[F-15K 해부] 3. 레이다 센서

차기 전투기로 선정된 F-15K가 서울 에어쇼가 열린 경기 성남 서울공항에 전시되어 일반에게 공개되고 있다.

미 F15E에 없는 장치가 F15K에 장착된 까닭은?

한국 공군이 차기 전투기로 선정한 F-15K 전투기 3, 4호기 2대가 지난 7일 경기도 성남 공항에 도착했다. 먼저 생산된 F-15K 1, 2호기는 장비 정상작동 여부를 판단하는 시험을 계속하고 있어, 나중에 도착할 예정이다. F-15K는 미 공군의 주력 전투기 F-15E 스트라이크 이글을 기본 모델로 해, 일부 성능을 업그레이드했다. 한국 공군의 최신예기 F-15K의 성능을 몇차례에 걸쳐 살펴본다. [편집자]

공중전에도 전장의 기본원칙 ‘먼저 보고, 먼저 쏘고, 먼저 격파하라’ 적용

전투기가 공중전에서 승리하거나 지상공격을 성공적으로 수행하려면 ‘먼저 보고, 먼저 쏘고, 먼저 격파(first look, first shoot, and first kill)’해야 한다. 이런 원칙은 모든 전장에서 동일하게 적용된다. 육군 특전사의 부대 구호도 ‘귀신같이 접근하여 번개같이 쳐라’가 있다. 상대방을 먼저 찾아내 먼저 공격한다면, 상대를 완전히 격파하지 못하더라도 큰 충격을 안겨줄 수 있다. 어둠을 이용해 완벽하게 숨어있다며 안심하고 있을 때 어디서 날아오는지 알 수 없는 폭탄이 주변에서 잇따라 터진다면 상대는 심리적 공황 상태에 빠질 것이다.

여기에 변수가 하나 더 있다면, 그것은 지휘관의 결심과 결단력이다. 한 4성 장군은 군사 작전의 요체를 ‘발견-결심-공격’이라고 말했다. 그는 “이런 원리는 민간기업에서도 적용될 수 있다. 기업이 소비자들의 다양한 욕구를 먼저 파악해, 선택과 집중의 원리에 입각한 판단을 내린 뒤 시장을 선점하는 것과 비슷하다”고 말했다.

F-15K의 ‘보는 기능’ 가운데 가장 눈에 띄는 장치는 적외선 탐색 추적(IRST) 장치다. 이는 미 공군이 보유하고 있는 F-15E 스트라이크 이글에는 없는 장비다. F-15K를 미국에서 한국으로 몰고 온 이영수 소령(38·공사 38기)은 “미 현지에서 F-15K 적응훈련을 받을 때 미군 조종사들은 F-15E에 없는 F-15K 장비들을 상당히 탐냈다”며 “대표적인 장비는 바로 적외선 탐색 추적 장치와 ACDP 컴퓨터, 장거리 대지공격용 미사일 SLAM-ER”이라고 말했다. ACDP 컴퓨터, SLAM-ER에 대해서는 이 시리즈에서 따로 소개할 생각이다.

차기 전투기로 선정된 F-15K 첫 도착분을 미국에서 몰고 온 이영수 공군 소령(38)이 서울 에어쇼가 열린 경기 성남 서울공항에 전시된 F-15K 전투기 앞에 서 있다.

미 공군의 F-15E에도 없는 장치 한국 F-15K에 장착

미 공군의 F-15E에도 없는 장치가 한국의 F-15K에 장착된 사정은 이렇다. 미국은 해외에 군사장비를 판매할 경우 같은 기종이라도 일부 기능을 빼버리고 수출하는 ‘마이너스 옵션’의 경우가 많다. 사우디아라비아에 판매한 F-15S도 레이더 성능이 떨어지는 등 미국의 F-15C와는 큰 차이가 난다. 또 지난 80년대에 한국에 판매된 ‘피스 브릿지’ F-16C, F-16D도 마이너스 옵션이었다. F-16C는 단좌형이고, F-16D는 복좌형이다.

그러나 F-15K는 사정이 다르다. F-15K는 몇몇 정치·경제적 요인 때문에 플러스 옵션으로 들어왔다는 분석이 많다. 하나는 미군의 전투기 조달 사정이다. 미국은 F-15C의 대체 전투기로 F-22 랩터의 개발에 나섰지만 지나치게 비싼 가격 때문에 국방예산이 압박을 받게 되자 F-22 랩터의 주문 대수를 줄일 수밖에 없었다. 그에 따라 안정적 전력 확보를 위해 F-15의 최신 버전인 F-15E의 생산라인을 당분간 유지해야 할 필요성이 생겼다. 그러나 미 공군의 F-15E 수요가 마지막 단계에 접어들어 미 공군의 물량만으로 생산라인을 유지하기 어려웠다. 이에 따라 미국은 해외 주문이 절박한 상태였다. 한국이 F-15K 도입계약을 맺으면서 F-15의 생산라인이 곧 폐쇄될 것이라는 우려에 따라 별도로 부품의 장기적인 안정공급 계약을 체결한 것도 이런 사정 때문이다.

