해상드론

해상드론(USV, Unmanned Surface Vehicle)은 자율제어로 구동되는 무인 수상정이다. 주로 군사용으로 개발된다.

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개요

해상드론은 자율제어를 통해 무인으로 구동되기 때문에 유령함이라고 불린다. 미국이 무인함정으로 구성된 유령함대(Ghost Fleet) 건설을 추진하는 데서 비롯한다. 군함은 많은 승무원이 탑승해 단일 플랫폼 안에서 정찰·대잠수함전·수상전투 등 다양한 임무를 수행하지만, 무인수상정은 함정의 임무를 세분화하고 자율 제어를 통해 해상에서 작전을 펼친다. 무인 이동체기 때문에 유인 이동체에 비해 사람이 직접 위험에 노출되는 기회를 줄여 인명피해를 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 해상드론을 사용한다면 사람이 배에 직접 탑승하지 않아도 항만·해상 등의 감시 및 정찰, 해상 플랫폼을 보호하는 등의 해양에서의 다양한 임무 수행이 가능하게 되고, 오염이 심하거나 지형이 험난한 곳 등 위험지역에 접근하기도 쉬워진다는 이점이 있다. 크기가 작아 레이더 등에 포착될 위험이 낮고, 유지비가 적게 들고 얕은 물에서도 움직일 수 있어 항만 경비부터 해상 교량 폭파에 이르는 다양한 작전에 활용 가능하다.

운용 방법

• 센서(Distributed Sensor Platform) : 전방에 전개하여 적을 제일 먼저 탐지하여 후방의 아군 전력에게 다양한 정보를 전달할 수 있다. 기존의 유인함정의 작전지속능력 제한, 작전구역 제한 등의 한계를 극복하고 다양한 지역에서 오랫동안 전장가시화에 기여할 수 있다.

• 유인수상함 전대의 확장된 무장플랫폼(Distributed Weapon Platform) : 다양한 무장을 적재 및 운용할 수 있는 플랫폼으로 기존 유인 플랫폼의 무장 장착능력 제한을 해결할 수 있다. 일례로, 테스트 기간 동안 이동식 발사대를 적재하고 SM-6를 발사에 성공하였다. 이는 다른 유사 대공/대함 미사일 등을 적재하고 후방 전대의 무장능력을 확대할 수있는 가능성을 보여 준 것이다. 사람을 위한 공간을 할애할 필요가 없으므로 작은 공간에 많은 무장의 적재가 가능할 것이다.

• 다른 해양무인체계를 적재하는 플랫폼(Distributed Unmanned Vehicles Platform) : 테스트 기간 중 자폭무인기(Raytheon’s Coyote Drones)를 적재 및 운용에 성공했다. 이를 시작으로 다양한 다른 무인체계를 탑재 및 운용하여 무인체계 모함으로써 발전 가능성을 보여주고 있다.

필요성

첫째, 작전 효율성이다. 작전적으로 효율성이 증대되기 때문에 다양한 이유 중 가장 중요한 이유이기도 하다. 우선 유인 해상전력이 가지 못하는 작전지역까지 기동이 가능하다. 플랫폼에 장착된 다양한 센서, 무장, 무인기를 유인전력이 닿지 않는 곳까지 이용이 가능한 것이다. 예를 들어 센서를 통해 적지 종심지역, 심해의 닿지 않는 수중 작전환경, 수상함 작전 제한(저수심 등) 지역, 유속이 심한 해역 등에 유인전력이 가지 못하는 곳까지 기동하여 전장가시화에 기여할 것이다. 대잠작전시 해양무인체계가 능동음원 방사 임무를 수행하여 유인전력의 위치가 노출되지 않고 수중 탐지 확률을 높일 수 있다. 대함작전시 감시･정찰 및 공격 능력을 보유한 전투용 해양무인체계를 전위전력을 활용함으로써 전장 주도권 조기 확보가 가능하다. 해양에서 재해･재난 상황 발생시 해양무인체계 감시능력을 바탕으로 광범위한 해역에서 탐색 및 구조가 가능하며 신속한 조난 위치 식별을 통해 구조 작전이 가능하다.

