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기동 안정화 등 K1A1 전차에 ‘안성맞춤’

이석종 기사입력 2015. 11. 10   18:36

(37) 한국형 포수조준경 (하)

영상 화면 녹화 기능, 훈련효과 증진

전차장도 야간관측· 거리측정·사격가능

기존 조준경보다 전력 소모 40% 감소

국내 ‘전자광학기술 발전’에 큰 이바지

 

국방과학연구소(ADD)는 1992년 5월부터 1996년 12월까지 한국형 포수조준경(KGPS)을 개발하기 위한 핵심기술개발 사업을 수행했다.

 K1 전차에 탑재된 외국산 조준경인 GPS와 GPTTS보다 성능이 우수하면서도 기능적으로 호환성이 있는 K1 및 K1A1전차용 포수조준경 개발이 목표였다.

 그동안 해외에서 들여온 조준경에 비해 성능이 우수할 뿐만 아니라 운용자가 시스템 운용 상태와 고장 유무를 한눈에 볼 수 있도록 사용자 편리성을 강화하는 게 중점이었다. 특히 당시로는 드물게 포수의 운용 영상을 모니터로 재현하고 녹화할 수 있는 기능을 추가해 훈련이 끝난 후 녹화 영상을 보면서 훈련 결과를 점검할 수 있도록 해야 했다.

 개발은 조준경 체계 전체의 운용개념 및 설계중점을 설정한 후 개략설계를 하는 것으로 시작됐다. 이를 바탕으로 안정화장치, 열상장치, 레이저거리측정기, 주간광학계 장치 등 각 모듈별 상세설계 및 분석을 수행하고, 시제 제작 후 시험평가를 거쳐 조준경 전체를 결합했다. 이렇게 완성된 조준경은 자체 시험평가와 K1 및 K1A1 전차 장착시험을 통해 완성됐다.

 




 ●안정화장치

 안정화장치는 개념설계 이후 세 차례에 걸쳐 설계제작이 이뤄졌다.

 기술과 경험 부족으로 시행착오가 많았다.

 안정화장치는 2축(선회·고저) 구동시스템으로 기계부와 전자부로 구성되며, 기계구동부는 가공정밀도 유지, 질량불균형과 마찰력 최소화가 관건이었다.

 특히 5/1000(㎜) 이하의 가공정밀도가 요구됐지만 당시에는 이런 수준으로 가공할 수 있는 공장이 드물어서 가공 불량으로 인한 안정화 성능 저하가 많이 나타나곤 했다.

 대표적으로 김벌구조물의 가공오차, 진동과 충격으로 인한 정렬오차 및 전자부의 잡음과다 등이었다.

 이를 극복하기 위해 김벌구조물의 재질을 알루미늄에서 스테인리스로, 안정거울을 베릴륨 재질로, 전력증폭기를 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 방식에서 선형(Linear)증폭 방식으로 변경했다.

 이런 과정을 통해 도입품에 비해 2배 이상 높은 0.1mil(rms) 수준의 안정화 정확도를 달성했다.

 

 ●주간광학장치

 원거리 표적을 확대해 볼 수 있는 일종의 망원경인 주간조준경은 기존 K1 전차와 함께 K1A1 전차에도 탑재할 수 있도록 설계했다.

 전차 주변의 근거리를 볼 수 있는 1배율 창과 원거리 표적을 볼 수 있는 10배율 망원경으로 구분해 설계된 이 장치 역시 기술과 경험 부족으로 많은 시행착오가 있었다.

 그중 고온·저온 및 충격환경에서 렌즈와 기계구조물의 열팽창 계수 차이에서 오는 렌즈 파손이 대표적인 사례였다. 이외에도 많은 시행착오 끝에 모든 문제를 해결, 광학분해능이 도입품에 비해 2배 이상 개선된 주간광학장치를 완성할 수 있었다.

 

 ●열상장치

 KGPS를 개발하면서 국내에서 가장 취약한 부분이 열상장치였다. 당시에는 국내에서 열상장치를 단독으로 개발할 수 있는 능력이 부족했다. 그래서 이스라엘 ELOP사(현 ELBIT사)의 협력을 받아 열상장치를 개발했다.

 표적의 열영상을 전기신호로 바꾸는 신호검출 및 초기 신호처리 부분은 ELOP사가 맡고 그 이후 영상처리, 기계구조물, 케이블 및 영상재현 모니터는 국내에서 개발했다.

