천마는 탐지 및 추적장치와 유도탄 8기, 사격통제장치를 단일 궤도형 장갑차량에 탑재한 집중형 유도무기다.
거리 20km, 고도 5km 이내로 들어오는 항공기 표적을 탐지·추적해 10km 이내에서 격추할 수 있는 한반도 전장 환경에서 효율성이 가장 높은 대공 유도무기체계로 평가받는다.
구성품별로 보면, 천마의 유도탄은 유도조종장치, 신관, 탄두, 구동장치, 지령수신기, 추진기관, 기체 등으로 구성되어 있다.
유도탄이 표적 근처에 도달하면 근접신관에 의해 파괴력이 높은 집중 파편식 탄두가 폭발해 표적을 타격하게 된다.
탐지 레이더는 펄스 도플러 방식이며 분당 40회 회전하면서 360도 전 방위를 관측한다.
탐지 레이더는 이동하는 표적을 탐지해 위협평가 및 탐지 간 추적을 실시한다.
추적 레이더는 탐지 레이더가 찾아낸 표적을 추적하며, 유도탄 발사 후 유도탄 추적과 유도명령송신 기능을 수행한다.
추적 간 건물이나 산(山)에 가려 표적을 놓치게 되면 그때까지의 표적 정보를 바탕으로 표적의 이동 방향을 예측한 후 예측된 방향에 빔을 발사해 표적을 찾는 예측 기능도 갖추고 있다.
적외선측각기는 유도탄 발사 초기에 유도탄을 추적 레이더 빔폭 안으로 유도할 때 유도탄의 위치를 탐지하는 장치이며, 주간감시카메라는 주간에만 운용하는 영상장비로 표적 주변의 영상을 제공한다.
일반적으로 유도탄을 표적 방향 근처로만 발사하면 유도탄이 알아서 목표물을 추적, 명중시키는 것으로 생각하기 쉽지만 그렇지만은 않다.
천마와 같은 지령유도방식에 따라 유도되는 유도탄은 발사 초기에 추적 가능한 각도(범위) 안에 반드시 들어가야만 한다.
천마에서 발사된 유도탄은 발사관을 이탈한 직후 곧바로 추적 레이더가 방사하는 빔 폭 안으로 들어가지 않는다.
그래서 추적 레이더 옆에 장착된 적외선 측각기를 가동시켜 유도탄이 추적 레이더 빔 폭 안으로 들어가도록 0.3~2.5초 동안 제어해줘야 한다.
이어 유도탄이 추적 레이더 빔 폭 안에 들어오는 그 시점부터 표적을 격추할 때까지 추적 레이더를 이용해 유도탄을 유도하게 된다.
이 과정에서 천마는 발사점에서 추적 레이더를 통해 유도탄과 표적이 일직선상(시선축)에 위치하도록 유도하는 시선지령유도방식(CLOS)을 적용한다.
유도탄과 표적이 추적 레이더의 정중앙에 일직선을 이루고 있는지를 지속적으로 측정하고, 또 그렇게 일치하도록 유도탄에 지령을 내려 비행시킨다.
사격통제장치에서 모든 유도 데이터를 산출하고 명령하므로 유도탄은 지령에 의해 마치 무선조종 비행기처럼 움직이게 된다.
시선지령유도방식은 장거리에서는 오차가 크기 때문에 비교적 사거리가 짧은 유도탄에 많이 적용되는데, 비교적 저렴하고 단순한 반면 명중될 때까지 계속 발사체로부터 유도되어야 한다.
천마의 차체는 소구경 포탄이나 파편으로부터 승무원을 안전하게 보호할 수 있는 장갑 구조로 새롭게 개발, 제작되었으며 한국과 같은 산악지형에서도 야전군 기동부대와 동시 기동성을 보유할 수 있도록 최고 시속 60km의 속도로 주행하고 10초 안에 30km/h까지 가속할 수 있는 능력을 보유하고 있다.
천마는 야전 작전 배치 이후 2004년 10월 19일에 첫 실사격을 공개 실시한 이후 2017년 11월 22일 실시된 육군의 2017년 대공사격훈련까지 13년 동안 적기로 묘사된 표적을 단 한 번의 실수도 없이 100% 명중, 격추시키는 탁월한 성능으로 명성과 신뢰를 함께 쌓아왔다.
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