IRST

1 적외선을 이용한 레이더

1.1 개요

IRST(Infra-Red Search and Track)

우리말로 번역하자면 적외선 탐색 및 추적장치쯤 된다.

쉽게 말해 적외선 센서를 이용한 레이더.

어찌보면 적외선 추적 방식의 미사일의 탐색기부분만 떼어다가 센서로 활용한다고 생각할수도 있다. 아니면 반대로 적외선 추적 방식의 미사일이 탐색장치로 IRST를 쓴다고 생각할수도 있고.

1.2 상세

IRST의 센서는 적외선으로 허공을 살피다가 만약 높은 적외선이 감지되면 그 적외선을 내뿜는 물체를 추적하여 사용자에게 표적에 대한 정보를 알려준다. 물론 허공에는 태양이라는 거대한 적외선 덩어리도 있고, 구름이나 수면에 반사되는 태양빛이나 지면의 뜨거운 열기 모두 적외선이다.

그러나 대부분의 경우 IRST가 찾아야 할 표적은 적의 항공기나 미사일. 그렇기에 이러한 항공기나 미사일에서 주로 내뿜어지는 파장의 적외선만 골라서 탐지하는 것이 IRST의 기본 설계방향이다.

크게 3가지 대역으로 나누는데, 1~3 마이크로미터 파장의 단파장 적외선은 주로 제트엔진의 열기로 인하여 뜨겁게 달궈진 금속부분에서 나온다. 그러나 이 부분은 적 항공기/미사일의 꽁무늬부분에 있으므로 적 항공기/미사일이 정면에서 날아오면 탐지성능이 떨어져버린다. 3~5 마이크로미터 파장의 중파장 적외선은 적 항공기/미사일의 배기가스에서 많이 나오며, 고속비행으로 인하여 달궈진 기체 전면에서도 좀 나온다. 8~12 마이크로미터 파장의 장파장 적외선은 고속비행으로 인하여 달궈진 기체 전면에서 가장 많이 나온다.[1]

1.3 장점

IRST가 갖는 최대 장점은 적 RWR장치에 걸리지 않는다는 점이다. 레이더는 이쪽에서 일단 전파를 송신해야 하므로 적이 전파를 역으로 탐지해버릴수 있으나, IRST는 오직 적기가 내뿜는 적외선을 탐지하는 장치이므로 적기가 이쪽에서 IRST를 쓰고있는지 여부를 알기 어렵다. 즉 레이더를 끄고 IRST만으로 적기를 추적하여 기습공격을 가하는 것도 가능.

게다가 IRST는 적의 ECM장치에 방해 받지 않는다. 이점은 상대적으로 아군측의 ECM에 대한 대응능력이 떨어질때(즉 아군 레이더가 적의 ECM에 잘도 속아 넘어가버릴 때), IRST가 유용한 적기 추적수단이 될 수 있다.

한편 일정거리 이내라면 IRST는 레이더보다 더 좋은 각도분해능을 갖는다. 쉽게 말해 각도오차가 더 적다.

1.4 단점

이렇게만 이야기하면 IRST가 무지하게 좋은 센서 같지만 사실 곤란한 단점이있다. 바로 기상의 영향을 매우 많이 받는다는 점. 적외선은 5~8 마이크로미터 이외의 대역에서도 대기에 의해 굴절되거나 산란되므로 먼 거리 표적에 대해서는 정확도가 떨어지며, 특히 배경이 적외선이 많은 지상 근처를 나는 저고도 표적을 탐지하는 능력이 떨어진다. 또 구름등에 의해서도 탐지거리가 들쑥날쑥해진다. 뿐만 아니라 적 항공기가 적외선을 얼마나 내뿜고 있냐에 따라서도 성능차이가 많이 난다. 일례로 최신형 전투기용 IRST는 적 전투기를 100km 밖에서도 탐지한다고 광고하고 있다. 그러나 이것은 아군과 적기 모두 공기밀도가 낮고(그래서 산란과 흡수가 덜 되는) 주변 온도도 낮은 높은 고도에 있고, 적기가 엔진을 내쪽으로 향하고 도망치는 상황이며, 애프터버너를 켜서 적외선을 최대한 많이 방출하고 있는 상황을 가정한 탐지거리다. 만약 적기가 애프터버너를 끄고 정면으로 달려드면 같은 상황에서 탐지거리는 절반으로 떨어지며, 서로 고고도가 아니면 탐지거리는 다시 또 떨어진다.

