EMI 발생을 탐지하고 그 원인을 찾아서 문제를 해결하기 위한 분석 결과를 설계에 반영하여 수정하고 이 를 다시 검증하여 수정된 설계로 인한 새로운 문제가 발생하면 이를 분석한 결과를 설계에 피드백하는 작업 을 반복하여 EMC(Electromagnetic Compatibility)에 대한 미국 군사 표준(MIL-STD-461)과 NATO 표준 (STANAG 4435)에 충족할 때까지 소요 시간은 현 시점에 예측할 수 없다. 이것만으로도 하피를 대체할 국산 SEAD 공격 드론 개발 소요 시간이 5년을 초과할 수 있는 잠재적인 리스크가 될 수 있다.

현재 공군이 보유하고 있는 하피 SEAD 공격 드론의 설계를 개량한 하피-2 를 직도입하고 이를 기반으로 국산 SEAD 공격 드론을 개발하는 사업 추진 전략을 수립할 경우 다음과 같은 전력화 스케쥴을 준수할 수 있다.(사진:디펜스타임즈)

하피-2 직도입
새로운 체공형대공제압자폭무인기(이하 SEAD 공격 드론) 를 도입하는 사업이 장기 사업에서 중기(5년) 사업으로 전환 된다. 이 사업은 현재 공군 제 8 전투비행단 예하 전자전투대 대가 보유한 하피(Harpy) SEAD(Suppression of Enemy Air Defense) 공격 드론 OOO기를 대체하기 위해서 신규 SEAD 공격 드론 OOO기를 도입하기 위한 프로그램이다. 이 사업이 중기 사업으로 전환되면서 기존의 하피 무인기는 2029년까지 운용될 예정이다.

본고에서는 새로운 SEAD 공격 무인기 도입 사업 전 략으로 이미 개발되어 있는 하피-2 무인기 도입과 함 께 향후 국내 개발은 하피-2의 제작 업체인 IAI(Israel Aerospace Industries)와 기술 협력하여 개발하는 방안을 제안한다. 이미 IAI는 국산 공격헬기인 LAH(Light Armed Helicopter)와 MAH(Marine Attack Helicopter) 중심의 MUMT(Manned-Unmanned Teaming) 프로그램에 포 함된 국산 정찰/자폭 드론 개발에 협력하기 위한 양해각서(MoU)를 체결한 바 있다.

하피-2 직도입과 하피-2 기반 국산 SEAD 공격 드론 공동 개발을 병행할 경우, 이미 개발이 완료되어 신뢰성이 확보된 체계를 신속하게 도입할 수 있 기 때문에 전력화 스케쥴을 준수할 수 있으며 국산 체계 개발에서 리스크를 최대한 배제할 수 있다.(사진:디펜스타임즈)

이는 최초 선행연구 방안에도 부합한다. 새로운 대공제압용 자폭 드론 획득 방안으로 소요 규모 OOO대의 절반은 해외 직도입을 하고 나머지 절반을 국내 개발로 획득하는 방안이 최초 선행 연구 결과 제시되었다.

현재 공군이 보유하고 있는 하피 SEAD 공격 드론의 설계 를 개량한 하피-2를 직도입하고 이를 기반으로 국산 SEAD 공격 드론을 개발하는 사업 추진 전략을 수립할 경우 다음과 같은 이점이 있다.

먼저 전력화 스케쥴을 준수할 수 있다는 점이다. 중기 계획 으로 전환되면서 향후 5년 정도의 시간을 체계 개발에 사용 할 수 있다. 클린시트(clean sheet)에서부터 개발을 하기에 는 시간이 넉넉하지 않은 셈이다.

