서 론
급속한 기술혁신과 국제 정세의 변화 속에서 국가안보와 군사력의 중요성은 더욱 강조되고 있다. 첨단기술 시대의 도래와 함께 국방과학기술은 전통적인 재래식 무기체계의 개념을 넘어 기존에 없던 첨단기술을 포함하는 광범위한 분야를 아우르게 되었다[1,2]. 이러한 첨단기술이 국방 분야에서도 핵심적인 역할을 하게 되면서, 국방과학기술 수준이 군사력과 전략적 우위를 결정짓는 중요한 요소로 자리 잡고 있다. 따라서, 국가별 국방과학기술 수준을 파악하고 이를 지속적으로 평가 및 개선하여 미래의 안보위협에 대비해야 할 필요가 있다.
국가별 국방과학기술 수준조사는 미래의 안보위협 대비에 중요한 정보를 제공한다. 현대전에서 국방과학기술의 열세로 인해 새로운 기술에 대비하지 못한 경우, 전장과 위협상황에서 예기치 않은 상황에 직면했을 때 효과적으로 대응하지 못하는 결과로 이어질 수 있기 때문이다. 우리나라는 국방과학기술혁신 촉진법에 국가별 국방과학기술 수준조사를 3년 주기로 시행하도록 규정되어 있으며, 국방기술진흥연구소(이하 ‘국기연’)에서 이를 시행하고 있다.
현재 첨단무기체계의 발전 동향은 기존의 발전 양상과 차이가 있다. 기존 국방기술의 발전 양상은 화력을 중심으로 더 강한 파괴력, 더 먼 사거리, 더 빠른 속도 등을 목표로 한 개별 수행능력 위주의 발전이 핵심이었다. 반면, 최근 첨단무기체계의 발전 방향은 소형화, 무인화, 네트워크화, 정확성, 다기능성 등에 초점을 맞춰 빠르게 발전하고 있다. 이러한 추세에 따라, 현대전의 양상이 변화하고 있으며, 이를 최근 발발한 전쟁을 통해 확인할 수 있다. 우크라이나-러시아 전쟁의 경우 전통적인 기갑전과 함께 새롭게 등장한 드론전이 핵심 전술로 자리 잡게 되었으며, 이스라엘-하마스 전쟁에서는 높은 요격률이 검증되어 있던 이스라엘의 아이언돔(Iron Dome) 방어 시스템[3]이 요격 가능 역량을 넘긴 하마스의 대규모 미사일 공격에 일부 무력화되는 결과를 보여 첨단 방공 기술의 중요성이 다시 강조되었다.
이러한 첨단무기체계의 발전 양상과 현대전의 양상으로 인해 레이더체계의 군사적 중요성이 더욱 강조되고 있다. 레이더체계의 경우 작전에서 감시·탐지·추적 등의 역할을 담당하고 있어, 빠르게 발전하는 첨단무기체계를 식별할 수 있는 성능을 갖춰야 하기 때문이다. 특히, 최근 드론, 극초음속 무기 등의 연구개발이 활발하게 이루어지고 있어 기존의 방공 레이더체계는 새로운 도전에 직면하게 되었다. 이외에도 스텔스 기술과 전자전 기술의 발전을 대비하기 위한 다양한 측면에서의 발전이 이루어지고 있다.
또한, 현대의 레이더체계는 본연의 임무를 넘어 C4ISR(Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance) 체계의 핵심 요소로 자리 잡고 있다[4,5]. 인공지능의 발전으로 인해 지상, 해상, 공중의 데이터를 활용한 실시간 전장 인식이 가능해지고 요격시스템과의 연계를 통해 빠른 대응이 가능한 등 핵심적인 역할을 수행할 수 있기 때문이다.
본 연구에서는 이러한 레이더체계의 중요성을 인식하여 국가별 레이더체계 기술 수준 조사를 통해 국방 주요 선진국의 기술 수준 순위 선정 및 개발 동향을 분석하고 제시한다. 또한, 주요 선진국의 개발 동향을 토대로 국내수준을 파악하고 발전을 위한 제언을 함께 제시한다.
