첩보영상물 획득을 위한 항공 융합수신체계 발전방안

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In today’s modern society, countries around the world are maintaining a survival of the fittest form of system where the country would undergo any means and measures for the security and benefits of the country.
One of the strongest weapons among the measures taken for maintaining such system would be intelligence. Intelligence can affect a wide range of social hierarchy starting from a person to a industry and even the social economy as well as being used as a tactical measure of safeguarding national security.
In South Korea, where the country is standing face to face with North Korea with the DMZ in between, the collection and analysis of imagery intelligence is definitely a mission that must be accomplished for the protection of national security.
As of now, the collection of Imagery Intelligence on North Korea is being accomplished by a somewhat original aerial reconnaissance system that is composed of the civilian-military multipurpose satellite Arirang No. 5 and a reconnaissance aircraft.
The Arirang No.5 satellite is partially being utilized as military reconnaissance unit since its launch on August, 2013, and the imagery is being collected by a synthetic multi-angle radar where it collects a relatively high resolution imagery up to 1m every twice a day for 30 minutes.
Intelligence collected via reconnaissanace aircraft has begun since 1998 with the Peace-Krypton program (imagery) and since 2000, with the Baek-Doo (monitoring) program, and the Peace-Krypton reconnaissance aircraft utilizes a SAR Sensor that is unaffected by weather conditions, which allows a 24 hour mission deployment capability.
The imagery collected by the aircraft is sent to a ground station in realtime through a data link as soon as it is saved and the U.S. Military has recognized its reliability.
However, there is a limit on completely being aware an immediate threat beforehand in the Korean peninsula with our military’s multipurpose (civilian, military) satellite and Peace-Krypton aircraft stated above.
That is to say we are undergoing image collection and analysis under the collaboration with the U.S. Military since we don’t have possession of a military satellite as well as a high altitude reconnaissance aircraft.
Following this subject, without the U.S. Military’s reconnaissance assets (Mil. Satellite ＆ Aircraft), Imagery Collection on North Korean territory cannot be guaranteed.
By analyzing our military’s limiting points during reconnaissance missions, the multipurpose satellite Mu-Gung-Hwa No.5’s is experiencing difficulties collecting imagery due to it being utilized for military purposes only twice a day 30 minutes while the Peace-Krypton Aircraft flies at a low, 10km altitude and must abort mission when detected by a North Korean radar system and is also exposed to enemy fighter jets.
Moreover, the aircraft has been experiencing disconnection of the data link due to Terrain Reclusion as well as malfunctioning of airborne image recording equipment due to turbulence created by weather or by taking off and landing.
This thesis contains analysis on the limited utilization of the Arirang No.5 (ANASIS) and the status and problems of the reconnaissance aircraft’s image receiving system as well as the direction of development of the four high altitute UAVs expected to be deployed on 2018 and the military satellite expected to be deployed between 2020 and 2021, which will be efficiently integrated with the independent image collection reconnaissance operation as a merged aerial receiving system.
The scope of research is limited to the satellite and reconnaissance aircraft surveillance system of the image intelligence collection aerial receiving system and the approach of the research method was to analyze both official and unofficial documents as well as resources while also referring to the expert’s opinions on the pertaining subject.
Hence the high altitude UAV and military satellite’s opportune introduction and mission deployment will be commenced under the National Defense Force Development Plan, and if the two systems, the Recon Aircraft and the Military Satellite, are successfully merged as a combined air reception system, the systems will be able to mutually supplement each other’s strengths and weaknesses, which will then allow our military’s image collecting power to increase to a point where we will be able to gain the capability to independently monitor North Korea’s threat level even after the transfer of OPCON from the U.S. Army.
Then follows the anticipation that the utilization of the aircraft and satellite system’s merger of image collection system will definitely become the core of deterring war in the Korean Peninsula and for acquiring superiority during wartimes.

국문 초록 (Abstract)

현대사회의 지구촌 각 국가들은 자국의 안보와 이익을 위해선 어떠한 수단과 방법들도 가리지 않는 약육강식 형태의 체제를 유지하고 있다.
