북한 SLBM 탐지를 위한 레이다 수신전력 간편 추정 방법

서형필,박형훈,이경행,Seo, Hyeong-Pil,Park, Hyoung Hun,Lee, Kyoung-Haing 한국시뮬레이션학회 2017 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.26 No.2

본 연구에서는 시뮬레이션을 거친 북한의 잠수함 발사 탄도미사일의 비행궤적에 대하여 레이더 수신전력에 대한 간편 추정방법에 대해 제시하였다. 최근 북한은 잠수함 발사 탄도미사일의 비행시험에 성공하였으며, 이는 국제적인 안보에 상당한 위협이 되고 있다. 따라서 이러한 위협에 능동적으로 대응하기 위해서는 잠수함 발사 탄도미사일의 위협에 대해 레이더를 이용한 탐지특성에 대한 과학적이고 논리적인 분석이 이루어져야 한다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 북한의 잠수함 발사탄도미사일의 비행궤적에 따른 레이더의 탐지특성을 분석하기 위해 레이더 반사 면적(RCS)과 전파특성에 대한 모델링 및 시뮬레이션을 실시하였다. This research focuses on convenient radar received power prediction method for detection predictions of North Korea SLBM(Submarine Launched Ballistic Missile). Recently, North Korea tested launching of SLBM which is threatening international security. Therefore, for active respondence to these threat, it is essential to analyze the radar detection prediction of SLBM. In this point of view, this work suggests a method for detection predictions for SLBM by simulating of RCS(Radar Cross Section) and wave propagation.

분리된 마스트에 설치되는 선체고정 위상 배열 레이더의 기계적 정렬

서형필(Hyeong-Pil Seo),김대한(Dae-Han Kim),김준우(Joon-Woo Kim),이경진(Kyung-Jin Lee),조규룡(Kyu-Lyong Cho) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.9

본 논문은 4면 선체 고정형 위상 배열 레이더를 부착하기 위한 2개의 분리된 마스트를 해군 함정에 정확하게 탑재하기 위한 기계적 정렬 방법과 정렬을 위한 3D 스캐너를 활용한 계측 방법에 대해 연구하였다. 선체 고정 위상 배열 레이더는 초고주파를 사용하므로 짧은 파장으로 인해 작은 위치오차에도 이로 인한 소자의 위상차이가 발생할 수 있고 배열 안테나가 선체 고정식이므로 4개의 배열 면에 대해 회전형 레이더 보다 높은 정도 관리(accuracy control)가 필수적이다. 육상 공장에서 제작된 2개의 레이더용 마스트에 대한 편평도 확인 방법, 마스트들을 함정에 탑재하기 위해 정렬을 하는 방법과 4개의 array 부착용 Pad 가공 면에 대해 정렬하는 방법을 도출하였다. 이에 대한 도구로 3D 레이저 스캐너에 의한 측량과 측량 결과를 3D CAD와 비교하기 위한 소프트웨어 활용의 방법이 사용된다. 이 논문은 한국 해군함정에서 분리된 마스트에 4면 선체 고정 위상 배열 레이더를 설치하고 기계적 정렬 방법을 도출한 최초의 사례로서 의미가 있다. This paper is meaningful as the first case where a 4 - sided hull-fixed phased array radar was installed on a mast separated from Korea and the alignment was verified. The mechanical alignment method was studied for accurately mounting two separate masts for naval ships and the 3D scanner for alignment. Hull-fixed phased array radar uses very high frequency, so the short wavelength can cause a phase difference of the device due to the small positional error. Since the array antenna is fixed with the hull, it has higher accuracy control than the rotary radar for 4 array surfaces. The study describes a method of checking the flatness of two radar masts manufactured at a factory, a method of aligning masts in a shipyard, and a method of aligning four array pad mounting surfaces. As a tool for this, a 3D laser scanner and a software-based method for comparing survey results with 3D CAD are used. This paper is meaningful as the first example of installing a four-sided hull-fixed phased array radar on a separate mast from a Korean naval ship and deriving a mechanical alignment method.

