산업통상자원부와 방위사업청이 주관하는 ‘저궤도 상용위성통신 기반 잠수함 위성통신체계 개발 및 구축’ 과제는 잠수함 스노클 항해 시 저지연(20~40ms)·고속 전송 통신을 확보하기 위한 총 55억 원 규모의 핵심 민·군기술적용 연구사업입니다.
본 과제는 Ku 대역의 능동형 전자식 위상배열(ESA) 안테나 개발부터 전용 레이돔 수밀 설계, 마스트 탑재에 따른 피탐 가능성 저감 설계까지 극한의 해양 전장 환경을 극복해야 하는 고난도 프로젝트입니다.
성공적인 군 적용 시험평가(TRL 8단계) 달성을 위해서는 물리적 시제 제작 전 가상 환경에서의 완벽한 전자기 적합성 및 통신 링크 검증이 필수적입니다.
모아소프트는 안테나 설계부터 레이더 반사 면적(RCS) 최소화까지, 국방 M&S(Modeling & Simulation) 및 통합 전자기(EM) 시뮬레이션 분야의 독보적인 기술력으로 체계업체의 가장 강력한 R&D 파트너입니다.
1. RFP 핵심 개발 요구사항 및 모아소프트 상세 기술 매칭
모아소프트는 잠수함 위성통신 마스트 구축에 필요한 4대 핵심 해석 영역(안테나 환경, Radar Signature, 전파/통신 환경, 통합 EM 업무)에 대한 고도화된 기술 솔루션을 제공합니다.
① 능동형 위상배열(ESA) 안테나 환경 3D EM 분석
· RFP 요구사항: 400x350x300mm 미만의 협소한 공간 내 탑재 가능한 Ku 대역 능동형 전자식 위상배열 안테나 설계 및 스캔 각도 ±55도 이상의 빔포밍 특성 구현.
· 모아소프트 기술력 :
- 안테나 EM 모델링 및 성능 분석 : ESA 안테나의 배열 구조와 빔 조향(Beam Steering) 특성을 3D 전자기장 해석으로 정밀하게 시뮬레이션합니다.
- Co-site(안테나 간) 간섭 분석 : 전용 레이돔 내부의 제한된 공간에서 발생하는 전자파 간섭과 왜곡 현상을 분석하여 탑재 환경에서의 운용 성능을 최적화합니다.
② 잠수함 은밀성 확보를 위한 Radar Signature (스텔스/RCS) 분석
· RFP 요구사항: 잠수함의 생존성과 직결되는 마스트 상단 레이돔의 피탐 확률 최소화 설계 및 MIL-STD-810H 기반 가혹한 환경(70 bar 수압 등) 충족.
· 모아소프트 기술력 :
- RCS 특성 분석 : 독보적인 Radar 해석 모델 구성을 통해 레이돔의 3D 형상 및 유체소음 방지 재질에 따른 레이더 반사 면적(RCS)을 전방위에서 정량적으로 산출합니다.
- ISAR 및 Doppler 영상 분석 : 해수면 클러터(Clutter) 환경을 반영한 고도화된 스텔스 해석 기법을 통해 적의 탐지 체계를 기만할 수 있는 최적의 레이돔 형상을 제안합니다.
③ 고속 통신 링크 및 전파 환경(Propagation) 분석
· RFP 요구사항 : 업링크/다운링크 2Mbps 이상, 지연시간 150ms 이하의 통신 성능 확보 및 전자파 시험(MIL-STD-461G) 통과.
· 모아소프트 기술력 :
- 전파 및 통신 간섭 분석 : 잠수함 운용 환경(해수면, 대기)을 반영한 전파 해석 모델을 구성하여, 경로 손실(Path Loss)과 통신 커버리지를 가상으로 예측합니다.
- 전자파 적합성(EMC/EMI) 입증 : 함정 전원(220V) 연동 시 발생하는 노이즈 및 간섭 현상을 선제적으로 분석하여 MIL-STD-461G 규격 통과를 위한 설계 가이드를 제공합니다.
