지능ㆍ자율형 전차, 자주포, 헬기의 미래

한 국가가 갖는 과학기술력은 군의 군사력 건설에 큰 영향을 미친다. 과거 3차례의 산업혁명은 인류의 문명을 바꿔놓았을 뿐만 아니라, 군사력 건설에도 영향을 미쳐 새로운 무기체계를 등장시키고 전쟁의 승패를 좌우해 왔음을 전쟁사를 통해 알 수 있다. 이러한 전례를 살펴볼 때, 최근 제4차 산업혁명기술의 발달은 기존과 다른 획기적인 무기체계의 등장 가능성을 암시하고 있다. 여기에는 신개념 무기체계의 개발 뿐 아니라, 기존의 무기체계에 대한 혁신도 포함된다.

미래전장에서 활용될 신개념 무기체계는 첨단과학기술을 기반으로 초지능ㆍ초연결 및 무인화가 이루어지고, 기동력과 살상력도 지금과는 차원이 다른 성능을 갖게 될 것이다. 그런데 육군의 모든 무기체계를 신개념 무기체계로 대체할 수는 없다. 따라서 기존의 무기체계들이 이러한 신개념 무기체계와 융합(High-Low Mix)하여 시너지 효과를 발휘할 수 있도록 기술혁신이 필요하다.

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예를 들어 전차나 장갑차의 경우, 전차장은 인간 전투원이지만, 포수나 탄약수는 인공지능이 장착된 로봇을 활용한다면 현재 4명의 전차 승무원을 줄일 수 있어 병력절감과 함께 전투효율성을 향상시킬 수 있을 것이다. 또한, 현재 보유하고 있는 재래식 대형헬기나 전차에 초소형 헬기나 드론, 스텔스 소형 무인전차를 적재하여 기동하고, 작전지역에서 살포하여 작전을 실시한 후, 회수하는 이동형 모함기지로 활용하는 방안도 있다.

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미국의 경우, F-16 퇴역전투기에 인공지능을 장착하여 자율비행으로 적진에 투입, 적의 대공포사격을 유도함으로써 적 위치를 식별한 뒤 정밀타격체계로 적 대공포를 제압하는 새로운 작전수행개념을 만들어 내고 있다. 우리 육군도 500MD 헬기에 인공지능 기능을 장착하고 자율비행으로 적 지휘소나 적 대공포 위치를 파악 후, 정밀타격을 유도하는 수단으로 사용할 수 있다. 구형 전차나 장갑차의 경우에도 자율주행 기능을 장착한다면 적 지뢰지대나 강력한 거점을 식별하여 인명피해를 최소화할 수 있을 것이다. 이렇듯 과학기술의 발달로 신개념 무기체계를 개발할 뿐만 아니라, 현재 보유한 무기체계에 과학기술을 접목함으로써 신개념 무기체계와 융합하여 시너지 효과를 창출할 수 있다.

현재 육군이 보유한 무기체계는 미래전장에서 신개념 무기체계와 융합하여 시너지 효과를 발휘하기 위해 어떠한 방향으로 혁신이 이루어져야할까?

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첫째, 무인 자율주행 기능을 장착해야 한다. 4차산업혁명의 선두인 무인자율기술은 인공지능과 함께 발전할 것으로 전망하며, 2030년경에는 운전자는 우발상황만 대비하는 정도로 자율주행이 가능할 것이다. 무기체계의 무인 자율주행은 전차, 장갑차, 헬기, 차량 등 각종 기동장비의 조종수 수요를 줄여 병력 절감 효과를 달성할 수 있다. 현재도 무인 자율주행 차량이 개발되어 운용 중에 있으며, 무인 자율주행 기술은 지상 뿐 아니라 공중까지 그 영역을 확장하고 있다.

둘째, 인공지능과 멀티 센서를 활용하여 능동방어 및 공격체계를 갖추어야 한다. 특히, 능동 방어시스템은 적의 미사일, 로켓 등 화력으로부터 피격 당하기전에 이를 탐지하고 유도ㆍ교란 또는 파괴하는 등 적의 공격에 자동으로 대응 수행할 수 있도록 해야 한다.

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셋째, 기존의 재래식 탄약(화약)을 전기에너지 포탄으로 교체하여 초장거리, 초정밀 타격이 가능하도록 혁신해야 한다. 미래전에서는 지상뿐만아니라 우주, 해상, 우주, 사이버 등 다영역에서 작전시 환경에 따라 제약이 있는 화약무기보다는 전기에너지 무기가 활용성이 더욱 높을 것이다.

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넷째, 동력원은 화석연료와 함께 태양광, 수소, 또는 핵융합 에너지 같은 대체에너지도 사용해야 한다. 새로운 에너지원을 통해 보다 효율적인 방법으로 에너지를 전송하고 사용할 수 있기 때문에 작전 효율성과 대비태세를 강화할 수 있다.

