국과연, 전파영상수집장비 ‘SAR’ 개발 성공

 

국과연, 전파영상수집장비 ‘SAR’ 개발 성공  

[국방일보]2004.11.24 

 

 

                                       [KT-1에 장착하여 비행중인 KOMSAR]

선진국에서도 소수의 국가만이 개발에 성공, 첨단 핵심 기술로 꼽히는 전파 영상 수집 장비인 합성 개구면 레이더(SAR) 장비가 국내 최초로 개발됐다.

국방과학연구소(ADD·소장 朴龍得)는 23일 국내 최초로 주야간 전천후로 운용할 수 있는 항공기 탑재 영상 수집 장비인 ‘한국형 소형 SAR’(KOMSAR·Korea Miniature Synthetic Aperture Radar)를 순수 국내 기술로 시험 개발하는 데 성공했다고 발표했다.

이로써 우리 군은 감시·정찰 등 독자적 정보 수집 능력을 확보하는 데 큰 걸음을 내디딜 수 있는 또 하나의 발판을 마련하게 됐다.

이날 ADD가 발표한 바에 따르면 2002년 3월 개발을 시작한 KOMSAR는 응용 연구 단계 의 시험 개발인 만큼 해상도 1.5m, 탐지거리 최대 15km로 비교적 제한된 성능을 가지고 있으나 제작된 영상은 선진국 유사 장비와 견주어 손색없는 수준이다.

KOMSAR는 안정화 장치, IMU(Inertial Measurement Unit)와 같은 항법 자료 측정 장치 없이도 단지 획득한 수신 신호 자료에 항공기의 요동을 보상해 영상을 만들어 낸다는 점 이 두드러진 특징이다.

KOMSAR는 지상 표적들의 영상을 획득하는 데 필요한 안테나, 파형 발생기, 송·수신기, 디지털부 등의 하드웨어 모듈 등 탑재 장비와 촬영된 레이다 신호 자료로부터 영상을 생성하는 신호 처리 소프트웨어와 범용 전산 장비, 지원 장비 등으로 구성돼 있다.

KOMSAR 장비는 구입이 쉬운 상용 부품으로 구현돼 향후 성능 개량이 용이한 것이 장점 이다. 개발 과정에서 공군 CN - 235 수송기뿐만 아니라 역시 ADD가 독자 개발한 공군의

KT-1 훈련기의 포드(pod·외부 연료 탱크) 내에 KOMSAR를 장착, 영상을 획득하는 비행 시험을 수차례 수행함으로써 군사적 활용 가능성도 입증했다.

ADD는 “광학(EO)과 적외선(IR) 센서를 장착한 각종 정보 수집 장비와 더불어 우리 군의 독자적인 정보 수집 능력 향상에 크게 기여할 것”이라며 “이번 개발 성공을 계기로

KOMSAR의 소형·경량화, 그리고 지속적인 성능 개량으로 향후 무인기와 각종 항공기에 장착해 사용할 수 있도록 할 계획”이라고 밝혔다.

KOMSAR 개발 의의·전망 이번 국방과학연구소(ADD)가 대한민국 최초로 개발에 성공한 한국형 소형 합성 개구면 레이더(KOMSAR)는 감시·정찰 등 정보 수집 분야에서 매우 중요한 영상 정보 센서의 역할 을 담당할 첨단의 핵심 기술, 핵심 장비다.

레이더로 영상을 만들어 내는 기술은 이미 1950년대에 시작됐다.

그동안 SAR의 가장 주요한 성능 중 하나인 해상도는 수백 m에서 수십 cm로 개선돼 왔고 장비를 탑재하는 플랫폼 역시 항공기·위성·무인기 등 모든 운반 수단에 탑재 가능토록 다양하게 발전돼 왔다.

세계적으로 미국·이스라엘·러시아·영국 등 선진국에서만 개발에 성공했고, 그나마 군사용으로 전력화한 나라는 미국·이스라엘 등 소수에 그치고 있다.

ADD의 KOMSAR가 비록 응용 연구 단계에서 거둔 제한된 성능이지만 화질 면에서 이미 활용되고 있는 선진국의 SAR와 견주어 결코 뒤떨어지지 않고 군사적 운용 가능성을 검증 했다는 점에서 그 의의와 가치는 대단히 높은 것으로 평가되고 있다.

기초 연구를 포함해 약 17억 원의 연구개발비를 투입한 KOMSAR는 무게가 35kg. 최대 7km의 비행고도에서 지상 3~12km 지역을 관측하는 가운데 1.5m 크기의 지상 표적을 식별할 수 있다. 기본적으로 오프라인 방식으로 영상을 제작한다.

즉, 비행하면서 촬영된 SAR 신호 자료를 직저장 장치(SCSI HD)에 기록한 후 지상에서 신호 처리를 통해 영상을 생성하는 것이다.

ADD는 KOMSAR의 기동성과 군사적 활용 가능성을 높이기 위해 KT-1 훈련기의 포드 (pod·외부 연료 탱크)에 장착할 수 있도록 설계·개발된 만큼 무게 경량화와 실시간(real time) 전송 등 지속적인 성능 개량을 통해 향후 무인기를 비롯한 각종 항공기에 장착할 수 있도록 할 계획이라고 밝혔다.

현재 KOMSAR 장비를 개발한 기술 수준은 세계 10위 정도로 판단되며 향후 지속적인 연구와 성능 향상을 통해 세계 5위권 진입과 함께 수출도 가능할 것으로 전망된다. 10~20년 후 위성 탑재 SAR의 개발도 기대된다.

SAR 영상 획득 원리 일반적으로 레이더는 표적을 탐지해 전시 장비에 점으로 나타내는데 안테나 길이(개구면) 가 길수록 안테나에서 방사하는 빔 폭이 좁아 점의 크기도 작고, 따라서 표적의 정보를 보다 선명하게 얻을 수 있다.

이 같은 레이더가 임의 지역을 영상으로 만들기 위해서는 안테나를 항공기에 탑재, 그 탐지 지역에서 반사되는 모든 반사 신호를 획득한 후 신호를 거리(세로)와 방위각(세로) 방향으로 분해해야 한다. 그러나 항공기 또는 위성에 탑재할 수 있는 안테나는 크기가 제한된다.

때문에 일정한 크기의 안테나를 항공기 등에 탑재, 안테나 빔을 이동시켜 가면서 지상에 방사한다. 이어 지상에서 반사된 신호를 수신해 신호 처리 방법으로 합성(이동거리만큼 안테나 길이를 합성)한 후 컴퓨터 화면 영상처럼 탐지 지역을 점으로 구성한다.

그리고 각 점에 신호 의 세기에 맞는 음영을 주어 영상을 만든다. 이것이 합성 개구면 레이더의 원리로서 개구면이란 안테나의 길이(크기)를, 합성 개구면 은 일정한 안테나 길이를 합성해 안테나 길이를 더 길게 했다는 뜻이다.

SAR 일반적으로 ‘싸~’라고 발음하는 SAR는 Synthetic Aperture Radar의 약어로서 합성 개구면(合成開口面) 레이더라고 번역한다.

광학(EO)·적외선(IR) 센서가 야간과 우천시 제한적으로 운영되는데 비해 SAR는 주야간과 전천후 운용은 물론 위장·은폐된 표적까지 영상을 획득할 수 있는 첨단의 전파 영상 수집 장비다.

2004.11.24 신인호

출처:국방일보 

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                                                 [KOMSAR 영상 촬영 화면]