미군은 세계적인 무인항공기(드론·UAV) 기술 및 드론 군(群) 보유국이다. 이제 미국은 중국의 해양 패권주의 억제를 위해 강력한 수중드론(UUV) 배치 준비에 나섰다. 알려졌다시피 중국은 남중국해 영유권 주장으로 동남아국들과 분쟁을 벌이며 지역평화를 위협하고, 인도·태평양 지역의 최대 위협세력으로 부상했다.
이런 상황에서 미 해군은 괴물이라 할 거대 수중드론(AUV ·UUV)들을 준비하고 있다. 만타레이 가오리와 범고래를 닮은 거대 수중 로봇 잠수함(잠수정)들을 통해 광범위한 분쟁 지역에서 장기간 은밀하게 작전을 수행할 준비에 박차를 가하고 있다. 특히 다재다능한 기능과 전례없는 모듈식 탑재체·조립 방식으로 설계돼 부두에서 조립해 발진시킬 수 있고 1만2000km의 항속거리와 수개월간의 잠항시간을 갖는 점이 눈에 띈다.
최근 들어 중국은 한중 양국 중간 해역에 불법 무단 해양구조물을 설치해 우리 조사선을 위협하는 상황까지 연출했다. 이런 상황에서 새삼 이런 민첩하고도 강력하고 은밀하게 작전을 수행할 수 있는 강력한 수중 드론에 관심이 쏠리는 것은 당연하다. 미국의 괴물 수중드론들은 정찰 감시 임무는 물론 만일의 상태에 적국의 조선소와 항구는 물론, 강과 같은 좁은 수로에 기뢰를 설치하는 것과 같은 고위험 작전도 수행할 수 있다. 이는 우리나라 해군에도 시사하는 바가 적지 않다. 국방 차원에서도 재래식 항공기와 함정, 잠수함(정) 대신 무인항공기(UAV)는 물론 수중 드론(UUV)에까지 눈을 돌려야 할 시점이 왔음을 시사한다.
인터레스팅엔지니어링과 네이벌 테크놀로지의 보도, 노스럽 그루먼, 보잉사의 해당 자료들을 참고해 미해군의 제해권과 대중국 해양 억지력을 위한 자원인 괴물 수중 드론들에 대해 알아봤다.
괴물 자율 로봇 잠수정 ‘만타레이’
미국 국방고등연구계획국(DARPA)은 새로운 초장거리 수중체류 UUV의 검증을 목표로 하는 만타 레이 프로그램을 진전시켜 왔다.
미국 방산업체 노스롭 그루먼의 만타 레이 시제품은 이미 지난해 4월 남부 캘리포니아 해안에서 수중 시험을 마쳤다. 모듈방식의 이 무인 수중 드론(무인 잠수함)은 현장에서 조립된 후 유체역학적 기동성과 작전 수행 준비 상태를 입증했다. 이는 자율 시스템의 원정 군수 지원에 중요한 단계다.
이제 미 해군은 해양 규모의 장기 잠항 내구능력을 가진 군사용 초대형 잠수함인 해양탐사정(Ocean Explorer·OEX)인 대형 무인 잠수정(LUUV)에 대한 새로운 입찰 공고를 내고 이를 더욱 정교하게 만드는 작업에 들어가고 있다.
OEX 구상은 현재 미국에서 진행 중인 여러 수중 자율 프로그램 중 하나다. 인터레스팅 엔지니어링은 만타레이를 미 해군이 계획중인 ‘폭발물로 가득 찬 괴물 로봇 잠수함’으로 표현하고 있다.
이러한 시스템은 미해군의 작전 범위를 확장하고, 유인 자산의 작전 위험을 줄이며, 인도-태평양과 같은 분쟁 지역 전역에서 분산형 해양 작전을 강화시켜 주게 된다.
DARPA 프로그램 매니저인 카일 워너 박사는 “국가를 넘나드는 모듈방식 탑재체 운송, 현장 조립, 그리고 후속 배치의 조합은 초대형 무인잠수정에서 처음 보여지는 성능이다”라고 말했다.
