레이더
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레이더(영어: Radar)는 전자파를 대상물을 향해서 발사해 그 반사파를 측정하는 것으로써, 대상물까지의 거리나 형상을 측정하는 장치이다(전파법 2조 19항 "결정하고자 하는 위치에서 반사 또는 재발사되는 무선신호와 기준신호와의 비교를 기초로 하는 무선측위 설비를 말한다."라고 정의되고 있다.). 멀리 있는 물체와의 거리를 전자파에 의해서 계측해서 전시하는 것으로 비행기의 위치를 파악하거나, 강수량 예측 시스템 등에 사용되고 있다
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[편집] 어원
레이더의 영어 단어인 RADAR는 radio detection and ranging 이다. 이것은 미국에서 지어진 것으로 당초 영국에서는 무선방향탐지기(RDF:Radio Direction Finder(Finding)) 혹은 고주파방향탐지기(HFDF:High Frequency Direction Finder(Finding))로 불리고 있었다.
[편집] 원리
강한 전자파를 방사하고 반사해 되돌아 오는 전자파를 분석하는 것으로 대상물과의 거리를 파악한다. 기상용 레이더인 경우 빗방울(눈송이도 포함한다)로 부터 반사파의 강도의 밀도(양)를 파악하는 것으로 그 지점에서의 우량(강수 강도)을 검출한다.
레이더는 파장의 긴(저주파) 전파를 사용하면 전파의 감쇠가 적고, 먼 곳까지 탐지할 수가 있지만, 정밀한 측정되지 않아 대상의 해상도는 나빠진다. 반대로 파장의 짧은(고주파) 전파는 공기중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 흡수 또는 반사되어 쉽기 때문에 감쇠가 크고 먼 곳까지 탐지하는 일은 할 수 없지만, 높은 해상도를 얻을 수가 있다.
따라서 대공레이더, 대지레이더 등 원거리의 목표를 재빨리 발견할 필요성이 있는 것에서는 저주파의 전파를 사용하고 사격관제레이더 등 목표의 형태나 크기 등을 정밀하게 측정하는 필요성이 있는 것에서는 고주파의 전파를 사용하는 것이 적합하다.
[편집] 역사
어두운 곳을 난는 박쥐로 부터 초음파를 발사해 그 반사음으로 부딪치지 않고 비행하는 것부터 힌트를 얻었다.
1930년 독일이나 영국등에서 실용화되어 1940년 영국은 독일 공군의 공습에 대한 요격 전투로 대대적으로 사용했다. 초기의 레이더는 비가 내리면 반사되어 거의 도움이 되지 않았고, 지향성도 불충분했다.
일본인이 발명한 하치보쿠·우타 안테나(이하 야기 안테나)는 지향성을 갖추는 획기적인 기술이었다. 이것은 구미에서 대대적인 호평을 받아서 각국에서 군사면에서의 기술개발이 급속히 진행되었다. 그 성과는 마침내 배틀·오브·브리텐 에서 꽃 피었다. 독일 공군의 공습에 대해서 영국 공군은 레이더를 사용한 방공 시스템의 정비에 의해 효율적으로 대처할 수 있어 이 싸움은 전쟁의 분수령이 되었다. 또 나막신 시마오키 해전이나 빌라·스탄모아 야전에서 미국 해군은 레이더를 활용해 일본 해군을 상대로 승리를 거두었다. 이렇게 해서 레이더는 전쟁을 좌우하는 중요한 정보기기가 되었다.
당시 일본군은 야기안테나를 완전히 불필요한 것으로 배제해 레이더 개발은 하지 않았다. 그 후 미군이 야기 안테나를 이용하고 있는 일을 알고 서둘러 개발했지만, 때는 이미 늦었다.[1]
전자파 발생은 마그네트론 또는 클라이스트론 진공관을 사용한다. 그 성능 향상에 따라서 레이더의 성능도 올라 갔다.
현재는 전파의 집적도를 높이기 위해서 대형 파라볼라안테나를 사용하게 되었다.(야기 안테나는 가정의 텔레비전 안테나 등에 사용되지만, 21세기 현재에도 당시 모양에는 거의 변함이 없다. 그 만큼 완성도가 높은 기술이었던 것이 된다.)
[편집] 표시방식 변천
초기의 레이더는 구일본해군의 이이호 전함(2호2형 전파탐신의)에서도 채용되었다. A스코프 표시 방식이 이용되었다. 세로축에 전파 강도, 가로축에 시간을 오실로스코프(oscilloscope)에 파형을 표시(심전도와 같은 이미지) 시키는 것으로, 강도가 가장 큰 반사파가 돌아오는 시간부터 대상물까지의 거리를 읽어내고 있었다. 레이더 송신기의 방향은 별도로 표시되고 있었기 때문에, 다른 방향에 다수의 대상물이 존재하는 경우, 볼 수가 없었다.
다음 세대의 레이더 표시기는 PPI스코프(Plan Position Indicator scope)로 불리는 원형의 표시기에 시계 방향으로 회전하는 주사선(안테나가 탐사파를 발사해 반사파를 받고 있을 방향을 나타낸다)에 의해서 대상물의 이차원상의 소재를 알 수 있게 되었다. 또한 B스코프로 불리는 표시 방식으로는 가로축에 방위, 세로축에 거리를 나타내는 방식으로 일부의 항공기용 레이더에 적용하는 사례가 있었다.
현대의 레이더 표시기는 통상 라스터 스캔 디스플레이(Raster Scan Display) 위에 대상물의 정보를 문자로 표시하거나 이미지 데이타베이스에 있는 지형 정보 등을 합성해 표시하는 것이 가능하다.
[편집] 레이더의 종류
보조감시 레이더(Secondary surveillance radar)
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