이러한 체제를 유지하기 위한 수단과 방법 중 가장 강력한 무기의 하나로 사용하는 것이 바로 첩보능력이다.
첩보전은 소소하게는 개인에서부터 시작해 기업체, 사회경제 등에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 국가안보수호에 중요한 전술방법으로 활용되고 있다.
특히, 우리나라와 같이 DMZ을 사이에 두고 북한과 대치하고 있는 현 안보상황에서는 상대국에 대한 첩보영상물 획득 및 분석은 국가방위를 위하여 반드시 수행해야만 하는 필수적인 요소이다.
현재 우리 군의 대북첩보영상물 수집은 아리랑 5호 민·군 복합위성과 정찰항공기를 활용하는 나름 독자적인 항공정찰 수신체계 자산을 통하여 이루어지고 있다.
아리랑 5호 위성은 2013년 8월에 발사된 이후 군사정찰용도로 부분적인 활용을 하고 있으며, 위성을 통한 대북 첩보영상물 수집은 합성다각도 레이다 방식에 의하여 해상도 1m의 비교적 양호한 영상으로 1일 2회 약 20여분 내로 실시되고 있다.
정찰항공기를 통한 첩보수집은 지난 1998년 금강(영상) 및 백두(감청)사업 통해 2000년부터 현재까지 영상정보와 신호정보를 수집해 오고 있으며, 금강 항공정찰기는 SAR 센서가 탑재되어 기상의 영향을 받지 않으며, 24시간 언제든지 독자적 영상수집 임무가 가능하도록 되어 있으며 항공에서 수집한 영상물을 저장과 동시에 사전 구성된 데이터링크를 통하여 실시간 지상으로 첩보영상물을 전송하는 체계로서 미군도 그 신뢰성에 대하여 인정하고 있다.
그러나 우리 군의 대북 첩보영상 수집능력은 위에서 언급한 다목적위성의 제한적인 군사적 용도 사용과 금강 항공정찰기만으로는 한반도 위기상황을 사전에 완전히 포착하기에는 충분하지 못한 실정이다.
즉, 우리 군은 군사전용 위성 및 고고도 항공정찰기를 확보하지 못해 주한미군 정찰자산으로 부터 첩보영상물을 제공받아서 정확한 영상정보 수집분석이 실시되고 있다.
따라서, 미군 항공정찰 자산(군사위성, 정찰기)이 제외되면 대북 영상정보 수집능력은 확신할 수 없을 것이다.
우리 군의 현재 항공정찰 수집임무 시 한계점을 분석해보면 다목적위성인 무궁화5호 군사적 활용도는 1일 2회로써 30분간의 극히 짧은시간에만 운용되어 필요한 첩보영상물을 수집하는 데 어려움이 있으며, 금강항공정찰기는 10Km 저고도 비행으로 적 Radar에 감지될 경우 수집임무 중단 및 정찰기 요격에 대한 위험이 있으며, 영상표적 수집거리도 80Km 이내 로 제한되며, 또한 산악지형 차폐에 의한 데이터링크 단절 영향과 항공정찰기 이착륙 및 항공기류 등의 진동으로 인한 탑재영상기록장비 등의 결함 발생이 생길수 있다.
본 논문에서는 현재 우리 군에서 운용중인 아리랑 5호(ANASIS) 위성의 제한적 군사용도 활용과 항공정찰기의 첩보영상수신체계의 현실태 및 문제점들을 분석하고, 오는 2018년에 도입예정인 고고도 무인정찰기 4대와 2020년 ∼ 2021년에 전력화 예정인 군사정찰위성 5대의 항공수신처리시스템을 효율적으로 통합하여 우리군 독자적인 첩보영상물획득 임무를 완벽히 수행할 수 있도록 하는 항공 융합 수신지원체계 발전방향을 제시하고자 한다.