국가별 레이더체계 기술 수준조사
2.1 수준조사 방법
2.1.1 조사대상국 선정
조사대상국은 국방과학기술 수준이 높은 국방선진국을 조사대상국으로 선별하기 위해 정량지표를 활용하여 선정한다. 정량지표는 국방지표, 과학지표, 연구지표로 구분한 후, 총 6개의 세부지표를 활용하고 있으며, 공신력 있는 기관의 통계 자료를 수집하여 조사대상국에 대한 당위성과 조사의 신뢰도를 높였다[6].
선정된 정량지표는 수집된 통계 자료를 토대로 점수화하여 사용하되, 각 세부지표에 따라 중요성과 영향력이 다르므로 이에 따른 가중치를 설정해줄 필요가 있다. 본 연구에서는 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법을 통해 세부지표별 가중치를 산출했다. 여기서 AHP 기법이란 지표에 대한 쌍대비교를 통해 상대적 중요도를 산출하여 가중치를 부여하는 기법으로, 국방부, 합참, 방사청, 국기연 등 국방종사자를 대상으로 전문가를 섭외하여 산출했다. 조사대상국 선정에 활용된 정량지표와 지표별 가중치, 출처 등은 Table 1에서 확인할 수 있다.
Table 1.
Quantitative indicators
최종 조사대상국 선정은 정량지표에 가중치를 적용한 결과를 토대로 12개국을 선정했다. 정량평가 결과, 미국이 89.73점으로 가장 높았고, 중국(63.57점), 일본(51.17점), 러시아(50.59점), 독일(50.29점), 프랑스(49.76점), 한국(48.98점), 영국(48.43점), 이탈리아(47.04점), 인도(47.91점), 스페인(47.04점), 호주(46.65점)가 뒤를 이었다. 단, 이스라엘의 경우 46.59점으로 호주와 비교했을 때 정량평가 점수가 낮지만, 2021년 국방과학기술 수준조사에서 7위를 차지한 점을 고려하여 조사대상 국가로 호주 대신 선정되었다.
일부 무기체계에서는 조사대상국 12개국에 포함되지 않더라도 특정 국가에서 두각을 드러내는 경우가 있다. 레이더체계의 경우 네덜란드와 스웨덴이 이 상황에 해당한다. 본 연구에서는 이슈국가(네덜란드, 스웨덴) 2개국을 포함한 14개국에 대한 레이더체계 수준조사 및 분석결과를 제공한다.
2.1.2 델파이 설문
국가별 국방과학기술 수준 조사는 10대 무기체계 분야(지휘통제·통신, 사이버, 감시·정찰, 기동, 함정, 항공, 우주, 화력, 방호, 기타)에 대해 26대 무기체계(지휘통제, 전술통신, 사이버전, 레이더, SAR, 전자광학(EO/IR), 수중감시, 전자전, 기동전투, 지상무인, 개인전투, 수상함, 잠수함, 해양무인, 고정익, 회전익, 공중무인, 우주무기, 화포, 탄약, 유도무기 수중유도무기, 방공무기, 화생방, 국방 M&S, 국방 SW)로 구분하여 조사를 시행한다.
조사에 앞서 설문에 참여할 전문가 섭외와 전문가들이 기술 수준을 평가할 때 판단근거로 사용할 분석자료가 필요하다. 전문가는 산·학·연·군과 국방과학연구소(ADD)의 레이더 분야 전문가 16명을 모집했으며, 각각 국방과학연구소 3명(19 %), 산업계 5명(31 %), 학계 2명(12 %), 연구기관 3명(19 %), 군 3명(19 %)으로 균형 있게 구성되었다. 델파이 설문에 참여한 전문가 모집결과와 비율은 Fig. 1에서 확인할 수 있다.
조사 방법은 전문가들의 델파이 설문기법을 통해 이뤄진다. 델파이 기법은 전문가 집단에 대한 반복적인 설문을 통해 의견을 체계적으로 수집하고, 신뢰성 있는 합의에 도달하는 방법이다. 현재 국가별 국방과학기술 수준조사에서는 설문 과정에 소모되는 시간과 비용을 고려하여 2차 델파이 설문까지만 시행하고 있다. 설문 절차는 가장 먼저 사전에 조사한 체계별 분석자료를 토대로 1차 델파이 설문을 통해 전문가들의 기술 수준 평가 및 판단 사유를 조사한다. 이후 설문 응답 내용을 종합하여 2차 델파이 설문에서 1차 델파이 결과를 전문가들에게 제시하고 합의를 도출한다. 단, 전문가들의 의견이 충분히 수렴되지 않았을 경우 재설문을 진행한다. 마지막으로, 델파이 설문결과를 바탕으로 기술 수준 조사결과를 분석하여 국가별 기술 수준 점수 및 순위를 산정한다. 설문 과정에 대한 전체 흐름도를 Fig. 2에 나타냈다.
