각양각색 보안기술 담긴 전투복 ‘가시광선 스텔스 기술’

국내, 난연성·나일론+면 소재·전자종이 위장 연구

해외, 주변 환경 변화에 따른 능동형 기술, 인체공학기술 등

■전투복용 위장

1)국내동향

현재 한국군의 전투복류 등에 적용하고 있는 위장무늬는 2011년 개발된 것으로, 주변 환경과 어울리는 5가지 색상을 선정하여 픽셀화된 무늬가 적용된 것이다. 1980년대 이전에는 국방색의 민무늬로 전투 환경에 어울리지 않아 적의 관측 장비에 노출되기 쉬웠다. 1980년대에서 2010년대까지는 미국의 우드랜드(woodland) 패턴을 기본으로 4가지 색상의 얼룩무늬가 적용되어서 위장무늬의 변혁을 가져왔다.

이때 야간위장인 근적외선 반사율의 적용은 1991년 이후부터 적용되었다. 2011년 이후에는 러시아, 미군, 캐나다, 독일, 인도네시아 등의 전투복을 분석하여 픽셀 무늬를 도입하고 색상도 5도로 확장하였다.

최근 개발 동향으로 보면, 난연성 소재의 개발과 적용 전투복의 개발이 최근 수년간 이루어지고 있으며, 앞서 언급한 것과 같이 반영구적인 난연성을 부여할 수 있도록 난연 소재를 사용하면서 주·야간 위장성능을 부여하기 위한 염색기술도 발전하고 있다. 하지만, 세부적인 적용기술에 대해서는 군사 분야의 특성과 업체의 기술적 노하우로 인해 외부에 언급된 것이 거의 없다.

그 외에 연구개발은 2019년에는 육군에서 ‘No melt, No drip’ 개념으로 나일론과 면을 사용한 방적사가 적용된 전투복의 개발을 추진하고 있는데, 언론에서는 2019년 여름에 있었던 군의 전자담배 화상 병사 사건이 발단으로 2018년 아랍에미리트 파병부대인 아크부대에 워리어플랫폼을 최초로 적용시켜 보면서 시작되었다고 보고 있다. 이런 나일론과 면의 복합소재는 미국에서 사용되는 ACU(Army Combat Uniform) 전투복에 적용되고 있다.

국내에서는 과거에 나일론과 면 소재에 대한 적용에 대해서 검토가 있었는데, 국방과학연구소(ADD)가 2005년 당시 지식경제부에 제출한 연구보고서‘다공성·고강도 특수기능 경량소재 개발, 응용 연구 단계 보고서’를 보면 우리도 미군 군사 규격을 갖춘 N/C 소재 전투복 개발을 위해 분석과 생산 기술 확보를 추진하고 있었던 사실을 알 수 있다.

또한, 2006년 ‘비무기계 군사용 섬유 소재 혁신화 방안 연구’보고서에도 보면 나일론과 면 전투복에 대한 검토가 있었다.

2)해외동향

위장을 위한 무늬는 국가별로 전투 환경을 고려해서 개발되고 있는데, 국내와 마찬가지지만 관련 규격이 공개된 경우가 거의 없다. 또한, 야간위장인 근적외선을 동시 적용하는 규격도 한국, 미국, 영국, 스페인, 싱가포르, 크로아티아, 몽골 등에서는 적용하고 있지만, 일부 국가에서는 적용하지 않으므로 국가별로 규격이 다양하다고 볼 수 있다.

국내에서는 이러한 국가별 주간 및 야간 위장에 대해서 연구한 내용이 있는데, 2016년‘국내외 전투복의 카무플라주(camouflage) 성능 연구’로써, 국가별 디지털 무늬에 적용된 색상의 연구를 하였다. 국가별 전투복에 사용된 무늬의 색상은 3~5가지로 크게 Gray 계열, Beige 계열, Green 계열, Brown 계열, Blue 계열 등을 사용하고 있으며, 5가지 색상 계열별로 Dark, Medium, Light 등으로 표시하여 구분하였다.

국가별 디지털 무늬 색상의 분포를 알아보기 위해 CIELAB을 이용하여 a값과 b값으로 색상을 가상의 좌표로 표시하였는데, 대부분 국가의 전투복은 a값과 b값이(+)인 영역인 1 사분면에 위치하였다. 1 사분면에 위치한 국가들의 전투복 색상은 빨간색과 노란색의 조합으로 베이지, 아이보리, 갈색 계열 색상을 주로 의미한다.

