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무기체계 개발의 새로운 패러다임

모델 기반 정의(Model Based Definition)

글. 한국형전투기사업단 한국형전투기항공기체계팀

시대 변화는 무기체계의 도면 설계 방식에도 변화를 불러오고 있다. 제품 설계와 제조 정보를 3D 모델로 시각화하는 모델 기반 정의(Model Based Definition)는 이제 선택이 아닌 필수요소가 되고 있다.

디지털 전환과 무기체계 개발환경의 변화

21세기 들어서 급속하게 진행하는 4차 산업혁명은 다양한 분야에서 디지털 전환을 촉진시키고 있다. 챗GPT와 같은 인공지능을 활용해 보고서를 작성하거나 빅데이터 분석을 통해 사용자가 관심을 가질 만한 쇼핑몰을 추천하는 일은 이미 흔한 일상이 됐다. 최근 중국에서는 다양한 로봇을 판매하는 전문 매장이 열릴 정도로 관련 기술이 생활 속에 깊숙하게 들어와 있다.

무기체계 분야에도 다양한 기술 변화가 일어나고 있다. 드론, 무인잠수정과 같은 자율무기체계에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있을 뿐만 아니라, 무기체계를 개발하는 현장에서도 디지털트윈, 3D 프린팅과 같은 첨단 기술을 도입하면서 디지털 전환을 위한 새로운 변화가 일어나고 있다. 이러한 개발환경의 디지털 전환의 중심에는 새로운 형태의 도면인 Model Based Definition(이하 MBD)이 있다.

MBD와 2D 도면

국방규격은 표준화업무 규정에 ‘군수품의 조달을 위하여 필요한 제품 및 용역에 대한 기술적 요구사항과 요구·필요 조건의 일치성 여부를 판단하기 위한 절차와 방법을 서술한 사항’으로 정의한다. 구성 요소에는 국방규격서, 도면, 품질보증요구서, 소프트웨어 기술자료, 특수 기술자료 및 부품·BOM(Bill of material) 등이 포함된다. 이 중 도면은 2D 또는 3D 도면으로 구분하고 있는데, 군수품의 형태, 치수, 내부 구조 등을 시각적으로 나타낸 자료를 뜻한다.

MBD(모델 기반 정의)는 제품 설계와 제조 정보를 3D 모델 자체에 포함시키는 방식이다. 제품을 입체적으로 이해할 수 있는 3D 모델과 2D 도면에서 제공되는 정보를 하나로 통합해 제공하는 형태로, 기존 다양한 형태의 2D 도면을 대체해 하나의 3D 모델만을 사용해 모든 정보를 전달할 수 있도록 만드는 기술이다.

기존의 2D 도면과 MBD의 차이는 지도책과 내비게이션을 이용해 길을 찾는 과정을 생각하면 쉽게 이해할 수 있다. 2D 도면은 마치 지도책으로 길을 찾는 것처럼 사용자가 도면을 해석하고, 관련된 정보를 찾아야 한다. 필요한 정보들이 도면마다 흩어져 있어, 전체 제품에서 해당 품목의 위치나 수량 등의 정보는 각각의 정보를 사용자가 해석하고 모아야 하기 때문에 해석 실수나 정보 누락 등의 위험이 따른다.

이에 반해 MBD는 내비게이션으로 길을 찾을 때, A지점에서 B지점에 이르는 전체 경로뿐만 아니라 세부 경로까지 시각, 음성 등 다양한 수단으로 사용자에게 정보를 제공해 주는 것과 같이 전체 제품에서 하위 품목에 이르는 전체 정보를 일관되고 정확하게 제공해 주어 오류의 가능성을 최소화한다.

◆ 3D 모델 + 2D 도면 = MBD

무기체계 개발의 새로운 패러다임

MBD는 무기체계 개발 과정의 다양한 정보를 디지털로 전환시키는 도구로, 이를 무기체계 개발에 적용하는 경우 얻을 수 있는 이익은 매우 많다. 우선 설계자의 의도를 명확하게 전달할 수 있어 설계 정확도와 일관성이 향상된다. 이를 통해 설계-제조 간 정보 전달시간을 줄이고 개발기간을 단축하고 효율성을 증대시킨다.