2.2 조사결과
조사결과 종합 수준 및 레이더체계를 포함한 모든 체계의 기술 수준에서 미국이 최고선진국(1위)을 차지했다. 나머지 국가의 기술 수준은 최고선진국 대비 수준을 ‘%’로 나타낸다. 종합 수준에서는 미국(100 %), 프랑스(89 %), 러시아(89 %), 독일(88 %), 영국(87 %), 중국(86 %), 이스라엘(84 %), 일본(82 %), 한국(82 %), 이탈리아(79 %), 인도(73 %), 스페인(70 %) 순으로 기술 수준이 조사되었으며, 레이더체계에서는 미국(100 %), 러시아(91 %), 프랑스(90 %), 이스라엘(89 %), 독일(87 %), 영국(87 %), 중국(85 %), 일본(83 %), 이탈리아(83 %), 한국(81 %), 인도(73 %), 스페인(70 %) 순으로 기술 수준이 조사 되었다. 국가별 국방과학기술 수준조사 결과는 Table 2에서 확인할 수 있다.
Table 2.
Result of national defense science and technology assessment
대부분 국가에서 레이더체계 기술의 수준은 종합 수준과 격차가 크지 않다. 종합 수준 대비 평균 약 1.3 % 수준의 격차를 보이며, 이탈리아와 이스라엘을 제외한 모든 국가에서 2 %p 이하 기술격차를 보인다. 이는 실제로 26대 무기체계 중 가장 낮은 수치로, 레이더체계가 다양한 무기체계 국방과학기술과 밀접하게 연계되어있고 기술적인 중요도가 높아 종합기술수준과 유사한 결과가 나온 것으로 판단된다. 반면, 이스라엘과 이탈리아의 경우 종합 수준 대비 격차가 각각 5 %와 4 %로, 큰 차이를 보이며 높은 결과를 보인다. 이스라엘의 경우 실전 중심의 방공 및 미사일 방어체계 개발 과정에서 첨단 레이더기술의 발전 수준 또한 타 무기체계 대비 높은 편이며, 이스라엘-하마스 전쟁에서 아이언돔을 통해 뛰어난 성능을 입증한 것이 주요인으로 분석된다. 이탈리아의 경우 유럽 내 방위산업 협력과 더불어 Leonardo 社를 중심으로 자체적인 연구개발을 통해 첨단 레이더기술을 확보하고 있다. 특히, 해상용 레이더 및 다기능 능동위상배열(Active Electronically Scanned Array, AESA) 레이더에 뛰어난 기술력을 보유하고 있는 것이 타 무기체계 대비 높은 기술 수준의 주요인으로 분석되었다.
국내외 개발 동향 분석
3.1 개요
현대의 첨단 레이더체계는 최근 다양한 변화를 겪고 있다. AESA 레이더기술의 발전과 인공지능 적용, 질화갈륨(GaN) 소재 반도체 전력 증폭 소자 사용 등이 주요한 원인이다[7,8].
먼저, AESA 레이더의 경우 수동위상배열(Passive Electronically Scanned Array, PESA) 레이더의 단점을 보완한 2세대 전자식 위상배열 레이더로[9], 각 반도체 송·수신 모듈(Transmit and Receive Module, TRM)에서 인가되는 전계의 개별적 위상/이득 제어를 통해 빔을 조향함으로써 여러 개의 표적을 동시에 탐지할 수 있는 것이 특징이다[10,11]. 이로 인해 기존 PESA 레이더 대비 신속성·정확성이 향상됨과 더불어 다중 빔을 활용한 다기능성까지 갖추게 되어 AESA 방식 레이더로 점차 발전하는 추세다.
