미국은 폭넓은 분야를 대상으로 로봇개발을 하고 있어 그것을 위한 기초연구개발도 전국의 대학에서 행해지고 있다. 미국방성 국방고등연구사업국(DARPA), 육군, 해군 등의 방위관계 조직은 이러한 연구개발에 연구비를 아끼지 않고 있다. 또한 미국은 소프트웨어 산업이 강하기 때문에 서비스용 로봇, 가정용 로봇, 레저로봇 등 현재 성장 중인 분야에 있어서의 소프트웨어의 플랫폼 개발에 대거 투자하고 있다.
자료 : 동서대학교 진태석 교수
Ⅰ. 개요
최근 주한미군은 향후 주한미군 전력증강 내용을 발표하고 2008년에 최신예 무인정찰기 ‘글로벌 호크’ 등의 첨단 무기를 주한미군에 배치 및 운용할 것을 밝혔다. 미 국방부 측의 이런 결정은 미군이 무기전략 체계의 첨단화에 상당한 노력을 하고 있는 동시에 국방로봇 분야에 적지 않은 투자를 아끼지 않고 있음을 보여준다. 현대의 전쟁이 과거의 병력중심의 전쟁 구조에서 첨단 기술 중심의 전쟁 구조로 전환되고 있다는 사실이 근래 있었던 전쟁에서 판명되자 미육군의 첨단화 혁신처럼 전세계 군은 기술집약형 군대로 전환하기 위한 움직임을 활발히 보이고 있다.
현재 미 육군이 지향하는 첨단 목표군의 핵심은 현재 미 육군과 국방고등방위연구소(DARPA)에서 공동개발중인 미래전투체제(FCS; Future Combat System)이다. 미래전투체제는 2008년에 완성되어 2010년경 처음으로 실전 배치될 예정이다. 미래전투체제에는 각종 첨단과학기술이 접목될 것이 예상되지만 미 육군이 규정하는 FCS의 가장 중요한 스펙 중 한 가지는 C-130 수송기를 이용하여 신속 전개가 가능해야 한다는 것이다. 이와 같이 미 국방부는 로봇 기반의 전장환경을 ‘미래형 전투시스템(FCS)’이라 정의하고 2012년까지 기술개발에만 무려 17조8천억원을 투입할 계획이다. 앞으로 미 육군의 무인로봇장비 구매가 본격화되면 어림잡아 145조원의 무기시장이 새로 열릴 것으로 추정된다. 이미 미군은 팩봇(PackBot), 탈론(TLON) 스워드 등 1,000여대의 다양한 군사용 로봇을 이라크와 아프가니스탄의 치안 유지에 투입하고 있다. 본 내용에서는 미국의 미래전투시스템과 최근 로봇기술 현황을 소개하도록 한다.
Ⅱ. 미래전투체계
1. FCS 네트워크
FCS는 미군의 미래무기체계를 나타내는 말로 크게 Manned Systems, Unmanned Air Vehicles, Unmanned Ground Vehicles로 구분되며 각각을 네트워크로 연결한 통합무기체계이다.
FCS(BCT) 네트워크는 FCS(BCT) Family-of-Systems(FoS)을 통해 상호 독립적인 시스템의 집합 혹은 배열로써 다양한 방식으로 서로 네트워크하여 더 큰 결합력을 가진 시스템 능력을 제공하게 한다. 군 변화의 핵심으로써 네트워크와 로직 및 Embedded Training(ET) 시스템을 통해 군이 혁신적인 조작적 및 조직적 개념을 적용하고자 하고 있다. 네트워크화를 통해서 군이 FCS(BCT) Operational Requirements Document(ORD)에 의해 정의되는 미래의 전투에서 지금까지 선례가 없었던 레벨의 전장을 인지, 이해, 형성, 지배가 가능하게 될 거라고 보고 있다. FCS(BCT) 네트워크는 5개의 층으로 구성되며, 결합되는 데이터 연결고리가 없는 데이터 전송(표준, 수송, 서비스, 어플리케이션과 센서와 플랫폼층)을 제공한다. FCS(BCT) 네트워크는 관련 서비스를 유지하는 데 요구되는 적응성과 관리 기능을 갖추고 있다.
2. FCS 추진 방향
미국이 2012년부터 2025년에 걸쳐 구축하는 전략적 방위 구상전략으로 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency ; 미 국방총성 국방고등연구계획국) 개발을 추진하고 있다. 국외의 지역분쟁에 신속히 대응하기 위해 세계 표준의 C-130 수송기로 신속하게 운송할 수 있는 20t 미만의 소형차량, 장륜주체의 중형차량 MAV(Medium Armored Vehicle) 등을 개발하고 분쟁규모, 내용에 따라 경·중량급 차량을 투입하자고 하는 것이다.
이러한 개발의 특징은 소수의 경량 유인차량으로 무인로봇차량(UGV; Unmanned Ground Vehicle)과 무인정찰기(UAV; Unmanned Aerial Vehicle)를 네트워크에 의해서 지휘 및 운용하고, 군 규모의 집적화에 최대의 효과를 얻으려고 하고 있다. 현재 보잉사를 프라임으로 한 많은 차량 제조업체에서 벤드가 되어 개발이 진행되고 있으며, 자율 로보틱스 기술은 다양하게 진보하고 있는 반면 극복하기 위한 기술은 높은 수준에 올라와 있다. 미군은 재래병기 체계와 공존시키면서 차례차례 교체시켜 무인화를 완성시키고자 하고 있다.