연구범위는 영상정보물 획득 항공수신체계 중 인공위성 및 항공정찰기 감시체계로 제한하였으며, 연구방법은 전문가들의 견해와 공개된 문서 등 공식, 비공식의 자료를 분석하는 문헌 탐구방법으로 접근하였다.
향후 국방전력화계획에 의한 고고도 무인정찰기 및 군사정찰위성이 적시에 도입 및 전력화되고 이 같은 두 개의 첩보영상물 수집시스템 상호간 장단점을 보완하는 정찰기·군사정찰위성 항공융합 수신지원체계로 발전시킨다면, 우리 군의 대북첩보영상 수집능력은 현재에 비해 월등히 격상되어 전시작전통제권이 미군으로부터 우리 국군으로 전환되더라도 대북위협 등은 순수한 우리정찰자산에 의해 감시할 수 있는 능력으로 배양될 것이다,
따라서, 군사위성과 항공정찰기를 통한 첩보영상물 수신체계의 융합적 활용방안은 한반도 전쟁억제 및 유사시 전장우위확보에 중추적인 역할을 할 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약 ⅰ
• 감사의 글 ⅲ
• 1. 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구범위 및 적용 2
• 2. 정찰감시 위성 영상정보 체계 3
• 2.1 위성개론 3
• 2.1.1 위성의 환경 3
• 2.1.2 위성의 역사 11
• 2.1.3 위성의 분류 18
• 2.1.4 위성의 원리 19
• 2.2 위성 시스템 구성 및 특성 24
• 2.2.1 위성의 구성요소 24
• 2.2.2 우주개발 의의 · 궤도 29
• 2.2.3 위성 통신시스템 특성 31
• 2.3 위성 영상정보 운용 및 수신체계 35
• 2.3.1 위성 통신망 운용 35
• 2.3.2 관제소·지상시스템 수신체계 36
• 2.3.3 위성 데이터 수신처리 시스템 37
• 2.4 정찰위성영상정보 활용 및 미래 38
• 2.4.1 위성의 활용 및 시장전망 38
• 2.4.2 세계각국의 위성영상 동향 41
• 2.4.3 정찰위성의 기술발전 추세 45
• 2.4.4 군사정찰위성의 발전방향 51
• 3. 정찰감시 항공기 영상정보 체계 52
• 3.1 정찰감시 항공기 특성 및 원리 52
• 3.2 정찰감시 항공기 종류별 제원 및 특성 53
• 3.2.1 비조(Night Intruder-300) 53
• 3.2.2 글로벌 호크(Global Hawk) 54
• 3.3 정찰기 영상 Rader 수신체계 54
• 3.3.1 영상 Rader 특성 · 원리 54
• 3.3.2 Wireless-Link 시스템 구성 56
• 3.3.3 영상정보 수신체계 56
• 3.4 정찰기 탑재장비 발전추세 59
• 3.4.1 정찰기 탑재 전자전 장비 59
• 3.4.2 프랑스 정찰기 영상 Terminal Test 60
• 4. 항공 첩보영상 수신체계 발전방안 61
• 4.1 항공(위성 및 정찰기)영상수집체계 필요성 61
• 4.1.1 항공정찰정보수집 자산현황 61
• 4.1.2 위성/정찰기 단독수신체계 장·단점 63
• 4.2 항공 영상정보 수집 관측센서 65
• 4.2.1 EOC(Electro-Optical Camera) 66
• 4.2.2 IR(Infr-Red, 열적외선)센서 66
• 4.2.3 SAR(Synthetic Aperture Radar) 66
• 4.2.4 영상정보 관측센서별 장·단점 67
• 4.3 항공(위성/정찰기)영상 수신체계 융합 방안 68
• 4.3.1 위성/정찰기 수신체계 융합 필요성 68
• 4.3.2 위성/정찰기 영상수신 융합체계 安 72
• 4.3.3 항공영상수신체계 융합시 기대효과 75
• 5. 결 론 77
• 참고문헌 79
• 표 목 차 80
• 그림목차 81
• Abstract 85