개발할 수 있을 것으로 예측할 수 있습니다.
이번 War Zone 기사와 관련해서 또 이야기 해야만 할 부분이 바로 국산 공대공 미사일 개발에 관한 문제입니다. 여러 관련 자료를 살펴보면 국산 공대공 미사일을 개발할 수 있는 기술적 기반은 이미 갖추어져 있는 것으로 보입니다.
KF-21에 최고의 덕티드 램젯 미사일로 불리어지는 미티어 미사일이 도입되면서 비록 많은 제한이 걸려 있기는 하겠지만 어쨌든 소중한 관련 데이터를 얻을 수 있게 되었고 이는 국방과학연구소가 개발 중인 중장거리 덕티드 램젯 공대공 미사일에 많은 영향을 주게 되겠죠.
뿐만 아니라 이미 개발되어 있는 해궁 함대공 미사일을 FPA 방식의 적외선 시커를 장착한 단거리, 중거리 공대공 미사일로 개조하는 방안도 논의되고 있는 중입니다. 여기서 FPA 방식 적외선 시커란 전투기의 형상을 인식할 수 있는 능력을 갖춘 적외선 센서로 DIRCM, 지향성 적외선 방해장비를 제외한 나머지 기만체계에 영향을 받지 않습니다. 당연히 전자전에도 영향을 받지 않죠. 현재 프랑스의 MICA-NG 적외선형 중거리 공대공 미사일이 바로 FPA 방식 시커를 적용한 물건입니다. 우리가 벤치마킹 하기에 딱 좋은 미사일이죠.
FA-50과 KF-21에 장착 가능한 국산 공대공 미사일에 대한 더 상세한 내용은 제가 좀 더 공부한 뒤 다른 영상으로 공유해 보도록 하겠습니다.
이 포스팅을 유튜브 영상으로 보고 싶다면? https://youtu.be/0-bvvsq8EVc
