한국항공우주연구원

  지난 호에서는 미국 방위고등연구계획국에 대한 간략한 소개와 함께 국내 6개실 중 항공 분야 프로젝트를 수행 중인 2개실(전략기술실/전술기술실) 중 전략기술실에서 수행 중인 항공 분야 프로젝트에 대해 살펴보았다. 금번 호에서는 전술기술실에서 수행 중인 항공 분야 프로젝트에 대해 살펴보고자 한다. 전술기술실에서는 전략기술실(3개)보다 많은 8개의 항공 분야 프로젝트를 수행 중에 있다.
  전술기술실의 목표는 지상/해양(해상/해저)/항공/우주 시스템 분야에서 혁신적인 신규 플랫폼을 시현하는 것이다. 또한 고성능/고위험 기술을 바탕으로 전략/전술적인 기습능력을 제공하거나 상대의 기습으로부터 방어하는 능력을 확보하는 것을 임무로 하고 있다.
  현재 전술기술실에서 수행 중인 항공 분야 프로그램은 총 8개로 1) ALIAS(Aircrew Labor In-Cockpit Automation System), 2) ARES(Aerial Reconfigurable Embedded System), 3) CODE(Collaborative Operations in Denied Environment), 4) HAWC(Hypersonic Air-breathing Weapon Concept), 5) PCAS(Persistent Close Air Support), 6) TBG(Tactical Boost Glide), 7) TERN(Tactically Exploited Reconnaissance Node), 8) VTOL X-plane(Vertical Takeoff and Landing Experimental Plane)이 이에 해당한다. 본 호에서는 미국 방위고등연구계획국 내 전술기술실에서 수행 중인 8개의 항공 분야 프로젝트 중 1) ALIAS, 2) ARES, 3) CODE, 4) HAWC에 대해 살펴보고자 한다.
  군용기는 임무 안전성과 성공률이 향상되는 방향으로 자동화가 진행되어 왔다. 하지만 자동화된 대부분의 항공기 운영사는 여전히 엄청나게 복잡한 인터페이스를 조작해야 하며, 긴급상황 등에 효율적으로 대처할 준비가 되어 있어야 한다. 이러한 상황에서 항공전자공학과 소프트웨어의 도움을 받을 수 있지만, 기체당 수천만달러의 비용으로 인해 개발과 시험, 전력화가 어렵다는 한계가 있다. 이러한 한계들을 극복하기 위해 방위고등연구계획국에서는 ALIAS 프로그램을 고안하였다. 자동화 시스템의 일환으로 ALIAS는 이륙부터 착륙까지 모든 임무수행 지원을 목표로 하며, 심지어 항공기 시스템 오류와 같은 치명적인 오류가 발생한 상황에서도 동작할 수 있도록 설계하고자 하고 있다.
  또한 ALIAS는 비행안전을 극대화할 수 있는 지속적인 상황감시능력과 비행과정을 빠르게 기억해낼 수 있는 능력을 갖고 있다. 아울러 손쉬운 터치방식과 음성 인터페이스로 기존 기체에 조립과 탈거가 가능한 키트의 형태로 되어 있어 조종사와 상호작용이 용이할 것으로 기대된다. 또한 ALIAS에는 특정임무 수행을 위한 새로운 자동화 기능을 추가, 통합할 수 있는 플랫폼의 형태가 될 예정이다.