또다른 요인은 당시의 시대적 상황이다. F-15 제작사인 미 보잉은 한국의 차기 전투기(F-X) 선정과정에서 이전과는 다른 경험을 겪었다. 미 보잉은 처음 미 국방장관, 주한 미군사령관, 미 상원의원 등을 동원해 한국 국방장관을 만나도록 하는 등 ‘장외 압력’ 작전으로 나갔다. 미 방위사업체의 이런 행태는 새로운 게 아니다. 과거에도 있었던 것으로 최근 밝혀졌다. (▶ <한겨레> 인터넷판 10월10일치 67년 팬텀기 도입 때도 미국 ‘압력’ 참조) 그러나 이런 판매 작전은 미국 쪽의 의도와는 달리 당시 의정부의 여중생 압살 사건과 맞물리면서 ‘반미감정’을 부채질하는 역작용으로 나타났다. 미국 쪽은 결국 가격을 낮추고, 새로운 장치를 추가하는 등 ‘품질’ ‘가격’ ‘애프터 서비스’에도 노력을 기울여야 했다.

F-15K 전투기.

미 보잉, 한국 차기전투기(F-X) 선정과정 때 “격세지감”

어쨌든 한국은 미국의 F-15 생산라인 유지에 절대적인 공헌을 했고, 미 보잉은 최근 이를 발판으로 싱가포르 차기전투기로도 선정되는 경사를 누리고 있다. 당시 한국은 차기전투기 사업에서 성능면에서는 프랑스 다목적 전투기 라팔이 우세하다고 판단했지만, 정치적인 이유로 F-15K의 손을 들어 주었다. 미국의 방위산업에 상당한 도움을 준 차기전투기 사업에 대해 미국이 얼마나 고마움을 느끼고 있는지, 한-미 관계에 얼마나 긍정적 요인으로 작용하고 있는지는 구체적으로 파악하기 어렵다.

다시 원래 얘기로 돌아오자. F-15K의 센서 장치인 적외선 탐색 추적(IRST) 장치는 주로 야간에 은밀한 공대공 공격을 하는 데 사용된다. 야간에 적지에 진입한 전투기는 은밀성이 생명이어서 레이더파를 사용할 경우 상대편 지상 대공 레이다 또는 항공기에 포착될 가능성이 매우 높다. 그럴 경우 레이다를 꺼버리고 적외선을 사용해 목표물을 추적한다. 적외선으로 목표물을 탐지해 목표물을 추적하다가 적당한 시점에 단추를 누르면 연동돼 있던 미사일이 목표물을 향해 날아간다. 적외선 탐색 추적 장치의 탐지 범위는 군사 기밀이다. 그러나 지난 1990년대 이미 10㎞를 넘었던 것으로 알려져 있다.

F-15K 전투기 왼쪽 아래에는 앞면이 특수유리로 싸여진 적외선 탐색 추적장치(IRST)가 장착돼있다. 이 장치에 힘입어 F-15K는 야간에도 레이더를 끈 채 은밀하게 공중 목표물을 공격할 수 있다.

적외선탐색 추적장치 탐지 범위 10㎞ 넘어

IRST와 함께 야간에 사용되는 장비는 랜턴(LANTIRN, Low-altitude navigation and targeting infrared for night)이다. 랜턴 장비는 공군의 F-16에도 장착돼 있다. F-15K는 이보다 소형이면서 성능이 향상된 일명 ‘타이거 아이(Tiger eye)’를 갖고 있다. 타이거 아이는 기체 아래에 둘로 나눠져 부착돼 있다. 하나는 운항(Navigation)용이고, 나머지는 목표 추적(Targeting)용이다. IRST가 야간 공대공 목표물 추적용이라면, 목표 추적용 타이거 아이는 야간 지상 목표물 공격용이라고 할 수 있다. 운항용 타이거 아이는 적외선을 연속적으로 보내면서 반사된 신호를 분석해 지형지물을 F-15K 조종석 화상에 띄우는 역할을 한다. 전투기가 고공으로 올라가면 올라갈수록 적외선의 지상도달 강도는 낮아지게 되므로 고도에 제한을 받게 된다. 타이거 아이의 활용 고도 역시 군사기밀이다. 미 군사잡지는 지난 1990년대에 랜턴의 사용고도가 이미 7000m에 도달했으며, 13000m까지 개발중이라고 밝힌 바 있다.

이외에도 야간에 사용되는 장비는 일반적인 야시장비와 비슷하며 타이거 아이의 기능을 도와주는 전방 감시 적외선 장비(FLIR, Forward looking infrared)가 있다. 지난 걸프전과 이라크전에서 CNN이 전쟁 상황을 야간 중계하는 경우가 많았던 것은 미군이 이런 장비들을 활용했기 때문이다. F-15는 이런 장비들의 도움을 받아 악천후에서도 주·야간을 가리지 않고 목표물을 발견·파괴한 뒤 무사 귀환할 수 있었다.

