KR101957046B1 - 미사일 요격 시험 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

미사일 요격 시험 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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정재욱
고덕곤
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국방과학연구소
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Abstract

일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 시스템은, 요격 미사일; 상기 요격 미사일의 성능을 시험하기 위한 표적탄; 및 상기 표적탄의 내부에 구비되고, 상기 표적탄으로부터 비행 중에 분리되어 상기 요격 미사일과 충돌하는 분리형 표적을 포함할 수 있다.

Description

미사일 요격 시험 시스템 및 그 제어 방법{MISSILE INTERCEPTION TEST SYSTEM AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
아래의 설명은 미사일 요격 시험 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표적탄의 요격용 미사일의 성능확인을 위한 시험평가를 수행함에 있어서 요격용 미사일에 의해 요격된 표적탄 및 요격용 미사일의 금속 파편조각 등이 지상에 낙하하면서 발생할 수 있는 인명에 대한 낙하피해방지를 위해 설정하는 시험안전구역을 최소화 하는 시험방법에 대한 것이다.
패트리어트, THAAD 등과 같이 적국에서 날아오는 표적탄 미사일을 공중에서 요격/격추시키기 위한 요격용 미사일의 요격성능을 확인하기 위한 비행시험 수행순서는 개략 다음과 같다. 먼저 요격대상인 표적탄 미사일을 원격지에서 발사하고 감시 레이더와 같은 탐지시스템을 사용하여 날아오는 표적탄의 비행위치를 지속적으로 탐지/추적하면서 요격용 미사일로 요격이 가능한 고도 및 위치에 시험용 표적탄 미사일이 도달했을 때 요격용 미사일을 발사하여 표적탄 미사일을 요격하는 순서로 시험이 진행된다.
요격용 미사일이 표적탄 미사일을 정확히 명중한 경우, 표적탄 미사일의 금속 파편조각뿐 아니라 요격용 미사일의 금속파편이 넓은 지역으로 분산되어 지상으로 낙하한다. 따라서 표적탄 미사일을 요격하기 위한 시험을 수행하기 위해서는 금속 파편물의 낙하로 인한 피해방지를 위해서 넓은 범위의 시험안전구역 설정이 반드시 필요하다.
피해방지를 위한 안전문제로 인해 시험안전구역 내에는 인원, 장비 등이 존재하지 않아야 하기 때문에 일반적으로 해상지역을 시험안전영역으로 설정하고 비행시험을 수행한다. 해상지역을 시험안전영역으로 설정하더라도 비행시험을 수행하기 위해서는 시험안전구역 내에 인원 및 선박 등이 존재하지 않음을 반드시 확인해야 하기 때문에 시험안전구역이 확대되면 비행시험을 수행하는 것이 매우 어려워 질 수 있다.
요격용 미사일은 중고도방어용, 고고도방어용과 같이 표적탄 미사일을 요격할 수 있는 높이가 다르기 때문에 시험요구조건에 부합하는 요격 고도에 맞추어 성능시험을 수행해야만 한다. 요격 미사일의 요격 고도가 높아질수록 시험안전구역이 크게 늘어나기 때문에 한반도와 같이 제한된 면적의 미사일 비행시험장을 가진 나라에서는 표적탄 미사일 요격시험을 수행하는 것이 현실적으로 매우 어려운 일이었다.
특히 요격 고도가 높아질수록 낙하하는 요격 및 표적탄 미사일의 금속파편조각의 분산범위가 매우 넓어지기 때문에 시험안전구역 범위설정이 더욱 넓어져야 하며 국토 면적이 큰 나라라 하더라도 요격시험을 수행하기는 쉽지 않은 문제점이 존재하였다.
그러나 개발 또는 도입된 요격용 미사일의 요격성능을 확인하기 위한 비행시험은 반드시 필요하며, 표적탄과 요격용 미사일의 명중에 의해 발생되는 금속 파편조각의 낙하피해방지를 위한 시험안전구역 설정범위의 최소화 방안이 먼저 수립되어야만 제한된 시험환경 하에서 비행시험이 가능할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 미사일 요격 시험 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 시스템은 표적탄; 상기 표적탄의 내부에 구비되고, 상기 표적탄으로부터 대기권 밖에서 비행 중에 분리되어 상기 요격 미사일과 충돌하는 분리형 표적; 및 상기 분리형 표적을 요격시키기 위한 요격 미사일을 포함할 수 있고, 상기 분리형 표적은 공중에서 팽창 가능하고 대기권 진입열에 의해 소각될 수 있는 천, 고무 및 알루미늄 코팅지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 가연성 재질로 형성될 수 있다.
상기 표적탄은, 상기 분리형 표적을 상기 표적탄의 진행 방향으로 사출하는 사출기를 더 포함할 수 있고, 상기 분리형 표적은 가스 발생기를 포함할 수 있고, 상기 분리형 표적이 상기 표적탄에서 사출되는 경우, 상기 분리형 표적은 상기 가스 발생기를 통해 설정된 크기와 형상으로 팽창할 수 있다.
