우리는 현재 4차 산업혁명 시대에 살고 있다. 4차 산업혁명 기술은 기존의 기술과 융합해 매일 새로운 기술을 또다시 창조하고 있다. 어제까지 통용됐던 기술이 하루아침에 사장되는 일은 이제 흔한 일이 됐을 정도다. 이러한 양상은 시간이 갈수록 더욱 치열해질 전망이다. 급변하는 환경에서 우리 군이 미래를 대비하고 승리하는 군대가 되려면 어떤 부분이 필요할까? 

이런 물음에 대해 국방 R&D 기획·관리·평가 업무를 담당하는 국방기술진흥연구소(국기연)는 ‘미래 신기술 예측’이 필요하다고 강조한다. 국기연이 지난 8일 공개한 『첨단무기체계를 선도하는 미래 신기술 예측』도 이런 고민 아래 오는 2050년 필요한 미래 기술과 현재 연구개발 수행을 해야 하는 과제들을 식별해 ‘8대 미래 기술 분야와 신기술’을 예측했다. 이에 본지는 2회에 걸쳐 8대 미래 기술 분야와 신기술을 소개한다.

 

레이저 무기체계로부터 드론 생존성 확보

국기연은 8대 미래 유망 기술 분야를 △신소재 △가상현실 △에너지 △인공지능 △센서 △신추진 △사이버보안 △무인로봇으로 정리했다.

이를 다시 D-STEEP(미래예측에 많이 활용되는 분석법) 분석과 합동참모본부·방위사업청 등 관련 기관의 검토 등을 통해 8대 미래 신기술을 최종 도출했다.

신소재 분야에서 선정된 미래 신기술은 ‘고출력 레이저 무기체계 대응용 경량 방호소재 기술’이다. 이 기술은 레이저와 같은 지향성 에너지 무기체계를 방호하는 데 필요한 기술이다. 레이저빔에 의한 직접적인 손상, 고열 등으로부터 동체를 보호하기 위한 표면제어, 내열 코팅, 적층제조 등과 같은 소재 개발 및 제조에 관한 기술을 포함한다. 이러한 특징으로 레이저 무기체계의 주공격 대상인 드론 등과 같은 소형·공중 무기체계에 주로 적용될 가능성이 크다.

이 기술을 구현하기 위해서는 고출력의 레이저 무기체계 대응 및 방호를 위해 고온에서 견디면서 단열효과도 뛰어난 경량 세라믹 보호 코팅 기술, 고반사성 고내열 금속 및 세라믹 소재 기술 등과 함께 가시광선·적외선 등 저피탐 소재 개발 등이 필요한 것으로 분석됐다.

현재 지향성 에너지인 레이저를 활용하는 무기체계는 광속으로 교전이 가능한 특성이 있다. 이에 따라 소형·중형무인기, 미사일 등에 대한 차세대 대공방어수단으로 미국, 독일, 이스라엘 등을 중심으로 개발 중이다. 국내에서도 레이저 대공무기 체계개발사업이 진행되고 있는데 향후 출력 및 사거리, 연속교전능력 등이 향상된 레이저 대공무기체계로 발전이 예상되는 상황이다. 

이처럼 레이저 무기체계가 현실화되면 아군의 소형·중형무인기, 미사일 등의 체계 또한 적의 레이저 무기체계에 대한 대응수단이 필요하다. 따라서 아군의 생존성 향상을 위한 수단으로 레이저 빔의 반사 또는 열 확산 등 위력을 감소시킬 수 있는 소재 기술 확보가 필요하다고 판단해 국기연은 이 기술을 미래에 필요한 신기술로 분류했다.

실제 전장과 동일한 가상 훈련환경 조성

‘초실감 모의전장 환경 구현 기술’은 국기연이 가상현실 분야에서 도출한 미래 신기술이다. 이 기술은 훈련자가 시·공간의 제약 없이 한반도 크기의 합성훈련환경(STE)에 구현된 전장 상황을 실제 상황으로 인식하게 하는 기술이다.