  ARES 프로그램은 다양한 탑재체 수송이 가능한 무인 플랫폼을 운영하기 위해 설계된 수직이착륙 비행 모듈이다. 이러한 ARES 수직이착륙 비행 모듈은 자체 전원, 연료, 디지털화된 비행제어 및 원격 지휘통제 인터페이스를 포함하도록 설계되었다. 또한 2개의 틸팅이 가능한 덕티드 팬(Tilting ducted fan)이 효율적인 정지비행 능력과 착륙능력을 제공할 것으로 예상된다. 또한 틸팅기능을 활용해 신속하게 고속순항비행으로의 전환이 가능하다. ARES 비행모듈은 특별한 목적을 띤 탈착가능한 임무모듈을 현장에 투입하거나 회수할 수 있도록 설계가 되어 있고, 탈착가능한 임무모듈은 화물수송/사상자후송/정보감시 및 정찰(ISR) 등의 임무를 수행할 것으로 전망된다. ARES 프로그램은 1) 이륙중량의 40%가 넘는 3,000파운드 가량의 적재량 탑재, 2) 경비행기 수준의 비행성능, 3) 일반적인 헬기 착륙장 크기 절반 정도 크기의 착륙장에 착륙가능, 4) 평시 수직이착륙 운영과 불시 선박기반 착륙장(Ship-based landing sites)에 착륙가능, 5) 무인운영 등이 장점들로 꼽힌다.
  세 번째로 소개하게 될 전술기술실의 항공 프로그램은 다음 배경 하에 출발이 되었다. 미군은 무인항공시스템에 대한 연구개발로 인해 정보감시 및 정찰임무부터 전술적인 공습에 이르기까지 다양한 임무수행에서 그 능력을 인정받았다. 하지만 현재 대부분의 시스템이 비행 조종사와 센서 운영사(방대한 원격측정 자료의 분석에 의존한)의 지속적인 조종이 필요한 상황이며, 이로 인해 무인항공시스템의 운영의 확장성과 비용 효율성 등에 심각한 제약을 주고 있다. 이러한 한계 속에서 CODE 프로그램은 새로운 알고리즘과 소프트웨어로 기존의 무인항공기의 임무수행 역량 증대와 더불어 제약적이거나 대치 중인 환경에서 무인기 운영을 위한 미군의 능력을 증대를 꾀하여 앞서 언급된 기존 무인항공 시스템의 한계를 극복하는 것을 목표로 하고 있다.
  CODE 프로그램에서는 특히 한 명의 감독과 통제 하에 여러 그룹들의 무인항공 시스템이 협업할 수 있는 역량을 향상시키기 위한 기술개발과 시현에 초점을 두고 있다. 이런 시스템 속에서 개별 무인비행체들은 지속적으로 자신이 처한 상황과 환경을 판단하고 현재 타무인항공시스템과의 협업을 위한 제안들을 임무감독자에게 전달할 수 있다. 임무감독자는 이러한 제안을 바탕으로 UAS들로 구성된 팀의 행동방향을 승인/거절하거나 새로이 변화된 임무를 지시할 수 있다. 따라서, 현재는 각 무인항공시스템에 여러 명의 운영자가 필요했다면 CODE 프로그램으로 인해 앞으로는 해당 임무와 관련된 모든 무인기를 통제하는 단 한명의 임무명령・감독자만 있으면 될 것으로 기대된다. 또한 기존 방식처럼 한 대의 값비싼 무인항공시스템에 여러 임무를 통합한 후 이 한 대에 모든 것을 전적으로 의존하지 않아도 여러 무인항공시스템 편대에 각각의 임무를 부여하여 원하는 목적과 방향으로 임무수행을 할 수 있기 때문에 임무유연성과 비용효율성이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있을 것으로 기대된다. 아울러 CODE 프로그램은 개발기간과 비용을 단축시키고, 이 프로그램을 응용・활용하여 다양한 새로운 전술 개념을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
  마하5 이상의 극초음속에서 운영이 가능한 HAWC 프로그램은 반응시간은 줄이는 반면 작전반경이 넓어져 향후 효과적인 공습능력을 갖추는 데 도움이 될 것이다. HAWC 프로그램은 방위고등연구계획국과 미공군의 합작 프로그램으로 공중에서 발사가 가능한 극초음속 순항 미사일에 필요한 핵심기술을 개발하고 시현하는 것을 목표로 한다. 그리고, 이 프로그램에서는 다음과 같은 기술적인 관심을 갖고 있다.

※ 이 글은 아래 링크의 기사를 참조하여 작성하였습니다.
http://www.darpa.mil/