북한 SLBM의 비행특성 해석

이경행,서형필,권용수,김지원,Lee, Kyoung-Haing,Seo, Hyeong-Pil,Kwon, Yong-Soo,Kim, Jiwon 한국시뮬레이션학회 2015 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.24 No.3

본 연구에서는 북한의 잠수함 발사 탄도미사일의 비행궤적을 시뮬레이션하고 발사방법에 따른 특성을 분석하였다. 최근 북한은 잠수함 발사 탄도미사일의 비행시험을 실시하였으며, 이는 국제적인 안보에 상당한 위협이 되고 있다. 북한은 러시아의 퇴역 잠수함을 해체하는 과정에서 잠수함 발사 탄도미사일 관련 기술을 확보하였고, 이와 관련된 실험을 지속적으로 하는 것으로 알려졌다. 북한의 잠수함 발사 탄도미사일 개발이 완료되고 실전 배치된다면, 이는 우리나라에 비대칭적인 위협 요소로 작용하게 될 것이다. 따라서 이러한 위협에 능동적으로 대응하기 위해서는 잠수함 발사 탄도미사일의 위협에 대한 과학적이고 논리적인 분석이 이루어져야 한다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 북한의 잠수함 발사 탄도미사일의 운동 모델을 작성하고 이를 시뮬레이션 하였다. 또한 잠수함 발사 탄도미사일의 자세각을 조절하여 사거리를 조정하였으며 이에 대한 특성변화에 대해 기술하였다. 도출된 SLBM 비행궤적을 고려할 때 중간 단계부터 종말 단계까지의 효과적인 대응을 위해서는 해상기반 탄도미사일 방어체계가 필수적으로 요구되어 진다. This research focuses on analysis of the flight trajectory characteristics of SLBM (Submarine Launched Ballistic Missile) of North Korea. Recently, North Korea tested launching of SLBM which is threatening international security. Also it is known that North Korea had possessed the technologies about SLBM since they disassembled submarines out of commission of the former Soviet Union. If the development of the SLBM of North Korea is completed, it should be affected as asymmetric threat to South Korea. Therefore, for active respondence to these threat, it is essential to analyze the SLBM systematically. In this point of view, this work made a SLBM flight model and simulated. In addition, we controled flight trajectories according to adjusting loft angle and described their characteristics. The sea-based ballistic missile defense system is required for an effective response to the flight trajectory of the SLBM from mid-course to terminal phase.

중거리 탄도미사일 비행궤적에 따른 RCS 특성 분석

이경행(Lee Kyoung Haing),서형필(Seo Hyeong Pil) 대한전기학회 2015 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2015 No.10

Yagi-Uda 안테나를 이용한 무인표적기 통신 끊김 현상의 트러블 슈팅

황지환(Ji-Hwan Hwang),서형필(Hyeong-pil Seo),조규룡(Kyu-Lyong Cho) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.4

본 논문은 다목적 훈련지원정(MTB)에 탑재하여 운용하는 무인표적기의 통신 끊김 현상을 해결하기 위하여, Yagi-Uda 안테나를 활용한 트러블 슈팅 과정을 기술하였다. 무인표적기는 대공유도탄 사격 훈련을 위하여 한국 해군이 함상에서 운용하는 최초의 고정익 무인기이다. 트러블 슈팅 중 Link Budget 산출과 Friis 공식을 이용해 통신안테나 출력과 안테나 이득 개선 필요성을 확인한 후 통신품질을 증대시켰다. 1차 비행시험은 통신 끊김 현상을 확인하기 위해 개선 전의 출력을 가지는 통신안테나와 기존 안테나를 설치하여 통신 끊김 현상을 확인하였고, 2차 비행시험은 출력이 0W로 증폭된 통신안테나를 적용하여 통신 상태가 양호한 것을 확인 하였다. 3,4차 비행시험은 통신 끊김 현상 개선 확인을 위한 최종시험으로 증폭된 통신안테나를 적용하였고, 좌현안테나는 Yagi-Uda 통신안테나를 적용하였다. 3,4차 비행시험을 통하여 본 논문에서 제안한 방법으로 통신 끊김 현상이 개선됨을 확인하였다. 본 논문은 한국 해군 함정에서 무인표적기 통신품질 향상을 위한 트러블 슈팅 과정에 대한 최초의 사례로서 의미가 있다. 향후에는 함정에 미래탑재될 무인기표적기에 대한 통제능력과 관련한 연구가 필요하겠다. This paper describes the troubleshooting for the operation of unmanned aircraft target (UAT). The troubleshooting used a Yagi-Uda antenna to reduce the loss of communication of UAT mounted on a multi-purpose training boat (MTB). The UAT is the first fixed-wing unmanned aerial vehicle operated by the ROK Navy on a ship for training on anti-aircraft missile firing. Link budget calculation and Friis formula used in the troubleshooting confirmed the need to improve communication antenna output and gain, and further troubleshooting increased the communication quality. The first flight test was conducted by installing every piece of equipment used before the improvement to check the loss of communication. The second test used an amplified communication antenna and confirmed that the communication condition was good. An amplified communication antenna was used in the 3rd and 4th tests, and a Yagi-Uda antenna was used as the port antenna. It was confirmed from the 3rd and 4th tests that the loss of communication was reduced. This research is useful as the first study on troubleshooting to improve the communication quality of UAT on a Korean Navy ship. In conclusion, further research on the control capability of UAVs that will be mounted on ships in the future is needed.

