함정용 무장 전술무인기의 효익성과 획득방향 > E-저널 2016년 ISSN 2465-809X(Online)

 

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제15호(09월) | 함정용 무장 전술무인기의 효익성과 획득방향

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Written by 홍종태, 강희각, 정일섭, 한승조 작성일16-10-13 17:14 조회2,128회 댓글0건

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함정용 무장 전술무인기의 효익성과 획득방향

 

 

국방과학연구소 홍종태, 강희각, 정일섭, 한승조

 

 

  Ⅰ. 서  론
 
  향후 연평해전이나 연평도 포격도발과 같은 상황이 또 다시 발생했을 경우 “적 근접지역에서 공격 및 정찰/감시가 가능한 무기체계를 즉각 투입하여 우리에게 보다 유리한 전투상황의 변화를 가져올 수 있는 방법은 과연 없는 것일까?”
  현대전에서 UAV 활용범위는 무한 확장되고 있는데 가히 필수적인 작전요소로 인식되고 있으며, 이는 보다 넓은 전장공간에서 비교적 소형의 무기체계로 효과적인 공격과 정찰, 경계임무 수행이 가능하기 때문이다. 그러한 측면에서 접적해역에서 작전하고 있는 해군 함정에서 상황 발생지역에 UAV를 즉각 투입하여 적 상공에 체공하면서 지시에 따라 즉시 표적을 타격하거나, 표적 정보를 실시간으로 전파할 수 있는 무기체계가 있다면 보다 효과적인 작전 수행이 가능하리라 판단된다. 특히 우리군에서 궁극적으로 추진하고 있는 Kill Chain 운용 속도를 해상에서 배가시킬 수 있을 것으로 판단된다.
  현재 무인기의 선두주자라 할 수 있는 미국과 이스라엘을 중심으로 소형의 정찰용으로부터 다양하고 복잡한 대형 무인 전투체계까지 개발 및 운용이 활발히 진행되고 있다. 특히 소형 전술무인기체계(STUAS : Small Tactical Unmanned Air System)의 경우, 현재는 물론 미래전장에서 군의 지휘관에게 전장인식 및 타격능력 운용에 대한 다양성을 제공할 수 있을 것으로 판단되고 있다. 그러한 측면에서 소형 전술무인기체계를 해상에서 운용하기 위해서는 여러 가지 해결해야 할 많은 난제들이 있지만 여전히 많은 장점을 가지고 있다는 측면에서 대형 무인기체계와 병행하여 운용이 시도되고 있다.
  본고에서는 미 해군의 무장 가능한 소형무인기 체계를 중심으로 분석하여, 이를 한국 해군이 효과적으로 활용 가능한 형태의 함정용 무장 전술무인 타격체계의 효익성과 획득방향을 검토하였다. 

 

Ⅱ. 본  론
  1. 무장 무인기 운용추세

  육군은 북의 장사정포 등 비대칭 위협에 대응하기 위해 무인기를 지속적으로 획득되고 있으며 전력발전 계획에 따라 다양하게 확충하고 있다. 현재 육군에서는 대대급, 사단급, 군단급 및 차기 군단급의 무인기를 국내 개발 및 도입하여 운용 중이다. 한편, 해군에서는 일부 정보함에서 소수의 감시정찰용 무인기를 운용하고 있으나 운용의 복잡성 때문에 순차적인 적용이 예상되고 있다. 하지만 미 해군에서는 육군과 공군의 무인기 운용 경험과 특성을 참고하여 분야별로 함정용 및 무장무인기를 활발하게 운용하고 있다. 운용목적에 따라 정찰수단으로부터 표적을 즉각 타격할 수 있는 체계로 점차 변화되어 가고 있다. 무엇보다도 무인기의 무장화는 운용인력의 감축과 위험요인을 대폭 감소할 수 있다는 측면에서 효과성이 입증되어 그 필요성이 점차 증대되고 있는 추세이다.
  미 해군은 이스라엘로부터 도입한 함정용 무인 정찰기 RQ-2 Pioneer를 시작으로 지속적인 기종변경과 성능개량을 추진해 왔으며, 최근에는 소형급 전술 정찰무인기 RQ-21A STUAS를 개발하고 있다. 무장 운용이 가능한 무인헬기 형으로는 MQ-8B Fire Scout, 소형화 기종으로 S-100 Camcopter를 운용 하고 있다. 미 해병대는 휴대용 정찰기와 소형급 정찰기 RQ-7 Shadow를 운용하고 있다. 소형 무인기의 무장으로는 헬파이어 미사일, GBU-44 바이퍼 스트라이크, 70mm 유도로켓 및 ATK G2M 탄이 대표적인 무기체계로 인식되고 있다. 한편 미래형 무인체계로 대형 정찰기 MQ-4C, 공군과 함께 추진하는 무인전투기 사업 J-UCAS사업으로 X-47 UCAV를 개발하고 있으며, 함포에서 발사하는 Drone Swarms 사업도 추진하고 있다. 

