[RCS] 스텔스 원리 - 레이더 반사 면적(Rader Cross Section)

2012 포스팅 자료실 2012.02.09 18:19
**스텔스 원리 - [RCS] 레이더 반사 면적(Rader Cross Section)]**
Stealth 스텔스기 - RCS 레이더 반사 면적


RCS : Rader Cross Section
현대 전투기에서 RCS는 매우 중요하게 다루어지고 있다.
RCS는 레이더 반사 면적으로서 적의 전파에 대한 자신의 반사파의 면적량을 말한다. 이 RCS를 0.005 이하로 줄인 대표적인 기체가 F-22 Rapter 이다. F-22의 레이더 단면적은 곤충과 같은 정도이다.


스텔스기를 만들기 위해서는 이 RCS를 줄여야한다. RCS를 줄이는 방법으로는 RAM(Rader Absorbing Material : 전파흡수소재)과 RAS(Rader Absorbing Structure : 전파흡수구조) 두가지가 주로 사용된다. RAM은 레이더 송신기에서 방사된 전파를 흡수하는 흡수재를 개발하는 것이고, RAS는 항공기가 전파를 산란시켜 되돌아가지 못하게끔 항공기의 표면을 설계하는 것이다.

1. RAM
RAM은 전자기파를 열로 변화시켜 레이더를 흡수하는 물질이며, 고무를 주성분으로 하는 접착타일 방식과 페인트 방식이 있다.
과거에는 RAM으로 스텔스 도료를 사용하였다. 미국의 정찰기인 U-2에 '아이언볼(Iron Ball)' 이라는 도료가 발라졌으며, 그후 SR-71 이나 F-117, B-2 등 1~2세대 스텔스기들에 많이 사용되었다. 하지만 RAM 도료는 가격이 비쌀 뿐만 아니라 비행할 때마다 상당 부분이 벗겨저 도색을 반복해야 했고, 이러한 도색 작업은 세밀한 주의와 많은 시간을 필요로 했다. 이에따라 RAM은 잘 벗겨지고 재도포가 어려운 도료보다는 아예 기체에 장착해버리는 부품 및 구조물 형태로 진화하게 되었다. 플라스틱 기술이 항공기 부품을 만들어낼 수 있을 정도로 발전함에 따라 RAM은 이제 번거로운 도색의 필요가 없는 플라스틱 소재로서 스텔스기에 장착되고 있다. 

RAM 자세히 알아보기.

RAM에는 접착타일 방식과 페인트 방식이 있다.
타일 방식은 공기흡입구에 부착되는 방식으로, 노즐주변 등의 고온부에는 세라믹으로 처리된 타일이 사용된ㄷ. 페인트 방식은 RAP(Rader Absorbing Paint) 라고도 불리우며, 레이더 흡수 페인트는 날개나 핀의 앞전에 칠해져 전파를 흡수한다.

RAM의 소재는 다양한 물질이 사용되고 있고, 최근에는 부전도성 레이더 흡수물질과 자기성 물질이 주로 사용되고 있다. 절연성 물질에는 탄소 생성물을 추가함으로써 전자적 저항을 불러오고, 전자적 속성을 변화시킨다. 그래서 탄소에 기초한 흡수물질은 부전도성 레이더 흡수물질이라고도 불리운다. 부전도성 레이더 흡수물질은 공간이 제한되고 기계적 흔들림이 큰 곳에서는 부피가 크고 깨지기 쉽다.

자기성 레이더 흡수물질은 카르보닐 철(Carbony Iron)과 페라이트(Ferite)라고 불리우는 아철산염(Iron-oxide)과 같은 철의 화합물을 사용한다. 철은 레이더를 효과적으로 분산시키기 때문에 페인트 방식에 주로 사용되어 왔다. 이러한 방식은 고주파수의 전투기 레이더에 대해 효과적이다.

레이더 흡수 페인트는 페라이트 페인트 또는 아이언 볼 페인트라고도 불리며, 분사가 가능하고, 다양한 두께로 분사될 수 있는 장점이 있다. 폴리우레탄에 기초하여 제작되고 있으며, 인접된 패널사이에 분사될 경우 전자적 결합이라는 추가적인 효과를 얻을 수 있기 때문에 활용도가 높다. 다만 산화되는 경향으로 인해 지속적인 관리가 필요하며, 특히 함재기의 경우 추가정비 소요가 발생한다는 단점이 있다.



2. RAS
스텔스의 외형은 레이더 반사파를 레이더 발원체에 다시 반사시키지 않게 설계된다. 물론 이러한 설계방식은 완벽할 수 없다. 일정 각도로 반사시키는 반사파가 포착될 수 있기 때문이다. 이러한 특정각도의 레이더파 반사를 '레이더 스파이크(Rader spike)'라고 한다. 스텔스 외형은 이 레이더 스파이크를 통제하는 것이다. 반사면을 세밀하게 고려하여 설계하면 매우 적은 레이더 스파이크에 집중시킬 수 있으며, 스텔스기는 이 스파이크를 고려하여 적 레이더에 대한 회피전술을 구사하고 포착을 어렵게 할 수 있다. 스텔스 형상설계는 주익과 미익의 앞전과 뒷전, 조종면 등의 불연속면과 경사면의 각도를 일정하게 정렬시키는 방식으로 구성된다. 이때 레이더파가 두 번 반사되어 다시 되돌아가는 코너반사면을 막도록 설계하는 것이 중요하다.

RAS에 있어서 빠트릴 수 없는 것이 있다. 바로 무장창이다. 보통의 전투기들은 날개에 파일런을 달고 그곳에 무기를 장착하지만, 이는 레이더 반사에 치명적이다. 그렇기 때문에 현대의 스텔스 전투기들은 내부 무장창을 사용한다. 내부 무장창을 여는 순간 기체는 레이더에 잡히지만 창을 열고 무기를 발사시키는데는 3초도 걸리지 않기 때문에 큰 무리는 없다고 한다.


지금 까지 블루엣지였습니다.
참고 : 양욱 선생님, 임상민 선생님
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