수백 개의 눈으로 보는 레이더- AESA 레이더 기술

2024-09-10

AESA 레이더(Active Electronically Scanned Array)는 현재와 미래 레이더의 핵심이다. 미국,중국, 일본 등 주요 군사 강국들의 전투함과 전투기에는 이미 AESA 레이더가 적용되어 위용을 과시하고 있다. 개발 중인 국내 차세대 전투기인 KF-21 보라매에도 국산 AESA 레이더 개발되며, 적극 활용하고 있다. 이렇듯 AESA 레이더는 레이더의 표준으로 자리잡으며, 기존 PESA 레이더(Passive Electronically Scanned Array)와 기계식 주사식 레이더(Mechanically Scanned Array)를 대체하고 있다.

[그림] 차세대 전투기인 KF-21 보라매에 AESA 레이더 모습

위성 배열 레이더는 레이더 성능을 바꿨다. 위성 배열 레이더(Phased Array Radar)는 기존 기계식 레이더와 다르게 전파 송수신 모듈(TR 모듈)을 여러 개 붙여서 전파의 위상을 개별 제어하여 지향성을 갖게 한 레이더이다. 위상배열 레이더는 특정 주파수의 전파를 특정 방향으로 짧은 시간 동안 발사한 후 그 신호가 돌아오는 시간을 재어 대상과의 거리를 측정할 수 있다. 배열 안테나로서 안테나마다 위상을 다르게 제어한 뒤 간섭을 이용하여 조향각을 조절하여 정확한 위치를 알 수 있다. 이러한 특징 때문에 기존 기계식 레이더를 대체하고 레이더의 표준으로 자리잡게 되었다.

[그림] 과거 활용되던 기계식 레이더와 위상배열 레이더 예시

위상 배열 레이더는 PESA 레이더와 AESA 레이더로 나눌 수 있다. PESA 레이더는 신호를 송수신하는 TR 모듈이 하나인 특징이 있다. AESA 레이더는 기존의 PESA 레이더와 달리 송수신하는 TR 모듈이 여러개 적용된 특징이 있다. 이러한 여러 TR 모듈끼리 독립적으로 작동하여 빔 형성, 주파수 변조 등을 자유롭게 조절할 수 있다. 이를 통해 동시에 다수의 표적을 추적하고, 전자전 환경에서도 높은 생존성을 확보할 수 있다. AESA 레이더는 첨단 소재, 부품, 장비(소부장)의 집약체이다. 고성능 칩셋, 능동 소자, 안테나 등 다양한 소부장 기술이 요구되고 있다.

[그림] PESA 레이더와 AESA 레이더의 차이

국내 기업들의 AESA 레이더 관련 기술개발이 한창이다. 이 중 주목할 기업은 (주)시그젠구루(대표 김영진)이다. (주)시그젠구루는 고성능 주파수 합성기와 광대역 컨버터 개발에 매진해 온 RF 개발 전문회사로, 레이더 및 RF 통신 시스템 사업을 진행하고 있다. 이중 광대역 주파수 합성기와 광대역 송수신기는 AESA 레이더에 핵심으로 쓰이는 소재이다. 이러한 기술력을 인정받아, 딥테크 팁스(지원금 15억원)는 물론, 투자유치(Series A, 27억원) 유치에 성공하였다. (주)시그젠구루는 본 투자금을 바탕으로 새롭게 열리고 있는 K-방산 제품의 핵심 소재로 수출을 기대하고 있다.

[그림] (주)시그젠구루의 AESA 핵심 소재 ‘주파수 합성기’와 ‘광대역 송수신기’ 제품

이 외에도 국내 기업들의 개발도 활발하다. (주)스카이칩스(대표 이강윤)는 반도체 제조기업으로 AESA의 핵심 소재인 RF 솔루션을 개발한다. (주)스타이칩스는 주파수 합성 시, 변위 차이 기반 자동 보상 기술을 적용하여, PPL 회로의 로킹 시간 보상 기술을 개발하였다. 이를 통해, 저전력 무선기기 간, 무선통신을 제공할 수 있다.

[그림] (주)스카이칩스의 RF 솔루션 예시

국방부도 AESA 개발을 적극적으로 수행 중이다. 국산 첫 AESA는 전투함용 대공레이더인 SPS-550K를 시작으로 국산 전투기인 KF-21용 AESA 레이더 등 적극 개발 중에 있다. 향후에는 차기 구축함인 KDDX에 들어가는 레이더와 한국형 미사일 방어체계인 L-SAM 2의 레이더를 개발 중이라, 관련 기업들의 수요가 확대될 것으로 예상된다.