레이다는 RAdio Detection And Ranging, 즉 무선 감지 및 계측의 준말로서, 전자파를 이용한 각종 탐지와 원격측정을 총괄한 용어이다.
근본적으로는 전자파를 쏴서 그것이 반사되어 오는 정보를 이용하여 대상물의 특성이나 위치를 알아내게 된다. 이러한 단순한 원칙에 기초한 레이다의 활용범위는 매우 광범위하며, 도서메뉴의 레이다 관련서적에도 상당히 많은 양의 관련서적이 있음을 발견할 수 있다.
기본적으로 군사용으로 시작된 레이다이지만, 이제는 민간용으로서 모든 비행기와 선박에서 고도계, 거리계, 강우계 등의 용도가 많아졌다.
또한 인공위성을 이용한 지형물측정인 원격탐사분야 및 각종 정보수집용으로 사용된다.
레이다는 그 자체로 꽤 깊이있는 학문으로서, 레이다에 관심이 있다면 우선 기초가 되는 핵심서적을 탐독해볼 필요가 있다.
[ 두산대백과사전 참조]
레이더는 사람이 눈으로 볼 수 있는 범위를 증대시키고 나아가서 눈의 기능으로 할 수 없는 캄캄한 밤중이나 눈·비 속에서도 목표물을 식별하여 볼 수 있다. 전파의 반사를 이용하여 물체의 존재를 알게 된 것은 1925년 영국 E.애플턴이 전리층(電離層)의 존재를 증명하기 위하여 전파로서 실험한 것이 최초이다. 이와 때를 거의 같이하여 미국의 G.브레이트와 M.A.튜브는 펄스파(짧은 시간 동안 계속되는 전파)를 상공에 발사하여 전리층에서의 반사파를 포착하는 데 성공하였다.
그러나 지금의 레이더 기초를 쌓은 것은 영국인데, R.윗슨-와트를 중심으로 한 과학단체가 전파를 이용하여 전리층을 검출한 방법을 응용하여 작은 목표물을 검출하는 연구에 전력을 기울여서 1935년에 처음으로 실험용 펄스 레이더로서 약 30마일 거리에 있는 비행기를 추적하는 데 성공하였다. 이것을 계기로 해서 1938년에는 이미 영국의 방공(防空) 레이더망의 중추가 완성되어 실용화되고 있었는데, 이 때의 레이더 파장은 6~13m, 최고 출력은 100kW 정도, 유효거리는 100~200km였다.
1940년 영미 군사기술자료 교환협정에 따라 마이크로파 레이더의 연구개발은 주로 미국이 담당하였다. 1943년 펄스방식 레이더의 실용화 연구가 육·해군에 의해서 실시되었다. 1944년 전파경계기·전파표정기(電波標定機)가 급속히 개발되고 이어서 비행기 탑재용이 정비되어 실용화되었다. 제2차 세계대전을 계기로 레이더 공업시대가 시작되었다. 민간용으로 가장 널리 쓰인 것은 선박용 레이더인데, 1946년부터 무기로서 발달된 레이더 기술의 평화적 이용이 시작되었으며, 현재는 거의 모든 선박에 각종 형식으로 설치되어 있다.
- 작동원리 ----------
레이더의 근본원리는 전파가 목표물에 부딪쳐서 반사하는 것을 이용하여 그 반사파를 포착하여 목표물의 존재를 알아내는 것이다. 이 때 반사파가 되돌아올 때, 송신(送信)한 전파와 겹쳐서 구별이 곤란하게 되는 것을 방지하기 위하여 고안되고 있는 방식은, ① 전파의 도플러 효과(Doppler effect)를 이용하는 방법, ② 송신전파의 주파수를 시간에 따라 변경하는 방법, ③ 송신전파로서 매우 짧은 시간 계속되는 전파(펄스파)를 사용하는 방법 등이다.
- 종류 ----------------
레이더는 반사하는 전파를 이용하는 방법에 따라 아래와 같이 구분한다. ① 목표물에서 반사해 온 전파만을 이용하는 1차 레이더(primary radar), ② 전파가 부딪친 물체에서 같은 주파수나 다른 주파수의 전파를 자동적으로 재발사하여 그 전파를 이용하는 2차 레이더가 있다. 또 용도에 따라 구분하면 항해용·항만용·항공용·항공기탑재용·기상용·중계용·사격용 레이더 등이 있는데, 레이더에서 송신하는 마이크로파는 송신 에너지가 초당 약 16만 2000마일의 속도로 전파되는 정속성(定速性)을 이용한다. 전파가 1마일 가는 데는 6.18μs가 걸리며, 1마일을 왕복하는 시간 2×6.18＝12.36μs를 1레이더마일(radar mile)이라 한다.