AESA 레이더는 다중 빔을 활용한 멀티태스킹 능력 외 대전자전에도 능한 장점이 있다. 주파수를 실시간으로 변경하는 주파수 호핑과 광대역 주파수 운용을 통해 적의 전파방해를 무력화할 수 있으며, 신호를 약하게 분산하거나 짧은 펄스로 송출하여 적의 탐지를 어렵게 만들 수 있다. 또한, 적응 빔 기술을 활용하여 재밍(Jamming)이 강한 방향의 신호 감도를 낮추고, 목표물이 있는 방향으로 신호 출력을 집중하여 적의 재밍 공격을 효과적으로 회피하거나 극복할 수 있다.
이처럼 AESA 레이더는 기존 기계식 레이더 혹은 PESA 레이더 대비 많은 장점이 있지만, 제작 및 유지보수 비용이 매우 비싸고 시스템 설계 난이도가 높은 단점이 있다. 반면, 주변 지형 및 환경적 요인에 영향을 받아 지상, 해상에서는 들이는 비용 대비 운용 효율이 떨어질 수 있다. 이러한 이유로 AESA 레이더를 운용하기 가장 좋은 환경이며 높은 비용을 감수하더라도 전투력을 극대화할 필요성이 있는 방공 및 항공용 위주로 운용되어왔다.
그러나 최근 레이더체계는 AESA 레이더와 신호처리 기술이 발전을 거듭하고 GaN 소자가 도입되며 다양한 환경에서 AESA 레이더가 효과적으로 운용될 수 있게 되었다. GaN은 높은 전력 밀도와 높은 효율성을 제공하는 반도체 소재로[12], 기존의 실리콘(Si)이나 갈륨비소(GaAs) 기반 소자와 비교했을 때 월등히 높은 출력을 보인다. 고온 환경에서의 안정성 또한 뛰어나 내구성 측면과 장기간 안정적인 운용에도 유리한 장점이 있다. 이러한 특징들로 인해 AESA 레이더의 모듈을 소형화, 경량화하면서도 성능은 높이고 낮은 전력 소비 및 안정적인 운용까지 가능하게 되었다[13,14]. 더불어, 방해 요소들에 대한 신호처리 기술이 함께 발전하며 해상, 지상, 무인기(UAV) 등 다양한 플랫폼에 효과적으로 AESA 레이더를 탑재하는 것이 가능해졌다. 이로 인해, 현재는 대부분 레이더체계에 AESA 레이더를 도입하는 추세이다.
이외에도 항공기/함정 표면에 부착되어 운용되는 형상적응배열 레이더와 대부분 구조를 디지털화한 디지털 배열 레이더 등 차세대 레이더가 있으나, 아직은 개발단계에 머물러 있다. 레이더체계의 활용 예시를 Fig. 3에 도시했다.
3.2 주요 선진국 개발 동향
기술 수준 조사결과에 따라 최고선진국을 제외한 국가들을 그룹화했다. 최고선진권(90∼99 %), 선진권(80∼89 %), 중위권(70∼79 %), 하위권(60∼69 %)으로 나누었으며, Table 3을 통해 분류 기준을 확인할 수 있다. 국외 주요 선진국에 대한 개발 동향은 현재 조사된 기술 수준의 판단근거를 기준으로 최고선진국, 최고선진권 국가 및 주요 선진국에 대해 분석했다.
Table 3.
Classification criteria for technology level
3.2.1 미국
최고선진국인 미국의 경우 Lockheed Martin 社, Raytheon 社, Northrop Grumman 社를 중심으로 다양한 종류의 레이더를 개발 중이며, 모든 레이더기술 분야에서 세계 최고의 기술력을 보유 중이다.
지상용 레이더에서는 최근 AN/TPS-80 G/ATOR, AN/TPQ-53 등 GaN 소자 기반 다기능 AESA 레이더가 전력화되었다. 또한, 차세대 위협으로 대두되는 무인기, 드론과 같이 낮은 RCS(Radar Cross Section) 표적에 대한 탐지능력을 극대화하는 고정밀 레이더 연구개발에 중점을 두고 있다.