팩마 테크놀로지스(PacMar Technologies)가 개발한 두 번째 만타 레이 모델은 올해 에너지 수확 시스템 시험을 계속 진행하며, 수상함의 지원 없이도 수중체류가 가능한 솔루션을 계속 모색하고 있다.
종합적으로 볼 때 이러한 프로그램들은 기존 미 해군력이 모두 전략적으로 접근이 제한되거나 멀리 떨어진 해양 환경에서 지속적이고 독립적으로 작동할 수 있는 자율형 수중 플랫폼으로 전환돼 가고 있음을 의미한다.
미 해군은 수중 드론인 해양 탐사정(OEX) 활동이 진전됨에 따라 바다 밑의 세력 균형을 재정의하는 성장하는 수중 드론 생태계에 합류하게 될 것이다.
네이벌 테크놀로지에 따르면 DARPA는 지난해 4월 현재만타레이 프로젝트 프로젝트를 위해 노스럽 그루먼 외에 마틴 디펜스그룹(이전 나바텍)과 메트론(METRON)을 함께 계약사업자로 선정했다.
인터레스팅 엔지니어링은 지난달 26일 미해군연구청(ONR)이 직접 관리하는 OEX 프로그램을 가속화하기 위해 광범위한 작전 범위에 걸쳐 상당한 모듈식 탑재물을 운반할 수 있는 첨단 자율 시스템에 대한 업계 제안을 모집하고 있다고 보도했다. 보도는 ONR 발표를 인용, OEX가 지속적인 존재감과 모듈식으로 만들어져 현장에서 조립해 발진시키는 유연성을 핵심으로 하는 차세대 자율 플랫폼이라고 소개했다. 핵심은 OEX 부대의 잠재적인 전대급 배치를 위한 군수, 유지 보수 및 지원 인프라 구축이다. 이 만타레이 OEX 후속 프로젝트 제안 참여자는 초기 설계 단계에 대한 완전한 비용 견적을 제출해야 하며, 이후 상세 설계 옵션과 신속한 시제품 제작 및 제작 경로를 제시해야 한다. 이번 프로젝트는 잠수함 드론의 기술적 타당성과 다양한 임무를 설정할 수 있는 탑재체 모듈들의 성능을 모두 평가하도록 구성될 예정이다. 제안서는 해당 드론이 미래 해군 작전, 특히 분산형 해양 환경에 어떻게 통합될 수 있는지 입증해야 한다. 백서 제출 마감시한은 이달 말까지이며 전체 제안서 제출 기한은 오는 10월말까지다.
한편 미해군이 UUV 역량을 높이기 위한 병행하고 있는 대형 배수량 무인 잠수정(LDUUV) 프로그램은 해양 감시, 정찰 및 탑재물 운반을 위한 장기 수중 체류 자율 시스템을 제공하기 위한 병행적이고 상호 보완적인 노력으로 남아 있다. LDUUV의 모듈식 아키텍처는 지금까지 요구돼 온 지원 선박없이도 전방 지역에 센서와 작동기를 배치하는 작전을 펼칠 수 있게 해 준다. 인터레스팅 엔지니어링은 LDUUV 사업에 참여하는 회사로 콩스버그(Kongsberg), 안두릴(Anduril), 오셔니어링 인터내셔널(Oceaneering International) 등이 있으며, 모두 수중 장기 체류시 전력 시스템과 다중 임무 수행 능력을 갖춘 차세대 무인 수중 플랫폼 개발에 기여하고 있다고 전했다.
초대형 무인 잠수함(XLUUV) ‘오르카’도 병행 배치한다
미 해군은 또한 보잉이 주도하는 초대형 무인 잠수정(eXtra Large Uncrewed Undersea Vehicle·XLUUV) 프로그램을 추진하고 있다.
오르카(Orca)로 알려진 이 디젤-전기 하이브리드 UUV는 미국이 보유한 무인 잠수함 중 가장 크고 성능이 뛰어난 잠수함 중 하나이자 세계 최대 규모의 무인잠수함(UUV)이다.
이 최초의 극한 지속잠항형 자율 플랫폼은 전례 없는 용량, 임무 유연성, 그리고 신뢰성을 제공하며 은밀한 해상 차단, 기뢰전 및 정보 감시(ISR) 임무용으로 설계됐다.
