AI융합센터 장화섭 팀장, 한기민 책임

  1. 연구 개요

전 세계적으로 해양 방위 체계에서 무인화 및 자율운항 기술 적용이 가속화되고 있습니다. 이에 대응하여 대한민국 해군과 한국선급은 세계 최초의 군사용 무인수상정(Unmanned Surface Vehicle, USV) 설계지침을 개발하는 연구를 수행하였습니다.

USV는 장시간 해양 작전 수행이 가능하며, 인명 피해를 최소화하면서도 작전 능력을 극대화할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 본 연구는 무인수상정의 설계 시 고려해야 할 체계적인 기준을 마련하여, 실질적인 운용성과 기술적 타당성을 확보하는 것을 목표로 하였습니다.

  2. 연구 내용

본 연구에서는 무인수상정 설계를 위한 핵심 표준을 정립하기 위해 다양한 기술적 요소를 검토하고, 이를 기반으로 종합적인 설계지침을 개발하였습니다. 무인수상정 설계지침의 주요 내용은 다음과 같습니다.

1) 일반사항
 - 본 지침서는 경하톤수 500톤 이하의 무인수상정을 대상으로 하며, 운용 개념 및 크기에 따라 설계 기준을 조정할 수 있도록 구성됨.
 - 무인수상정의 **자율도 수준(AL1~AL4)**을 정의하여 운용 방식에 따른 기술적 고려 사항을 명확히 함.

2) 위험도 평가
 - 무인수상정 설계 시 고려해야 할 주요 위험 요소(충돌, 통신 장애, 해킹, 침수 등)를 분석하고 이를 최소화하기 위한 설계 및 운용 기준을 마련함.
신뢰성과 생존성을 확보하기 위한 위험 평가 및 대응 방안을 제시.

3) 기본 성능 및 선체 구조
 - 내항성능(파고, 풍속, 침로 유지 성능 등), 조종성능(변침 및 정지 성능), 복원성능을 고려한 설계 기준 수립.
 - 손상 통제 및 침수 방지 설계를 포함하여, 무인수상정의 생존성을 강화.

4) 추진 및 전기 계통
 - 속력, 항속거리, 연료 효율성을 고려한 추진 시스템 설계.
 - 주 전력원(발전기) 및 비상 전력원(배터리) 설계를 통해 안정적인 전력 공급 체계 확보.

5) 통신 및 원격 운용 시스템
 - 원격 통제 및 자율운항을 지원하기 위한 데이터 전송 및 통신 안정성 확보.
 - 이중 통신 시스템을 도입하여 장애 발생 시 대체 경로를 활용할 수 있도록 함.

6) 보기 및 의장 계통
 - 해수, 청수, 연료유, 윤활유 등 다양한 유체 계통을 포함한 설계 기준 수립.
 - 원격 제어 가능한 소화 계통 및 비상 대응 설계 적용.

7) 임무 장비 및 무장 시스템
 - 다양한 무인수상정의 임무(정찰, 기뢰전, 전투 등)에 적합한 탐지 장비, 무장 시스템 등의 탑재 기준 마련.
 - 원격 제어 및 자율 운용이 가능한 무장 및 센서 통합 운영 시스템 설계.

8) 무인 임무제어체계
 - 무인수상정의 탐지, 항해, 기동, 교전 기능을 통합 제어하는 시스템 구축.
 - 자율운항, 기관제어, 통신제어 등 다양한 기능을 포함하며, 원격통제소에서 실시간 모니터링 및 제어 가능.

9) 생존성 및 사이버 보안
 - EMP(전자기 펄스), 해킹, 통신 교란 등에 대한 보호 체계를 마련.
 - 자가불능화(Anti-Tampering) 기술을 적용하여 적대 세력에 의한 무인수상정 탈취 방지.

10) 시뮬레이션 기반 성능 검증
 - HIL(Hardware-in-the-Loop) 시뮬레이션을 활용하여 다양한 운용 환경을 모사하고 성능 검증 수행.
 - 실전 배치 전에 충분한 성능 검증을 통해 안정성을 확보.