해상용 레이더는 기존 PESA 이지스 레이더의 한계를 극복하기 위해 AESA 이지스 레이더 연구개발에 집중하고 있다. 현재 Raytheon 社의 해상 AESA 이지스 레이더인 SPY-6 레이더가 전력화되어 기존 PESA 방식의 SPY-1 레이더 대비 탐지 범위 및 대응 능력이 대폭 향상되었으며, Lockheed Martin 社에서 개발 중인 SPY-7 레이더는 최근 첫 추적 시험에서 우주 물체 추적에 성공했다.
미국의 항공용 레이더는 다수의 AESA 레이더로 구성되어 있으며, 최근 Northrop Grumman 社는 F-35에 탑재된 AN/APG-81 레이더를 대체할 AN/APG-85를 개발 중이다. 현재 전력화된 레이더들 또한 지속적인 성능개량을 진행 중이며, 전자전 대응 능력 강화, 극초음속 대응, 스텔스 탐지능력 향상 등이 주요한 성능개량 목적이다.
3.2.2 러시아
최고선진권 러시아는 초장거리 조기경보 레이더와 수동형 레이더기술 등에 강점을 보유하고 있다. 특히, HF(High Frequency)/UHF(Ultra High Frequency)/VHF(Very High Frequency) 대역 레이더기술은 미국과 비슷한 수준의 기술력을 보유하고 있다. 그러나, AESA, GaN 기반기술 등 첨단 레이더기술 개발능력에서 서방국가 대비 열세를 보이는 것이 취약점이다. 이는 러시아의 반도체 산업 기술이 낙후된 것과 더불어 전쟁의 여파로 첨단 반도체 부품 수입이 어려워진 점이 작용한 것으로 분석된다.
러시아의 초장거리 조기경보 레이더인 Container는 HF 대역을 사용했으며, 탐지 거리가 3,000 km 수준으로 알려져 있다. OTH(Over-the-Horizon) 방식을 사용하여 수평선 너머를 감시할 수 있고 스텔스 항공기를 탐지할 수 있는 것이 특징이다. UHF 대역을 사용하는 초장거리 조기경보 레이더인 Voronezh-DM은 최대 탐지 거리가 6,000 km 수준으로 알려져 있고 대륙간 탄도미사일(ICBM) 및 핵미사일 감시·방어 등의 역할을 한다. VHF 대역, L-밴드, X-밴드 등 여러 주파수 대역의 레이더를 결합한 Nebo-M은 스텔스 항공기와 극초음속 미사일을 탐지할 수 있다. 이외에도 다양한 방공레이더를 운용 중이며, 레이더기술뿐만 아니라 네트워크 연계 기술과 전자전 시스템과의 연계 등의 기술력도 뛰어나 강력한 방공망 시스템을 보유 중이다.
러시아의 해상용 레이더와 항공용 레이더는 PESA 를 비롯한 구형 시스템이 많다. 해상용 레이더 중 AESA 기술을 적용한 레이더로는 5P-20K Poliment 함대공 레이더 등이 있으며, 항공용 레이더는 Su-57에 탑재된 N036 Byelka와 Mig-35에 탑재된 Zhuk-AE 등이 있다. 그러나 앞서 언급했듯, 서방국가 대비 AESA 레이더 및 GaN 소자 기반기술 개발능력이 상대적으로 부족하여 성능과 양산 속도가 저조한 편이다.
결론적으로 현재까지 러시아의 정통적인 레이더 기술력은 매우 높으나, 첨단기술의 격차를 줄이지 못한다면 유럽 및 이스라엘, 중국 등 주요 선진국들과의 격차는 점점 좁혀질 것으로 예상된다.
3.2.3 프랑스
최고선진권 프랑스는 유럽 내 최고 수준의 레이더기술을 보유한 국가로, Thales 社 주도하에 지상·해상·항공 중 한 분야에 치우치지 않고 다양한 레이더를 개발 중이다. 기술 수준에서 앞서는 미국·러시아와 비교했을 때, 수출 규제가 상대적으로 유연하여 다양한 국가들이 프랑스의 레이더체계를 도입하고 있다. 특히 AESA 레이더기술과 GaN 기반기술 등 첨단기술에 높은 기술력을 보유한 것이 강점이나, 초장거리 감시체계와 우주 감시체계 기술에는 취약점이 있어 NATO의 공유에 일부 의존 중이다. 아울러, 프랑스의 경우 대규모 현대전 경험은 다수 있지만, 대부분 다국적군에 소속되어 전투를 치렀기 때문에 자국에 배치된 지상 기반 감시정찰 체계는 미국·러시아·이스라엘 대비 실전 검증이 부족하다.
