'21년 민군기술개발사업

하이브리드 경량 방탄재 실용화 기술개발(36개월)

CNT sheet를 건식방법의 연속공정으로 제조할 수 있는 장비 설계·제작 및 제조공정 확립 등의 기술을 개발한 "연속 공정에 의한 탄소나노튜브 sheet 제조 기술 개발(17.06~19.06)"의 후속 과제이다.

탄소나노튜브 박막 연속생산공정을 이용한 탄소나노튜브 시트(Sheet)를 제작하고, 이를 적용한 하이브리드 경량 방탄재를 기반으로 방탄복 착용 시 임무수행능력을 향상시킬 수 있는 경량 방탄복을 개발한다. 탄소나노튜브 시트를 적용하여 미국 NIJ Standard Level IIIA 등급의 연성 방탄복(Soft armor)의 무게(내장패널 기준)를 폴리에틸렌(PE) 섬유 대비 20% 이상 경량화하는 것을 목표로 한다.

경호원용(근접/대테러/검측) 경량 방탄복(NIJ Standard Level IIIA), 특수경비용 경량 방탄복(NIJ Standard Level II), 경량 방탄가방(NIJ Standard Level IIIA 패널 3단구성) 시제품을 제작하여 시험한다.

융합형 광대역 전파차단장비 제작(36개월)

현재까지 국내에서 생산된 전파차단장비는 능동형 방식만을 적용하고 있다. 작전수행 시 불필요 대역까지 상시 전파를 방사하며, 운용 가능시간이 짧고, 차단성능이 떨어지며, 타 장비와의 간섭이 발생하여 운용성이 떨어지는 문제가 있다. 다양한 무선통신 위협에 대응하기 위해서는 각 대역별 위해 전파 특성을 고려하여 능동형과 반응형 전파차단 방식을 융합해야 하는 것이 효과적이다.

HF~C대역의 광대역 신호처리를 기반으로 도약형, 반응형, 능동형의 전파차단 모드 기능을 갖는 신형 차량탑재형 전파차단장비를 제작한다. 다양한 형태의 위해전파에 대응할 수 있는 최적화된 전파차단 기술을 적용하여 차량형 전파차단 장비를 제작하고, 성능/환경/운용성 시험평가를 통해 신뢰성이 보장된 장비를 확보한다. 해당 장비는 국가 중요시설, 정부 및 민간 기업의 VIP 이동에 따른 대 테러 방지에 활용될 예정이다.

다자간 잠수함 기관장비 교육훈련 체계 개발(24개월)

잠수함은 타 군 전투플랫폼(수상함,전투기,전차 등) 보다 더 위험한 수중에서 임무를 수행하기 때문에 숙달된 승조원의 전투능력과 사고처리 능력이 중요하다. 따라서 승조원의 잠수함 배치 초기는 물론 임무수행 기간중 일정기간 또는 수시로 쉽게 접근하여 실환경과 유사하게 훈련할 수 있는 환경 구축이 필요하다. 실제 해상에서 훈련을 실시할 경우 치명적 사고로 이어질 수 있기 때문에, 특히 고난이도 훈련 종목은 사전에 실 개념과 유사하게 훈련하여 안전사고를 방지하는 것이 중요하다.

고위험 환경의 잠수함 안전항해 및 완벽한 작전임무 수행을 위해 승조원 양성·보수교육 및 팀워크 훈련이 필요하나, 실 환경을 활용한 교육훈련 제한으로 이를 대체하여 현실과 같은 개념으로 훈련이 가능한 플랫폼(시스템) 개발이 필요하다. 현 장보고급 잠수함은 군 장비 또는 모의장비형 CBT 확보를 통해 양성·보수교육 및 팀워크 훈련 중이나 손원일급 잠수함은 기관장비훈련체계 부재로 장비 소개수준의 단순교육만 실시함으로써 함정 부임 前 장비운용 숙달에 한계가 있다.