이미 국산 무인기의 개발이 지연된 사례들이 있다.(사진:디펜스타임즈)

혹자는 KF-21, FA-50, 수리온 등을 개발, 제작하는 한국이 SEAD 전용 자폭 드론 하나 개발을 못하겠느냐고 생각할 것이다. 그러나 설계 마진이 큰 KF-21, FA-50과 달리 무인기 는 설계 마진이 큰 체계가 아니라는 점 때문에 개발 난이도가 높은 편이다. 이미 우리는 육군의 FEBA(Forward Edge of Battle Area)에 배치되는 군단들과 기동 군단이 ASOC(Air Support Operations Center)와 연계 운용해야 하는 무인기 와 공군 소요 무인기의 개발 지연을 목도한 바 있다.

반면 하피-2 직도입과 하피-2 기반 국산 SEAD 공격 드론 공동 개발을 병행할 경우, 이미 개발이 완료되어 신뢰성이 확 보된 체계를 신속하게 도입할 수 있기 때문에 전력화 스케쥴 을 준수할 수 있으며 국산 체계 개발에서 리스크를 최대한 배 제할 수 있다.

미니 하롭(Mini Harop), 즉 IAI의 그린 드래곤(Green Dragon)과 유사 한 소형 정찰/자폭 드론을 개발하여 LAH와 MAH에 탑재할 예정이다.(사진:디펜스타임즈)

예를 들어서 하피-2의 광대역 수동 RF(Radio Frequency) 탐색기는 하피의 그것보다 작동 대역이 더욱 확장되었는데, 이와 같은 체계 개발은 기술적인 난이도가 높기 때문에 다소 리스크가 있다.

하피의 경우에는 단일 채널을 사용하지만 하피-2는 4개 의 광대역 채널을 사용한다. 국내에서 개발을 하겠다는 국산 SEAD 공격 드론도 공개된 개념을 살펴보면 4 채널 광대역 안테나를 체계 전방에 배치한다는 것을 알 수 있다. 작동 대 역이 하피의 그것보다 확장되어 하피-2는 D 밴드 이하의 RF 신호도 탐지할 수 있도록 설계되었다.

하롭(Harop)은 하피와 공역학적 설계를 공유하고 있다.(사진:디펜스타임즈)

이처럼 D 밴드 이하의 RF 신호에 대해서 개구비(aperture rate)가 작은 안테나에서 4개 채널의 동조 수신 경로차를 활 용하여 정밀한 방위 탐지를 하도록 설계하는 것은 기술적인 난이도가 높다. 한국형 SEAD 공격 드론도 이와 동일한 특성 을 갖는 4 채널 안테나를 갖추도록 설계하려면 개발 지연을 야기할 수 있는 리스크가 있다는 것이다.
그러므로 이미 완성되어 신뢰성이 검증된 솔루션을 도입함 으로써 초기 전력화 스케쥴을 지연시킬 수 있는 리스크를 프 로그램에서 배제할 수 있도록 사업 추진 전략을 수립하는 것 이 합리적이다.

중기 계획으로 전환되면서 향후 5년 정도의 시간을 국산 SEAD 공격용 드 론체계 개발에 사용할 수 있다. 클린시트(clean sheet)에서부터 개발을 하기에는 시간이 넉넉하지 않은 셈이다.(사진:디펜스타임즈)

SEAD 공격 드론 독자 개발안은 비합리적이다
우크라이나-러시아 전쟁에서 심지어 이란과 같은 나라가 만든 자폭 드론(사헤드-136)이 대량으로 사용되는 것을 보 면서 혹자는 이란과 같은 나라도 만드는 자폭 드론을 한국 이 못만들겠느냐고 생각할 수도 있겠다. 그러나 사헤드-136 과 같은 저가의 간단한 자폭 드론을 설계하는 것은 하피-2, 하롭(Harop)과 같은 첨단 체계 개발과 비교할 수 없이 난이 도가 낮다.