- 장비 -----------------
레이더의 주요 부분은 공중선부(안테나부)·송수신기부·지시기부의 3부로 구성되며 안테나부와 송수신기부가 일체(一體)로 된 것도 있다. 지시기는 관측자가 관측하기 쉽게 가까운 위치에 설치하며 필요한 조정 조작부분은 지시기에 집중 배치한다. 또한 안테나의 위치는 전파발사가 지장을 받지 않도록 선정하여 설치한다.
선박인 경우에는 레이더 마스트를 세워서 그 위에 설치하는 것이 보통이다. 항공기인 경우에는 동체 밑에 레이돔(radome)을 설치하고 그 속에 배치하거나 또는 기수의 하부 또는 동체의 제일 끝부분에 설치한다. 선박인 경우 레이더 마스트가 다른 물체보다 높아서 낙뢰(落雷)할 위험이 있을 때에는 레이더 마스트 또는 연통을 이용하여 피뢰침을 설치하면 안전하다. 이들의 장비를 설치할 때 주의할 사항은 안테나부와 송수신기부를 연결하는 고주파용 케이블을 알맞은 길이로 선정하지 않으면 측정거리상에서 오차가 발생한다. 그 이유는 케이블 내를 전파가 통과하는 데 시간이 소요되기 때문이다.
- 그늘 -----------------
레이더에서 보았을 경우 목표물 뒤에 그늘(shadow)이 되어 감추어진 부분은 물상이 있어도 영상으로서 레이더 지시면에 나타나지 않는다.
- 중계 ------------------
항만용 레이더, 비행장의 관제용 레이더들은 지상에 장비되어 있어 대개는 관측지휘소에 레이더안테나를 설치하면 지형이나 부근의 지물·건물 등의 영향을 받아 관측구역이 제한되거나 불확실한 영상이 나타나서 양호한 관측을 할 수 없게 된다. 이의 대책으로 가장 양호하게 관측할 수 있는 장소에 안테나를 설치하고 지시기(PPI:plan position indicator, RHI:range height indicator 등)는 다른 장소의 관측지휘소에 배치하는 것이 최선의 방법이다. 이 사이를 케이블로 연결하면 손실과 비용이 크므로 단거리만이 가능하며, 따라서 무선으로 연결하는 것이 가장 유리하다.
이와 같이 레이더의 화면을 떨어져 있는 장소에 무선으로 송신하고, 그의 지시기를 정상적으로 작동시키는 것을 레이더 중계(中繼)라 한다. 이 중계장치에는 A형과 B형이 있다. A형은 송신과 수신이 모두 고정국으로 되어 있으며 지향성(指向性) 안테나를 사용하는데, 방위의 동조는 비교적 간단하지만 정보의 전파경로가 지표(地表)에 따라 있으므로 도중에 있는 지형이 문제가 된다.
또한 수신국에서는 여러 가지 방식, 예를 들면, B스코프와 편심 PPI, 고도거리표시기들을 동시에 병용(倂用)하게 되는 경우가 많으므로 송신국에서의 데이터는 전부 중계할 필요가 있다. B형은 송신측과 수신측 중 어느 하나는 선박이나 항공기에 탑재하여 이동국으로, 설치할 경우로서 이 때에는 두 이동국은 상대적으로 이동하므로 안테나는 무지향성으로 하고 또 확실한 각도동조방식이 필요하다. 레이더 중계는 텔레비전 송수신방식과 유사하며, 중계용 송수신기는 텔레비전용을 다소 개량한 형식을 자주 사용한다.
- 한국공항의 레이더 ------------
국내 공항에 설치된 레이더 시설은 1차 감시레이더인 공항감시용 레이더(ASR)와 2차 레이더인 감시용 SSR가 컴퓨터(UNIVAC 8300)와 병설되어 자동 레이더 터미널 시스템 ARTS-III(automatic radar terminal system)을 구성하고 있다.
이 시스템은 2종의 레이더로서 송수신되는 항공정보가 컴퓨터에 의하여 체계적으로 자동처리되므로 항공관제를 정확하고 용이하게 하며, 항공기의 식별부호 및 방위·거리·속도·고도(高度)가 자동적으로 문자화되어 스코프에 표시되는 최신의 장비이다.
|