조용진 (해양운송신기술연구사업단 선임연구원) 

 1990년 걸프전에서 미 공군의 F-117A 스텔스 항공기가 소개된 이후 각종 매스컴을 통해『스텔스』란 말이 자주 보도되며 국방기술 관련자 및 일반인들의 많은 관심을 끌게 되었다. 스텔스기술이란 넓은 의미로는 상대의 레이다, 적외선탐지기, 음향탐지기 및 육안을 포함한 모든 탐지기로부터 탐지를 가능케 하는 신호를 제거 또는 감소시키는 기술로 정의 될 수 있다. 우리 사업단에서는 함정 스텔스 기술의 핵심 분야인 적외선과 레이더 관련 스텔스 기술에 대한 기초 및 실용화 연구를 꾸준히 수행하여 연구원의 함정 관련 연구능력의 제고와 나아가 우리나라의 독자적인 차세대 해양방위기술의 확 보를 위해 끊임없는 노력을 기울이고 있다.  


(1) 적외선 스텔스 기술
 지구상에는 주야를 불문하고 적외선을 매체로 하는 정보가 흘러넘치고 있으며 이들 정보를 활용하고자 하는 바람이 간절하지만 생각대로 적외선을 처리할 수가 없어 기술개발과 응용이 미진하였다. 최근 들어 적외선이 지닌 여러 특성을 살려 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 반도체 제조와 동일한 기술을 이용해 고성능 센서가 점차 저렴해짐으로 인해 적외선의 이용영역이 크게 확대되고 있다. 특히 군사기술로서 야시경을 시작으로 첨단 유도무기인 미사일에 많이 채용되어 함정과 항공기에 주야간에 걸쳐 커다란 위협신호로 자리 잡게 되었다.
 함정의 해양방위 기술 분야 중 핵심기술인 스텔스 설계에 대한 국내기술 확보가 미흡하여 현재 전적으로 미국, 영국, 독일, 캐나다 등의 외국에 의존하고 있으며, 이러한 핵심 군사기술의 해외 의존은 국내 함정의 설계내용 및 스텔스 기준 값 등 군사 기밀정보의 해외 유출을 의미한다. 늦은 감이 있지만 2001년부터 함정의 적외선(IR) 스텔스 기술에 대한 국내 기술개발이 본격적으로 이루어지고 있다. 단기간에 선진국과의 기술격차를 해소하고 빠르게 진입하기 위해서는 공인 해석시스템을 도입하고 국내 함정개발에 적극적으로 참여하여, 함정의 기본설계와 상세설계 및 건조과정 관련기술을 습득하고, 이를 바탕으로 스텔스(IR) 설계기술 분야에 대한 핵심기술을 축적하여 기술자립을 앞당기는 노력을 기울이는 것이 바람직하다. 이에 따라 2001년 우리 연구본부에서는 미해군(US Navy)과 NATO로부터 표준해석시스템으로 인증을 받은 ShipIR / NTCS (캐나다)해석 시스템을 도입하였고, 기술자립을 앞당기기 위해 다음과 같은 적외선 스텔스기술 관련 사업에 적극적으로 참여하고 있다.
 

 

 우리 연구본부의 적외선 스텔스 기술면에서의 현 위치는 외국 업체와의 공동연구와 기술자문에 의한 용역을 수행하는 단계에서 시작하여 연구가 거듭될수록 해외 업체의 참여 비율을 점차적으로 줄이는 노력을 기울인 결과, 현재는 필요한 일부의 자문기술을 제외한 기술 자립을 눈앞에 앞둔 상황이다. 그리고 함정개발 초기부터 실선시험 및 검증까지 국내 단독으로 적외선 스텔스 설계기술을 제공함으로써, 군사비밀의 해외유출 없이 해군함정의 생존성을 향상시키는데 최종적 연구목표를 두고 지속적으로 노력을 기울일 것이다.

(2) 레이더 스텔스 기술
 레이더 스텔스 성능은 적 레이더에 의한 피탐지 성능을 의미하며, 레이더 반사면적 즉, RCS (Radar Cross Section)성능으로 대표될 수 있다. 따라서 RCS와 관련된 함정 스텔스 설계는 함정 자체의 RCS를 저감하여 적 레이더에 탐지될 확률을 줄이는 것을 목적으로 한다. RCS와 관련된 연구는 RCS 해석, 스텔스 설계, 레이더 감쇄물질 개발, 실선계측 등이 있으나 우리 연구실에서 현재 중점을 두고 있는 연구 분야는 RCS 해석을 통한 함정의 스텔스설계기술 개발에 있다. 
 우리 연구실에서는 기본연구사업(‘04~’05)을 통해 3차원 형상모델링과 성능해석으로 구성된 RCS 전용 해석시스템을 다음과 같이 구축하였다.

 이러한 해석시스템이 구축됨으로 인해서 스텔스 함정 설계연구, 함정의 RCS 성능 예측 연구, RCS 신호 감소방안 연구, RCS를 고려한 함정 운용기술 연구, RCS 계측 연구 등 다양한 연구의 수행이 가능해졌다. 그 중 RCS 신호감소를 위한 함정 형상화 기법에 관한 연구는 이미 실용화 단계에 접어들어 함정 스텔스설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 함정 RCS 형상 최적화는 다음의 순서를 따른다. 우선 기본 모델에 대한 RCS 해석을 수행한 후, 문제구역을 판별한다. 개선 대상 형상을 인자로 정의한 후 다구치 방법을 적용하여 최적화를 수행한다. 최종 개선모델에 대해 RCS 해석을 수행한 후 문제가 발생한다면 기준을 만족할 때까지 위의 과정을 반복한다.

 

 

 이상과 같이 RCS 해석/평가 시스템이 구축되고 스텔스설계기술을 확보하게 됨으로써 우리 연구원은 IR, RCS, URN의 3대 스텔스 특수성능 연구를 총괄적으로 수행할 수 있는 역량을 보유하게 되었다. 이에 그동안 해외 선진국에서 수행되어온 국내 함정의 RCS 성능해석을 수행하여 우리 해군의 스텔스관련 기밀을 보호하고 나아가 스텔스 설계 등 그동안 선진국의 전유물로 여겨졌던 함정스텔스 기술의 확보를 통해 국방력의 극대화를 기대할 수 있을 것이다.

2006-10-12