원래 적외선은 정찰 위성에 사용되는 센서기술이다. KH-11 정찰위성은 지상에서 150마일(270㎞) 고도를 돌면서 광학 적외선 센서로 15㎝ 크기의 물체를 판별할 수 있다. 상업용 위성도 1~2m의 해상도를 갖고 있다. 보다 낮은 고도에 떠 있는 무인항공기(UAV)는 10㎞ 높이에서 10㎝, 1㎞ 높이에서 1㎝의 해상도를 갖고 있다.

F-15K 전투기의 야간 운항 장치인 ‘타이거 아이’의 모습. 기존 F-15에 부착된 ‘랜턴’의 성능을 업그레이드한 것으로, 앞쪽에 장착된 것이 운항용이며, 뒷쪽에 달려 있는 것이 목표 추적용이다.

어둠속 시동 끈 전차가 숨어도 조금이라도 열 있으면 ‘발각’

적외선 센서의 놀라운 효과는 1991년 걸프전에서 입증됐다. 이라크는 비교적 최신형이라고 할 수 있는 소련제 전차 T-72를 다수 보유하고 있었고, 사우디아라비아 국경 지대의 사막에 이 전차를 포진시켰다. 참고로 북한이 가지고 있는 최신형 전차는 이보다 한 등급 아래인 T-62다. 이라크 전차의 야간 감시장비는 2세대인 광증식(Image intensifier) 센서로 희미한 별빛과 달빛 등 가시광선을 몇천배 증폭해 야간 목표물을 탐지했다. 스타라이트 스코프, 또는 올빼미의 눈이라고 불리는 이 센서는 이란-이라크 전쟁 등에서 나름대로 역할을 했다. 그러나 미군 아파치 헬기 등이 갖고 있는 센서는 가시광선 바깥쪽 파장인 적외선을 이용한 3세대 센서였다. 적외선 센서는 물체가 내는 열을 탐지해 그 모습을 영상에 보여주는 장치였다. 야밤에 시동을 끈 전차가 은폐물 뒤에 숨었다 하더라도 조금이라도 열이 남아 있으면 여지없이 가려냈다. 이라크 전차는 칠흑같은 어둠을 뚫고서 자신을 향해 어느 방향에서 날아오는지 모르는 헬파이어 로켓을 피해 사막의 모래 속으로 숨기에 바빴지만, 결국 하나 둘씩 고철덩어리로 나뒹굴었다.

F-15K는 조종석 앞쪽, 원통형 기수 부분의 안쪽에도 미 공군 조종사들이 탐내는 레이다를 갖고 있다. 이 레이다는 APG-63(v)1 레이다로, 지상의 움직이는 목표물을 추적 탐지할 수 있다. 기존 F-15의 APG-63과 APG-70 레이더는 지상의 고정 표적을 탐지할 수 있었지만, 이동 표적은 탐지가 곤란했다. F-15K 전투기는 공대공과 공대지 이중 목적 전투기여서 공대지 모드로 전환하면, 레이다는 전자파를 지상으로 발사한다. 그리고 나서 되돌아온 반사파를 컴퓨터로 분석해 영상으로 시현하면 지도 그리기(Mapping)가 된다. 그리고 전자파를 자주 보내고 반사파를 분석하는 능력이 탁월하다면 지상의 이동표적도 조종석의 화면에 영상으로 띄울 수 있다. 전자파의 빔 폭으로 방위를 분해하고, 펄스 폭으로 거리를 분해한다. 전자파는 가시광선과 달리 구름이나 비 등을 통과할 수 있다. 따라서 악천후에도 비행이 가능하다는 결론이 나온다. 또 목표물이 숲 속에 숨어 있으면, 가시광선은 투과하지 못하지만, 전자파는 위장막 숲에 들어 있는 구조물과 장비 등을 탐지·식별할 수 있다.

APG-70 단계에 이르면 일정 지역을 항공기가 지나가면서 겹치게 전자파를 보내고 다각도의 반사파를 순차적으로 저장하고 합성하게 된다. 이는 마치 대형 안테나를 운용하는 형태와 비슷해, 고해상도 합성개구형 레이다(SAR)의 축소형이라는 평가를 받았다. 이러한 APG-70 레이다는 몇 초 이내에 공격 목표 지역을 고해상도로 지상 매핑을 할 수 있다. 이것은 18㎞의 거리에서 2.6m의 목표물을 식별 할 수 있으며, 큰 목표물에 대해서는 180km, 소형 목표물에 대해서는 90km까지 판별할 수 있는 기능을 가지고 있다. F-15K의 레이더 능력은 아직 베일에 싸여 있다. 보잉쪽은 F-15K의 APG-63(v)1 레이다가 F-15E의 APG-70 레이다보다 처리 속도에서 2배, 임무 신뢰도에서 10배 향상됐다고 말하고 있다.

<한겨레> 정치부 김성걸 기자 [e-mail]