상기 표적탄은, 상기 분리형 표적을 사출한 후, 미리 설정된 제 1 설정 구역으로 낙하하도록 상기 표적탄의 비행 방향을 조절할 수 있는 조절 날개를 포함할 수 있고, 상기 요격 미사일은 상기 분리형 표적과의 충돌 여부에 무관하게, 미리 설정된 제 2 설정 구역을 향해 낙하하도록 비행할 수 있다.
상기 분리형 표적은, 상기 요격 미사일이 상기 분리형 표적과 충돌하는 장면을 촬영하기 위한 카메라, 상기 분리형 표적의 가속도를 측정하는 관성 센서 및 상기 분리형 표적 내부의 압력 변화를 측정하는 압력 센서 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 및 상기 카메라에서 촬영된 영상 정보에 관한 신호, 상기 관성 센서에서 측정된 신호 미 상기 압력 센서에서 측정된 신호 중 어느 하나 이상을 상기 표적탄으로 송신할 수 있는 데이터 송신부를 더 포함할 수 있다.
상기 표적탄은, 상기 데이터 송신부로부터 송신된 신호를 수신하는 탄 수신부; 상기 탄 수신부에서 수신된 신호를 증폭시키기 위한 신호 증폭기; 및 상기 신호 증폭기에서 증폭된 신호를 지상 기지국으로 송신할 수 있는 탄 송신부를 포함할 수 있고, 상기 지상 기지국은 상기 분리형 표적 및 상기 요격 미사일의 요격 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 방법은 표적탄을 발사하는 표적탄 발사 단계; 레이더가 비행하는 상기 표적탄을 탐지 및 추적하는 표적탄 감지 단계; 상기 표적탄이 요격 미사일의 요격 범위 이내로 접근했는지 여부를 판별하는 요격 범위 진입 여부 확인 단계; 상기 요격 범위 진입 여부 확인 단계에서 상기 표적탄이 요격 범위 이내로 진입한 것을 확인 한 후, 상기 요격 미사일을 상기 표적탄을 향하여 발사하는 요격 미사일 발사 단계; 상기 표적탄의 내부에 구비되는 분리형 표적을 상기 표적탄으로부터 대기권 밖에서 사출시키는 분리형 표적 사출 단계; 상기 사출된 분리형 표적을 설정된 크기 및 형상으로 팽창시키는 분리형 표적 팽창 단계; 상기 요격 미사일의 내부에 구비된 추적 센서를 이용하여 상기 요격 미사일이 상기 팽창된 분리형 표적을 요격시킬 수 있도록, 상기 요격 미사일의 날개를 제어하는 분리형 표적 추적 단계; 및 상기 요격 미사일이 상기 분리형 표적에 충돌하였는지의 여부를 확인하는 요격 여부 확인 단계를 포함할 수 있고, 상기 분리형 표적은 대기권 진입열에 의해 소각될 수 있는 천, 고무 및 알루미늄 코팅지 중 적어도 하나 이상의 가연성 재질로 형성될 수 있다.
일 실시 예의 미사일 요격 시험 시스템에 따르면, 요격 미사일 및 분리형 표적의 요격을 수행함에 있어서, 질량이 작고, 대기권에서 연소될 수 있는 재질로 형성된 분리형 표적을 사용하기 때문에, 지상으로 낙하하는 파편의 형성을 방지할 수 있다.
일 실시 예의 미사일 요격 시험 시스템에 따르면, 요격 미사일 및 표적탄을 각각 설정된 제 1 설정 구역 및 제 2 설정 구역으로 낙하 시킬 수 있기 때문에, 요격 미사일, 표적탄 및 파편이 낙하할 수 있는 지상의 시험안전구역을 축소할 수 있고, 시험안전구역을 정교하게 설정할 수 있다.
일 실시 예의 분리형 표적은, 구비된 카메라 및 각종 센서를 통해 요격 미사일에 요격되는 상황을 촬영 및/또는 계측할 수 있고, 이를 표적탄 또는 지상 기지국으로 송신할 수 있다.
도 1은 종래의 미사일 요격 시험 시스템의 요격 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 시스템의 요격 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 시스템의 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 표적탄 및 분리형 표적을 나타내는 측면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 분리형 표적이 표적탄으로부터 사출되는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 분리형 표적이 팽창된 모습을 나타내는 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 요격 미사일 시험 시스템의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 분리형 표적 분리 단계를 나타내는 순서도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계를 나타내는 순서도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계를 나타내는 순서도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계를 나타내는 순서도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계를 나타내는 순서도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 종래의 미사일 요격 시험 시스템(1)의 요격 과정을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 요격 미사일(11)의 성능을 시험하기 위한 종래의 미사일 요격 시험 시스템의 요격 과정을 확인할 수 있다. 예를 들어, 미사일 요격 시험 시스템(1)은, 표적탄(12) 및 요격 미사일(11)을 포함할 수 있다.