여기서는 현재 육군의 무기체계 중 기동 및 화력장비에 한정하여 미래전장에 대비한 혁신방향을 집중적으로 살펴보고자 한다. 육군의 대표적인 기동 및 화력장비는 전차ㆍ장갑차ㆍ헬기ㆍ포병 무기체계가 있다. 이러한 무기체계의 혁신방향과 군사적 활용 방향에 대해 제시하고자 한다.

자율주행 장갑차는 슈퍼 솔져와 지능형 자율 무기들을 작전지역으로 안전하고 신속하게 실어 나르는 수단으로써, 신속한 원거리 기동으로 적 중심으로 깊숙이 공격하여 적부대를 마비, 와해시키는데 핵심전력이다. 자율주행 장갑차는 트랜스포머와 같이 기동장치의 형태를 변형시켜 지형 특성에 따라 이동 방법을 최적화할 수 있어야 한다.

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즉, 도로에서는 바퀴를 이용하여 고속 주행이 가능하고 도로를 벗어난 지역에서는 사족 보행으로 전환하며, 경사가 가파른 산악이나 건물 지역에서는 비행 모드로 전환할 수 있어야 한다. 수중에서 잠항이나 수상 이동도 가능하여 지상·해상·공중 등 다영역 작전을 수행하는데 가장 핵심적인 기동수단이 되어야 한다. 무인 장갑차는 자체 보유한 드론으로 정보를 수집하며 식별된 적을 탑재된 레이저 무기로 공격 및 방어한다. 또한, 전투원 및 자율무기체계가 지상 전투를 수행하는 동안에는 지상 또는 공중에 대기하면서 전투원들에게 정보를 제공하고 이들을 엄호 및 지원한다.

지형의 영향을 받지 않는 다양한 지능형 자율무기 체계 상상도, 출처 : 육군비전 2050

미래의 전차는 각종 첨단기술로 업그레이드되어 여전히 지상전의 중요한 역할을 수행할 것이다. 다른 기동장비들과 마찬가지로 전차 역시 완전 무인 자율화되어 스스로 지형을 탐색하여 이동하고, 적 공격을 원거리로부터 감지하여 장갑이나 지형을 이용해 자신을 보호할 수 있어야 한다.

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전차의 주포는 화약탄 대신 레일 건을 탑재하여 초장거리 초정밀 타격이 가능하다. 또한, 인공지능과 IoT 기능으로 다른 전차나 전투원, 자율무기체계, 지휘 센터와 교신하면서 정보를 교환하고 정해진 범위 내에서 자율적으로 교전하거나 지휘센터의 원격통제에 따라 작전 임무를 수행한다.

전차는 차체에 탑재된 군집드론을 이용하여 능동적으로 적을 탐지하여 공격하고 적의 위협을 조기에 식별하여 방어한다. 전차에 장착된 복합 센서에 의해 적의 공격이 감지되면 전차는 자체 전자방어막을 형성하여 자신을 보호한다. 또한, 음향, 가시광선, 적외선을 통한 적의 탐지를 차단할 수 있도록 메타물질을 이용한 스텔스 기능을 갖춰야 한다.

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또한, 이러한 자율 스텔스 전차는 승무원이나 부피가 큰 탄약과 연료 적재 공간 등을 줄일 수 있어 소형화와 경량화가 가능할 것이다.

미래의 자주포는 방열 및 장전, 사격임무를 자동화하고 원격으로 포탑을 구동하는 고반응 무인 포탑시스템을 구현하여 전투효율을 획기적으로 향상시킨다. 또한 원격주행을 통한 유·무인 복합체계 운용 및 자체 자율주행을 통해 무인화 운용이 가능하도록 하고 작전지속능력 보장을 위해 임무수행상태 점검, 자가 고장진단 및 응급조치 능력이 구비되어야 한다.

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초연결 네트워크 기반의 각 전투체계는 실시간 필요한 정보를 상호교신하면서 임무 수행할 수 있어야 한다. 신속·정확한 표적획득을 위해 전장에 전개하여 활동하는 인간전투원이나 자율무기체계, 또는 고고도 및 중고도 UAV나 초소형 저궤도 군집위성을 통해 클라우드에 모인 표적 빅데이터가 인공지능에 의해 처리되어 각 포병에 할당된다.

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자주포에는 적의 포탄을 실시간 탐지할 수 있는 대포병 탐지레이더와 첨단 대공무기를 모듈화 장착함으로써 생존성을 향상시킨다. 탄약은 극초음속탄, 램제트탄 등을 이용하여 장사거리 타격이 가능해야 한다. 또한, 기존의 화약에너지탄과 더불어 레이저, 고출력 마이크로웨이브, 입자 빔, 지향성 저주파 등의 에너지 탄과 정밀도와 명중률을 향상시킨 정밀유도포탄 및 지능화탄, 전투의지 마비 및 비살상을 위한 EMP탄, 고 섬광탄, 탄소섬유탄 등 다양한 탄종을 개발 및 운용한다.

