무인로봇기술 어디까지 왔니? -공중 분야
- 작성일2018/12/21 17:12
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방위산업청
2018-12-20
공중 분야의 무인로봇 기술은 민간 및 국방에서 활발히 개발되고 있습니다. 특히, 국방 분야의 무인 전투기 및 공격기, 장기체공 정찰 무인기 등이 최신 기술의 집약체로서 기술진보를 선도하고 있고요. 민간에서는 택배용 등 실용적인 드론 개발을 진행 중입니다.
■ 드론으로 물품을 배송한다! 아마존 <프라임 에어>
글로벌 전자상거래 기업 아마존은 무인 택배용 드론을 상용화하는 데 앞장서고 있습니다.
지난 2016년, 아마존은 자체 개발한 프라임에어(Prime Air)의 드론 배송을 시연한 바 있는데요. 2.17kg의 TV셋톱박스와 팝콘 한 봉지를 근거리에 배송하는 데 성공했습니다. 이를 바탕으로 케임브리지연구실 인근 8.3㎢ 내에 거주하는 소비자에게 2.3kg 이내의 상품을 드론으로 배송하는 서비스를 시작할 수 있었습니다.
미국이 아닌 영국에서 첫 드론 배송을 시연한 이유는 미국에서는 상업용 드론의 비행이 금지되었기 때문입니다. 이후 2017년 3월, 미국 연방항공국의 협조 하에 미국 캘리포니아에서 자외선 차단제 제품 2개를 배송하는 시연을 성공적으로 마쳤습니다. 아직도 미국의 드론 관련 규제가 해결되려면 수 년은 걸릴 것으로 보고 있습니다.
■ 위성을 대체할 수 있을까? 태양 동력 발전 무인기 <제퍼>
영국의 방산업체 키네틱(Qinteq)에서 개발한 제퍼(Zephyr)는 10km 이상의 고고도에서 배터리와 태양열을 이용한 사진촬영 및 통신 중계용 무인항공기(UAV)입니다. 고고도 무인기는 성층권에 머물러 이착륙이 쉽지 않습니다. 한 번 비행하면 10일 정도 하늘에 머물러야 하는데요. 이런 특징 때문에 고용량 배터리 기술이 성공의 주요 요소로 꼽힙니다.
제퍼는 태양광 패널을 탑재하여 배터리를 충전하는데요. 리튬이온 전지의 대안으로 주목받는 리튬황 전지를 탑재하여 배터리 문제를 해결했습니다. 2016년, 14일 동안 무착륙 비행에 성공함으로써 세계신기록을 갱신한 바 있습니다.
이후 항공기 제조 업체 에어버스가 키네틱을 인수했고, 올해 9월에는 제퍼S가 약 21km 상공에서 25일 23시간 57분 연속 비행하는 데 성공했습니다. 이또한, 무인기 세계 최장 비행 기록인데요. 에어버스는 "올 연말 호주에서 100일 연속 비행에 다시 도전한다"라고 밝혔습니다.
이로써 에어버스가 태양광 무인기(드론) 분야에서 경쟁자들을 크게 앞선 것으로 평가받습니다. 태양광 무인기는 향후 군사, 상업 위성을 대체할 것으로 점쳐지는데요. 위성과 동일한 기능을 수행하면서도 위성의 1/80 수준의 비용으로 제작 및 발사가 가능한 것이 장점입니다.
우리나라의 한국항공우주연구원 역시 EAV-3를 자체 개발하여 태양광 무인기 분야에 뛰어들었으나, 배터리 문제를 해결하지 못하고 18.5km 상공에서의 90분 비행에 그쳤습니다.
■ 국방안보의 눈이 되어주는 무인정찰기 <RQ-4 글로벌 호크>
하루에 40,000평방 해리까지 정찰할 수 있는 글로벌 호크(Global Hawk)는 노스롭그루먼(Northrop Grumman)에서 개발했습니다. 18km 상공을 32시간 비행할 수 있는 고고도 장기체공형 무인기로, 크기만 길이 14.5m, 폭 39.9m, 높이 4.7m에 이르고 이륙 총중량은 14.6톤이나 됩니다.
EO(전자광학감시장비)/IR(열영상 카메라) 및 SAR(합성개구레이더) 센서를 탑재하여 정보를 선명하고 정확하게 파악해 본부에 전달할 수 있는 능력을 지녔는데요. 20km 상공에서 직경 30cm 크기의 물체를 식별할 수 있을 정도의 해상도를 자랑한다고 합니다. 그야말로 첩보 수집 및 정찰 능력이 탁월합니다.
실제로 이크라 전쟁에서 1대를 운용했으며 중요 정보의 60%를 제공한 것으로 알려졌습니다.
