특화연구센터 소개

영화 ‘어벤저스’의 공중기지인 ‘헬리케리어’는 작전 수행을 위해 하늘로 떠올라 주변의 구름과 하늘색으로 위장하여 적의 공격을 피한다. 이를 피탐지감소기술이라고 한다. 우리가 흔히 접하는 용어로는 스텔스 기술을 말한다.

스텔스 기술이란 항공기가 상대의 레이더로부터 탐지되지 않는 기술이다. 그 뿐만 아니라 항공기, 탱크, 군함, 병사 등이 상대편의 적외선, 음향과 육안으로 탐지되지 않게 하는 것이다.

앞으로 전쟁의 성공적 수행은 피탐지감소기술에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 이라크전과 아프가니스탄전이 그 예이다. 하지만 스텔스 기술은 국방 선진국으로부터의 기술 이전이 엄격히 통제되어 있어서 우리나라가 자체적으로 독자적인 피탐지감소기술 개발을 할 수밖에 없다. 이러한 차원에서 군-산-학-연 관련 분야 전문 기술의 결집을 통해 전술능력과 전쟁 억지력을 극대화할 수 있는 발판을 마련하고자 2009년 정부의 지원으로 국방 피탐지감소기술 특화연구센터가 우리대학교에 설립되었다.

국방피탐지감소기술 특화연구센터는 9년간 연구비를 지원받아 다양한 연구 프로젝트를 진행하고 있다. 우리대학교를 중심으로 16개 학교의 총 184명의 연구원이 피탐지 감소기술의 기반을 구축하기 위하여 가시광선, 적외선, 전자파와 더불어 음향에 이르는 전 영역에 걸쳐 학제적 연구를 수행하고 있다.

이를 통해 우리나라 자체적으로 고급 전문 인력을 양성하고, 관련 산업분야로의 기술 이전과 연구 개발 저변을 확대함으로써 기술 자립화를 앞당기게 될 것으로 기대한다. 더욱이 본 연구를 통해 우리나라 무기체계 개발 및 관련 산업 기술 개발에 새로운 계기를 꾀할 수 있다.

특화연구센터 대표기술

카멜레온 방식의 능동형 시각 위장 기술

현재 사용되는 군용 위장복은 고정된 무늬를 사용하고 있다. 하지만 이는 변화하는 전장에 적응하기 힘들어 여러 지형에서 같은 위장 성능을 보여주지 못한다. 능동형 시각 위장 기술은 배경을 CMOS 카메라로 착용하고 주변의 이미지를 단순화하여 디지털 처리한다. 이후에 LED를 이용한 표면 색상 변화를 통해 배경에 맞는 모습으로 위장무늬가 형성되게 된다. 이를 통해서 주위 환경에 맞는 위장 무늬를 유지해 카멜레온처럼 시각적으로 위장하는 것이 가능하다.

해리포터의 투명망토 현실화 - 스마트 메타물질

공상과학 영화에서처럼 스마트 메타물질을 통해 마음대로 변형시켜도 성질을 계속 유지하는 투명망토를 개발했다. 본래 투명망토는 가리고자 하는 물체에 빛이 반사되거나 흡수되지 않고 뒤로 돌아가게 해 물체가 마치 없는 것처럼 보이게 하는 원리를 이용한 것이다. 지금까지 투명망토는 고정된 모양의 숨기려는 물체에 맞춰 설계돼 한계가 있었다. 일정한 형상을 가지고 있어 접거나 변형하면 투명망토의 기능을 잃을 뿐만 아니라 작게 만들려면 공정이 어렵고 매우 긴 시간이 걸렸다. 이와 달리 이번에 개발한 스마트 메타물질을 이용하면 기존 투명망토의 한계를 넘어설 수 있다.

항공기 적외선 신호 측정 및 해석 기술

모든 물체는 적외선 에너지를 방출하므로 적외선 탐지기에서 벗어날 수 없다. 항공기 적외선 스텔스 기술은 항공기가 방출하는 적외선 신호를 감소시키는 개념을 기본으로 한다. 항공기의 경우 작동 특성상 고속 환경에 노출되어 고속 유동으로 표면의 열/유동 특성이 변화하고, 그에 따라 적외선 방사 에너지 특성 역시 정지 상태에서와는 다른 양상을 보인다. 항공기의 적외선 신호 예측은 적외선 저피탐 설계의 핵심이다. 시뮬레이션 예측을 통해 태양 고도, 대기 온도와 습도 등과 같은 적외선 방사 외부 변수를 포함한 적외선 신호 예측이 가능하다. 이러한 기술을 통해 항공기의 공력을 유지하고 적외선 신호는 감소시킬 수 있는 항공기 형상 최적 설계가 가능하다.