따라서 최근 민간에서 성숙된 혼합현실(MR) 및 증강현실(AR) 기술을 활용하여, 군에서 제공되는 기술자료를 기반으로 실제 훈련개념을 적용한 잠수함 기관장비 훈련에 관련된 기술을 개발한다. 수중 고위험 환경에서 운용되는 잠수함의 기관장비 조작 및 절차 등을 훈련하는 승조원들의 실 잠수함 환경 제한사항을 극복하기 위한 잠수함 기관장비 훈련체계를 개발한다.

다목적 모듈장착형 유·무선 드론시스템 개발(18개월)

국내 다수의 드론 생산업체에서는 정찰 기능, 통신중계 기능, 조명/방송 기능, 유·무선 운용 드론을 개발완료 하였으나, 동일한 플랫폼에 군이 필요로 하는 다양한 모듈이 장착된 드론은 부재한 상태이다.

따라서 정찰, 통신중계 및 조명/방송용 임무장비를 모듈형으로 운용 가능한 유·무선 드론시스템을 개발하고, 시제품 제작 후 군 시범운용을 통해 시연한다. 평시에는 유선으로 24시간 무중단 임무를 수행하며, 상황 발생 시 즉각 무선으로 전환하여 목표지역에 투입하고 정찰감시·통신망(TMMR) 중계·야간 조명지원·선무 및 경고방송 등의 임무를 수행한다.

다종 감시장비 연동 운용체계 개발(24개월)

한반도 전장환경은 산악지형과 해·강안지역이 70% 이상으로 수풀·관목, 악기상(안개, 해무, 미세먼지 등)으로 인해 군 경계에서 제한 상황이 자주 발생하고 있다. 녹음기(4~9월)에는 TOD 감시율이 저하되며, 안개, 해무 발생일수는 연중 60일 이상(2011~2017 기상청 통계 자료)이다. 또한, 수풀림 지역의 감시장비 미보유로 경계 공백이 발생한다.

따라서, 가시광(EO) 및 근적외선(SWIR)/중적외선(MWIR)/원적외선(LWIR) 탐지기술과 L-Band 수풀투과레이더 기술을 통합하여 접적지역 및 해·강안지역 운용환경 제한 조건을 극복할 수 있는 다종 감시장비 연동 운용체계를 개발한다. 개발 결과물은 GOP/GP 경계체계, 해·강안 지역 경계체계, 주요시설 경계체계에서 운용될 예정이다.

2차전지/발전기 탑재 기동형 정수장비 개발(30개월)

정수장비는 공병부대에 배치되어 운용되는 기동장비로, 현용 정수장비 KRO-1500GPH는 정수생산을 위한 동력원으로 트레일러 견인식 디젤발전기를 사용하며 장비 외부에서 전력을 공급한다. 이러한 트레일러 견인식 발전기는 정수장비 차량의 기동성을 저하시키며, 설치/해체 시 병력과 시간이 소요된다. 또한, 장비 가동 시 발전기의 높은 소음 및 진동으로 인해 생존성이 취약하고, 원활한 급수지원이 제한될 뿐 아니라, 수명연한 도래로 정비소요 및 비용이 증가하고 장비 활용성이 제한적인 상황이다.

따라서 민간의 성숙된 2차전지 및 저소음 내연기관 발전기 기술과 정수기술을 적용하고, 군용표준차량(5톤 카고 트럭) 규격 내에 70kWh 2차전지· 25kW 저소음 디젤 발전기·정수장치 일체를 탑재한 기동형 정수장비로 개발하여 장비운용 능력 및 생존성을 향상시키는 것을 목표로 한다. 또한, 정수처리에 소요되는 전력 감소를 위한 여과방식의 변경(중간/정밀여과기→초여과)과 역삼투압 방식을 이용한 화생방 오염수의 정수처리 기능을 적용한다.

