신형 호위함 (울산급 Batch-Ⅲ) 전투체계: 최첨단 기술과 성능

차세대 호위함(울산급 Batch-Ⅲ) 선도함 ‘충남함‘

1. 함정 전투체계의 개요

함정 전투체계는 함정이 공중, 해상 및 수중의 복합적인 상황에 대응하기 위해 모든 센서와 무장을 효율적으로 통제하고 분배하여 최적의 대응을 가능하게 하는 자동화 시스템입니다. 이를 통해 실시간으로 각종 탐지체계와 무장체계를 운용하며, 함정의 두뇌 역할을 수행하는 핵심 무기체계입니다. 전투체계는 함정의 모든 작전 요소를 통합하여 전투 효과를 극대화시키고, 적의 다양한 위협에 신속하고 정확하게 대응할 수 있도록 합니다.

2. 전투체계의 발전

국산 함정 전투체계는 2002년 독도함 전투체계와 2003년 고속함 전투체계를 시작으로 본격적인 국산화 개발이 이루어졌습니다. 이후 성장기(2세대)에는 울산급 Batch-I 호위함 전투체계와 장보고-III 잠수함 전투체계를 통해 기술력을 더욱 강화하였습니다. 현재는 발전기(3세대)인 울산급 Batch-III 신형 호위함 전투체계를 개발하고 있으며, 이는 국내 전투체계 기술의 정점을 찍는 사례로 평가받고 있습니다.

3. 비용 절감과 성능 향상

국외 전투체계를 도입할 때 발생하는 문제는 높은 비용입니다. 획득 비용뿐만 아니라 운용 유지 비용, 그리고 국산 탐지 및 무장체계와의 연동 비용이 상당합니다. 국산화된 전투체계는 이러한 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 우리 해군이 필요로 하는 성능과 기능을 충족시킬 수 있습니다. 또한, 국산 전투체계의 완성도는 해외 시장에서도 주목받아 수출까지 이어지고 있습니다.

 

복합센서마스트 - 내부에는 전투관리체계와 다기능레이더(4면 고정형), 적외선 탐지추적장비, 전자광학추적장비가 탑재

국내 최초 4면 고정형 AESA 레이더 개발

울산급 Batch-III 신형 호위함은 국내 최초로 4면 고정형 AESA 레이더를 독자 개발하였습니다. 이는 미국의 최첨단 레이더와 동등한 기술 수준을 확보한 것입니다. 이 레이더는 탐색 및 추적 기능을 동시에 수행하며, Graceful Degradation 기술을 적용하여 일부 구성품 고장 시에도 성능 저하를 최소화합니다.

 

• AESA 레이더의 기술적 우수성
  울산급 Batch-III 신형 호위함은 국내 최초로 4면 고정형 능동 전자주사식 위상배열(AESA) 레이더를 독자 개발하였습니다. 이 레이더는 미국의 최첨단 AESA 레이더와 동등한 기술 수준을 확보한 것으로 평가받습니다. 기존 회전형 레이더와 달리, 4면 고정형 AESA 레이더는 탐색레이더와 추적레이더의 기능을 하나의 시스템으로 통합하여 동시 수행이 가능합니다. 이는 함포와 유도탄 교전을 지원하는 데 있어 매우 효율적입니다.
  
  
• Graceful Degradation 기술
  AESA 레이더의 구성 요소 중 일부가 고장나더라도 전체 시스템의 성능이 급격히 저하되지 않고 점진적으로 감소하는 Graceful Degradation 기술이 적용되었습니다. 이는 전투 상황에서 레이더의 신뢰성을 크게 향상시키며, 부분적인 고장으로 인한 전투력 상실을 최소화할 수 있습니다.
  
  
• 다양한 함정 적용 가능성
  중거리급 4면 고정형 AESA 레이더 설계 기술을 바탕으로, 향후 한국형 차기 구축함(KDDX)에는 장거리급 4면 고정형 이중대역 AESA 레이더 기술로 발전될 것입니다. 이는 중소형 함정이나 무인수상정 등 다양한 함정의 크기와 임무에 적합한 성능을 제공하며, 경제성 또한 만족시킬 수 있습니다.

중소형 함정과 무인수상정을 위한 발전 가능성

4면 고정형 AESA 레이더 설계 기술은 다양한 크기와 임무의 함정에 적합한 성능을 제공하며, 경제성도 충족시킵니다. 통합 마스트 개념을 적용하여 레이더 반사 면적을 최소화하고 생존성을 향상시켰습니다.