또한 MBD 데이터를 디지털트윈 기술과 접목하면 실시간 모니터링이 가능해지고, 운용 및 정비에 대한 최적화가 가능해 가동률을 높일 수 있다. 더 나아가 MBD 데이터를 PLM(Product Lifecycle Management) 시스템과 연계하면 수명주기 간 공급망 관리를 가능하게 한다.

결국 MBD는 무기체계 개발환경을 변화시키는 것뿐만 아니라 무기체계의 개발-운용-정비에 대한 각종 정보에 대한 디지털 전환을 가능하게 하는 기술이다. 총수명주기 관점의 무기체계 관리를 위한 주요 기술로 자리 잡고 있다.

무기체계를 개발하는 현장에서도 디지털트윈,
3D 프린팅과 같은 첨단 기술을 도입하면서 새로운 변화가 일어나고 있다.

세제지원으로 날개 단 K-방산

방산수출 투자 세제지원 확대

K-방산의 글로벌 경쟁력이 한층 더 강화된다. 글로벌 경쟁력 강화를 위해 ‘글로벌 공급망 진입 및 안정화 기술’을 신성장·원천기술로 지정하고, 연구개발과 시설 투자까지 세제 혜택을 확대했기 때문이다.

방위사업청이 기획재정부와 손잡고 국내 방산기업들의 글로벌 경쟁력 강화를 위한 새로운 지원책을 내놨다. 바로 ‘글로벌 공급망 진입 및 안정화 기술’을 신성장·원천기술로 추가 지정하면서, 연구개발(R&D)과 시설 투자까지 세제 혜택을 확대하기로 한 것이다.

지난해에도 방위산업 분야 세제지원을 시작했다. 추진체계, 군사위성체계, 유·무인 복합체계 등 3개 기술이 「조세특례제한법 시행령」에 포함되면서 연구개발과 투자에 세제지원이 가능해졌다. 하지만 당시에는 방산수출에 필요한 투자는 빠져 있었다. 이번 개편으로 기업들이 글로벌 공급망 진입을 위한 기술 개발과 시설 투자까지 혜택을 받을 수 있게 되면서 의미 있는 변화가 생겼다.

현재 러시아-우크라이나 전쟁과 글로벌 공급망 차단 등 불안한 국제 정세 속에서 향후 5년간 각국의 첨단 기술 경쟁이 심화될 것으로 전망된다. 이에 따라 국내 방위산업도 글로벌 공급망에 진입하고 자립 기술을 확보하기 위해 지속 가능한 성장이 필요했다. 정부가 방산 연구개발과 시설 투자에 대한 세제 혜택을 확대한 이유다. 연구개발에는 20~30%, 시설 투자에는 3~12%까지 세액공제가 적용되며, 방산업체뿐만 아니라 협력업체들도 함께 혜택을 누릴 수 있어 업계 전반의 활력이 기대된다.

이번 조치는 이재명 대통령의 ‘방산수출 기업 R&D 세액 감면’ 공약 이행의 일환이기도 하다. 방위사업청장은 “이번 세제 개편이 방산기업들이 글로벌 공급망에 안정적으로 진입하고 지속적인 수출 경쟁력을 확보하는 발판이 될 것”이라며, 앞으로도 실질적인 지원책을 계속 마련해 나가겠다고 강조했다. 글로벌 무대에서 한국 방산의 입지가 점점 커지는 지금, 세제지원이라는 든든한 지원군이 기업들의 뒷받침이 되어줄 전망이다.

◆ 국내 국방과학기술력 목표 및 방산수출 목표
◆ 글로벌 공급망 진입·안정화 기술
방산 수출

우리 군에 납품하던 무기체계를 방산수출 시 생산라인 추가, 구매국 맞춤형 개조·개발 등 R&D 기술 필요 K9자주포의 폴란드 수출 예시(개조·개발 사례)

공급망 안정화
  • 국제적으로는 미국-중국 패권 경쟁, 러시아-우크라이나 전쟁 등으로 인한 공급망 교란에 대응한 핵심 소재·부품·구성품 자체 개발
  • 글로벌 공급망 교란으로 인해 소재·부품의 납기가 지연되는 사례가 빈번하며, 수출 통제 대상 부품이 포함된 무기체계는 수출 제한
  • 방산업체는 원활한 수출을 위해 핵심부품 기술개발 및 생산·조립 라인 확충으로 공급망 교란 극복 및 국제경쟁력 강화 도모
첨단 기술 적용