게다가 IRST 자체만으로는 정확한 거리측정이 곤란하다. 레이더는 내가 내보낸 전파가 갔다가 되돌아온 시간을 측정하여 적기의 정확한 거리를 아는데 반하여, 적이 그냥 내뿜은 적외선은 언제 출발한 적외선인지 내가 알 방법이 없다. 적외선의 세기등을 판단하여 "대충 이 근처쯤"이라고 표시해줄 수는 있지만 이 역시 적기의 종류에 따라 적외선 방출량이 달라지므로 확신할 수 없다. 심지어 같은 종류의 적기라도 엔진방향, 대기상태 및 엔진출력에 따라서도 적외선 방출량이 달라지므로 뭐... 그래서 IRST만으로는 미사일을 유도가 불가능하거나, 가능하여도 제한된 방식으로만 유도할 수 있다.[2]

다만 IRST를 두 개 이상 사용하면 삼각측량 기법을 이용, 거리를 측정할 수 있다. 실제로 군함에는 이러한 방식의 IRST 센서가 쓰이고 있다. 그러나 공간과 무게 제약이 심한 전투기에는 IRST를 보통 하나만 탑재할 수 밖에 없다. 그래서 떨어져 비행하는 동료 전투기와 하나의 표적을 동시에 추적하여 삼각측량을 하는 방법이 등장하였다. 이는 동료전투기끼리 고속으로 데이터를 주고 받을 수 있는 블루투스 공유 데이터링크 시스템과 전투기 스스로의 위치를 1m 이내의 오차까지로도 정확히 측정하는 항법장치들이 등장하면서 가능해졌다. 물론 각 제작사는 이것만 있으면 천하무적인것처럼 홍보하고 있지만 실제로는 이 방법을 써도 제약이 따를 수 밖에 없다. 일단 몇 m라도 오차가 발생할 수 밖에 없으며, 적외선의 산란이나 굴절등으로 인하여 각각의 IRST에서 각도 오차가 발생해버릴 수도 있기 때문. 물론 조기경보 하는 수준이라면야 이것만으로도 충분하지만 미사일을 정확히 날리기에는 무리무리. [3]

또 다른 방법으로 레이저를 이용한 거리측정 방식이 있다. 그런데 이 방식은 적이 레이저 수신 경보기를 달면 레이저를 쏘는 순간 이쪽이 적기를 추적하고 있다는 사실을 알아버린다. 더불어 레이저 거리측정기는 탐지거리가 최신형이라해도 50km를 못넘어서 레이더를 완벽히 대체할 수 없긴 매한가지.[4]

그래도 한동안 서방측이 버리나 싶었던 IRST 센서가 다시 전투기에 각광인데, 너도나도 스텔스, 스텔스 하다보니 레이더만으로는 뭔가 부족한든 싶어서...

한편 1990년대 무렵부터 등장한 최신형 IRST들은 센서가 단순 적외선 센서가 아니라 적외선 카메라, 즉 열영상센서기 때문에 모드전환을 통하여 FLIR(쉽게 말해 적외선 카메라)로도 쓸 수 있다. 물론 IRST는 대부분 크기가 작은 관계로 지상공격용으로 쓰는 본격적인 FLIR보다는 인식률이 떨어지는 편. 또 한편으로 이 FLIR 포드들에 IRST 기능을 추가하는 경우도 있다.

1.5 각국의 상황

전투기의 IRST 사용은 제법 빨라서 1950년대에 미 공군의 주력 전투기들에 종종 탑재되었으며, F-4 팬텀도 초기 모델은 이 IRST를 달고 있었다. 소련의 대형 폭격기들이 큰 덩치에 걸맞게 강력한 출력을 갖춘 ECM 장치를 들고 다니므로 전투기 자체의 레이더만으로는 표적을 완전히 찾기 힘들수 있어 나온 보조센서 개념. 그러나 곧 레이더 기술이 발달하면서 미군은 IRST를 버리게 된다.

반대로 1970년대 중, 후반부터 소련이 IRST를 애용한다. 베트남전등을 겪어보니 미군의 ECM 기술이 장난이 아닌지라.. 특히나 소련은 미군보다 항상 전자기술이 떨어지므로 강력한 ECM 상황에서도 적기를 추적할 수 있어야 했기에 R-27 미사일의 적외선 버전과 함께 Su-27, MiG-29에 IRST를 기본 탑재한다.

미 공군과 달리 미 해군은IRST에 좀 더 목을 매는 편이었는데, 미공군에 비하여 상대적으로 소련의 폭격기 공격에 노출될 확률이 높았기 때문이다. 바로 항공모함을 노리고 달려드는 Tu-22 같은 저고도 초음속 폭격기 같은 것들. 천하의 F-14라고 해도 해면밀착 비행을 하는 표적에 대한 탐지거리는 중/고고도로 날아오는 적기 탐지거리에 비해 심히 떨어지기 마련이고, 특히 폭격기급에 탑재된 대출력 ECM 장치까지 켜는 상태면 폭격기 탐지거리가 더 떨어져버린다. 그래서 대응책으로 F-14에만은 IRST를 단 것. 특히 이 IRST는 정면으로 달려드는 초음속 비행체 탐색에 적합한 장파장 적외선 탐지센서다. 단, 초기모델인 F-14A에는 IRST가 달리지 않았는데 이 당시의 IRST는 아직 미 해군의 요구사양을 만족하지 못하고 오작동률이 높아서 그랬다고...[5].