고속 저소음 소형 대공표적기 개발(36개월)

최근 무인기/드론 위협이 증가하고 있으나, 현 대공사격 방법은 유인기에 한정하여 시행되고 있어 무인기(드론) 대응을 위한 대공사격 방법의 개선이 필요하다. 특히, 비호 자주대공포는 전자광학추적기(EOTS)로 표적을 자동추적·사격하는 장비로, 획일적인 대공표적기 경로를 사격하여 운용자의 수동 추적능력을 평가하는 훈련이 아닌 여러 비행경로에 대해 즉각 대응사격 훈련이 요구되고 있다.

현 대공표적기는 운용방식 및 성능측면에서 많은 제약이 있다. 표적기에서 발생하는 소음은 주민과의 소음갈등으로 번지면서 대공사격훈련이 중지될 상황에 놓여 있으며, 방공무기 장비성능에 따른 교육훈련 여건 보장을 위해 2차전지를 활용한 대공표적기의 비행속도 향상이 필요하다.

소형 드론기술 및 드론 전동화 기술을 활용하여, FB/GTT를 대체하는 고속(>250km/h) 저소음(<60dB@1.5km) 소형 대공표적기를 개발하고 군 적용성을 시연한다. 연간 약 000대의 방공무기용 표적기 수요를 고려할 때 경제성도 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

AR·VR 기반의 박격포 훈련체계 기술 개발(24개월)

현재 박격포(60mm, 81mm)에 대한 교육훈련은 화기의 크기, 중량, 팀 훈련 및 세트화된 장비운용 등의 관점에서 시간적 및 공간적으로 개인적 훈련이 제한되는 불편함이 있다. 박격포는 실사격 시 절차가 복잡하고 직책별 누락 없이 확인 및 점검할 사항이 많으며, 사격 및 불발탄 조치 절차에 내포된 위험성을 사전에 제거하기 위해 관련된 숙달 훈련이 매우 중요하다. 그러나 훈련장소, 위험성 및 민원 등의 문제로 전력증강 관점에서 충분한 훈련이 제한되는 상황이다.

따라서, 민간에서 성숙된 가상현실(VR) 기술을 활용하여, 군에서 제공되는 기술자료를 기반으로 실제 훈련개념을 적용한 박격포 장비 검사 · 조작 · 사격절차 훈련을 실시하는 기술을 개발한다.

민군 드론·로봇 실증시험장 시스템 개발(24개월)

軍에서는 민간 기업에서 개발한 드론과 로봇을 도입하기 전에, 통상 軍훈련장에 실전(實戰)과 유사한 환경을 조성하고, 실증시험(전투실험, 운용시험평가)을 통해 임무 수행 능력과 기술을 검증하고 있다.

민간의 드론·로봇 기업들은 국방분야 사업 참여 의사가 있으나, 실증시험 시스템이 구축되어 있는 육군과학화전투훈련단의 훈련장은 연중 계획된 육군의 부대훈련으로 민간기업들의 실증시험이 제한된다. 따라서 실전과 유사한 환경에서 사전 검증할 수 있는 시설이 부재하여, 軍훈련장 부지를 활용한 실증시험장의 구축 필요성이 대두되었다.

민간 산·학·연에서 개발한 첨단 드론과 로봇이 실전과 유사한 상황에서 전문인력 의 통제와 지도하에 실증시험이 가능하도록 2년간 '실증시험 인프라 시스템' · '실증시험 전 준비 및 안전 점검 시스템' · '실증시험 실시간 검증 및 시험 후 강평 시스템' · '실증시험장 통합운영관리 시스템'의 요소 기술들을 개발하고, 육군사관학교 훈련장에 민군 드론·로봇 실증시험장 시스템을 구축한다.

항법급 MEMS 차분 공진형 가속도계 개발(36개월)

차분 공진형 가속도계(Differential Resonant Accelerometer)는 두 개의 마이크로 양단음차(DETF; Double-Ended Tuning Fork) 공진주파수의 차분을 검출하는 방식으로 진자형 방식과 비교 시 신호처리(온도, 응력 등 공통모드 오차 제거)가 용이하고, 일괄제작이 가능하여 가속도계의 Low SWaP-C(소형화, 경량화, 저전력 및 저가화)에 매우 유리하다.