프랑스의 대표적인 지상용 레이더 시스템은 Thales 社의 이동형 AESA 레이더인 Ground Master(GM) 시리즈로, GM200, GM400, GM400α 등이 전력화되어 운용 중이다. 또 다른 지상용 레이더인 Ground Fire는 현재 개발 및 시험 평가 중이며, 해상용 레이더인 Sea Fire 를 기반으로 개발되었다. 이는 GM 시리즈 대비 탐지 거리가 길고 탄도미사일 대응을 포함한 광범위한 위협에 특화되어있음과 더불어 기동력까지 갖춘 것이 특징이다.
프랑스의 해상용 레이더는 Herakles, SMART-S Mk2 등 PESA 레이더로 구성되어 있으며, GaN 기반 AESA 레이더인 Sea Fire가 전력화를 진행 중이다. 항공용 레이더는 GaAs 기반 AESA 레이더인 RBE-2 AA가 Rafale에 탑재되어 실전 운용 중이며, 헬기와 UAV 등에 탑재 가능한 GaN 기반 AESA 레이더 AirMaster C 가 전력화를 진행 중이다.
3.2.4 이스라엘
이스라엘은 ELTA 社를 중심으로 방공·미사일 방어 분야에서는 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있으며, 중동 지역에서 풍부한 실전 경험을 바탕으로 기존 체계의 성능을 빠르게 개선하여 검증된 성능과 높은 신뢰성을 보이는 것이 특징이다. 단, GaN 반도체와 일부 핵심부품 등 기반기술의 기술력은 다소 부족하여 수입에 의존 중이거나 서방국가 대비 성능에서 경쟁력이 떨어진다.
ELTA 社의 가장 대표적인 레이더체계 중 하나인 EL/M-2084는 Iron Dome, David's Sling 등의 방공시스템으로 사용되어 실전을 통해 뛰어난 성능을 검증하며 수출 시장에서도 경쟁력을 확보했다. 현재는 다기능을 수행하는 EL/M-2084 MMR과 출시 이후 부족한 부분들을 추가 보완하고 멀티 센서를 적용한 버전인 EL/M-2084 MS-MMR을 출시하는 등 성능개량을 진행 중이다. 이외에도 EL/M-2090 TERRA 초장거리 조기경보 레이더, EL/M-2080 Green Pine 탄도미사일 조기경보 레이더 등이 세계적으로 높은 평가를 받고 있다.
항공 레이더로는 ELTA 社의 EL/M-2022ES, EL/M-2052 등이 있으며, 자국의 전투기가 없는 이스라엘의 특성으로 인해 다양한 전투기에 통합할 수 있도록 모듈화하여 설계한 것이 특징이다. 해상용 레이더는 EL/M-2248 MF-STAR, EL/M-2258 ALPHA 등이 있으나 지상용, 항공용 레이더 대비 상대적으로 경쟁력이 떨어지는 편이다.
3.3 국내 개발 동향
한국은 한화시스템 社와 LIG넥스원 社, 국방과학연구소를 중심으로 레이더기술 개발이 이루어지고 있다. 레이더기술 수준은 2018년 79 %, 2021년 79 %로 유지되었으나, 2024년 조사에서는 81 %로 2 %p 상승했다[15,16]. 최근 KF-X AESA 레이더, FFX Batch-Ⅲ 다기능 위상배열레이더, 중거리 지대공 유도 무기체계(Middle range-Surface to Air Missile, M-SAM) 다기능 레이더(Multi Function Radar, MFR) 등을 국내 기술로 개발 및 전력화한 실적이 기술 수준 향상에 작용한 것으로 보인다. 최근 국내에서 개발된 대표적인 레이더체계를 Table 4에 나타냈다.