 열상장치 운용 측면에서 보면 케이블 TV 같이 영상 재현을 모니터로 제공했기 때문에 조준경의 각종 고장과 운용 상태, 전차 사격통제장치의 필요정보까지 포수에게 시각으로 제공하는 것은 물론 영상을 녹화하는 기능까지 갖춰 군으로부터 큰 호평을 받았다.

 

 ●체계개발

 ADD가 체계개발 과정에서 역점을 두고 노력한 것은 개발장비의 운용성과 장비의 신뢰성이었다.

 K1 전차의 개발시험과 운용시험을 통해 얻은 경험과 전차 승무원과의 대화를 통해 축적한 자료를 바탕으로 초기 운용성을 결정하고 장비가 개발된 후에도 운용의 편리성을 위해 수차례에 걸쳐 수정 보완을 거쳤다.

 ADD는 중요한 요소인 장비의 신뢰성을 입증하기 위해 개발 단계별로 많은 시험을 거쳤다. 각 구성모듈별로 성능시험과 환경시험을 했고 구성모듈을 조준경 체계로 결합해 다시 성능시험과 환경시험을 하는 등 여러 단계의 시험을 거쳐 성능이 확인된 후에 전차장착시험을 실시했다.

 전차장착시험 단계에서는 전차체계 차원의 납품시험에 준하는 시험을 실시하고 최종적으로 사격까지 완료한 후에 군 운용시험을 실시했다.

 약 1년 동안 군 운용시험을 거친 후에 최종적으로 전투용 적합 판정을 받은 KGPS는 현재 K1A1 전차에 탑재돼 운용 중이며, KGPS 개발은 우리나라의 전자광학기술 발전에 크게 이바지했다는 평가를 받고 있다.

 

 ●KGPS의 장점

 KGPS는 미국의 M1A2, 독일의 LEOPARD2, 이스라엘의 MERKAVA 전차의 조준경과 대등한 성능을 가진 것으로 평가된다.

 KGPS는 기존 조준경에 비해 기동중 안정화 정확도, 관측 선명도, 배율 등이 증가돼 사거리가 연장된 K1A1 전차에 적합하게 만들어졌다.

 KGPS는 화면 녹화 기능이 있기 때문에 포수가 사격 및 비사격 훈련 시 표적에 대한 조준점의 위치 확인이 가능하며, 훈련 효과 증진과 사격 결과 검증이 가능해졌다.

 기존의 K1 전차 조준경은 전차장이 야간관측이 어려워 작전능력에 제한이 있었지만 KGPS는 전차장이 포수 열상 모니터를 볼 수 있어 전차장도 야간 관측·거리측정·사격이 가능하며, 기존의 조준경에 비해 레이저와 열상장치가 독립적으로 운용되므로 운용상 편리하고 열상장치 고장 시에도 정상사격이 가능하다.

 또 무색투명 윈도 사용으로 주간 광학계 영상이 자연색으로 표현돼 관측이 편리하며, 기존 조준경에 비해 전력 소모가 약 40% 감소해 전차가 시동을 켜지 않은 상태에서도 조준경을 가동할 수 있는 시간이 연장돼 기도비닉에 유리하다.

 

 

 - 국방과학기술지식대백과사전 - 조준경 panoramic sight

 

조준을 쉽고 정확하게 할 수 있도록 총포의 몸통 위에 붙이는 원통으로 둘러싼 렌즈다.

 일반광학장비는 인간의 눈으로 감지가 가능한 가시광선영역(0.4∼0.7㎛)의 빛만을 감지하므로 야간이나 악천후 시 물체를 식별하는 능력이 현저하게 저하된다. 따라서 야간이나 악천후 환경조건에서 적을 탐지해 전투력을 극대화할 수 있는 특수광학장비 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

 일반적으로 사용되는 야시 장비로는 미광증폭식 조준경 및 관측장비가 있지만 빛이 없는 암흑 조건이나 악천후 환경에서는 그 성능이 극히 제한된다.

 하지만 절대온도 0도(-273℃) 이상의 모든 물체는 열선(적외선)을 방사하게 되고 이 영역의 파장(3∼5㎛, 8∼12㎛)을 감지해 영상화할 수 있다면 야간 또는 악천후 환경에서도 물체를 탐지할 수 있어 전투력 및 생존성을 극대화시킬 수 있다.

<국방기술품질원 제공>

 

 

 

 




이석종 기자 < seokjong@dema.mil.kr >
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