기술의 핵심은 훈련자의 현실감과 몰입감을 증대하기 위해 가상공간에 실제 환경을 동일하게 구축하는 것이다. 이를 위해서는 지리 환경·임무수행 환경·전장 환경·무기체계 등을 자동으로 3D 스캔해 가상공간을 구현하는 기술, 인공지능을 사용한 지능형 에이전트(아바타)를 생성해 훈련자와 작전설계·수행 및 상호작용하는 기술, 각 군의 모든 장비 및 콘텐츠를 호환할 수 있는 전군 통합훈련 플랫폼 구축이 필요하다.

국기연이 이 기술을 미래 신기술로 도출한 이유는 우리 군 장병이 훈련 중 가상 전쟁을 실제처럼 느낄 수 있도록 하기 위해 모의 전쟁 구현 기술이 필요하다고 판단했기 때문이다.

실제 육·해·공군에서도 이 같은 기술을 이용한 교육·훈련환경 구축의 필요성을 느끼고 해당 기술을 각자의 미래 비전서에 포함한 상태다.

태양발전위성이 지상 무기체계에 전력 공급

태양발전위성(Solar Power Satellite) 기반 중·장거리 무선전력전송 기술은 전력선 없이 전자기파로 전기에너지를 공급한다는 점에서 에너지 분야의 미래 신기술로 꼽혔다.

이 기술의 핵심은 직류전력을 무선주파수(RF) 전력으로 변환한 뒤 이를 임의 지점에 전송하고, 다시 직류전력으로 변환하는 ‘전자기파에 의한 전력 전송능력’이다.

이를 고도화하기 위해서는 고주파 고효율·고용량 정류기 및 수신기 소자를 연구 개발해야 한다. 또 수신기를 다양한 플랫폼에 적용하기 위한 컨포멀(conformal) 수신기 설계기술, 전력 전송 효율을 향상하기 위한 고효율 송·수신 설계기술, 전자기파를 대상 체계까지 정확하게 전달하기 위한 빔 형성 및 추적 포커싱 기술 등이 요구된다.

이 기술을 바탕으로 원거리에서 전력의 무선 전송이 가능해지면 배터리 용량 보완과 지속적인 전기 에너지 공급으로 무기체계의 운용시간이 대폭 증가할 수 있다는 점에서 미래 신기술로 선정됐다.

인공지능이 전장 모든 정보 데이터화

전장 영역에서 상황 인지는 승패를 좌우하는 핵심 요소 중 하나다. 시·공간 초월 전술맵 수립 기술은 바로 이러한 점에서 미래 우리 군의 승리를 보장해줄 신기술로 분류됐다. 이 기술은 시·공간적으로 상관관계를 갖는 전 전장의 데이터들로부터 추출·융합된 지식정보를 바탕으로 전술맵을 생성하고, 전장 상황을 해석·예측해 최적의 방책을 도출하는 기술이다.

기술이 실현되려면 계층별 전장의 전투원, 무기체계, 네트워크, 전술 데이터 등으로부터 다양한 실시간 정형·비정형의 멀티모달데이터(Multi-Modal Data) 수집 후 단위 지식 형태로 생성·추출하는 다계층 전술맵 생성 기술, 전장 전역의 다계층 모델에서 추출된 지식 요소들을 전처리해 학습 데이터셋을 구축하고, 인식모델과 지식베이스를 구현해 데이터들 간의 상관관계 매핑 후 상황 인식·해석을 통해 전장 상황 변화를 예측하는 전역상황 인지·통합기술, 설명 가능한 인공지능(XAI) 기술을 적용해 도출된 방책들의 근거를 제시하고, 지휘관과의 상호작용을 통해 최적의 방책을 찾는 고신뢰성 방책 추천 기술이 필요하다.

국기연은 전장의 영역이 교차·확장될 것으로 전망되는 상황에서 전장 영역 전체를 지휘·통제할 수 있는 신기술이 필요하다는 점을 들어 인공지능 기술을 적용한 전군 통합 상황인지 및 방책수립이 가능한 이 기술을 미래 신기술로 도출했다.