둘째, 아군 전투원의 생존성 향상이다. 민주주의 국가에서는 국민의 생명뿐 아니라 전투원(군인 등)의 생명도 존중받는다. 전쟁에서 전투원의 죽음은 전쟁의 정치적 목적을 달성하는 데 어려움을 주는 적의 심리전(반전여론 형성 및 이용 등)의 주요 약점으로 작용한다. 따라서 미래전에서 우리 전투원의 손실이 많은 전투 형태는 전쟁 목적 달성과 승리를 위해 제한될 것이다. 이에 전장에서 전투원의 인 명손실을 최소화하고 전투원의 생존성 향상을 위해 위험한 임무에는 해양무인체계 중심의 전력이 필요하다.

셋째, 병력운용 효율화 및 전투병력 최적화에 필요하다. 작전 효과 달성을 위해 투입되는 인력과 비용 감소가 가능하다. 지금도 인구절벽으로 인해 임무 수행을 위한 가용병력 확보가 어려운 상황이다. 필요성이 인정되고 예산의 여력이 있어도 운용인력의 부족으로 유인전력의 실효성에 대해 많은 의문을 갖기 시작했다. 이러한 국방환경에서 유인함정의 대체전력 개념으로 유령함대가 대안으로 제시되고 있다.

넷째, 국방 기술 및 국가 산업 발전에 기여한다. 첨단기술이 집약된 유령함대 확보를 위해 핵심기술 연구개발 및 시범 운용의 긴 과정이 필요하다. 특히, 기술 분야에서 자율주행만 하더라도 측위, 인지, 판단, 제어의 다양한 기술이 융합해야 한다. 이러한 기술 발달의 생태계 조성을 위해서는 국방 분야에서 수요를 창출해 민간에서 자금을 받아 수행을 통한 기술축적의 과정이 필요하다.

사용 사례

군 무기

해상드론이 공격 작전에 최초로 대규모로 투입된 것은 우크라이나 전쟁이다. 해상드론은 저렴한 비용으로 개발할 수 있고 적군이 쉽게 발견하지 못해 방어가 어려운 이점이 있다. 우크라이나가 해상드론으로 흑해의 러시아 전략 군사 거점과 크림대교를 공격해 높은 전공을 올리면서 해상드론이 주목받기도 했다. 우크라이나가 자체 개발한 해상드론은 길이 5ｍ의 카누 모양으로, 폭발물 300㎏을 실을 수 있고 최고 속도는 80㎞/h까지 낼 수 있다. 공격 범위는 800㎞에 달한다. 해상드론의 크기가 작기 때문에 방어·탐지가 어렵고 특히 더 큰 선박에 해상드론이 접근할 때 그 각도가 가팔라서 요격하기 힘들다. 이 해상드론은 드론 검은 서류 가방처럼 보이는 케이스 안에 조이스틱·모니터·버튼 등으로 맞춤 제작된 조종판으로 조종할 수 있다. '폭발'이라고 적힌 버튼 위에는 실수로 눌리는 것을 막고자 덮개가 씌워져 있다.

국가별 개발 현황

대한민국

대한민국 국내 방위산업 업체 중 엘아이지넥스원㈜(LIG Nex1)은 무인수상정 분야에서 지속적인 기술 확보를 추진하며 성과를 보이고 있는 기업이다. 2015~2017년 방위사업청·해군·민군기술협력센터와 공동으로 착수했다. 엘아이지넥스원이 공개한 연안 감시·정찰 무인수상정은 자율운항 제어, 임무 장비 등의 전자·인공지능(AI) 첨단기술을 융합해 개발했다. '바다를 가르며 우리 해양을 수호하는 병기'라는 의미로 해검(海劍)이라는 이름을 가졌다. 이후 엘아이지넥스원은 2018~2020년 3가지 국책 과제를 수주하며 해검-2·3·5로 각각 명명된 시리즈를 잇따라 제작해 관련 기술을 발전시켰다. 최근에는 엘아이지넥스원이 국방과학연구소 해양기술연구원과 협업해 한국·호주 국제 공동 연구과제로 기뢰 대항작전 운용에 활용하기 위한 엠-헌터(M-Hunter) 무인수상정 개발을 착수했다. 기뢰 대항작전에 활용할 무인수상정의 핵심기술 확보가 기대된다. 엘아이지넥스원은 2023년 6월 부산에서 열린 MADEX 시연 행사에서 해검-3,5 등 두 종류의 USV를 동원했다. 길이 12m가량의 해검-3은 전방에 12.7㎜ 중기관총과 2.75인치 유도로켓 발사대를 탑재했다. 국내 최초로 최대 파고 2.5ｍ의 해상에서도 항해할 수 있는 테스트를 마쳤고, 악천후 등 열악한 해상 조건에서도 유인전력 없이 24시간 운용이 가능하다. 해검-5는 함정 탑재 전용 무인수상정으로, 의심스러운 표적 발생 시 모함에서 분리돼 표적을 식별하고 즉각 대응할 수 있도록 설계되어, 모함에서 띄우고 회수할 수 있다.

