정의
PESA(Passive Electronically Scanned Array) 레이더는 전자 방식으로 빔을 스캔하는 레이더 시스템 중 하나로, 전송 신호는 하나의 고정된 발신기(송신기)에서 발생하고, 수신 안테나는 전자적으로 제어되는 위상 배열을 통해 빔의 방향을 조정한다. “Passive” 라는 명칭은 송신기의 위상이 고정된 상태에서 수신 안테나 배열이 전자적으로 위상을 조정한다는 의미에서 사용된다.
작동 원리
- 송신: 고정된 주파수·위상의 전자파가 하나의 송신기에서 발사된다.
- 배열 안테나: 다수의 수신(및 반사) 요소가 배열된 안테나 모듈에서 각 요소에 가변 위상(phase shifter)을 가해 전자기파의 간섭 패턴을 제어한다.
- 빔 스캔: 위상 시프터를 실시간으로 변조함으로써 안테나 배열 전체에서 형성되는 전파 빔의 방향을 빠르게 움직인다. 물리적인 안테나 회전 없이도 전자적으로 빔을 원하는 방향으로 이동시킬 수 있다.
주요 특징
- 전자식 빔 스캔: 기계적 회전이 필요 없으므로 스캔 속도가 빠르고, 다중 목표를 동시에 추적할 수 있다.
- 구조적 단순성: AESA(Active Electronically Scanned Array) 대비 송신기 수가 적어 시스템 복잡도가 낮다.
- 비용 효율성: 동일한 성능을 제공하는 AESA에 비해 제작·운영 비용이 상대적으로 낮다.
장점
- 빠른 전자식 스캔으로 목표 탐지 및 추적 반응 시간이 짧다.
- 모듈식 설계가 가능해 유지보수가 비교적 용이하다.
- 전력 소비가 AESA에 비해 적은 편이다.
단점
- 송신기가 하나이므로 전송 파워와 대역폭이 제한적이며, 전자기 간섭에 취약할 수 있다.
- 모든 안테나 요소가 동일한 송신 신호를 공유하기 때문에, 개별 요소 손상이 전체 성능에 영향을 미친다.
- 최신 AESA 레이더에 비해 탐지 거리·분해능·다중 목표 동시 추적 능력이 낮은 경우가 많다.
역사 및 발전
- 1960~1970년대에 군용 레이더에서 전자식 스캔 기술이 도입되면서 PESA 개념이 형성되었다.
- 초기 PESA 시스템은 주로 해상·공중 감시 레이더에 적용되었으며, 대표적인 예로 미국 해군의 AN/SPY‑1 레이더가 있다(하지만 AN/SPY‑1은 AESA에 가까운 형태이며, 초기 모델은 PESA 기반).
- 1990년대 이후, 전자 부품의 소형화·고성능화가 진행되면서 PESA 레이더는 항공기, 함선, 지상 관제 시스템 등에 폭넓게 활용되었다.
주요 적용 분야
- 군사: 전투기·함정·전략적 방공 시스템의 탐지·추적 레이더.
- 민간: 기상 레이더·항공 교통 관제 레이더(일부 모델에서 전자식 스캔 채택)
- 우주: 위성 기반 레이더 관측 시스템(전력·무게 제약 때문에 PESA가 선택되는 경우가 있다).
예시 시스템
- AN/APG‑63(V)1: 초기 F‑15 전투기의 PESA 레이더로, 후속형은 AESA로 전환되었다.
- ELTA EL/M‑2022: 이스라엘 방산업체가 개발한 다목적 PESA 레이더, 해상·공중 감시용으로 사용된다.
관련 기술
- AESA(Active Electronically Scanned Array): 각 안테나 요소에 독립적인 송신·수신 모듈을 갖춘 레이더로, PESA와 대비되는 최신 기술이다.
- Phase Shifter: 위상을 조절하는 전자 부품으로, PESA 빔 스캔에 핵심적인 역할을 한다.
결론
PESA 레이더는 전자식 빔 스캔을 구현하면서도 시스템 복잡도와 비용을 절감할 수 있는 기술로, 다양한 군사·민간 레이더에 광범위하게 적용되어 왔다. 최근에는 향상된 성능과 유연성을 제공하는 AESA 레이더가 주류를 이루고 있지만, 특정 운용 환경에서는 여전히 비용·신뢰성 측면에서 PESA가 선택되는 경우가 있다.