 

• AESA 레이더의 적용 범위 확장
  울산급 Batch-III 신형 호위함에 적용된 4면 고정형 AESA 레이더 기술은 중소형 함정과 무인수상정(Unmanned Surface Vehicle, USV)에도 적합한 성능을 제공합니다. 이는 다양한 크기와 임무에 맞게 최적화할 수 있는 유연성을 지니고 있습니다. 특히, 중소형 함정과 무인수상정은 제한된 공간과 자원 내에서 최대한의 작전 능력을 발휘해야 하므로, 고성능이면서도 경제적인 레이더 시스템이 필수적입니다.
  
  
• 레이더의 소형화 및 경량화
  AESA 레이더 기술의 발전은 레이더 시스템의 소형화와 경량화를 가능하게 합니다. 이는 중소형 함정과 무인수상정의 특성에 부합하며, 함정의 공간 제약과 무게 제한을 극복할 수 있습니다. 소형화된 레이더 시스템은 설치와 유지보수가 용이하며, 전력 소모를 줄여 함정의 전체적인 운용 효율을 높일 수 있습니다.
  
  
• 다중 임무 수행 능력
  중소형 함정과 무인수상정은 종종 다양한 임무를 수행해야 합니다. AESA 레이더는 다기능 시스템으로, 탐색, 추적, 교전 지원 등을 동시에 수행할 수 있습니다. 이는 함정이 다양한 작전 시나리오에서 유연하게 대응할 수 있게 하며, 복잡한 전술 상황에서도 높은 대응력을 유지할 수 있게 합니다.
  
  
• 무인수상정의 자율 운영 지원
  무인수상정은 자율적인 작전 수행이 중요한 요소입니다. AESA 레이더는 높은 정밀도와 신뢰성을 제공하여 무인수상정의 자율 운영을 지원할 수 있습니다. 특히, Graceful Degradation 기술을 통해 시스템의 일부가 고장 나더라도 기능이 완전히 상실되지 않고 점진적으로 저하되므로, 무인수상정의 지속적인 작전 수행을 보장합니다.
  
  
• 통합 마스트 개념 적용
  중소형 함정과 무인수상정에도 통합 마스트 개념을 적용하여 레이더, 적외선 탐지 장비 등을 하나의 복합 센서 마스트에 통합할 수 있습니다. 이는 함정의 레이더 반사 면적을 최소화하여 생존성을 높이고, 다양한 센서와의 통합 운용을 통해 정보의 일관성과 정확성을 확보할 수 있습니다.
  
  
• 경제성 및 수출 경쟁력
  중소형 함정과 무인수상정에 적합한 AESA 레이더의 개발은 경제성을 중요시합니다. 비용 효율적인 레이더 시스템은 중소형 해군 또는 방위 예산이 제한된 국가에 적합하며, 이를 통해 해외 시장에서의 경쟁력을 높일 수 있습니다. 맞춤형 솔루션 제공이 가능하여 다양한 요구를 충족시킬 수 있습니다.
  
  
• 미래 기술 발전 전망
  AESA 레이더 기술은 지속적인 연구개발을 통해 더 높은 성능과 다양한 기능을 추가할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 중소형 함정과 무인수상정의 역할을 더욱 확대하고, 미래의 복잡한 해상 작전에 효과적으로 대응할 수 있도록 합니다.

전투정보처리 기술의 향상

전장 상황과 위협 표적 특성에 따라 레이더 기능을 소프트웨어로 가변 통제하여 동시 대응 능력을 강화하였으며, 다중 위협에 대한 일대다 신속 동시대응이 가능해졌습니다. 이를 통해 대공표적 동시대응 능력이 기존 대비 3배 이상 증대되었습니다.

• 소프트웨어 가변 통제
  전투정보처리 기술은 전장 상황이나 위협 표적의 특성에 따라 4면 고정형 AESA 레이더의 기능을 소프트웨어로 가변 통제할 수 있도록 하여 레이더의 능력을 100% 발휘할 수 있게 합니다. 이를 통해 동시 대응 능력도 크게 강화되었습니다.
  
  
• 자동화된 표적 식별과 대응
  운용자가 사전에 설정한 임무 수칙에 따라 표적 식별, 경고, 교전 통제, 무장 통제를 자동으로 수행하여 다중 위협에 대해 일대다 신속 동시대응이 가능합니다. 이로 인해 기존 울산급 Batch-I 및 II 전투체계 대비 대공 표적 동시대응 능력이 3배 이상 증대되었습니다.

개방형 아키텍처의 수출 경쟁력

울산급 Batch-III 전투체계는 개방형 아키텍처를 채택하여, 수요자의 요구사항에 맞춘 맞춤형 전투체계 개발이 가능합니다. 이는 탐지 장비나 무장 변경, 기능 업그레이드 등 다양한 요구를 수용할 수 있어 수출 경쟁력을 갖추게 합니다.