미 공군의 F-22는 IRST가 탑재되지 않았으나 원래 개발과정에서 검토는 되었다고 한다. 하지만 예산과 F-22 자체의 레이더 성능을 믿어서 탑재하지 않았다고. 단 F-35 기수 밑의 FLIR이 IRST 역할을 겸한다.또한 미 해군은 F/A-18E/F 수퍼호넷의 연료탱크 일부를 개조, IRST를 달 계획을 갖고 있다.

러시아는 앞서 언급한바와 같이 Su-27과 MiG-29에 IRST와 레이저거리 측정기를 기본장착하였으며 파생형들도 마찬가지. 신예 전투기인 PAK-FA 역시 IRST를 달고 있다.

유럽의 유로파이터 역시 IRST를 기본장착. 단, 레이저거리 측정기는 달고 있지 않다.

프랑스의 라팔은 OSF 센서에 IRST와 CCD카메라 및 레이저거리 측정기가 통합되어있는 종합선물세트. 근데 IRST에 문제가 있는지 2007년경부터 차기형 OSF(OSF-IT)는 IRST는 빠질 예정이라는 보고가 있었으며, 실제로 OSF-IT를 탑재한 라팔부터는 OSF의 IRST 자리는 더미로 채워져있다.

스웨덴의 그리펜 역시 IRST 사용을 검토하였다. 그러나 그놈의 돈...다만 최신형인 JAS39E형 부터는 탑재한다.


전투함용으로도 단일센서, 혹은 삼각측량을 위한 이중센서 IRST가 많이 등장하고 있다. 어차피 선박은 공간/무게에 대한 제약이 상대적으로 적다보니 센서 추가하는 것 일도 아니고, 또 함정을 노리고 달려드는 대부분의 적 대함 미사일들은 고도 5~10m 수준의 초저고도로 돌입해오기 때문에 수평선 안쪽으로 들어와서 레이더가 포착을 하였다고 하더라도 레이더 전파가 해수면에 반사되어 생각보다 정확한 탐지가 쉽지 않다보니.... 특히 최근 초음속 대함미사일이 등장하면서 IRST가 좋은 대응용 센서로 각광을 받고 있다. 초저고도에서 초음속 비행을 하면 미사일 표면 온도가 수 백도 이상까지 치솟기 때문에 되려 IRST가 더 정확히 적 초음속 미사일을 탐지해낼 수도 있다.

1.6 참고항목

2 인텔® 빠른 스토리지 기술

Intel® Rapid Storage Technology. #

대략적으로 설명한다면 HDD+SSD 또는 SSHD로 구성된 시스템에서 SSD를 HDD의 캐시로 활용하는 기술이다. 사용자가 필요로 하는 파일에 대한 예측이 정확해질수록 SSD에 근접한 읽기 성능을 낼 수 있다. RAID 0, 1, 5, 10 또한 지원한다. 용량이 작은 SSD를 HDD로 보완하고, HDD의 느린 속도를 SSD를 이용한 캐싱으로 보완하는 기술이다. USB메모리를 캐시 메모리로 이용하던 레디부스트의 발전형. 단일 SSD 또는 단일 HDD로 구성된 PC에서는 효과를 볼 수 없다. 복수의 SSD만, 또는 복수의 HDD만 사용하는 경우에도 RAID만 사용할 수 있을 뿐이지, SSD캐싱으로 인한 성능 향상은 볼 수 없다(SSD의 경우에는 의미가 없고, HDD의 경우는 SSD가 없으므로).
  1. ↑ 그럼 5~8 마이크로미터 파장 대역은...? 이 대역의 적외선은 대부분 대기중의 이산화탄소와 수분에 흡수되어버리기 때문에 멀리 퍼지지 못한다. 근데 안타까운 것이, 전투기나 미사일이 가장 많이 내뿜는것이 이 파장 대역의 적외선이다. 바로 배기가스의 주 성분이 수증기와 이산화탄소이기 때문. 하지만 멀리 퍼지기도 전에 대기중의 수증기와 이산화탄소에 다시 다 흡수되어버리므로 멀리 떨어진 센서로는 이 대역을 탐지하기 심히 곤란하다.
  2. ↑ 적기의 거리까지 안다면 미사일은 좀 더 다양한 경로로 비행하여 자신의 사거리를 늘리거나 적기에 가까이 접근하였을 때도 최대한 속도를 유지한채로 돌입할 수 있다.
  3. ↑ 중간유도가 필요한 중/장거리 공대공 미사일은 미사일 자체 탐색기를 켜기전까지 적기에 대한 정보가 십여 m 이내의 정확도로 나와야 제대로 명중률이 나온다.
  4. ↑ Su-27 초기모델은 레이저 거리 측정 가능 거리가 고작 8km에 불과하였다... 당시 기술 수준도 문제고, 전투기에 탑재가능한 센서의 크기/중량 제한도 문제고..
  5. ↑ 미 공군도 F-15에 같은 센서를 달 생각을 하였으나 돈 때문에... 하지만 결국 이 IRST 센서는 한국공군의 F-15K에 타이거아이 시스템의 한파트로서 들어오게 된다.