사막지형의 지형적 특성을 고려하여 이와 같은 색상을 사용했다는 것을 알 수 있다. 반면 산림지형을 고려한 녹색 계열은 a값이(−)인 영역에서 나타났는데 이때 b값은 대부분(+)를 나타내며 연한 녹색 및 연두색 계열을 띄고 있었다. CIELAB에서 a값과 b값을 색상별 분포를 그래프로 분석해 본 결과, 사막지형 및 산림지형의 환경을 고려한 국가들의 전투복은 갈색 계열 색상이 주로 쓰이고 있으며 이를 통해 지형을 고려한 카무플라주의 색상 패턴이 중요한 요소임을 알 수 있었다.

■국내외 선도 기관

가시광선에 따른 주간위장의 무늬와 색상은 나라별 군의 규격에 따라 고유하게 개발되어 적용되고 있고 각 나라의 규격은 대부분 비공개이다.

국방 관련 섬유 적용 소재에 대한 위장기술은 국방과학연구소, 한국생산기술연구소 등의 국가연구소에서 프로젝트 등으로, 최근에는 한국섬유개발연구원이 ‘국방공공소재사업단’으로 사업 영역을 확대했다. 섬유시험분석기관인 FITI도 최근 국방 관련 부서를 두고 관련 표준화, 연구개발 등에 참여하고 있다. 그 외에도 많은 기관이 위장 관련 기술개발에 참여한 경험이 있다.

■능동형 위장

1)국내 동향

우리나라 군복은 가장 오랫동안 사용하였던 민무늬 전투복에서 우드랜드 위장 전투복까지 다양하게 변화해 왔으며 2011년 주·야간 위장성능을 강화하기 위하여 4색 얼룩무늬 대신 5도색 픽셀 무늬 적용 및 근적외선 반사율 영역을 확대한 전투복을 개발하여 보급하고 있다.

국내의 기술 수준은 군이 필요로 하는 전투복을 개발하고 평가하는 경험적 측면에서는 부족하나, 근적외선 영역의 반사기술, 섬유 가공 기술, 국내 지형 환경을 고려한 위장 무늬 패턴 개발 등 일반적인 세부기술은 선진국 기술개발 수준과 크게 다르지 않다.

다만 적외선 반사율 범위는 관측 장비의 발전에 따라 선진국 수준의 범위인 ∼1,250nm 파장으로 확대하였으며, 산악지역 및 시가전 등의 주변 환경에 적합한 위장성능을 발휘하기 위하여 양면 위장성을 부여하기 위한 민간기술 수준 조사 진행한 것으로 파악된다.

아래 국방기술품질원 전력지원체계 중·장기 로드맵을 통하여 미래 전투복을 예측해 보면 IT 기술의 접목으로 자연환경과 뒤섞일 수 있도록 위장 색과 패턴이 변화하는 능동형 Chameleon Multi-Combat Uniform으로 개발될 것으로 생각된다.

2)해외동향

가. 미국

최근 전 세계 파병 등 실제 전투 경험을 토대로 전투복을 지속해서 발전시키고 있으며, 2015년부터 Multicam 패턴을 변형시킨 Scorpion W2 패턴의 위장무늬를 적용한 전투복을 운용 중이다. 미군은 군별·운용환경별 차별화된 전투복을 운용 중이며, 다양한 연구개발을 통하여 주·야간 위장성능을 향상시키기 위한 지속적인 개선연구를 수행하고 있다.

특히 미국 NSRDEC(Natick Soldier R&D, Engineering Center)에서는 전 세계에서 다양한 패턴의 위장복 야전 시험평가를 진행하였으나 사막, 도시, 숲 등 모든 환경에 적합한 단일 패턴의 위장색은 없다는 결론을 얻었다. 이 결과는 주변 환경에 따라 능동적으로 변하는 위장 패턴과 색 가변 기술의 필요성을 실험적으로 증명한 것이다.

나. 유럽

독일군은 세계 최초로 위장무늬 전투복을 채택하여 전투복을 착용하였으며, 미디엄 녹색, 갈색, 모래색의 3가지 색상의 위장무늬 패턴을 적용하고 있다. 또한, 영국군은 DPM(Disruptive Pattern Material) 위장 패턴을 적용하고 있으며, 검정, 흑갈색, 중녹색, 모래 색상을 이용한 위장무늬 패턴, 코팅 방법 등을 적용하고 있다.