한화시스템㈜은 수색용 USV, 군집 USV를 선보였다. 최대 35노트의 수색용 USV는 연안 수상감시정찰과 수중 위험 물체 탐색 등 임무를 수행한다. 주야간 전천후 임무 수행이 가능하고, 전방 장애물을 자율적으로 회피할 수 있도록 설계됐다. 접적해역에서 24시간 감시정찰을 통해 다수의 적 수상 침투세력에 신속히 대응하는 게 가능하다. 수중 침투에 대한 탐색 및 추적도 가능하다. 군집 USV는 다수의 무인 소해(기뢰제거) 전력을 동시 운용해 주요 항구의 기뢰탐색 등 효과적인 소해작전을 할 수 있게 설계됐다. 감시 정찰 임무도 가능하다.

미국

미국은 해상드론 개발과 도입에 가장 적극적인 나라이다. 미 해군은 2025년까지 함정 숫자를 520여 척으로 늘릴 계획이다. 미국 유령함대 개념은 적의 레이더에 잘 보이지 않는 유령함이 제1선에서 적 함정을 상대한 후 상당한 피해를 본 적 함정을 제2선에 있던 유인함정이 격파하는 전술전략이다. 이 같은 전략은 미 해군의 분산해양작전(DMO) 개념에서 출발했다. 항공모함과 수상함이 중국의 동펑(DF) 계열의 대함미사일 표적이 되지 않도록 항모타격단을 분산하는 대안으로 고안됐다. 미 태평양함대는 현재 무인통합전투체계(UxS IBP)를 실험 중에 있다. 시 헌터(Sea Hunter)·시 호크(Sea Hawk) 무인수상함, RQ-20(PUMA) 무인기, 무인수상정(MANTAS T-38) 등이 핵심 무인전력으로 꼽힌다. 현재 미국은 최고 시속 90마일(145㎞)로 항행 가능한 쾌속정 형태의 '시 헌터' USV(Unmanned Surface Vehicle)를 운용 중이다. 여기에서 한발 더 나아가 다양한 종류의 무인수상정 개발에 시작했다. 2016년 진수해 2018년 미 해군에 인도된 시 헌터는 미 고등국방연구계획국(DARPA) 잠수함 추적 무인 선박 연구 프로그램에서 탄생했다. 70일간 항해할 수 있어 장기간에 걸친 해양 초계나 잠수함 추적 등 임무에 적합하다. 미군은 2021년 최첨단 자율 선박 기능을 탑재한 '매리너' 무인수상정도 제작했다.

기타

중국도 무인수상정 개발에 적극 나서고 있는 것으로 알려져 있다. 외신에 따르면 중국은 2022년 6월 자체 개발한 200톤급 무인수상정의 자율운행 시험을 저장성 앞바다에서 비공개적으로 실시했다. 일본도 무인수상정 연구를 하고 있고, 호주는 배타적경제수역(EEZ)에서의 해상 조기경보와 더불어 대잠수함 작전 등에도 무인수상정을 활용하는 방안을 검토하는 것으로 전해진다.

참고자료

• 김은비, 신수용, 〈LiDAR를 이용한 USV 운항 시스템〉, 《금오공과대학교》
• 배학영, 〈한국형 유령함대(무인원격함대) 운용개념 및 전력 발전방향〉, 《한국방위산업학회지》, 2022-08-16
• 박선민 기자, 〈'비밀 호수'에 회갈색 선체… 우크라, 자체 개발 해상 드론 첫 공개〉, 《조선일보》, 2023-07-30
• 이현호 기자, 〈‘유령함’이라 불리는 해상드론…선제 타격으로 적 박살낸다[이현호 기자의 밀리터리!톡]〉, 《서울경제》, 2023-08-20

같이 보기

• 무인선박

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