  3. 산·학·연 전문가위원회 운영

전문가위원회는 무인수상정 설계지침의 전문성과 기술적 완성도를 높이기 위해 구성되었으며, 다학제적 접근 방식을 반영하여 다양한 기술 분야의 전문가들이 참여하였습니다.

1) 전문가위원회 회의 및 활동 현황
  - 전문가위원회는 총 5회 회의를 진행하며 설계지침 개발에 필수적인 논의를 수행하였습니다.

  4. 무인수상정 설계지침 공청회

전문가위원회는 무인수상정 설계지침의 전문성과 기술적 완성도를 높이기 위해 구성되었으며, 다학제적 접근 방식을 반영하여 다양한 기술 분야의 전문가들이 참여하였습니다.

1) 공청회 개최 목적
무인수상정 설계지침 공청회는 최종 작성된 지침을 산·학·연 전문가 및 군 관계자들에게 공유하고, 다양한 의견을 수렴하여 설계지침의 완성도를 높이며 실질적인 적용 가능성을 검토하기 위해 개최되었습니다. 이를 통해 설계지침이 실제 운용 환경에 최적화될 수 있도록 보완하고, 향후 기술 발전과 정책 방향에 부합하는 방향성을 확보하고자 하였습니다.

2) 공청회 주요 논의 사항
공청회에서는 설계지침의 실효성을 검증하고, 다양한 이해관계자의 의견을 반영하여 무인수상정 설계 및 운용 표준이 국제적 경쟁력을 갖출 수 있는 기반을 마련하는 것을 목표로 하였습니다.

- (지침의 현실성 검토) 설계지침의 실질적인 적용 가능성과 기술적 유효성을 검토
- (다양한 의견 반영) 산·학·연 및 군의 의견을 반영하여 설계지침의 완성도를 높이고 관련 업계의 요구 반영
- (협력 강화) 공청회를 통해 군·산·학·연 간 협력 네트워크를 강화하고, 무인수상정 기술 발전의 기반 마련
- (지침 발전 방향성 확립) 지속적인 수정·보완 체계를 통해 무인수상정 설계지침을 국제적으로 인정받는 표준으로 발전

  5. 결론 및 향후 연구 방향

본 연구를 통해 세계 최초의 군사용 무인수상정 설계지침을 개발하였으며, 이를 통해 무인수상정의 체계적이고 일관된 설계를 위한 기준을 마련하였습니다. 특히, 자율운항 기술, 원격 운용 시스템, 생존성 및 사이버 보안 등의 핵심 요소를 반영하여, 실전 운용 가능성과 기술적 완성도를 확보하였습니다.

향후 연구에서는 해군의 실전 운용 테스트를 통해 설계지침의 실효성을 검증하고, 지속적인 기술 발전과 운용 경험을 반영하여 설계 기준을 보완·발전시킬 예정입니다. 또한, 국제 해양 방위 산업의 변화에 대응하기 위해 IMO(국제해사기구) 및 주요 선급과 협력하여 무인수상정 설계지침의 국제 표준화를 추진함으로써, 대한민국이 무인수상정 기술 개발 분야에서 글로벌 리더로 자리매김할 수 있도록 연구를 확대할 계획입니다.

무인수상정 기술은 빠르게 발전하고 있으며, 이를 반영하여 본 설계지침 역시 기술적 변화와 운용 요구사항을 고려하여 주기적으로 개정될 예정입니다. 이를 통해, 무인수상정 설계 기준이 지속적으로 최신 기술을 반영하고, 실전 운용에서의 실효성을 극대화할 수 있도록 개선해 나갈 것입니다.

본 연구의 결과는 국방 분야 뿐만 아니라, 민간 해양산업에서도 무인선박 기술을 적용하는 데 중요한 기준으로 활용될 것으로 기대됩니다.