국내 방산업체는 무기체계에 첨단기술을 접목하는 성능 개량이나 자체 개발을 통해 세계 방산시장 공급망 진입 시도 우리 군 소요 없이 수출용으로 개발(예시: 호주 수출 추진 중인 레드백)

◆ 글로벌 국방예산 추이(2010~2021년)
* 출처: SIPRI(2022년)

전천후 타격 능력 입증

해병대 상륙공격헬기 주야간 기관총 및 로켓 실사격 시험

국내 개발 중인 상륙공격헬기의 공격 능력이 세 차례에 걸친 주야간 실사격 시험으로 입증됐다. 이번 성공은 해병대의 상륙작전에 필요한 실질적 전투 능력을 확인하는 계기가 됐다.

국내 개발 중인 해병대 상륙공격헬기(MAH, Marine Attack Helicopter)의 공격 능력 검증을 위한 주야간 실사격 시험을 성공적으로 마쳤다. 이번 시험은 기관총과 무유도 로켓의 주야간 발사시험으로, 올해 상반기 총 세 차례에 걸쳐 실시됐다. 상륙공격헬기에는 20mm 터렛형 기관총, 2.75인치 유도·무유도 로켓, 공대지·공대공 유도탄 등 최신 무장이 탑재될 예정이다.

이번 시험은 헬기의 주야간 전투운용능력을 검증하는 핵심 절차로, 상륙작전에 필요한 실질적인 전투 능력을 확인하는 계기가 됐다. 특히 사격 시험의 성공은 해병대가 독자적인 항공전력을 실전에서 운용할 수 있는 기반을 확보했다는 점에서 의미가 크다.

상륙공격헬기는 해병대 상륙작전의 핵심 전력으로, 수리온 기반 국산 상륙기동헬기(MUH) ‘마린온’에 국산 소형무장헬기(LAH)에서 입증된 최신 항전·무장체계를 적용해 개발되고 있다. 지난해 12월 시제기가 첫 시험비행에 성공한 데 이어 이번 무장시험까지 순조롭게 진행되고 있다. 2022년 10월 개발 착수 이후 현재까지 약 70%의 개발 진도를 보이고 있으며, 앞으로는 함상운용능력 검증, 유도로켓 및 공대공유도탄 발사시험 등 주요 시험평가가 예정돼 있다. 개발 완료 목표는 2026년 하반기다.

향후 전력화될 상륙공격헬기는 해병대 마린온 상륙기동헬기가 적지에 투입될 때 엄호 임무를 수행하며, 지상 부대의 요청에 따라 화력지원 임무도 맡게 된다.

헬기사업부장은 “이번 주야간 실사격 시험 성공은 상륙공격헬기의 실전 배치를 위한 핵심 성능을 입증한 것”이라며, “향후 공대공미사일 사격 시험 등 후속 과정을 철저히 준비해 남은 개발 일정을 차질 없이 수행해 성공적으로 개발을 완료하겠다”라고 밝혔다.

이번 시험으로 상륙작전에 필요한 전투 능력과
해병대의 독자적 항공전력 운용 기반이 확보됐음을 입증했다.

◆ 사업 일정
◆ 무장시스템
◆ 특징
  • *기체 방염처리 등 부식방지 적용
  • *비행 중 이물질 제거를 위한 윈드쉴드 세척액 분사장치
  • *해상·함상 착륙 시 편리한 메인로터 접이장치
  • *장거리 통신용 HF 무전기, 보조연료탱크
  • *전술공중항법장치(TACAN) 장착
  • *스터브윙 무장장착대를 통한 다양한 무장 탑재 가능

보이지 않는 전쟁의 게임체인저, 전자전기

전자전기 사업

글. 감시전자사업부 전자전사업팀

현대전의 영역이 우주·사이버 공간과 무인시스템 등으로 확장되면서 전자전기 사업의 중요성이 점차 주목받고 있다. 과거에는 여러 사업에 부수적으로 통합되던 전자전기 분야가 이제는 현대전에 맞춰 독립적인 체계를 갖추기 시작한 것이다.