  2. 전술 무인기 무장화 동향 및 효익성
  미 해군은 1985년도부터 이스라엘 IAI사의 RQ-2 Pioneer(STUAS)를 도입하여 함정에서 운용하고 있으며 후속으로 RQ-5 Hunter를 사용하고 있다. 해병대에서 사용하는 RQ-7 Shadow의 후속으로 미래체계 RQ-21A STUAS를 개발하고 있다. Hunter용 무장으로 G2M(GPS Guided Missile) 유도형 자탄이 개발되었으며, 무장 운용이 가능한 무인헬기 형으로는 MQ-8B Fire Scout를 운용한다. Fire Scout는 수직이착륙이 가능한 UAV로 다양한 임무수행이 가능하며, 미 해군은 LCS(Littoral Combat Ship)급 함정에서 운용하고 있다. Neptune은 함정에서 사용하기 쉽도록 최적화된 무인기라 할 수 있으며 함정에서 발사되고 해상에서 회수한다. 수송용 컨테이너는 발사관 역할을 하며 소형 함정에서 운용이 용이하다고 볼 수 있고, IR 및 컬러 비디오 센서를 장착하고 소형 Payload를 낙하시킬 수 있다. 또한, 데이터 링크는 해상에서의 운용을 위해 최적화되었다.


  전술용 무인기는 일반적으로 작전반경을 100~500km, 운용시간은 2~7시간을 기준으로 설정한다. 4시간 운용 시 작전반경은 200km 수준이다. 국제적으로 전술형 무인기 4대를 운용하는 체계의 비용은 US $10M 수준으로 알려져 있다. 2003년도 미 국방부의 UAV 신뢰도 보고서에 따르면, 1997년도에 ACTD(Advanced Concept Technology Demonstration, 신개념기술시범)가 종료된 대형 무인기 Predator는 초기모델을 거쳐 RQ-9 Predator로 개선되면서 MTBF(Mean Time Between Failure, 평균무고장시간) 2,000시간, 100,000시간당 Failure Rate “1”로 유인 항공기에 버금가는 신뢰도 99.99%를 달성하였다고 보고하고 있다. 초기 Hunter는 Pioneer와 유사한 결함률을 보였으나 1980년대 이스라엘의 기술수준에 기인된 것이며, 1990년대에 미 정부/계약자간의 면밀한 분석 및 품질관리에 의한 모터 구동기와 비행제어 S/W 등이 보완되어 결함률이 혁신적으로 개선되어 운용되고 있는 것으로 보고되었다. 


  UAV는 잠수함이 작전을 수행할 수 없는 지역에서 기뢰, 잠수함, 소형 함정을 탐지하는데 활용될 수 있다. 유인헬기의 기뢰탐지기와 같이 협동으로 작전이 가능하고, 장착된 전자광학장치의 능력은 지속적인 발전을 이룰 것으로 예상된다. Fire Scout와 같은 무인무장헬기는 레이저 유도 70mm 로켓인 APKWS(Advanced Precision Kill Weapon System)을 탑재하여 운용 중에 있고, EO/IR 센서는 경비함의 미사일표적을 지시할 수 있다. 이러한 무장 전술무인기는 미국 뿐 아니라 이스라엘에서도 활발한 연구가 진행되고 있다. 이스라엘의 IAI의 I-View는 작전상황에 따라 Payload를 무장 또는 표적 탐지장치로 변경하여 장착이 가능하며 함정에서 이/착륙이 가능하고, 특히 유도형 Parafoil을 이용하여 함정의 갑판에 정확한 착륙이 가능하다.