표적탄(12)은 미리 설정된 궤도를 따라 대기권 밖으로 비행할 수 있다.
요격 미사일(11)은 대기권 밖에서 표적탄(12)이 요격 미사일(11)이 요격 가능한 요격 범위 내로 비행하는 것을 감지한 후 발사될 수 있고, 요격 미사일(11)은 표적탄(12)을 향해 자체적으로 비행 경로를 변경하면서 추적할 수 있다. 그 결과, 표적탄(12) 및 요격 미사일(11)은 충돌하여, 표적탄(12) 및 요격 미사일(11)의 적어도 일부가 부수어져 파편(13)을 형성할 수 있다.
이 경우, 요격된 지점(I), 즉 충돌한 지점의 하측으로 파편(13)이 불균일하게 형성될 수 있고, 파편(13)이 대기권 내에서 낙하하는 동안 지상으로 넓게 분산되어 낙하하면서 지상의 넓은 면적에 걸쳐 파편이 낙하할 수 있다. 또한, 충돌 이후, 요격 미사일(11) 및 표적탄(12)은 충격으로 인해 궤도에서 이탈하거나, 요격된 지점(I)의 하측으로 낙하할 수 있다. 이처럼 요격 미사일(11), 표적탄(12) 및 파편(13)들이 낙하할 수 있는 가능성이 있는 구역을 "시험안전구역"이라 칭할 수 있다.
위의 구조에 의하면, 지상의 넓은 면적에 걸쳐서 파편(13), 요격 미사일(11) 및 표적탄(12)이 추락 또는 낙하할 수 있기 때문에, 시험안전구역이 광범위하게 설정 될 수 있다. 따라서, 미사일 요격 시험 시스템(1)의 수행 과정에 있어서, 요격된 지점(I)의 하측의 지상의 넓은 시험안전구역을 통제하거나 인적 및 시설물이 없는 지역으로 시험안전구역을 설정해야 하지만 시험안전구역이 광범위 할 경우, 시험안전구역을 설정하고 통제하는데 있어서 어려움이 존재하였다.
도 2는 일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 시스템의 요격 과정을 나타내는 도면이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 시스템의 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 미사일 요격 시험 시스템(2)은, 시스템 제어부(25), 레이더(26), 요격 미사일(21), 표적탄(22) 및 분리형 표적(23)을 포함할 수 있다.
시스템 제어부(25)는, 표적탄(22) 및 요격 미사일(21)의 발사를 제어할 수 있고, 표적탄(22) 및 요격 미사일(21)의 탐지 및 추적할 수 있는 레이더(26)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 시스템 제어부(25)는 레이더(26)를 제어할 수 있고, 레이더(26)에서 탐지된 정보를 기초로 표적탄(22) 및 분리형 표적(23)을 요격 미사일(21)의 표적으로 지정할 수 있다.
예를 들어, 시스템 제어부(25)는, 표적탄(22) 및 요격 미사일(21)이 비행하는 도중에 통신하여 표적탄(22) 및 요격 미사일(21)의 비행정보를 수신 받을 수 있다. 예를 들어, 시스템 제어부(25)는 지상 기지국(24)에 위치할 수 있다. 여기서 지상 기지국(24)은 미사일 요격 시험 시스템(2)을 제어할 수 있고, 요격 과정을 모니터링 할 수 있는 기지국일 수 있다.
예를 들어, 시스템 제어부(25)는, 표적탄(22) 및 요격 미사일(21)의 비행 궤적 및/또는 발사 시점을 제어할 수 있다. 시스템 제어부(25)는 레이더(26)를 통해 표적탄(22)이 대기권 밖의 미리 설정된 구역을 지나가는 것을 감지 및 추적할 수 있고, 표적탄(22)이 대기권 상에서 요격 가능한 "요격 범위", 즉 요격 미사일(21)이 비행하여 표적탄(22)을 요격할 수 있는 비행 가능한 고도 및 위치 내에 있는 것을 감지하여 표적탄(22)을 표적으로 지정하여 표적탄(22)을 향해 요격 미사일(21)을 발사할 수 있다.
요격 미사일(21)이 발사된 후, 요격 미사일(21)은 요격 미사일(21) 내에 구비된 추적 센서를 통해 표적탄(22) 또는 표적탄(22)에서 분리된 분리형 표적(23)을 감지할 수 있고, 자체적으로 조절 가능한 날개를 구비하여 비행 경로를 변경하면서 추적할 수 있다. 표적탄(22)이 내부에 수용하고 있는 분리형 표적(23)을 전방으로 사출하면, 요격 미사일(21) 내에 구비된 추적 센서는 분리형 표적(23)을 감지하여 요격 미사일(21)의 요격 목표를 분리형 표적(23)으로 할당할 수 있고, 요격 미사일(21)은 자체적으로 구비된 날개를 조절하여 분리형 표적(23)을 향해 비행 방향을 제어하여 최종적으로, 요격 미사일(21)은 표적탄(22) 대신 분리형 표적(23)에 충돌하여 요격 시험을 수행할 수 있다.