지상용 레이더에서는 대포병탐지레이더-Ⅱ 사업으로 개발된 LIG넥스원 社의 GaN 소자 기반 AESA 레이더 TPQ-74K 천경-Ⅱ가 최근 전력화되었다. 기존 사용 모델인 TPQ-37 대비 성능 및 기동성 향상은 물론이며, 국산화율이 높아 유지비용 절감 및 성능개량에 용이해진 장점이 있다. 한화시스템 社는 최근 중거리 지대공 유도 무기체계(천궁/철매-Ⅱ) 다기능 레이더를 전력화했으며, 3차원 위상배열 X-대역 레이더로 복합전 수행 시 전방위, 다표적에 대한 동시 교전이 가능하다. 또한, 한화시스템 社는 최근 천마 탐지 레이더의 TWTA 송신기를 국내 기술로 GaN 기반 S-밴드 반도체 송신 모듈로 교체하는 성능개량에 성공했다. 이외에도, 한국은 사단급 대포병탐지레이더, L-SAM MFR, LAMD MFR 등을 자체개발 중이다.
해상용 레이더는 최근 한화시스템 社의 다기능 위상배열 레이더가 차기 호위함(FFX Batch-Ⅲ)에 장착되었다. 이는 국내 최초의 완전 디지털 능동위상배열 레이더로, 대용량 실시간 신호처리가 가능하며 모듈화 구조 설계로 인해 다양한 플랫폼에 확장 적용이 가능한 장점이 있다.
항공용 레이더는 한화시스템 社의 KF-X AESA 레이더가 최근 KF-21에 탑재되어 시험비행까지 완료했으며, 이를 통해 세계에서 12번째(미국, 영국, 프랑스, 러시아, 이스라엘, 중국, 스웨덴, 이탈리아, 독일, 일본, 인도, 한국 순) 항공기 탑재용 AESA 레이더 개발국 반열에 올랐다.
발전방안
종합적으로 보았을 때 최근 한국의 레이더체계는 육·해·공 각 분야에서 AESA 레이더 자체개발에 성공하였으며, 꾸준히 기술 자립도를 높여나가는 등 성장 중이다. 그러나 선진국들과의 격차를 더욱 좁히기 위해서는 정책/제도적 취약점을 식별 및 개선하고 주도적인 연구개발을 지원해야 한다. 기술 발전을 위한 제언은 크게 정책/제도적 관점과 R&D 관점으로 나누어 도출했다.
4.1 정책/제도 관점
먼저, 국방 분야에서 사용할 주파수 획득 관련 정책적 개선과 투자가 필요하다. 주파수 자원은 국방뿐만 아니라 민간의 통신, 방송, R&D 등에서도 활용되고 있으며, 양측 모두 기술이 발전함에 따라 주파수 획득의 수요 또한 증가하고 있다. 주파수 획득이 원활히 이루어지지 않으면 개발 기간, 효율성, 비용 등에서 손실이 발생하는 것은 물론, 최종 기술 획득에도 지대한 영향을 미칠 수 있다. 특히 UHF/VHF 대역의 경우 민간활용도가 매우 높은 주파수이며, 도시 밀집도가 높은 한국에서 대역을 확보하기 어렵다. 이러한 환경은 한국이 초장거리 레이더와 저피탐 항체 탐지 등 저주파 기반 레이더기술 개발능력에서 상대적으로 뒤처져있는 것에 직·간접적으로 영향을 미친 것으로 판단된다. 이에, 저주파 대역뿐만 아니라 현재 국방에 활용되는 주파수와 추후 사용될 주파수의 원활한 획득을 위한 정책적 개선이 시급하다.
이와 함께, 민·군 협업 관련 제도를 개선하고 적극적으로 추진해야 한다. 이를 통해 민간의 통신, 항공 등에 사용되는 주파수 자원에 대한 공유 정책을 마련하여 주파수 획득 문제를 완화할 수 있으며, 반도체 기술 등 민간 기업에서 우수한 기술력을 갖추고 있는 분야의 경우 협업을 촉진하여 국산화 및 안정적 공급망 확보를 가속화 할 수 있다. 또한, 소프트웨어의 경우 실력 있는 중소기업이 국방 분야에 참여할 기회를 확대하여 기업 경쟁력 강화, 인재육성, 인프라 확충 등을 함께 기대할 수 있다.