  3. 해군용 무장 전술무인기 획득방향
  함정용 무장전술무인기는 적 함정 또는 해안으로부터 공격이 예상되는 지역 상공에 무인기를 사전에 투입하여 적 위협세력을 직접 타격하여 무력화시키는 새로운 개념의 해상무기체계이다. 이를 운용하기 위해서는 전방기지, 도서 및 함정에 발사대 및 통제용 데이터 링크 시스템이 필요하다. 특히 함정에 탑재하기 위해서는 중량 50kg 내외의 발사체이기 때문에, 비교적 큰 시설 소요나 개조개장이 불필요할 것으로 판단된다. 다른 무기체계와 연동성 측면에서도 독자 운용이 가능한 무기체계로 최대 사거리 150km로 육상표적 공격도 가능하다. 전방 접적해역(NLL 등)에서는 활동 중인 함정의 경우 탑재된 무인기의 장거리 운용이 가능해짐에 따라 적해안포 및 유도탄 사거리 외곽에서 안전한 함 운용이 가능해질 것이다. 또한 무인기에 회수기능을 갖추게 하여 발생하는 위협수준에 따라 상황별 직접공격하거나 또는 위협만을 가한 후 복귀가 가능하게 될 것이다.
  함정용 무장전술무인기의 보다 효과적인 활용을 위해서는 아래와 같이 추가적인 전술목표 달성의 고려가 필요하다.

  • 공군 전투기 대비 저수준의 위협에 대한 대응이 용이하고 인명/장비보호 측면에서 유리
  • NLL 인근 해역에서 도주하는 적 함정을 모니터로 주시하면서 추격 및 공격이 가능
  • 기 운용중인 감시정찰체계에 부가하여 독자적인 실시간 정보감시, BDA(Battle Demage Assessment) 및 타격 능력 보유
  • 평시, 탄두에 화약 대신 비살상 최루제/섬광제 등을 추가로 운용할 시 어선통제, 대해적 작전 및 경비세력으로 운용 가능

 전시 운용 개념 :
  • 적 함정에 대한 핵심부위를 선별 공격(센서 및 무장과 연동)
  • 적 해안포 및 해안유도탄 기지 내 핵심시설 공격
  • 개전 초 다수의 공기부양정 및 고속상륙정에 대한 동시 대응 공격

 평시 운용 개념 :
  • 연평해전과 같은 유사 상황 하에서 도주 함정 공격
  • 대 해적작전 시 위협 또는 공격
  • 전방도서/기지 내 배치하여 국지전 상황에 대응

 
  소요기술 요구사항 :
   • 무인기와 미사일이 결합된 타격체계로 공격각도가 자유로운 형태로 비행하는  특성을 보유
   • 낮은 음향 및 육안 식별특성을 갖도록 설계되어야 하며, 가솔린 엔진에 추가적 발전 방향으로 전기모터 이용방안 강구
   • 구름 및 주야상황에서 운용 가능한 EO/IR탐색기와 통신레이더, 지상통제장치 운용 필요.
   • 해무 등 기후조건을 극복할 수 있는 형태로 개발하며, 상용 레이저 영상센서 요구
   • 상황별 위협 수준에 따라 중도 공격임무 포기 또는 자폭공격 불필요 시 복귀 및 회수가 가능한 기능 보유
   • 다수 표적 동시 대응공격을 위해 발사대에서 발사탄수의 통제 가능
   • 이동표적의 공격이 가능하도록 Lock on 기능을 보유
   • 제작비용 최소화를 위해 상용구성품의 최대한 활용
   • 지상통제장치 기능으로 작전운용 기능, 정찰임무 기능, 표적 탐지 및 추적기능,  임무철회 기능
   • 작전거리 확대를 위해서는 추가적인 중계모듈 운용 필요