표적탄(22)이 분리형 표적(23)을 사출한 이후, 시스템 제어부(25)는 표적탄(22)이 미리 설정된 지상의 제 1 설정 구역(28)에 낙하하도록 표적탄(22)에 구비된 조절 날개를 제어하여 비행 궤도를 조절 할 수 있고, 요격 미사일(21)과 분리형 표적(23)이 충돌한 이후, 요격 미사일(21)이 미리 설정된 지상의 제 2 설정 구역(29)에 낙하하도록 요격 미사일(21)에 구비된 날개를 제어하여 비행 궤도를 조절할 수 있다.
요격 미사일(21) 및 표적탄(22)을 지상에 미리 설정한 위치인 제 1 설정 구역(28) 및 제 2 설정 구역(29)에 낙하하도록 비행 함으로써, 도 1에 도시된 종래의 미사일 요격 시험 시스템(2)에 비해 시험안전구역의 면적을 줄일 수 있다.
레이더(26)는 요격 미사일(21) 및 표적탄(22)을 탐지 및 추적할 수 있고, 탐지된 요격 미사일(21) 및 표적탄(22)의 위치 및 궤도 정보를 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 전송할 수 있다.
요격 미사일(21)은, 시스템 제어부(25)에 의해 발사되어 표적탄(22)에서 사출되는 분리형 표적(23)을 요격할 수 있고, 비행 정보를 시스템 제어부(25)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 요격 미사일(21)은 레이더(26)에서 감지된 표적탄(22)의 정보를 전달 받아 표적탄(22)을 향해 비행할 수 있다. 또한, 표적탄(22)으로부터 분리형 표적(23)이 사출되면, 요격 미사일(21)은 요격 미사일(21)에 구비된 추적 센서를 통해 분리형 표적(23)을 감지할 수 있고, 요격 미사일(21)에 구비된 날개를 조절하여 분리형 표적(23)을 향해 지속적으로 비행 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 요격 미사일(21)은 지상 기지국(24)과 떨어진 원격지에 위치한 발사대에서 발사될 수 있고, 이 경우, 발사대는 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 의해 제어될 수 있다.
표적탄(22)은 시스템 제어부(25)에 의해 발사되어 대기권 밖에서 비행할 수 있다. 예를 들어, 표적탄(22)은 내부에 분리형 표적(23)을 수용할 수 있고, 대기권 밖에서 비행 도중 전방으로 분리형 표적(23)을 사출할 수 있다. 예를 들어, 표적탄(22)은 헤드(226), 탄 제어부(221), 사출기(222), 탄 수신부(223), 신호 증폭기(225) 및 탄 송신부(224)를 포함할 수 있다.
헤드(226)는, 표적탄(22)이 비행하는 방향의 전방에 위치하는 머리 부분일 수 있다. 예를 들어, 헤드(226)의 내부에 분리형 표적(23)이 수용될 수 있다. 예를 들어, 헤드(226)는 분리형 표적(23)이 사출기(222)에 의해 사출하는 과정에서 적어도 일부가 전방 방향으로 개방될 수 있다. 예를 들어, 헤드(226)는 전방의 첨두 부분을 기준으로 표적탄(22)의 몸통의 원주 바깥 방향으로 방사상으로 분리 및 회동되어 개방되는 구조를 가질 수 있다.
탄 제어부(221)는, 표적탄(22)과 분리형 표적(23) 및 지상 기지국(24)과의 통신을 제어할 수 있고, 분리형 표적(23)의 요격 여부를 판단할 수 있으며, 사출기(222)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 탄 제어부(221)는 조절 날개를 제어하여 표적탄(22)의 비행 궤도를 조절할 수 있다.
사출기(222)는, 분리형 표적(23)의 후방에 설치되어 분리형 표적(23)을 표적탄(22)의 전방으로 사출할 수 있다. 예를 들어, 사출기(222)는 스프링의 압축력 또는 공압으로 동작할 수 있다.
탄 수신부(223)는, 분리형 표적(23)이 사출된 후, 분리형 표적(23)과 통신할 수 있다. 예를 들어, 탄 수신부(223)는, 후술할 분리형 표적(23)의 데이터 송신부(235)로부터 분리형 표적(23)에서 생성되는 영상 신호 및/또는 센서 신호를 수신할 수 있다.
신호 증폭기(225)는, 데이터 송신부(235)로부터 수신 받은 신호를 증폭할 수 있고, 이를 후술할 탄 송신부(224)를 통해 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 전송할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 분리형 표적(23)으로부터 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)까지 직접적으로 신호를 송신하기 위하여, 분리형 표적(23)에 과도하게 부피 "G 질량이 큰 통신수단을 배치시킬 필요가 없으므로, 분리형 표적(23)을 보다 가볍게 제작할 수 있다.