흔히 샤헤드-136와 IAI의 하롭이 동일한 수준의 자폭 드론 이라고 착각하기 쉽다. 그러나 샤헤드-131과 샤헤드-136은 대량으로 사용할 수 있는 저가의 드론으로 개발되었기 때문 에 EO/IR 영상 기반 표적 획득 체계, 정교한 인터페이스(특히 표적획득체계와 데이터 링크, 비행제어체계 등의 상호 연동), 데이터 링크 등을 갖추지 못했다.

중기 계획으로 전환되면서 향후 5년 정도의 시간을 국산 SEAD 공격용 드 론체계 개발에 사용할 수 있다. 클린시트(clean sheet)에서부터 개발을 하기에는 시간이 넉넉하지 않은 셈이다.(사진:디펜스타임즈)

반면 IAI의 하롭의 경우에는 FLIR와 CCD TV등이 결합된 영상 기반 표적획득 시스템이 무인기 제어용 데이터 링크(지 상 통제체계와 함께 시간 분할 네트워크 구성)와 디지털 영상 연동 데이터 링크(지상 통제체계와 함께 대역 분할 네트워크 구성) 등이 함께 통합되어 있다.

SEAD 전용 자폭 드론인 하피-2의 경우에는 광대역 4 채널 RF 안테나가 통합되어 있는데 앞서 기술한 것처럼 이와 같이 규모가 제한되어 있는 안테나를 4개의 광대역 채널 소자로 구 성하는 것이 기술적인 난이도가 높다.

미니 하피(Mini Harpy)는 소형 SEAD 공격 드론이다. 하피는 최대 500km 바깥의 적 레이더를 타격할 수 있으며, 하피-2는 최대 1,000km 이상 떨어진 적 레이더를 타격할 수 있는 장거리 체계인 반면 미니 하피는 50km 이내에 위치한 적 레이더를 타격하기 위해 사용하는 소형 체계이다. 말하자면 하피-2는 전략적인 SEAD 공격 무기체계이지만 미니 하피는 전술적인 SEAD 수단인 것이다.(사진:디펜스타임즈)

SEAD 공격 전용 드론을 개발하려면 RF 신호 디지털 처리, 디지털 프로세싱과 표적 정보 대조, 사전 입력된 표적 정보와 일치하는 RF가 도래하는 방위로 드론을 정확하게 유도하기 위한 비행제어체계와 광대역 RF 탐색기의 인터페이스 등이 필요하다. 특히 전술한 것과 같이 D 밴드 전후의 RF 신호를 안테나 규모가 제한되어 있는 SEAD 공격 드론의 RF 탐색기 로 정밀 탐지(첨두 출력 대비 탐지거리가 길게 설계된 체계의 RF 신호 탐지)하여 방위 탐지를 하도록 설계하는 것은 기술 적으로 난이도가 높은 과제이다.

IAI는 국산 공격헬기인 LAH(Light Armed Helicopter)와 MAH(Marine Attack Helicopter) 중심의 MUMT(Manned- Unmanned Teaming) 프로그램에 포함된 국산 정찰/자폭 드론 개발 에 협력하기 위한 양해각서(MoU)를 체결한 바 있다.(사진:디펜스타임즈)

그리고 SEAD 공격 전용 드론을 다수 사출한 후 동시에 3 개 또는 4개의 클러스터를 구성할 수 있도록 설계하는 것도 쉽지 않은 과제이다. 하피-2의 경우에는 기본적인 임무, 비 행 통제 인터페이스와 별도로 클러스터 유지 전용 인터페이 스가 통합되어 있다.

비행 제어 인터페이스와 달리 클러스터 제어는 1개 통제 체 계 책임 드론 전체에 대해서 동시에 실시간으로 시행되어야 한다. 그러므로 하피-2의 클러스터 유지 인터페이스가 사용 하는 네트워크 소스(network source)는 조종 통제 인터페이 스의 그것과 전혀 다른 것이어야 한다. 이것이 하피-2에 클러스터 할당과 구성, 유지에 사용되는 인터페이스가 조종 통제 인터페이스와 분리되어 작동하는 이유인 것이다.

