탄도미사일 탐지 확률 향상을 위한 최적의 레이더 배치 방안

Abstract

북한은 1970년대부터 탄도미사일을 개발하기 시작하여 사거리 300km의 스커드 계열 단거리탄도미사일에서 사거리 5,500km 이상의 대륙간탄도미사일에 이르기 까지 다양한 탄도미사일을 전력화하였다. 또한 북한은 2016년 1월 현재까지 4차례에 걸쳐 핵실험을 감행하였고, 탄도미사일에 탑재 가능한 수준의 소형 핵탄두 개발에 박차를 가하고 있는 등 한반도의 안보에 큰 위협을 주고 있다. 이러한 위협에 대응하기 위해 우리 군에서는 선제적 대응방안인 킬 체인과 방어적 대응체계인 탄도미사일방어체계를 구축하고 있으며, 본 논문에서는 탄도미사일방어체계를 효과적으로 운용하기 위한 필수 요건인 표적의 효율적 탐지에 대해 연구하였다. 표적을 탐지하는 다양한 종류의 센서 중 전파를 송신하여 표적에 맞고 돌아오는 전파를 수신하여 표적과의 거리를 측정하는 레이더는 기상 상황이나 주·야간 제약 없이 운용 가능한 신뢰성 있는 센서이다. 레이더에 의한 표적의 탐지거리는 송신 출력, 안테나 이득, 반송파의 주파수, 표적의 RCS, 수신기의 감도 등에 의해 결정된다. 이 중 송신 출력, 안테나 이득, 반송파 주파수, 수신기의 감도 등은 레이더 설계 당시 결정되는 요소로 조정이 불가하지만 표적의 RCS는 관측하는 방향에 따라 다르기 때문에 레이더를 RCS가 큰 위치에 배치하면 먼 곳에서 표적을 탐지할 수 있다. 또한 전파는 진행하면서 거리의 제곱의 비율로 감쇠하므로 표적과 레이더 간의 거리 또한 표적 탐지를 위한 중요한 요소이다. 따라서 탄도미사일을 효과적으로 탐지하기 위해서는 탄도미사일의 RCS 특성과 탄도 특성을 분석하고 관측되는 RCS와 거리를 동시에 고려하여 레이더 위치를 선정하여야한다. 본 논문에서는 북한이 보유한 다양한 탄도미사일 중에서 한반도에서 운용될 가능성이 높은 스커드 미사일을 모델링하여 RCS 프로파일을 생성하고, 기존의 연구 결과를 이용하여 탄도를 모델링한 다음 레이더 위치에 따라 관측되는 RCS 분석, 레이더 위치에 따른 표적탐지 가능성 유무의 확인을 통해 탄도미사일 탐지를 위한 최적의 레이더 위치를 산출하는 방안을 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 방안으로 다양한 탄도미사일 공격 시나리오에 따라 표적 탐지 확률이 높은 위치를 선정할 수 있고, 해상에서 이동이 가능한 이지스함의 장점을 활용하여 최적의 위치에 함정을 배치하면 최소한의 탐지 자산을 이용하여 대탄도미사일 작전 능력을 향상시킬 수 있다.