탄 송신부(224)는, 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 탄 송신부(224)는 신호 증폭기(225)에서 증폭된 신호를 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 탄 제어부(221)에서 분리형 표적(23)의 요격 여부를 판단하는 경우, 분리형 표적의 요격 여부에 관한 신호를 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 송신할 수 있다.
분리형 표적(23)은 표적탄(22) 내부에 탑재되어 비행하다가 표적탄(22)이 요격 범위로 진입한 이후 표적탄(22)으로부터 사출될 수 있다. 대기권 밖에서는 공기밀도가 매우 낮아 마찰저항 등이 거의 없기 때문에, 분리형 표적(23)이 표적탄(22)에서 사출되는 속도와 방향은 표적탄(22)의 속도와 방향과 동일할 수 있고, 따라서 분리형 표적(23)은 표적탄(22)의 대체 표적으로 기능할 수 있다.
예를 들어, 표적탄(22)에서 분리형 표적(23)이 사출된 이후, 표적탄(22)은 표적탄(22)에 구비된 조절 날개를 제어하여 비행 궤도를 선회하여 제 1 설정 구역(28)으로 낙하하도록 비행할 수 있다. 예를 들어, 분리형 표적(23)의 요격은 표적탄(22) 및 분리형 표적(23)이 통신 가능 한 범위 내에 있을 때 이루어 질 수 있다.
예를 들어, 분리형 표적(23)은 팽창부(236), 가스 발생기(231), 카메라(232), 압력 센서(233), 관성 센서(234) 및 데이터 송신부(235)를 포함할 수 있다.
팽창부(236)는 분리형 표적(23)의 외면을 형성하고, 팽창 가능할 수 있다. 예를 들어, 팽창부(236)는 표적탄(22) 내부에서 부피가 축소된 상태로 수용될 있고, 분리형 표적(23)이 표적탄(22) 외부로 사출된 이후, 팽창부(236)가 팽창하여 부피가 커질 수 있다. 예를 들어, 분리형 표적(23)의 사출 및 팽창은 대기권 밖에서 이루어지기 때문에, 어떠한 부피 및 모양으로 팽창하더라도 공기저항의 영향을 받지 않기 때문에, 부피 및 모양에 상관없이 동일한 속도 및 방향을 가지며 사출되고 이동할 수 있다.
예를 들어, 팽창부(236)는 관성이 매우 작은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 팽창부(236)를 비롯한 분리형 표적(23)은, 예를 들어 요격 미사일(21)의 질량의 1/1000 이하의 질량을 가질 수 있다. 질량이 작은 분리형 표적(23)에 의하면, 요격 미사일(21)이 분리형 표적(23)에 충돌하여도 기존의 비행 궤도에서 이탈될 정도의 충격을 받지 않을 수 있고, 이에 따라 요격 미사일(21)은 요격 이후, 미리 설정된 제 2 설정 구역(29)에 낙하할 수 있다.
예를 들어, 팽창부(236)는 천, 고무 및 알루미늄 코팅지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 가연성 재질로 형성될 수 있어서, 요격 미사일(21)에 충돌하여 낙하하는 경우, 지상에 낙하하기 전에 대기권에서 대기권 진입열로 인해 연소될 수 있기 때문에, 팽창부(236)의 파편은 지상으로 낙하하지 않을 수 있다.
가스 발생기(231)는, 압축된 가스를 수용할 수 있고, 팽창부(236) 내부에 가스를 방출하여 팽창부(236)를 팽창시킬 수 있다. 예를 들어, 가스 발생기(231)는, 팽창부(236) 내부에 설치될 수 있거나, 팽창부(236)의 후방으로부터 연결되어 수 있다. 예를 들어, 가스 발생기(231)는 분리형 표적(23)이 표적탄(22)으로부터 사출되는 것과 동시에 동작할 수 있고, 예를 들어, 탄 제어부(221)에 의해 동작할 수 있다.
카메라(232)는, 분리형 표적(23)에 설치되어 분리형 표적(23)의 전방을 촬영할 수 있다. 예를 들어, 카메라(232)는 팽창부(236)의 전방에 설치되어 요격 미사일(21) 및 요격 미사일(21)이 분리형 표적(23)과 충돌하는 장면을 촬영할 수 있다. 예를 들어, 카메라(232)에서 촬영한 영상은, 후술할 데이터 송신부(235)를 통해 표적탄(22)의 탄 제어부(221) 또는 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 전달될 수 있고, 탄 제어부(221) 또는 시스템 제어부(25)는, 전달받은 영상을 통해서, 요격 미사일(21)이 분리형 표적(23)을 성공적으로 요격하였는지 여부를 판단할 수 있다.