아울러, 레이더를 비롯한 감시체계 운영 시 육·해·공군의 감시체계 네트워크 통합이 필요하다. 현재 한국군은 육·해·공군이 각각 독립적으로 감시체계를 운영하여 육·해·공 임무 연계와 실시간 정보 공유 과정이 원활하지 않다. 이를 해결하기 위해 네트워크 통합을 위한 정책/제도적 개선이 필요하다.
마지막으로, 첨단 레이더기술의 탐지 거리 및 성능 상승, 인공지능 기술 적용 등에 따른 시험 평가 방법과 제도에 대한 개선 및 환경 구축이 필요하며, 상시 수집되는 레이더 데이터를 신호처리 알고리즘 개발 등에 원활히 이용할 수 있도록 데이터 취급 관련 규제 또한 완화해야 할 필요가 있다.
4.2 R&D 관점
R&D 관점에는 전장 환경변화와 신기술의 등장으로 인해 새롭게 등장하는 위협들을 사전에 파악하고, 탐지·대응 기술을 주도적으로 연구개발 해야 한다. 최근 기준으로는 무인기와 드론을 활용한 소규모 국지전을 예시로 들 수 있다. 이외에도 초장거리 레이더, 저피탐 항체 탐지, 우주 감시 등 미확보 기술 및 취약기술에 대한 지속적인 연구개발과 전략적인 투자 또한 중요하다.
앞서 언급한 네트워크 통합 차원에서 보았을 때, 정책/제도적 개선도 필요하지만, 기술적인 문제에 대한 해결 또한 필요하다. 현재 한국의 감시체계는 독자기술로 개발한 레이더 외 외국에서 도입한 장비들도 함께 구성되어 있다. 이를 포함한 각 군에서 사용하는 이기종 레이더들은 데이터 형식, 통신프로토콜 등이 달라 단순 네트워크 연결만으로 이를 통합할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해, AI 기반 데이터 융합기술 등 네트워크 통합을 위한 기술 개발이 중요하다.
마지막으로, 하드웨어 중심의 개발과 투자에 대한 개선이 필요하다. 전 세계적으로 소프트웨어 기술은 점차 중요시되는 추세이며, 한국 또한 하드웨어 중심 개발에서 벗어나 소프트웨어 기술에 균형 잡힌 투자와 연구개발이 필요하다. 소프트웨어 기술은 AI 기반기술, 디지털 빔 형성, 전자전 대응 기술 등을 예시로 들 수 있다.
결론
본 연구에서는 국가별 레이더체계의 국방과학기술 수준을 조사했으며, 조사 방법, 결과 및 분석을 함께 제시한다. 조사결과 한국은 레이더체계에서 조사대상국 12개국 중 10위를 차지했으며, 이슈 국가를 포함한 14개국 중에서는 11위를 차지했다. 이는 국방과학기술 종합 수준과 비교했을 때 기술 수준에서는 1 %p, 순위에서는 2계단 뒤처지는 수치로, 레이더체계의 중요성을 생각했을 때 발전을 위한 정책 연구가 필요하다.
레이더체계의 주요 선진국 개발 동향 파악을 위해 최고선진국인 미국, 최고선진권인 프랑스와 러시아, 선진권인 이스라엘에 대해 분석했으며, 국내 개발 동향을 함께 분석했다. 분석결과 한국의 레이더체계는 육·해·공 각 분야에서 점차 기술 자립도를 높여나가고 있으며 AESA 레이더 자체개발에 성공하는 등 성장 중이나, 타 선진권 국가들과의 기술격차를 줄이기 위해서는 일부 취약기술에 대한 지속적인 개발과 정책/제도적 개선이 필요하다.
본 연구에서 제안하는 발전방안은 크게 정책/제도적 관점과 R&D 관점으로 나누었다. 정책/제도적 관점에서는 주파수 획득 정책 개선, 민·군 협업 개선, 감시체계 네트워크 통합 등을 제안했으며, R&D 관점에서는 미확보 및 취약기술에 대한 지속적인 개발, 소프트웨어 개발 투자확대 등을 제안했다. 이를 통해 자주국방 역량을 더욱 향상하고, 선진국과의 기술격차를 점진적으로 해소할 수 있기를 기대한다.
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