VOL 117
2022 FEBRUARY
VOL 117
2022 FEBRUARY
DAPA 연구록
DAPA 연구록 ②
과학기술의 발전은 국방로봇분야에서 땅과 바다에 모두에서 변화를 일으키고 있다. 특히 바다에서는 사람이 움직일 수 있는 환경적인 제약으로 무인체계를 통한 개발과 운용이 강조되고 있다. 해양무인체계는 함정과 잠수함의 작전이 제한되는 연안지역이나 위험지역 등에서의 감시정찰, 적 함정·잠수함과 기뢰의 탐색·대응. 해양 정보 조사 등에서 활용할 수 있다.
첨단기술사업단 인공지능로봇사업팀
국내의 해양무인체계는 크게 ‘무인수상정’과 ‘무인잠수정’으로 분류된다. 무인잠수정은 인간이 직접 잠수복을 착용하거나 잠수정을 타고 들어가 탐사 및 작업하는 데 따르는 시간적 제약과 위험을 감소시키기 위해 개발됐다. 국내 무인잠수정에 대한 연구는 민수분야의 경우 1980년대 후반부터 한국해양과학기술원과 선박해양플랜트연구소 등을 중심으로 이루어지고 있다. 국방분야에서는 국방과학연구소를 중심으로 1970년대 후반부터 어뢰, 잠수함, 소나 등의 수중무기체계와 이와 관련된 센서 체계에 대한 기술 개발이 진행되고 있다.
무인수상정은 2019년 국방과학연구소와 한화시스템㈜이 함께 개발한 복합임무 무인수상정 M-서처가 대표적인 개발사례다. 이는 국방과학연구소가 무인수상정 자율 주행 연구에서 운용했던 ‘트레이서’의 연구결과를 기반으로 제작한 것이다. 이와 별개로 2015년 방위사업청에서 민간기술의 국방분야 적용을 위해 민군 기술적용 연구사업을 추진해 ㈜LIG넥스원이 주관기관으로 선정했다. 이를 통해 8m급의 연안 감시정찰용 무인수상정인 해검-Ⅰ을 개발하는 데 성공했다. 이를 기반으로 ㈜LIG넥스원은 해검-Ⅱ, 해검-Ⅲ를 개발했다.
전력화를 목표로 진행되는 해양분야 국방로봇 사업으로는 수중자율기뢰탐색체, 정찰용 무인수상정, 정찰용 무인잠수정 등이 있으며, 현재 무기체계로 소요 결정되어 체계 개발 또는 핵심기술개발 사업이 추진 중이다. 또한 무인기뢰처리기-II 양산사업은 지난해 전력화가 완료됐다.
수중무인체계인 무인기뢰처리기-Ⅱ는 음탐기와 TV카메라 등이 장착되어 수중 기뢰를 폭약으로 폭발시키거나 계류삭1을 절단하여 제거한다. 이는 해외에서 도입하여 운용해 왔던 무인기뢰처리기가 노후화되어 국내 기술로 개발해 2020년에 전력화를 완료했다. 무인기뢰처리기의 앞부분에 장착된 자체 음탐기는 수중 물체를 탐색해 시각식별이 가능한 거리까지 접근시킨 후 TV카메라로 기뢰 여부를 확인한다. 해저기뢰는 기뢰제거용 폭약을 설치해 폭발시켜 기뢰를 처리한다. 계류기뢰는 폭발식 절단기로 계류삭을 절단해 기뢰가 수면으로 부상하면 함포나 폭발물 등을 이용해 처리한다.
수중에서 자율적으로 움직이며 기뢰를 탐색하는 체계인 수중자율기뢰탐색체는 무선 원격조정과 자율주행이 가능하다. 소나, 수중광학카메라, 초음파 발신기 핑어 등을 장착해 장애물 회피 및 자동복귀 기능을 지녔다. 이는 기뢰 탐색뿐만 아니라 수중 감시정찰 전력으로도 운용이 가능한 국내 최초의 수중자율 무인체계로서 현재 체계 개발을 추진하고 있다.
무인기뢰처리기가 소해함정과 유선으로 연결해 조정하고 통제되지만 수중자율기뢰탐색체는 무선으로 원격조정과 자율주행이 가능하고 수중 운용시간 또한 무인기뢰처리기보다 7배 이상 늘어났으며, RF통신을 통해 10km 이상 떨어진 곳에서도 지휘 통제할 수 있다.
정찰용 무인수상정은 NLL 근해, 주요 항만 등 연안해역에서 감시·정찰 임무와 착저 잠수함 및 기뢰 탐색 임무를 수행하기 위해 장애물 회피 및 자동 복귀 등 자율운항 기능을 보유한 10톤급의 무인함정이다. 수중탐색음탐기, EO/IR 등 탐지장비와 항해레이더, 관성항법장치 등 항법장비를 장착하고 있고 현재 획득방안을 검토 중이다.
정찰용 무인잠수정은 한반도 인근해역 및 기지근해, 집결지 등에서 주변국 잠수함, 수상함 등 표적을 은밀 감시하고 조기 경보할 수 있는 수중 장비다. 30일 이상 수중에서 체류할 수 있는 것이 특징으로, 수중 음향, 수상 광학, 통신·전자정보 수집 및 전파 능력이 필요하며 이를 구현하기 위한 핵심기술을 개발하고 있다.
1 부력을 갖는 기뢰 본체를 무거운 닻에 연결시켜 수면 위로 부상을 막아주는 줄
해양무인체계는 미래전 양상, 유인전력과 무인전력의 역할 분담 및 협업, 인명 중시 개념 확산, 주변국 등 잠재적 위협에 대한 대비 등을 위해 기존 유인전력으로 수행하던 작전 영역으로도 그 범위가 확대될 것이다.
무인수상정은 감시정찰용에서 기뢰전, 대잠전 등이 가능한 다목적 임무를 수행하는 방향으로 발전하기 위해 고속·고내항성, 임무장비 모듈화 설계, 군집 제어 기술 등 다양한 기술이 개발되는 추세다. 그리고 원거리 위성통신체계 구현 및 자율제어기술 등의 개발로 다수의 무인체계와의 협동작전 및 기존 유무인 전력과의 복합적인 입체작전 수행이 가능해질 전망이다.
무인잠수정은 대기뢰전, 감시정찰전, 대잠전 및 수중네트워크 역할 등의 임무를 수행하는 방향으로 발전하는 경향이다. 특히 인공지능(AI)을 활용한 자동표적인식(ATR, Auto Target Recognition) 기능 구현이 최대의 화두다. 특히 수중 장기체류를 위한 연료전지기술, 음파 등을 이용한 수중통신기술, 소나와 항법센서를 혼합한 수중항법기술 등의 개발을 통해 유인전력 및 무인수상정과의 협업체계를 구현하고 어뢰 등 공격용 무장 탑재를 통한 공격용 무인잠수함으로 대형화되는 추세를 보인다.
앞으로 해양무인체계는 미래 전장 환경에서 기존의 유인 전력과 로봇, 무인기, 무인함정 등 무인 전력과의 복합 전투 수행을 통해 운용인력 절감 및 인명 피해를 최소화하고, 작전 수행의 안정성 향상과 인간의 능력을 초월하는 임무 수행을 가능하게 하는 무기체계로 발전할 것으로 전망된다.