 

개방형 아키텍처의 정의와 이점

개방형 아키텍처(Open Architecture)는 시스템의 설계와 개발에 있어 유연성과 호환성을 극대화하는 접근 방식입니다. 이는 다양한 장비와 소프트웨어가 쉽게 통합될 수 있도록 표준화된 인터페이스를 사용하여, 새로운 기능이나 기술을 손쉽게 추가하거나 기존 시스템을 업그레이드할 수 있게 합니다. 이러한 특성은 다음과 같은 주요 이점을 제공합니다:

1. 유연성: 사용자의 특정 요구사항에 맞춰 시스템을 커스터마이즈할 수 있어, 다양한 작전 환경과 임무에 적응할 수 있습니다.
2. 확장성: 새로운 기술이나 기능을 쉽게 통합할 수 있어, 지속적인 기술 발전과 변화하는 전장 환경에 대응할 수 있습니다.
3. 호환성: 다른 제조업체의 장비나 시스템과도 원활하게 연동할 수 있어, 다양한 하드웨어와 소프트웨어를 활용할 수 있습니다.

• 맞춤형 전투체계 개발
  개방형 아키텍처는 해외 수출 시 큰 장점을 제공합니다. 각국의 해군은 저마다 다른 요구사항과 운용 환경을 가지고 있으며, 개방형 아키텍처를 채택한 전투체계는 이러한 다양한 요구를 충족시킬 수 있는 맞춤형 솔루션을 제공합니다. 예를 들어, 함정에 탑재되는 탐지 장비나 무장의 변경, 기존 기능의 변형 또는 새로운 기능의 추가 요구를 수용할 수 있습니다. 이는 각국 해군의 독특한 전략적 필요를 반영하여 전투체계를 설계하고 구현할 수 있게 합니다.
  
  
• 기술 업그레이드 및 유지보수 용이성
  개방형 아키텍처는 기술 업그레이드와 유지보수가 용이합니다. 전투체계의 일부 구성 요소가 기술적으로 진보되거나 새로운 요구사항이 발생했을 때, 전체 시스템을 교체할 필요 없이 해당 구성 요소만 업그레이드하면 됩니다. 이는 비용 절감과 동시에 시스템의 지속적인 최적화를 가능하게 합니다. 또한, 유지보수가 쉬워져 함정의 가동률을 높이고 운용 비용을 절감할 수 있습니다.
  
  
• 국제 표준 준수와 상호 운용성
  개방형 아키텍처는 국제 표준을 준수하여 개발되므로, 다른 국가의 군사 시스템과의 상호 운용성을 보장할 수 있습니다. 이는 다국적 해상 작전이나 연합 훈련 시 중요한 요소로 작용합니다. 예를 들어, NATO 회원국이나 기타 동맹국과의 협력 작전에서 원활한 정보 공유와 연동이 가능하게 합니다.
  
  
• 시장 경쟁력 강화
  수출 경쟁력에서 중요한 요소는 기술력과 더불어 가격 경쟁력입니다. 개방형 아키텍처를 채택한 전투체계는 개발과 생산 비용을 줄이고, 유지보수 비용도 절감할 수 있어 가격 경쟁력을 갖출 수 있습니다. 또한, 다양한 국가의 요구를 충족할 수 있는 맞춤형 솔루션 제공이 가능하여 시장 점유율을 확대할 수 있습니다.
  
  
• 교육 및 훈련 장비 활용
  개방형 아키텍처를 채택한 전투체계는 해군의 교육 및 훈련 장비로도 활용될 수 있습니다. 육상 시험 체계를 통해 전력화 장비의 기능과 성능을 효과적으로 검증하고, 함정 탑재 장비의 신뢰도를 높이는 데 기여합니다. 이는 해군의 교육훈련 과정에서 실제 운용 환경과 유사한 조건을 제공하여, 해군 병력의 숙련도를 높이고 실전 대비 태세를 강화하는 데 도움이 됩니다.
  
  
• 글로벌 수요 대응 능력
  개방형 아키텍처는 특정 국가의 요구를 충족시키는 데 그치지 않고, 글로벌 시장의 다양한 요구에도 대응할 수 있는 능력을 갖추게 합니다. 이는 글로벌 방산 시장에서의 입지를 강화하고, 다양한 지역에서 수출 계약을 체결할 수 있는 기회를 제공합니다. 특히, 다양한 환경과 조건에서 검증된 기술을 바탕으로 신뢰성을 확보할 수 있습니다.

 

결론

신형 호위함 전투체계는 국내외에서 많은 관심을 받고 있으며, 국위 선양과 국가 경제에 기여할 것으로 기대됩니다. 충남함은 현재 시험평가 중으로, 향후 성공적인 해군 인도와 해외 수출이 기대됩니다.