 

 4. 기대효과
  향후 지상차량을 발사 플랫폼으로 하는 전력화의 확대가 가능할 것으로 판단되며, 정찰감시 측면에서 활용이 가능하고, 실시간 결심-타격 능력이 확보되어 군사적 기대효과가 예상된다. 단지 함정운용 측면에서 회수를 위해서는 여러 가지 기술적 문제점의 극복이 필요할 것으로 판단된다. 하지만 미 해군에서도 이러한 문제점을 우선 해결하기 위해 무인헬기 MQ-8B Fire Scout를 사용 중이며, 여기에서도 표적정보 획득은 물론 로켓까지도 운용이 가능하다. 미래 국내 기술기반이 축적된 무인헬기 및 틸트로터형 무인기 등을 기본 플랫폼으로 사용하는 드론화지능자탄(DSS : Dronized Smart Submunition)이나 함정공격용 공용자탄(CSS : Common Smart Submunition)을 사용하는 무기체계가 새로운 대안이 될 수 있을 것이다.
  무인기와 관련된 국내 방산업체로는 대한항공, 한국항공, 유콘 시스템 등에서 다양하게 기술을 축적하고 있으며, 일부 핵심부품 및 센서는 해외 협력선이 충분하게 구축되어 있어 확보하는데 문제가 없을 것이다. 해외에서 개발 운용중인 대표적인 전술무인기로는 미국의 RQ-7B Shadow를 들 수 있으며 중대형 무인기로는 이스라엘의 HERON이 국제적으로 큰 관심을 불러일으키고 있다.

 

Ⅲ. 결  론
   함정용 무장전술무인기 활용측면에서 획득된 정보는 급속도로 발전된 Data Link를 통해 모함 외에 항공기, 특수부대 등에서 실시간 표적정보 획득 및 공격이 가능하게 될 것이다. 무장 능력 또한 발전하여 탑재된 무장으로 원하는 표적에 대해 정밀타격이 가능하게 될 것이다. 그러한 측면에서 이 무인기는 NCOE 환경 하에서 효과적인 운용이 가능하게 될 것이며 해당 지역 내에 다른 타격체계가 없을 경우 단시간 내 표적의 공격이 가능할 것이다.
  레이더의 함정 인식은 레이더 영상으로 확인되는 반면 무인기 IR 영상체계는 실물과 같은 영상의 획득이 가능하므로 지휘관의 상황판단에 중요한 역할을 할 수 있다.           

            
  앞에서 제시된 함정용 무장전술무인기는 PKX급 이상의 전투함에 탑재하여 운용하는 것이 적절할 것으로 판단된다. 전방 접적해역에서 작전 중인 함정에서 운용할 경우 서북 도서지역의 상황발생 시 즉각 대응이 가능할 것이다. 함정에 탑재하여 운용하기 위해서는 좁은 공간에 발사대 설치가 가능해야 하고, 개조개장 및 성능개량 소요가 적으면서 함정의 센서체계인 레이더 등의 활용도 가능해야 할 것이다.
  국내에는 무인기 및 최신 유도탄/탄약에 관련된 기술기반은 충분한 상태이므로 개념 연구단계를 거쳐 한국형 개념으로 발전이 가능할 것으로 판단된다. 개발기간 단축을 위해 일부 핵심기술의 경우 해외 협력을 추진하는 등 ACTD를 통해 사업이 추진된다면 단기간 내 전력화 추진이 가능할 것으로 판단된다.

참고문헌
[1] F. Cragin Pearson II, “The way ahead for maritime UAVs”, Naval War College, 2006.
[2] Brien Alkire and James kallimani, “Applications for navy Unmanned Aircraft
    Systems”, RAND, 2010.
[3] “Unmanned Aerial Vehicle Reliability Study”, Office of the Secretary of Defense.

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