이미 우리는 육군의 FEBA(Forward Edge of Battle Area)에 배치되 는 군단들과 기동 군단이 ASOC(Air Support Operations Center)와 연계 운용해야 하는 무인기와 공군 소요 무인기의 개발 지연을 목도한 바 있다.(사진:디펜스타임즈)

최대 12대의 하피-2 무인기를 단일 통제체계에 연동하여 3 개 또는 4개 클러스터를 유지하려면 이와 같은 물리적인 요건 뿐만 아니라 각개 드론의 실시간 비행 정보를 기반으로 클러 스터를 유지하도록 통제하기 위한 데이터를 산출할 수 있어 야 하며 적절한 메세지 포맷(message format)을 갖추어야 한다. 이와 같은 군집 할당과 구성, 유지에 필요한 네트워크 요건(메세지 포맷)과 소프트웨어 요건(알고리즘)을 충족하는 것도 적지 않은 시간이 필요한 개발 과제인 것이다.
이처럼 하피-2, 하롭과 같은 체계는 저가 자폭 드론들과 달리 복잡한 항전 체계를 갖추고 있기 때문에 개발 난이도 가 높다.

장거리 정밀 타격용 자폭 드론에는 오차 누적이 적고 비행 중 정렬이 가능한 항법 체계가 통합되어야 한다• 그렇지 않으면 1,000km 이상 장거리 비행 하면서 누적되는 오차 때문에 표적 공격 정확도 문제가 발생한다• 이 모든 것을 향후 5년 이내에 모두 달성하는 것은 어렵다• 개발 프로세스에는 하부 체계 완성과 채계 통합뿐만 아니라 시험 평가와 인증 작업까지 포함되어 있 다는 것을 감안하면 더욱 그렇다.(사진:디펜스타임즈)

특히 이와 같은 체계를 직접 독자적으로 개발하려면 EMI(Electromagnetic Interference)를 탐지하여 이를 배제하기 위한 설계 수정하는 작업 때문에 개발이 지연될 수 있다.

한마디로 같은 자폭 드론이라도 하피-2, 하롭과 같은 고급 체계를 개발하는 것은 이란과 같은 3류 국가에서 만든 간단 한 저가 자폭 드론 개발하는 것과 그 기술적인 난이도가 근본 적으로 다르다는 것이다.

하피-2는 현재 한국 공군이 보유하고 있는 하피보다 비행 거리가 더욱 증가하였다. 하피와 비교하면 하피-2 설계에 익 단 연장이 추가되어 더블 델타익 형상이 되면서 L/D가 증가 하였으며, 기수에 추가된 구동식 카나드도 L/D를 증가시키 는 효과를 구현하기 때문에 하피보다 더욱 비행 거리가 증 가한 것이다. 그리고 정밀한 카나드 제어로 정안정성(static stability)이 비행 중 강고하게 유지되도록 설계된 것도 하 피-2가 최대 1,000km 이상 비행할 수 있는 비결이다.

IAI와 협력하여 개발하는 소형 정찰/자폭 드론은 LAH와 MAH의 제 5 단 계 LOI(Level of Interoperability) 유무인 복합체계의 핵심 시스템이 다.(사진:디펜스타임즈)

이와 같은 장거리 정밀 타격용 자폭 드론에는 오차 누적이 적고 비행 중 정렬이 가능한 항법 체계가 통합되어야 한다. 그 렇지 않으면 1,000km 이상 장거리 비행하면서 누적되는 오 차 때문에 표적 공격 정확도 문제가 발생한다.

이 모든 것을 향후 5년 이내에 모두 달성하는 것은 어렵다. 개발 프로세스에는 하부 체계 완성과 채계 통합뿐만 아니라 시험 평가와 인증 작업까지 포함되어 있다는 것을 감안하면 더욱 그렇다.