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사격지휘는 다양한 표적획득체계에서 실시간 획득되는 다수의 표적에 대해 표적성질 및 요망효과에 맞도록 타격부대, 타격자산, 사격발수, 탄종을 자동으로 결정 및 전파하여 표적획득부터 결심, 타격까지 소요시간을 최소화 할 수 있도록 인공지능 네트워크 기반의 지능형 사격지휘체계를 구축한다.

미래 육군의 항공전력은 모두 무인 자율화되어 대형 드론과 같은 모습으로 발전하되 목적에 따라 세 가지로 형태로 구분되어야 한다. 첫째 형태는 전투원들을 공중으로 이동시키는 무인 기동헬기이다. 무인 기동헬기는 자체 능동 방어 센서와 레이저 무기가 장착되어 있어 스스로 적의 대공 위협을 탐지하고 방호할 수 있어야 한다. 헬기 동체에 메타물질을 도포하여 가시광선과 적외선, 음향으로부터의 스텔스 기능이 있어야 한다. 헬기는 IoT 기능을 통해 공중 이동 간 센서에 의해 습득한 정보를 탑승한 전투원들에게 실시간으로 전달하고 헬기에서 이탈한 전투원들이 지상 전투하는 동안 공중에서 이들을 엄호 및 지원한다.

둘째 형태는 소형 군집드론을 운용하는 드론 모함 헬기이다. 드론 모함은 평소 군집드론을 저장 및 관리, 수송하는 드론 기지이자 군집드론 수송 수단이다. 기존의 공격헬기가 수행하던 공격 임무는 군집드론이 수행한다. 드론 모함은 군집 드론을 작전지역까지 수송하여 전개시킨 후 드론의 활동을 통제하며, 작전 종료 후에는 군집드론을 회수하여 기지로 복귀한다.

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셋째 모델은 유인 지휘헬기로서 작전 현장을 전체적으로 지휘통제하는 기능을 수행한다. 헬기에 부착된 센서가 정보를 수집하고 이를 인공지능이 분석하여 조종사의 헬멧 창에 전시된다. 지휘헬기는 레이저 무기와 스텔스 기능을 갖춰 생존성과 방호력을 보강된다.

미래 육군은 기존의 무기체계의 성능을 업그레이드하여 새로운 개념의 싸우는 방법을 발전시켜 나갈 것이다. 자율주행장갑차, 무인스텔스 전차, 지능형 초장사정 포병, 무인자율헬기 등은 성능이 향상되면서 주요 지상 전투수단으로 자리잡을 것이다. 그리하여 2050년 육군은 인간 전투원의 희생을 최소화하고, 최소한의 피해로 최대의 효과를 달성할 수 있는 전투체계를 구축할 것이다.

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미래전장에서 과학기술로 업그레이드된 기동 및 화력장비는 실제 전장에서 어떠한 모습으로 작전하게 될까? 인공지능과 로봇, 빅데이터, 클라우드 등으로 업그레이드된 무기체계들은 전투원에게 각종 전투정보와 탄약, 전력을 공급해주기도 하고, 적의 공격으로부터 방호력도 제공할 것이다.

미래 전장을 대비해 기존 무기체계와 신개념 무기체계의 복합체계를 선제적으로 구축하고 전력화시키는 것은 육군의 중요한 분야이다. 이를 통해 육군은 다음과 같은 효과를 달성할 수 있다.

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첫째, 인구절벽으로 인한 병력 감축에 대비할 수 있다. 무기체계의 반자율, 반무인화 체계인 중간단계로의 도입은 현재 4명의 운용인력은 1명으로 줄일 수 있어 병력절감의 효과를 달성할 수 있다.

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둘째, 재래식 무기체계에 신기술을 추가하여 미래전장의 게임체인저로 활용이 가능하다. 특히, 자율주행 기능을 탑재하여 적 지뢰지대나 강력한 화력 거점에 투입하여 적 위치를 식별하고, 지뢰를 제거하거나 핵심타격수단을 제거할 수 있다.

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셋째, 기존 무기체계와 신개념 무기체계와의 상호운용성을 높여서 작전운용개념과 전투효율성을 높일 수 있다. 4차산업혁명기술을 재래식 전투체계에 덧 입혀서 인공지능을 탑재하거나 능동방호체계를 구축하여 적을 교란하거나 탐색할 수 있는 작전개념은 미래전장에서 다양한 효과가 있을 것이다.