플라즈마를 이용한 스텔스 기술

기존 스텔스 기술의 핵심은 물체를 잘 성형(shaping)하여 전파를 난반사하는 것이다. 성형 기술을 이용한 대표적인 스텔스 비행체가 F-117이다. 비행체가 구형이 아닌 각진 형태로 되어 있어 전파를 난반사하여 RCS를 줄인다. 플라즈마 스텔스 기술의 개념은 형상화 기술과는 전혀 다르다. 전파의 난반사가 기존 스텔스 기술의 핵심이었다면, 플라즈마 스텔스 기술의 핵심은 전파의 흡수라고 할 수 있다. 비행체 주위를 플라즈마로 감싸서 비행체로 입사되는 전파를 흡수하는 것이다. 이상적으로 플라즈마 스텔스는 입사되는 전파를 모두 흡수한다. 이렇게 되면 전파를 이용한 어떠한 레이더 시스템에도 관찰되지 않는다. 또한, 기존의 무기체계에 직접 장착할 수 있다는 장점이 있다.

함정 스텔스 기술

함정이나 잠수함과 같은 수상과 수중 함정은 지상과 공중무기체계와는 달리 적외선과 레이더 스텔스 기술과 더불어 초음파음향과 자기장 스텔스 기술을 확보해야 한다. 적외선 탐색기를 가진 위협세력에 대한 피탐 확률 감소를 위하여 능동과 수동방식의 적외선 감소설계를 적용할 필요가 있다. 또한 강자성체로 구성된 함정 선체와 탑재장비의 유도와 영구자화 성분에 의해 발생하는 수중 자기장 신호를 최소화하기 위해 최적 소자 및 탈자기법에 기반을 둔 원천기술을 개발하고 있으며, 중고주파 대역의 능/수동 소나에도 대항할 수 있는 일체형 능동 반향음 감소 시스템을 적용한 차세대 스텔스 함정 기술 개발 연구도 수행하고 있다.

특화센터의 운영 및 기대 효과

피탐지감소기술은 융합기술로서 IT, ST, NT 등 다양한 복합적으로 융합된 기술이다. 예컨대 전파, 적외선, 구조와 물질, 음향 등의 연구에서 상보성과 연관성을 바탕으로 다학제간 기술교류와 협력을 통한 융복합 연구를 수행하고 있다. 구체적으로 가시/구조, 적외선, 레이더, 자기장과 수중음향 신호에 대한 항공기/무인기/유도무기/전차/함정/잠수함 등의 저피탐 기술조사와 분석, 기초연구, 시제품 제작을 통한 기초연구 결과에 대한 타당성 증명에 이르는 연구를 수행하고 있다.

국방기술이 민수 산업분야에 미치는 영향은 매우 크다. 예컨대 휴대전화기와 같은 첨단 통신기술과 항공기와 같은 운송기술과 같이 현재 민수 분야에 적용되고 있는 대부분의 첨단 기술은 그 시작이 국방기술이다. 피탐지감소기술 역시 전투기, 함정, 군복과 같은 국방기술뿐만 아니라 관련 기초 및 기반 기술을 응용하여 첨단 의류소재, 고효율 에너지 기술, 차세대 의료기기 개발 등 민수 산업분야에 미치는 파급효과가 매우 크다.

특화연구센터는 피탐지 감소 기반 기술관련 국내 최고의 전문화 연구실로 평가받는다. 피탐지감소기술 분야에서 국내 학계와 산연의 역량을 결집하고, 전문 연구 인력을 조직화하여 차세대 첨단 무기체계의 구현에 필요한 국방 기반기술 개발한다. 그 뿐만 아니라 다양한 민간 분야로의 기술 전파를 통해 관련 산업의 새로운 가치를 창출하여 국방 기술을 넘어서 연구 개발과 관련 산업 발전의 극대화를 이루는 것을 목표로 한다.