압력 센서(233)는, 팽창부(236)의 내부에 설치되어, 팽창부(236) 내부의 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(233)는, 분리형 표적(23)이 표적탄(22)으로부터 사출되고 팽창부(236)가 팽창한 이후부터 팽창부(236) 내부의 압력을 측정할 수 있고, 측정된 압력 값을 데이터 송신부(235)를 통해 표적탄(22)의 탄 제어부(221) 또는 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 전달될 수 있다. 위의 구조에 의하면, 분리형 표적(23), 즉, 팽창부(236)에 요격 미사일(21)이 충돌할 경우, 팽창부(236)가 파손되어 내부에서 고압으로 형성된 가스가 외부로 방출될 수 있고, 이에 따라, 탄 제어부(221) 또는 시스템 제어부(25)는, 압력 센서(233)에서 측정된 압력 값이 급격히 작아지는 것을 계측하여, 요격의 성공 여부를 파악할 수 있다.
관성 센서(234)는, 분리형 표적(23)의 가속도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 관성 센서(234)는, 분리형 표적(23)이 표적탄(22)으로부터 사출된 이후부터 분리형 표적(23)의 가속도를 측정할 수 있고, 측정된 가속도 값은 데이터 송신부(235)를 통해 표적탄(22)의 탄 제어부(221) 또는 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 전달될 수 있다. 위의 구조에 의하면, 분리형 표적(23)에 요격 미사일(21)이 충돌할 경우, 분리형 표적(23)은 충격으로 인해 급격히 특정 방향으로 가속되거나 감속할 수 있다. 이에 따라, 탄 제어부(221) 또는 시스템 제어부(25)는, 관성 센서(234)에서 측정된 가속도 값이 급격히 변화되는 것을 계측하여, 요격의 성공 여부를 파악할 수 있다.
데이터 송신부(235)는, 분리형 표적(23)에서 생성한 신호를 탄 제어부(221) 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신부(235)는 카메라(232)에서 촬영한 영상, 압력 센서(233)에서 측정한 압력 값 및/또는 관성 센서(234)에서 측정한 가속도 값을 탄 제어부(221), 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)로 송신할 수 있다.
예를 들어, 데이터 송신부(235)에서 송신되는 신호는 분리형 표적(23)의 탄 수신부(223)를 통해 탄 제어부(221)에 전달 될 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신부(235)에서 송신되는 신호는 분리형 표적(23)의 신호 증폭기(225)에 의해 증폭될 수 있고, 증폭된 신호는, 탄 송신부(224)를 통해 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 전송될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 요격 미사일 시험 시스템의 제어 방법은, 표적탄 발사 단계(31), 표적탄 감지 단계(32), 요격 범위 진입 여부 확인 단계(33), 요격 미사일 발사 단계(34), 분리형 표적 분리 단계(35), 분리형 표적 추적 단계(36) 및 요격 여부 확인 단계(37)를 포함할 수 있다.
표적탄 발사 단계(31)는, 시스템 제어부(25)가 표적탄(22)을 요격 미사일(21)의 "요격 범위"를 지나가도록 발사하는 단계일 수 있다. 여기서 요격 범위는 요격 미사일(21)이 표적탄(22)과 대기권 밖에서 교전 또는 요격 가능한 고도 및 위치를 의미할 수 있다.
표적탄 감지 단계(32)는, 레이더(26)가 표적탄(22)을 감지 및 추적하여 표적탄(22)의 위치 정보를 시스템 제어부(25)에 전달하는 단계일 수 있다.
요격 범위 진입 여부 확인 단계(33)는, 시스템 제어부(25)가 레이더(26)의 감지를 통해 표적탄(22)이 요격 미사일(21)이 요격 가능한 요격 범위 내에 진입 하였는지 여부를 판별하는 단계일 수 있다.
요격 미사일 발사 단계(34)는, 표적탄(22)이 요격 범위 내에 진입 한 것을 확인 한 후, 시스템 제어부(25)가 표적탄(22)을 요격 미사일(21)의 표적으로 지정하여 표적탄(22)을 향해 요격 미사일(21)을 발사하는 단계일 수 있다.
분리형 표적 분리 단계(35)는, 표적탄(22)이 요격 범위내로 진입한 이후, 탑재하고 있던 분리형 표적(23)을 분리하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 분리형 표적 분리 단계(35)는, 사출 단계(351) 및 팽창 단계(352)를 포함할 수 있다.
사출 단계(351)는 요격 범위 내에 진입한 표적탄(22)이 전방을 향해 분리형 표적(23)을 사출하는 단계일 수 있다.
팽창 단계(352)는 사출 단계(351) 이후 분리형 표적(23)을 팽창시키는 단계일 수 있다. 예를 들어, 팽창 단계(332)에서, 가스 발생기(231)는 팽창부(236) 내부에 압축된 가스를 방출할 수 있다.
분리형 표적 추적 단계(36)는, 시스템 제어부(25)가 표적탄(22)으로부터 사출된 분리형 표적(23)을 레이더(26)로 감지하여 요격 목표로 할당하고, 요격 미사일(21)이 구비된 추적 센서를 통해 분리형 표적탄(22)을 감지하여 자체적으로 구비된 날개를 조절하여 비행 방향을 조절하면서 분리형 표적(23)을 추적하는 단계일 수 있다.