체적과 에너지 용량은 XLUUV의 중요한 차별화 요소이며, 무엇보다도 수행할 수 있는 임무 범위에 중요한 요소다.
에너지 용량 덕분에 6500해리(약 1만 2000km)의 항속 거리를 자랑하며, 인간의 개입을 최소화하면서 수개월에 달하는 임무를 수행할 수 있다.
XLUUV의 향상된 자율성 덕분에 깨끗하고 혼잡한 해역에서 인간의 물리적 접촉 없이 효과적으로 작전할 수 있다. 오르카는 부두 쪽에서 발진 및 회수되며 작전을 위한 지원 선박이 필요하지 않다.
오르카는 다중 임무 시스템으로 작동하여 미래 전력 구조에서 중추적인 역할을 수행할 수 있다. 이 운항체는 해양 이동, 해저면 추적, 그리고 해저에서의 장기 계류 작전을 수행할 수 있다. 이 다재다능한 혁신적 운행체는 전례없는 모듈식 탑재섹션을 갖도록 설계돼 다양한 탑재량을 수용할 수 있는 구조에 전기 및 데이터 인터페이스를 제공한다. 더작은 잠수정(소형 UUV)들은 이 탑재량의 일부만 운반할 수 있으며 잠항 내구시간, 항속 거리가 더 제한적이다.
이 획기적 조합은 이전에는 불가능했던 임무에 대한 전략적 및 전술적 옵션을 확장하여 수중 및 해저전에 대한 접근 방식을 재검토할 수 있게 해 준다.
오르카는 지난해 4월 미해군의 48시간의 수중 체류 임무를 완료했다.
오르카 제조사인 보잉에 따르면 이 잠수함은 해저에서 완전 자율 운항을 하며, 배터리 재충전을 위해 여러 차례 수면 위로 부상했다. 이 임무는 원격지 배치같은 XLUUV의 첨단 역량을 입증했다.
오르카는 길이 15.6m, 너비 약 2.4m이며, 탑재부 길이는 9.6m다. 9.6m 탑재부는 최대 8톤(건조 중량)까지 수용할 수 있으며, 이는 중형 UUV(직경 53cm) 9척 또는 소구경 UUV(직경 32cm) 48척에 해당한다.
이 잠수함은 하이브리드 디젤-전기 시스템 조합으로 구동돼 장기간(수개월) 잠항 상태를 유지할 수 있다. 또한 잠수 중에도 무소음으로 운항할 수 있다. 리튬 이온 배터리는 잠수 중에도 약 3노트(시속 5.6km)로 운항할 수 있도록 한다.
XLUUV의 항법 시스템은 도플러 속도 로그(Doppler Velocity Log) 및 수심 센서의 지원을 받는 검증된 칼만 필터 관성 항법 장치를 탑재해 탁월한 방향 정확도를 제공한다.
함정의 크기 때문에 해군이 이처럼 큰 드론을 어떻게 배치할지는 아직 결정되지 않았지만, 대형 수상함과 부두를 활용하는 방안이 고려될 수 있다. 하지만 해군의 기존 원정 해상 기지(ESB)가 적합할 수 있다.
보잉은 1960년대부터 유인 및 무인 심해 시스템을 설계하고 운영해 왔다. 록웰 인터내셔널의 기존 시스템과 미 해군 지원 프로그램인 에코 보이저(Echo Voyager) 출시 이전에 보잉은 에코 시커(Echo Seeker), 에코 레인저(Echo Ranger), 에코 보이저(Echo Voyager)를 XLUUV보다 먼저 개발했다.
보잉은 XLUUV 개발에 앞서 에코 보이저(Echo Voyager), 에코 시커(Echo Seeker), 에코 레인저(Echo Ranger)를 개발했다.
‘드론 선구자’ 니콜라 테슬라
우리가 익히 알고 있는 니콜라 테슬라는 에디슨과 직류-교류 ‘전류 전쟁’을 한 사람으로 유명하지만 그의 발명품 가운데에는 로봇이 빠질 수 없다. 그는 1898년 뉴욕매디슨스퀘어가든에서 대중들에게 자신이 만든 무선으로 조종되는 로봇(무인해상정)을 시연한 드론의 선구자이기도 하다.
