제2장 생존 및 방호소재-가시광선 스텔스(피복용) 소재기술(3)-김태엽(한국전자통신연구원)·홍상기(한국섬유개발연구원)·홍성돈(국방기술품질원)신소재경제 재료연 공동기획 소재기술백서2019

제2장 생존 및 방호소재-가시광선 스텔스(피복용) 소재기술(3)-김태엽(한국전자통신연구원)·홍상기(한국섬유개발연구원)·홍성돈(국방기술품질원)신소재경제 재료연 공동기획 소재기술백서2019 - 전력지원체계 과학화 및 자동화체계 구축 필요

기사등록 2021-05-12 10:09:26
수정 2021-09-17 10:21:32

재료연구원이 발행한 ‘소재기술백서’는 해당분야 전문가가 참여해 소재 정보를 체계적으로 정리한 국내 유일의 소재기술백서다. 지난 2009년부터 시작해 총 11번째 발간된 이번 백서의 주제는 ‘미래국방소재’다. 미래 전장 환경 변화, 병력대상 인구의 감소, 해외 주요국의 국방력 강화 등 미래국방 관련 기술개발의 요인이 갈수록 증가하고 있고, 우리나라 또한 정부 국정과제 및 주요 국방 관련 정책 대응을 위한 기술현황 파악에 적극적으로 나서고 있다. 소재기술백서 2019는 이러한 ‘미래국방을 위한 소재기술’을 주제로, 내열 및 구조 소재, 생존 및 방호 소재, 첨단지능형 방산기능 소재와 관련한 기술동향을 분석하는데 집중했다. 이에 본지는 재료연구원과 공동기획으로 ‘소재기술백서 2019’를 연재한다.

전력지원체계 과학화 및 자동화체계 구축 필요

美 민간투자 多·캐나다 양자스텔스 투명망토기술

가시광선·능동형 스텔스 위장 연구해야

■국내동향

1)시장규모 및 전망

우리나라 국방비는 한반도 주변국 대비 낮은 수준이며, 최근 5년간 국방예산은 연평균 4.5% 수준으로 국정과제 이행 및 복지 수요 증가로 국방비 증액이 크지 않을 것으로 예상하나 최근 주변국의 한반도정세로 볼 때 정부 및 국방부의 국방기술 자립화 의지가 높은 것으로 보인다.

OECD 자료에 따르면 2020년부터 우리나라의 인구는 0.02%로 본격적인 감소세로 돌아설 전망이며, 이에 따라 국방부는 군 병력 또한 군 구조 개편에 따라 2018년 59.9만 명에서 2025년 기준 50만여 명으로 단계적으로 감축할 계획임을 밝힌 바 있다. 따라서 병력 감소에 따른 전력지원체계 과학화 및 자동화 체계 구축이 필요하며 이는 해당 분야의 시장 규모를 확대하는 계기가 될 것으로 보인다.

2) 기업 현황

국내 전투복용 위장 원단을 보면, 민간으로 반출이 불가한 관리 대상 품목으로, 한국군의 전투복용 위장무늬가 날염이 된 원단은 입찰을 통한 계약으로만 납품이 이루어지기 때문에 국내에서 위장무늬 염색가공한 소재만이 입찰 자격이 부여된다.

국내에서 전투복 원단의 입찰과 납품을 위해서는 야간 위장인 근적외선 위장 날염이 가능한 업체만이 가능하며, 생산설비 등 시설조건을 확인하는 과정을 통과한 후 진행이 되는데, 2019년 현재까지 전투복 입찰에 참여하고 있는 국내 기업들은 대한방직, 삼일방, 방림, 우성염직, TCK 및 코오롱 인더스트리 등 위장무늬 날염과 근적외선 위장이 가능한 업체들이다.

■해외동향

해외 국가 중에는 다른 나라로부터 위장무늬가 구현된 원단을 수입하는 경우도 있어서 국내 기업이 수출하는 경우도 있다. 하지만, 수출 현황의 경우 각 기업들의 영업 사항이므로 통계적으로 분석은 불가능하다. 더욱이 국방기술은 각국의 일급 보안기술이며 생산업체 또한 각 정부와 비밀유지 계약이 되어있어서 통계적인 시장규모를 확인하기가 어렵다.

ADS(Atlantic Diving Supply) Inc.사는 Virginia Beach에 위치한 업체로, 아래와 같은 전력지원체계 관련 장비개발업체와의 파트너십을 기반으로 군의 요구에 적합한 최적의 장비 솔루션을 제공하는 업체이다. ADS Inc.사의 사업영역은 다음과 같으며, 전력지원체계 관련 장비 공급부터 종합군수지원까지 고객의 요구에 맞춤형으로 공급할 수 있는 능력을 갖추고 있는 것으로 판단되며, DLA의 TLSP 주요 공급업체 중 가장 활발한 투자를 진행하고 있다.

ADS가 주관하는 warrior EXPO 국방 전시회는 300개 이상의 업체가 참여하고 정부, 각 군 등에서 참석자가 2,000명 이상으로, 상당히 성대한 규모로 치러지며 전시된 주요 장비 현황을 보면, 아래의 이동형 전진기지(FOB, Forward Operating Base)와 같은 전투숙영장비, 전투복, 전투화, 고글 등 의류 및 방탄복과 같은 병사체계 장비, 기타 다양한 전투지원장비 등 많은 전력지원체계 장비를 망라하고 있다.

미국의 전력지원체계 관련 연구개발은 정부 투자뿐만 아니라 민간에서도 활발히 진행되고 있음을 알 수 있었다. 친환경 제품이나 무인체계 등 우수 개발품 혹은 상용견품이 군에서 활용될 수 있도록 민간영역의 자체적인 투자가 상당한 것으로 보인다.