광대역 수동 RF 탐색기와 관련된 가장 큰 변화는 작동 대역이 추가되었다 는 것이다• 최대 작동 대역은 J 밴드의 고주파 대역으로 하피의 그것과 동일 한 반면, 최저 작동 대역으로 D 밴드가 추가되었다.(사진:디펜스타임즈)

물론 국내 방산업체들이 KF-21의 지능형 전자전 체계와 KF-16D의 ALQ-200K 광대역 ECM, 수리온 계열 헬기의 EWC-RWR, 해군의 SLQ-200K 등 다양한 전자전 솔루션 들을 완성하면서 전자전 분야에서 높은 수준의 기술을 갖추 고 있으며, 각종 크고 작은 군용 무인기들을 개발하면서 UAV 개발 역량도 성장하고 있는 것은 사실이다.

하피-2는 표적을 타격하기까지 거치게 되는 과정 중 임무 계획 수립을 제외 한 모든 과정이 자동화되어 있다• 하롭의 경우에는 미션 플래닝과 표적 획득 을 제외한 모든 과정이 자동화되었다.(사진:디펜스타임즈)

그러므로 시간이 충분하다면 하피-2와 동급 SEAD 공격 드 론도 개발할 수 있을 것이다. 그러나 현실은 개발에 투자할 수 있는 시간이 거의 없다는 것이다.

앞으로 약 5년 후에 차기 SEAD 공격 드론 배치가 시작되 어야 한다. 현재 공군 전자전투대대가 보유한 하피는 2029 년에 모두 퇴역하기 때문이다. 이는 체계 개발과 인증 작업 에 사용할 수 있는 시간이 앞으로 5년도 채 되지 않는다는 것 을 의미한다.

특히 개발 프로세스에서 TRL-6에서 TRL-8까지 각 단계 에서 직면하는 문제들을 해결하기 위해서 필요한 시간 때문 에라도 독자적인 SEAD 공격 드론 개발을 5년도 채 되지 않 는 시간 이내에 완수할 수 없다.

MUAV는 공군에 1 세트(4대), 그리고 육군에 3 세트(12대)가 배치될 것이다.(사진:디펜스타임즈)

EMI 발생을 탐지하고 그 원인을 찾아서 문제를 해결하 기 위한 분석 결과를 설계에 반영하여 수정하고 이를 다 시 검증하여 수정된 설계로 인한 새로운 문제가 발생하면 이를 분석한 결과를 설계에 피드백하는 작업을 반복하여 EMC(Electromagnetic Compatibility)에 대한 미국 군사 표준(MIL-STD-461)과 NATO 표준(STANAG 4435)에 충족할 때까지 소요 시간은 현 시점에 예측할 수 없다. 이것만으 로도 하피를 대체할 국산 SEAD 공격 드론 개발 소요 시간이 5년을 초과할 수 있는 잠재적인 리스크가 될 수 있다.

2023년부터 2029년까지 남아있는 시간 중 사업추진기본 전략을 확정하기 위해서 필요한 시간을 배제하면 개발 작업 가용 시간은 실질적으로 더욱 단축된다. 독자 개발을 시도할 경우 불과 3년 또는 4년 이내에 체계 개발을 완료할 수 없기 때문에 하피 도태에 맞춰서 차기 SEAD 공격 드론 전력화 스 케쥴을 이행할 수 없게 된다는 것이다.

그리고 사업에 투자할 수 있는 시간뿐만 아니라 예산 역시 한정된 자원이라는 점을 감안해야 한다. 개발 완료가 계획보 다 지연되면 필연적으로 소요 예산 역시 계획을 초과하게 된 다.

그러므로 무리한 독자 개발보다 해외에서 이미 완성 검증된 체계(하피-2)를 도입하여 기존의 하피를 대체하는 것이 합리 적인 사업추진전략이 될 것이다. 하피-2 직도입을 선택할 경 우 기존의 하피 대체에 소요되는 시간은 24개월 가량이다.

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