선진국의 경우 Low SWaP-C용 관성측정기(IMU) 개발을 위해 실리콘 기반 항법급(100μg) MEMS 차분 공진형 가속도계 개발을 진행하고 있으며, 국내에서는 바이어스 성능이 항법급에 크게 미치지 못하는 전술급(500μg급) MEMS 차분 공진형 가속도계의 개발을 마무리하고 있다. MEMS 차분 공진형 가속도계의 바이어스 성능을 항법급으로 향상시키기 위해서는 추가 고도화 연구(센서부 설계, 감지부 형상 정밀도 향상, 저응력 패키징, 디지털 신호처리/제어, 오차 모델링 등)와 항법급 MEMS 가속도계의 국내 제작능력 기반 구축이 반드시 필요하다.

개발 결과물은 대지/대함/대공 유도무기, 잠수함/어뢰, 무인기 및 로봇 등 다양한 분야에 응용할 수 있으며, ±70G 이상의 고가속 환경에서 운용되는 차기 함대공 유도무기 체계개발 사업(‘23년 하반기 착수 예정)에 직접적으로 적용될 예정이다.

다목적 탠덤형 무인 회전익기 플랫폼 기술 개발(60개월)

해외 선진국들은 중대형급 무인 회전익기 연구개발 사업을 진행하고 있으며, 감시정찰, 화물배송, 산불진화 등 고중량 임무 수행을 위한 비행체를 개발하고 있다. 특히, 화물운송에 유리한 탠덤형 무인 회전익기를 중대형급으로 연구개발하여 국내·외 시장에 진출할 경우 시장 선점 및 우위를 차지할 수 있을 것으로 기대된다.

수요처(산림청, 軍 등)에서는 산악지대의 산불진화, 난청지역, 높은 산악지대 군물자 배송, 군함 등 강풍하에 운용 가능한 중형급(탑재중량 100kg급) 무인 회전익기 개발을 시급히 원하고 있다. 산림청은 유인헬기 조종사의 피로도, 야간진화시 비행의 어려움 등으로 소형 드론보다는 큰 탑재중량의 중형급 무인 회전익 비행체를 요구하고 있으며, 軍에서는 물자 보급시 소형드론과 차량을 이용한 화물보급에는 한계가 있어, 원거리 강풍 조건 등에서도 유인 배달이 아닌 중형 무인 회전익기를 이용한 신속 공수를 필요로 하고 있다.

개발 대상은 1개의 왕복엔진과 앞뒤 로터 동력전달계통으로 설계되며, 탑재중량 100kg+ / 최대비행시간 6시간+ / 최대비행속도 150km/h+ / 임무반경 80km+이다. 특히, 15m/s 이상의 강풍에도 이착륙 및 임무 수행이 가능한 내풍성이 요구된다.

항공기용 115마력급 하이브리드 동력장치 개발(48개월)

군사용 중‧소형 항공기용 왕복엔진은 지금까지 수입에 전적으로 의존하고 있어 전력의 유지보수 및 성능개량 시 제한사항이 다수 존재한다. 국내 기술개발 능력이 확보된 상황에서 관련 핵심 기술에 대한 해외 의존도를 줄일 필요성이 있으며, 발전기를 통합한 하이브리드 동력장치는 최대이륙중량 400kg 이상의 수직이착륙형, 멀티콥터형, 1~2인승 호버바이크 등 다양한 형상의 군용 유/무인기에 적용 가능하여 추후 군 소요를 위해 국내 기술의 조기 확보가 필요하다.

본 과제에서는 최대이륙중량 400kg 이상의 유무인 항공기에 탑재 가능한, 중량 75kg 이하의 하이브리드(115마력 왕복엔진 + 5kW/kg 발전기를 통합) 동력장치를 국산화 개발한다.