캐나다 군수업체 HyperStealth Biotechnology Corp.는 디지털 위장 패턴 분야에서 독보적인 존재이다. 1999년 3월에 설립된 HyperStealth는 2002년 수학적 프랙털(fractal=피드백 루프)을 기반으로 새로운 군사 위장 패턴을 개발하기 시작하였으며, 2003년 CEO인 Guy Gramer는 요르단의 압둘라 2세 왕에 의해 디지털 위장 패턴을 개발하도록 의뢰받아 KA2 패턴을 개발하였다.

2005년에는 프랙털 패턴으로 군복을 생산하기 시작하였으며, 2009년 아프가니스탄 미 육군 위장복을 위하여 아프간 숲 패턴을 개발하여 적용하였다. 또한, 2010년에는 캐나다 국방부(DND)에서 요구하는 도시패턴 3가지 버전의 CUEPAT(Canadian Urban Pattern) 개발을 완료하였다. 현재는 약 14,000개 종 이상의 위장 패턴에 대한 저작권을 보유하고 있으며, 이 위장 패턴을 적용하고 있는 유니폼은 6백만 개 이상 그리고 군용 차량은 3천 개가 넘는다.

최근에는 양자 스텔스(Quantum Stealth)라는 투명망토 기술을 개발하였다고 발표했다. 이는 빛을 굴절시켜 보이지 않게 만드는 기술로 사람의 시야뿐만 아니라 적외선(night vision)과 열적외선에서도 위장이 가능한 기술로 소개하고 있다.

보안상의 이유로 빛을 굴절시키는 방법은 설명하지 않고 있으나, 물체 주변의 광파를 굴절시켜 물체를 보이지 않게 하는 퀀텀 스텔스는 메타물질(Metamaterials)의 기술적 특징과 유사한 것으로 보인다. 다만 이러한 엄청난 기술도 모든 가시적 색상에 대한 거시적 물체의 완전한 비가시성은 근본적으로 불가능하며, 특정 파장에서 또는 특정 각도에서만 가능하다.

■미래의 연구방향

1)가시광선 스텔스 위장

변화되고 있는 사회와 함께 전투 환경도 변화될 수밖에 없다. 그러므로 가시광선 스텔스인 주간위장의 경우 디자인과 색상에 대한 기술개발은 꾸준히 이루어져야 하며, 소재의 개발과 함께 연계되어 추진되어야만 한다.

디자인과 색상이 개발되고 나서 소재가 선정된다면, 소재에서 구현할 수 있는 색상이나 디자인의 한계로 실제 생산이 불가한 경우도 발생할 수 있으므로 클러스터(cluster)와 같이 관련 분야별 연구개발이 추진될 수 있는 컨소시엄(consortium) 형태로 중장기적인 추진이 필요하다고 생각된다.

그렇게 되면, 가능한 범위에 대해서 검토하고, 이에 따라 개발이 진행됨으로써 실현 가능한 위장 소재를 개발할 수 있고, 이를 통해 군의 도입 시기를 정할 수 있으며 도입을 위한 관련 예산 책정에 도움이 될 것이다.

2) 능동형 스텔스 위장

주변 환경을 감지하는 다양한 센서 기술과 이들로부터 얻은 정보를 분석하여 정보를 응용하고 표현하는 미래 지능형 광대역 위장기술은 다양한 기술들이 융합되는 정보통신(ICT) 융합 기술이다. 따라서 단기 개선 소요 중심의 기획을 탈피하여, 전력지원체계 획득전략 및 발전추세 기반의 중·장기 기획을 통하여 정부출연 연구소들과 함께 기획 및 예산을 수립해야 할 것으로 보인다.

■정책 제언

1)위장에 대한 지속적인 개발에 대한 제언

전투복의 위장성 발현 기술개발은 전투 환경에서 전투원을 보호하는 최소한의 기술로써, 반드시 이루어져야 할 기술이다. 전투 환경이 지속해서 변화함에 따라 현재 한국군은 특전사용, 육·해·공 공통, 해병대용으로 구분하여 위장무늬가 개발되어 있고, 또한 해군의 함상복에도 새로운 위장무늬가 적용될 예정이다. 이러한 기술을 기반으로 더 나은 성능의 소재보다 완벽한 위장기술 개발이 지속적으로 제안되어야 할 것으로 본다.

따라서 기존의 수동형 위장 시스템에서 벗어나 능동형 위장 시스템의 도입뿐만 아니라 민간에서 사용하는 다양한 기술들을 군에 어떻게 효과적으로 적용할지 고민하는 주체가 필요로 할 것으로 보인다. 최근 정부 출연연을 중심으로 이러한 미래국방에 필요한 기초 기술들을 기획하고 연구하는 움직임이 있는데, 이는 큰 전환점이라 생각된다.

2)군사 요구도 변경과 유연한 연구개발에 대한 제언

군사 요구도에 있어서 연구개발 중에 검증되는 잘못된 목표값이나 항목 등은 수정이나 삭제할 수 있도록 연구개발 방식이 변경되었으면 한다. 군사 요구도의 변경은 거의 불가능하거나 상당한 검증 시간이 필요한 것이 현실이다. 따라서 전문가 집단의 검토나 짧은 기간의 연구사업 등을 통한 규격의 검증으로 변경이 이루어지는 제도적 검토가 필요하다.

또한, 대부분의 국방기술 관련 과제는 기술계약 형태로 과제가 진행된다. 이는 연구기관 및 연구자가 과도한 중압감을 감수하여야 하며, 따라서 자유롭고 창의적인 연구개발이 필요한 첨단국방 과제에 적합하지 않다. 실증연구와 기술개발 연구를 명확히 구분하여 국방 기술들의 많은 과제가 협약과제로 추진되는 것을 제언하는 바이다.