④ 디지털 트윈 기반 통합 EM 업무 프로세스 구축
- 모아소프트 기술력 : 단편적인 해석을 넘어, 업무 공정 관리/개선 및 전처리/해석 프로세스를 융합한 ‘통합 EM 업무 효율 분석’ 환경을 구축합니다. 이를 통해 연구진의 데이터 신뢰성을 높이고 개발 기간을 혁신적으로 단축합니다.
2. 심층 기술 Q&A
국방 무기체계 연구진들이 제안 단계에서 가장 중요하게 검토하는 기술적 난제에 대한 모아소프트의 해답입니다.
Q1. 잠수함 마스트 상단이라는 좁은 밀폐 공간에서 안테나와 두께 15mm 레이돔 간의 전파 왜곡(Radome Boresight Error) 현상을 어떻게 해결합니까?
A1. 모아소프트의 안테나-탑재체 연동(Co-site) 분석 기술을 적용합니다. 레이돔의 유전율, 두께(15mm), 형상 곡률이 Ku 대역 주파수 투과율에 미치는 영향을 3D EM 시뮬레이션으로 가시화하여, 빔포밍 성능 손실(Insertion Loss)이 발생하지 않는 최적의 안테나 배치 및 레이돔 두께 보정값을 설계 단계에서 도출합니다.
Q2. 70 bar의 심해 수압과 400g 수준의 충격시험 조건 등 가혹한 환경 조건을 물리적 시제 제작 전에 어떻게 검증합니까?
A2. 비용과 시간이 막대하게 소요되는 환경시험에 앞서 다물리계(Multi-physics) 가상 검증을 수행합니다. 전용 레이돔과 베드의 수밀 접합 구조에 수압 70 bar 및 진동/충격(MIL-STD-810H/167-1A) 하중을 인가하여 파손 리스크 및 누수 지점을 사전에 완벽히 식별합니다.
Q3. 스노클 항해 중 수면 위로 노출되는 레이돔의 피탐 저감(스텔스) 성능을 어떻게 입증할 계획입니까?
A3. 모아소프트 EM사업부의 Radar Signature 분석 솔루션을 적극 활용합니다. 복합소재로 제작된 레이돔 표면에서의 전자기파 산란 특성을 해석하고, RCS(레이더 단면적) 및 ISAR 영상 특성을 수치화합니다. 이를 통해 통신 주파수의 투과손실을 최소화하면서, 마스트 상단 레이돔의 레이더 산란 특성과 피탐 가능성 저감 효과를 제안서에 정량적으로 제시할 수 있습니다.
3. 과제 성공을 보장하는 모아소프트 파트너십
1. 시제 제작 비용 및 기간 획기적 단축 : ESA 안테나 설계, 레이돔 RCS 분석, 전파 환경 해석을 100% 디지털 기반의 가상 환경(M&S)에서 사전 검증함으로써 3년의 촉박한 개발 일정을 완벽히 준수합니다.
2. 사전 성능 입증을 통한 군 시험평가 통과 보장 : 통신 음영 분석, 지연시간(150ms 이하) 달성 예측, 전자파 적합성 검증 등 시스템 탑재 상태에서의 운용 실증 데이터를 선제적으로 제공합니다.
3. 압도적인 제안 경쟁력 확보 : 정량적인 3D EM 시뮬레이션 결과와 RCS 피탐 저감 데이터를 제안서에 직접 반영하여, 국방 규격 충족 가능성과 기술적 우위성을 심사위원들에게 가장 직관적으로 증명할 수 있습니다.
해양 네트워크 중심체계의 체인저가 될 잠수함 저궤도 상용위성통신체계 개발, 모아소프트의 경험 기반의 압도적인 전자기(EM) 시뮬레이션 및 가상 검증 기술로 완벽한 국산화를 달성하십시오.
문의 및 기술 협력
- 대표 문의: 02-420-3203
- 홈페이지: https://moasoftware.co.kr/contact-us/
- 기술 협력 분야: ESA 안테나 빔포밍 EM 해석, 레이돔 RCS 및 Radar Signature 분석, 전파 통신 커버리지 해석, MIL-STD-810H/461G 환경 사전 실증, Co-site 전자파 간섭 분석.