요격 여부 확인 단계(37)는, 요격 미사일(21)이 분리형 표적(23)에 요격되었는지 여부를 판단하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 요격 여부 확인 단계(37)에서 요격 여부는 표적탄(22)의 내부에 구비된 카메라(232)의 영상 또는 센서(233, 234)에서 계측된 정보에 의해서 결정될 수 있고, 촬영된 영상 또는 계측된 정보는 탄 제어부(221) 또는 지상 기지국(24)의 시스템 제어부(25)에 송신된 후 분석되어 요격 미사일(21)의 요격 여부를 판단할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)를 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)는, 촬영 단계(371), 표적탄으로 송신하는 단계(373), 신호 증폭 단계(374) 및 지상 기지국으로 송신하는 단계(376)를 포함할 수 있다.
촬영 단계(371)는, 사출되는 분리형 표적(23)이 카메라(232)로 전방을 촬영하는 단계일 수 있다.
표적탄으로 송신하는 단계(373)는, 분리형 표적(23)이 카메라(232)를 통해 전방을 촬영한 영상 신호를 데이터 송신부(235)를 통해 표적탄(22)의 탄 수신부(223)로 송신하는 단계일 수 있다.
신호 증폭 단계(374)는, 표적탄(22)에서 수신 받은 영상 신호를 지상 기지국(24)으로 송신하기 신호 증폭기(225)에서 증폭하는 단계일 수 있다.
지상 기지국으로 송신하는 단계(376)는, 신호 증폭 단계(374)에서 증폭된 신호를 탄 송신부(224)가 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 송신하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 송신된 신호는 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 의해 분석되어 요격 여부를 판독할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)를 나타내는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)는, 센서 감지 단계(372), 표적탄으로 송신하는 단계(373), 신호 증폭 단계(374) 및 지상 기지국으로 송신하는 단계(376)를 포함할 수 있다.
센서 감지 단계(372)는, 표적탄(22)으로부터 사출되는 분리형 표적(23)이 내부에 구비된 센서(233, 234)를 통해 분리형 표적(23)의 상태를 감지하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 센서 감지 단계(372)에서, 분리형 표적(23)의 압력 센서(233) 및 관성 센서(234)에서 분리형 표적(23) 내부의 압력 및 가속도를 측정할 수 있다.
표적탄으로 송신하는 단계(373)는, 센서(233, 234)에서 계측한 신호를 데이터 송신부(235)를 통해 표적탄(22)의 탄 수신부(223)로 송신하는 단계일 수 있다.
신호 증폭 단계(374)는, 표적탄(22)의 센서(233, 234)에서 수신 받은 신호를 지상 기지국(24)으로 송신하기 위해 신호 증폭기(225)에서 증폭하는 단계일 수 있다.
지상 기지국으로 송신하는 단계(376)는, 신호 증폭 단계(374)에서 증폭된 신호를 탄 송신부(224)를 통해 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 송신하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 송신된 신호는 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 의해 분석되어 요격 여부를 판독할 수 있다.
신호 증폭 단계(374) 및 지상 기지국으로 송신하는 단계(376)에 의하면, 분리형 표적(23)에서 촬영된 영상 및/또는 센서(233, 234)에서 측정된 데이터는 표적탄(22)의 신호 증폭기(225)에 의해 증폭되어 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)로 전달 되어 요격 여부를 파악할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)를 나타내는 순서도이다.
도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)는, 촬영 단계(371), 표적탄으로 송신하는 단계(373), 요격 여부 결정 단계(375) 및 지상 기지국으로 송신하는 단계(376)를 포함할 수 있다.
촬영 단계(371)는, 분리형 표적(23)이 표적탄(22)으로부터 사출된 후 카메라(232)로 전방을 촬영하는 단계일 수 있다.
표적탄으로 송신하는 단계(373)는, 분리형 표적(23)이 카메라(232)로 촬영한 영상 신호를 데이터 송신부(235)를 통해 표적탄(22)의 탄 수신부(223)로 송신하는 단계일 수 있다.
요격 여부 결정 단계(375)는, 표적탄(22)의 탄 수신부(223)에서 수신 받은 영상 신호를 탄 제어부(221)에서 분석하여 요격 미사일(21) 및 분리형 표적(23)의 요격 여부를 확인하는 단계일 수 있다.
지상 기지국으로 송신하는 단계(376)는, 탄 제어부(221)에서 판단한 요격 여부에 대한 신호를 탄 송신부(224)를 통해 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 송신하는 단계일 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)를 나타내는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 일 실시 예에 따른 요격 여부 확인 단계(37)는, 센서 감지 단계(372), 표적탄으로 송신하는 단계(373), 요격 여부 결정 단계(375) 및 지상 기지국으로 송신하는 단계(376)를 포함할 수 있다.
센서 감지 단계(372)는, 표적탄(22)으로부터 사출되는 분리형 표적(23)이 내부에 구비된 센서(233, 234)를 통해 분리형 표적(23)의 상태를 감지하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 센서 감지 단계(372)에서, 분리형 표적(23)의 압력 센서(233) 및 관성 센서(234)에서 분리형 표적(23) 내부의 압력 및 가속도를 측정할 수 있다.