NATO(북대서양 조약 기구)군은 갈색 바탕 위에 가지처럼 뻗어 나온 검은색, 또는 그것을 감싸는 어스 브라운(earth brown)과 미디엄 그린(medium green)의 색상으로 구성된 위장무늬 패턴을 적용하고 있으며, 700-1,100nm의 적외선 반사율 범위를 설정한 전투복을 운용하고 있다.

스웨덴의 SAAB BARRACUDA가 개발한 ULCANS(Ultra-Lightweight Camouflage-Net System)는 시각 위장 기능과 적외선 위장 기능의 위장막 기술을 개발하였다고 보고하였으나 국방 기술은 각국의 보안이어서 실제 확인이 어렵다.

3)국내외 선도기관

국방과학연구소(ADD)를 중심으로 인텔리전트 생존보호기능 최적화연구 및 전자종이를 이용한 능동위장막 기술개발을 통하여 능동형 위장기술에 대한 연구가 진행 중에 있는 것으로 보인다. 특히 전자종이 기술을 응용한 능동 위장막 기술은 주변 환경과 유사한 군사용 위장 패턴을 표시하여 최적의 위장성능을 구현하기 위한 것으로 다수의 전자종이 패널을 이용하는 것으로 생각된다.

한국전자통신연구원(ETRI)에서는 전자종이를 이용한 능동형 위장기술뿐만 아니라 다양한 반사형 디스플레이 기술을 접목하는 연구를 진행하고 있다. 특히 전기변색 기술을 이용한 능동형 광대역 카멜레온 위장기술은 가시광선뿐만 아니라 적외선 위장도 동시에 가능하게 하여 낮과 밤의 변화에 상관없이 주변 상황에 맞게 위장이 가능한 기술을 개발하였고 이를 개선하는 작업을 진행 중이다.

미 육군성 본부는 육군 무기·전력지원체계 획득을 위한 다양한 사업조직을 운영하고 있으며, 전력지원체계 유관 사업조직으로 PEO(Program Executive Office) Soldier, PEO CS&CSS가 있다.

PEO Soldier는 미국 병사의 전투력 및 작전 지속능력 향상을 위한 다양한 장비에 대한 연구개발 프로그램을 시행 중에 있는데, 크게 5개의 주요 프로그램인 PM SPIE(Project Manager Soldier Protection and Individual Equipment)와 PM SSL(Project Manager Soldier Sensors and Lasers), PM SWAR(Project Manager Soldier Warrior), PM SW(Project Manager Soldier Weapons) 및 PM-REF(Rapid Equipment Force)로 나뉜다. 사업 사무실은 버지니아 주의 Fort Belvoir에 있으며, 주요 프로그램 관리도 대부분 Fort Belvoir에서 진행하고 있다.

PEO Soldier 산하 PM SPIE가 우리의 전력지원체계에 해당하는 장비 등을 개발하는 프로그램으로, 아래와 같이 전투복, 전투화 등의 장구류 및 방탄, 방탄헬멧 등의 성능을 향상시키는 프로그램을 지속해서 관리·운영하고 있다.

미 육군 연구개발사령부(RDECOM: Research, Development and Engineering Command)는 군수사령부의 각 체계사령부에 편성되어 있던 연구개발 기능을 통합하여 1개의 연구개발사령부로 통합·창설하였으며, 본부는 메릴랜드 주 Aberdeen Proving Ground에 있다. 그 산하에 아래와 같이 7개의 연구소 및 연구센터를 두어 분야별로 육군 능력 향상에 필요한 연구개발을 진행하고 있다.

미 육군 Natick 병사연구개발센터에서는 우리 군의 전력지원체계와 유사한 물자 및 장비인 전투복, 개인장구, 식량, 낙하산 등의 연구개발을 수행하고 있으며, 매사추세츠 주의 Natick에 있다. 전력지원체계 증·장기 발전추세 및 획득방안 연구, 2016년, p.81

이를 통해 주변 환경변화에 따른 능동형 위장기술뿐만 아니라 사용자에게 맞게 조정할 수 있는 인체공학 섬유기술을 개발 중인 것으로 보인다.

▲ 전력지원체계 중장기 발전추세 및 획득방향 연구, 2016

▲ 미 육군 NSRDEC 주요 연구개발 영역

▲ 전자종이 기술기반 능동 위장기술

▲ SAAB의 ULCAN 시스템

▲ 국가별 카모플라쥬 특성비교

▲ 미군이 수행한 환경에 따른 패턴 순위 결과

▲ 광대역 능동형 ETRI 카멜레온 위장기술