패턴 합성을 통한 단일 곡면 구조에서의 RCS 감소 기술에 관한 연구

김우중(Woojoong Kim),서형필(Hyeong Pil Seo),김영섭(Youngsub Kim),윤영중(Young Joong Yoon) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.4

본 논문은 단일 곡률 곡면형 구조에서 위상 반사체를 이용하여 정면에서 대칭의 구조를 통한 위상 상쇄 간섭으로 반사를 최소화시키고, 주엽을 여러 방향으로 분리시켜 반사 크기를 낮추어 RCS를 감소시키는 방법을 제안한다. 제안된 다중 주엽 반사체는 대조군인 동일 크기와 곡률을 갖는 PEC에 비해 정면과 주엽의 반사 크기가 감소되어 mono-static 레이더 환경과 bi-static 레이더 환경 모두에서 RCS 감소 효과를 갖는다. 제안된 반사체는 단일 주엽 반사체, 이중 주엽 반사체의 중간 과정을 거쳐 다중 주엽 반사체로 설계되었고, 반사체를 구성하는 각 열의 조향각을 달리하는 위상분포를 통해서 빔의 분산을 유도하였으며, 이는 모의실험과 측정을 통하여 검증되었다. 반사체는 중심 주파수 10 ㎓에서 240×180 ㎟(8×6 λ²)의 크기와 곡률 k=3.3으로 제작되었으며, 측정결과 동일한 크기와 곡률을 갖는 PEC와 비교해 최대 17 ㏈의 RCS 감소 특성을 보였다. This paper discusses the singly curved phased reflector for reduced RCS pattern, which has minimized RCS level at boresight with a null by phase cancelation and the lowered RCS level of main beam by splitting the main beam into multi directions. Considering the reduced level of boresight and main beam compared to the same sized reference PEC, this proposed multi-beam reflector can be adopted in the mono-static radar and the bi-static radar environment. The proposed reflector is a multi-beam reflector, which has different phase distributions at each row for different steering angle. It is designed through an intermediate stage of a single and dual-beam reflector. The behaviors of the designed reflectors are verified through full-wave simulation and experiment. The reflectors are designed in the frequency of 10 ㎓ and it has a size 240×180 ㎟(8×6 λ²) with the curvature k=3.3. From the measured results, the proposed reflectors reduce the reflected power by 17 ㏈ at boresight.

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신상식 ( Sang-sik Shin ),서형필 ( Hyeong Pil Seo ),차영주 ( Young-ju Cha ) 한국품질경영학회 2017 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2017 No.1

전자전훈련지원체계와 해상작전위성통신체계 간 전자기 간섭 개선을 위한 최적배치에 대한 연구

이지혁(Ji-Hyeog Lee),조규룡(Kyu-Lyong Jo),서형필(Hyeong-Pil Seo) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.4

다목적훈련지원정(MTB)에 탑재되는 전자전훈련지원체계(EWT) 송신 신호에 의해 MOSCOS 간 전자기간섭 문제점을 해결하기 위한 안테나 최적 위치에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 4M1E에 근거한 Fishbone Diagram을 이용하여 7가지의 원인을 식별하였으며 Friis 전달공식을 통해 고려해야 할 요소를 식별하고 기존 함정에서 발생한 유사 문제점을 분석한 후, 두 개의 최적 배치 후보를 선정하였다. 두 개의 설치 위치에 대해 전자기 수신 레벨을 측정하여 최적배치(안)을 수립한 후, 본 개선사항에 대한 실선 시험을 통해 전자기 간섭 개선 효과를 확인하였다. The optimum solutions of MOSCOS antenna arrangement were studied to solve the EMI between it and EWT mounted on an MTB. Two candidates of optimal place for MOSCOS antenna were determined by using a fishbone diagram to determine seven reasons based on 4M1E, to identify the design factors on Friis equations, and to analyze the case study of EMI related to MOSCOS. MOSCOS antenna was rearranged by the final optimal position, which was selected by measuring the Power Spectral Density (PSD) at two locations, and the proposed improvement was tested on board to determine its efficiency.

CATAMARAN형 함정의 수중통신기 음향창 적용에 관한 연구

조규룡(Kyu-Lyong Cho),임시온(Si-On Yim),서대수(Dae-Su Seo),황철우(Cheol-Woo Hwang),서형필(Hyeong-Pil Seo) 한국마린엔지니어링학회 2018 한국마린엔지니어링학회지 Vol.42 No.7