표적탄으로 송신하는 단계(373)는, 분리형 표적(23)이 요격 지점(I)을 지나면서 센서(233, 234)에서 계측한 신호를 데이터 송신부(235)를 통해 표적탄(22)의 탄 수신부(223)로 송신하는 단계일 수 있다.
요격 여부 결정 단계(375)는, 표적탄(22)의 탄 수신부(223)에서 수신 받은 센서(233, 234)에서 계측한 신호를 탄 제어부(221)에서 분석하여 요격 미사일(21) 및 분리형 표적(23)의 요격 여부를 확인하는 단계일 수 있다.
지상 기지국으로 송신하는 단계(376)는, 탄 제어부(221)에서 판단한 요격 여부에 대한 신호를 탄 송신부(224)를 통해 지상 기지국(24) 또는 시스템 제어부(25)에 송신하는 단계일 수 있다.
요격 여부 결정 단계(375) 및 지상 기지국으로 송신하는 단계(376)에 의하면, 분리형 표적(23)에서 촬영된 영상 및/또는 측정된 센서(233, 234)의 데이터를 표적탄(22)의 탄 제어부(221)에서 분석하여 요격 여부를 파악할 수 있다. 이에 따라 비교적 원거리에 위치하는 지상 기지국(24)에서 데이터를 전달받아 요격 여부를 판단하는 경우보다 보다 신속하고 안정적으로 신호를 수신하고 분석할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (6)

  1. 표적탄;
    상기 표적탄의 내부에 구비되고, 상기 표적탄으로부터 대기권 밖에서 비행 중에 분리되는 분리형 표적; 및
    상기 분리형 표적을 요격시키기 위한 요격 미사일을 포함하고,
    상기 분리형 표적은 공중에서 팽창 가능하고 대기권 진입열에 의해 소각될 수 있는 천, 고무 및 알루미늄 코팅지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 가연성 재질로 형성되고,
    상기 표적탄은, 상기 분리형 표적을 상기 표적탄의 진행 방향의 전방을 향하여 사출하는 사출기를 포함하고,
    상기 분리형 표적은, 상기 표적탄으로부터 사출될 경우 설정된 크기와 형상으로 팽창시키는 가스 발생기를 포함하고,
    최초에 발사된 상기 요격 미사일은, 최종적으로 상기 표적탄 대신 상기 분리형 표적에 충돌된 이후, 미리 설정된 제 1 설정 구역으로 낙하되도록 제어되고,
    상기 표적탄은, 상기 분리형 표적을 사출한 후, 미리 설정된 제 2 설정 구역으로 낙하하도록 제어됨으로써, 요격 시험이 수행되는 것을 특징으로 하는 미사일 요격 시험 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리형 표적은 상기 요격 미사일의 질량의 1/1000 이하의 질량을 가지는 것을 특징으로 하는 미사일 요격 시험 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표적탄은,
    상기 분리형 표적을 사출한 후, 상기 제 1 설정 구역으로 낙하하도록 상기 표적탄의 비행 방향을 조절할 수 있는 조절 날개를 포함하고,
    상기 요격 미사일은 상기 분리형 표적과의 충돌 여부에 무관하게, 상기 제 2 설정 구역을 향해 낙하하도록 비행하는 미사일 요격 시험 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리형 표적은,
    상기 요격 미사일이 상기 분리형 표적과 충돌하는 장면을 촬영하기 위한 카메라, 상기 분리형 표적의 가속도를 측정하는 관성 센서 및 상기 분리형 표적 내부의 압력 변화를 측정하는 압력 센서 중 어느 하나 이상을 더 포함하고, 및
    상기 카메라에서 촬영된 영상 정보에 관한 신호, 상기 관성 센서에서 측정된 신호 및 상기 압력 센서에서 측정된 신호 중 어느 하나 이상을 상기 표적탄으로 송신할 수 있는 데이터 송신부를 더 포함하는 미사일 요격 시험 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 표적탄은,
    상기 데이터 송신부로부터 송신된 신호를 수신하는 탄 수신부;
    상기 탄 수신부에서 수신된 신호를 증폭시키기 위한 신호 증폭기; 및
    상기 신호 증폭기에서 증폭된 신호를 지상 기지국으로 송신할 수 있는 탄 송신부를 포함하고,
    상기 지상 기지국은 상기 분리형 표적 및 상기 요격 미사일의 요격 여부를 판단하는 미사일 요격 시험 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 표적탄은, 상기 표적탄의 진행 방향의 전방에 위치하는 헤드를 포함하고,
    상기 헤드의 내부에 상기 분리형 표적이 수용되고,
    상기 분리형 표적이 상기 사출기에 의해 사출하는 과정에서 상기 헤드의 적어도 일부가 개방되는 것을 특징으로 하는 미사일 요격 시험 시스템.
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