현대전에서는 각 무기체계의 성능만으로 승패가 갈리지 않는다. 정밀한 감시·정찰 능력과 실시간 공유·분석, 신속한 판단·결심해 자원을 할당하는 지휘통제 능력이 승패를 좌우한다. 이러한 능력은 전자기스펙트럼을 기반으로 한 네트워크를 통해 작동한다. 최근에는 전장영역이 우주·사이버 영역까지 확대되고 드론을 비롯한 무인시스템의 활용이 증가하면서 전자기스펙트럼을 얼마나 효과적으로 운용하고 방어하느냐, 즉 ‘보이지 않는 전쟁’에서 누가 주도권을 쥐느냐가 전쟁 승패의 핵심적 전제조건이 되고 있다.

독자적인 전자전기 사업

이런 배경 속에서 올해 착수를 추진하는 전자전기 사업에 주목할 필요가 있다. 전자전기 사업은 올해부터 약 8.5년간 약 1조 9,000억 원을 투입해 적 통합방공망체계와 무선지휘통제체계를 무력화하기 위한 전자전기를 업체 주관으로 연구개발하는 사업이다.

그동안 우리 군이 운영해 온 전자기전 무기체계는 모두 다른 무기체계에 부수적으로 통합되어 해당 무기체계의 자체 보호에 그치는 제한적인 수단에 불과했다. 그러나 이번에 개발하는 전자전기는 다르다. 전자공격 임무를 수행하는 독립적인 항공 플랫폼으로, 적 지역에 광범위하게 분포된 적 통신과 레이더를 원거리에서 교란하는 ‘원격지원 재머(Stand-off Jammer)’ 역할을 수행한다. 이를 통해 아군의 제공권 확보를 지원하는 전구급 자산으로 자리매김할 예정이다.

미국의 경우 저속 수송기 기반의 EC-130을 원격지원 재머로 운영하다가 최근 고고도·고속 비행이 가능한 비즈니스 제트기 기반의 EA-37B로 대체하고 있다. 이번에 우리가 개발하려는 전자전기는 이와 동등한 수준에 해당한다. 전자전기를 비롯한 다양한 무기체계 개발 기술과 경험을 보유한 미국도, 10여 년의 개발기간을 거쳐 이제야 전력화를 진행 중인데, 동급의 전자전기를 우리가 8.5년 만에 독자 개발한다는 것은 우리의 국방 R&D 역량이 얼마나 비약적으로 발전했는지를 가늠해 볼 수 있는 부분이다.

산업적 파급효과와 확장 가능성

특히 이번 사업은 전자전기 개발이 처음임에도 과감히 업체 주관으로 개발을 추진한다는 점도 시선을 모은다. 그동안 전자전 분야에 꾸준히 투자하고 기술을 축적해 온 국내 업체들이 역량을 본격적으로 발휘할 중요한 기회가 될 것이다. 이뿐만 아니라 1조 9,000억 원 규모에 달하는 전자전기 Block-I 사업에 이어 곧 진화적 성능을 적용한 Block-Ⅱ 사업도 별도 추진될 예정으로, 국내 방산업계에 미치는 경제적 파급효과는 상당할 것으로 예상된다. 나아가 전자전기가 현대전에서의 중요도가 날로 높아지고 있는 무기체계인 만큼 다양한 전자기전 무기체계로의 확장 개발과 향후 수출 가능성도 기대된다.

보이지 않는 전쟁의 게임체인저, 전자전기를 독자 개발하는 일이 쉽지 않은 도전이지만 역량을 집중해 성공적으로 개발해 낸다면 급변하는 안보환경 속에서 우리 스스로 미래 작전 환경을 변화시키고 안보역량을 한층 강화할 수 있을 것이다. 전자전기의 성공적인 개발을 통해 K-방산의 글로벌 위상을 한층 더 드높이고 방위산업 4대 강국으로 도약하도록 정부와 기업이 힘을 모아야 할 때다.

◆ 전자전기 임무 수행 형태
자체보호 재밍(Self-protection jamming)
호위 재밍(Escort jamming)
원격지원 재밍(Stand-off jamming)