■ 함재기용으로 개발된 <X-47>
DARPA의 J-UCAS(Joint Unmanned Combat Aerial System) 프로그램의 일환으로 X-47A가 먼저 개발되었습니다. 이를 기반으로 항공모함에 탑재하는 함재기용 X-47B를 개발하여 2014년 유무인 합동작전 시험을 수행했습니다.
미국 해군의 차세대 무인 항공기로 평가받는 X-47B는 자동 공중급유기능을 추가하여 개발할 정도로 자율비행 및 제어 기술이 발전했습니다. 2015년 미 남부 상공에서 공중급유 시연을 선보였습니다.
꼬리 날개가 없는 진보적 스텔스 형상으로 제작하였으며, 내부 무장창(전투기 내부에 수납하는 무장)을 적용하여 스텔스 성능을 극대화했습니다. 향후 최대 무장량이 4톤이나 되는 X-47C를 개발 중인 것으로 알려졌습니다.
■ 실전배치된 최초의 수직이착륙 전술무인기 <MQ-8B Fire Scout>
노스롭그루먼(Northrop Grumman)의 라이언 에어로노티컬(Ryan Aeronautical Center)의 Model 379로 개발된 MQ-8B는 회사의 자체 예산으로 개발한 무인 헬기입니다.
길이 7.3m, 너비 1.9m, 높이 2.9m, 로터 직경 8.4m로 크기는 매우 작습니다. 다양한 감시, 정찰 임무 장비를 탑재하여 탐지 및 전술 표적 포착, 추적, 영상정보 송신기능을 갖추었습니다. 동시에 20개 이상의 목표를 관측할 수 있으며 관측거리는 사방 110해리에 달합니다. 또한, 헬파이어 미사일, 레이저 유도 로켓탄을 장착할 수 있다고 합니다.
■ 군용 무인기 시장 주도권 잡을까? 중국의 대표 무인기 <V-750>
중국의 민영 항공 기업들이 외국 기업을 인수한 후 중국항공공업그룹, 시안 비행자동통제연구소, 전자과학기술그룹 제10연구소와 합동으로 외국의 기술을 도입해 제작한 무인 헬기입니다. 180마력의 엔진 및 INS/Radio 항법 시스템을 탑재했습니다.
군사 및 민간 분야의 정찰·감시에서 탐색 및 구조, 과학 탐구에 이르기까지 다양한 목적으로 사용가능한데요. 최소 2개 이상의 대전차 미사일을 탑재할 수 있는 것으로 알려졌습니다. 2016년 6월, 대전차 미사일 발사를 성공적으로 수행했다고 파퓰러사이언스가 보도한 바 있습니다.
■ 상용화에 성공하다! 다목적 무인 헬리콥터 <리모에이치>
리모에이치(Remo-H)는 성우엔지니어링(Sungwoo Engeering)에서 상용화에 성공한 국내 최초의 다목적 무인 헬리콥터입니다. 다목적 농업용 무인 헬기로 개발되었으나 정찰용 무인 헬기로 개조하여 헝가리에 수출하기도 했습니다.
최대 이륙중량 120kg급에 최대체공시간은 1시간이며 294cc 2행정 가솔린 엔진을 장착하여 최대 32마력의 출력을 낼 수 있습니다. Remo-H는 농업용 무인 헬기로 2009년부터 시판되어 60대 이상 판매, 4500시간 이상 비행시간을 기록했습니다.
■ 세계 두번째 개발 <스마트무인기 TR- 100>
한국항공우주연구원(이하 항우연)이 주 연구기관으로 참여하여 2002년부터 10년에 걸쳐 수직 이·착륙과 고속 비행 가능한 틸트로터 무인기시스템 TR-100을 개발했습니다. 틸트로터 항공기 개발은 미국에 이어 세계 두 번째입니다.
틸트로터기의 특성상 최대 속도가 500km/h로 일반적인 헬기보다 빠른 속도를 낼수 있으며, 최대 중량 995kg급에 체공시간 5시간, 운용반경은 200km입니다.
일반적으로 헬기는 고도가 상승하면, 속도가 저하되어 운용에 어려움이 있는데요. 틸트로터기는 높은 고도에서도 고정익 모드 전환을 통해 비행 성능을 유지할 수 있습니다. 회전익기의 주요 문제점인 소음도 고정익 전환을 통하여 감소시킬 수 있습니다. 항우연은 헬기보다 높은 고도에서 2배 빠르게 비행 가능한 TR-60을 개발 중입니다.
지금까지 무인로봇이 얼마나 발전된 기술로 지상, 해양, 공중에서 활용되는지 살펴보았습니다. 앞으로 로봇 기술이 우리 생활을 얼마나 더 윤택하게 만들지, 미래 전투가 얼마나 달라질지 기대됩니다.