<그림 1>은 분쟁이 일어난 지역 고유의 병력으로 대응하고 있는 동안에 오른쪽으로 진행됨에 따라 MAV를 전개하게 된다. 이것은 로보틱스 차량, 유인전투 장갑차량 등과 같은 20t 이하 정도로 신속히 공수할 수 있다. 중형차량으로서 방호력은 결코 강고하지 않지만 공격 타격력은 충분히 갖추고 있어 적 병력의 초등작전시 선제 제압을 목표로 이용되고 있다. 그리고 <그림 2>(b)는 전략의 마지막 단계로서 Follow-On Heavy Force 영역에서는 전차와 같은 중형차량(공수로의 신속 수송이 어려운 것)을 투입하여 분쟁을 종결시키게 된다.
Ⅲ. 공중 및 지상 로봇차량
<그림 2>는 유인차량을 핵심으로 구성하는 센싱로봇차량, 공격차량 등을 네트워크로 결합하여 운용하는 이미지를 보여주고 있다. 본 군사전개를 위한 로봇차량은 2010년경에는 완성단계를 거쳐 2012년부터 작전수행에 이용될 것으로 보며, 2014년에는 차량에 의한 FCS 전투단이 편성될 전망으로 있다. 작전수행으로서는 다른 UGV와 함께 감시·정찰의 무인화, 위험지대에서의 정확한 데이터 수집 및 처리를 수행하게 된다.
1. UAV
가. Class Ⅰ 무인공중차량
Class Ⅰ 무인공중차량(UAV)은 무장군인을 대신하여 정찰, 감시 및 목표획득(RSTA)과 같은 임무를 수행할 수 있다. 차량의 중량이 41파운드 이하의 무게로 수직이착륙 능력으로 복잡한 도시와 나무가 우거진 지형 안에서도 운영이 가능하다. 선택적으로 지상이나 공중 플랫폼으로 상호적용도 가능하며 원격제어가 가능하다. Class Ⅰ 무인공중차량은 RSTA 임무를 실행하기 위한 EO/IR/LD/LRF 능력을 갖추고 있으며, 추진 시스템으로는 중량연료엔진(HFE)을 이용하고 있다.
나. Class Ⅳ 무인공중차량
Class Ⅳ 무인공중차량(UAV)은 여단급 임무를 수행할 수 있을 정도의 작전범위 및 능력을 갖춘 장비이다. 커뮤니케이션 릴레이, 장시간 및 지속적인 감시, 광역의 감시기능을 갖추고 있으므로 여단급 연합전투부대(BCT) 지휘를 지원할 수 있다.
다. 소형 무인지상차량(SUGV)
소형 무인지상차량(SUGV; Small Unmanned Ground Vehicle)은 도시지형, 터널, 하수구, 동굴 등에서 군사작전을 수행할 수 있는 소형, 경량, 휴대용 무인지상차량(UGV)이다.
SUGV 인력이 집중적이고 위험성이 높은 일(도시지능, 감시 및 정찰(ISR) 임무, 화학/독성화학제품(TIC)/독성산업물자(TIM), 정찰 등)과 같은 군인이 직접 위험한 곳에서 몸을 드러내고 작접을 수행하기 어려운 분야에 적용하고 있다.
2. UGV(TUGV) : Unmanned Ground Vehicle(Tacical UGV)
무선원격 조종의 무인차량으로 정찰, 공격 등을 실시하는 로봇 차량으로 미국에서 1980년대 이후 개발되어 부정지 답파성의 높은 레저용으로 유모차나 다윤차 양을 베이스로 하고 있다. 차량과는 떨어진 사람이 취급하는 조작 장치로 원격 조종구름 대상의 가시 혹은 적외선 카메라로 주변을 시찰·정찰해 상황을 파악한다. 그 정보에 따라 사람이 원격조종으로 이동시킨다. 안에는 차량상에 화기나 미사일을 탑재하여 사람의 지시로 공격을 실시할 수도 있다. <그림 4>에서 90년대 초에 개발된 초기 버전, 2006년에 개발된 로봇차량을 보여주고 있다.
가. Sarge(Surveillance and Reconnaissance Ground Equipment)
미 육군, 해병대의 조인트 프로그램의 원격로봇 TUGV(Tactical Unmanned Gruond Vehicle) 차체에는 시판용의 야마하 4륜 경마차 형태를 하고 있다. 자율 주행성은 없으며 무선 원격으로 조종된다. 인간이 들어가기 힘들고 위험한 전장지역 등에 투입시켜 탑재한 시찰 CCD 카메라로 정찰 및 수색할 수 있도록 한다.
나. Gecko
1990년대 미 국방성 주도로 Joint Robotics Program으로 개발된 UGV 민생용의 부항기능을 갖추고 있으며 스키드 스테어조향 장치와 8륜차 기반의 야전 무인정찰로봇이다. 차체 후부에는 2개의 원통형 가시선/적외선 카메라 유닛과 전장 3.0m, 차량중량 450kg, 최고속도 35km/h를 가지며, 저속 무선링크 기능으로 레피타를 사용한 3km 이상의 통신기능을 갖추고 있다. 장거리용 Low Bit Rate 통신으로 실시간 원격 조종이 가능한 테스트베드로서 개발되었다.
다. Gladiator
미국 육군과 해병대가 공동 개발로 추진중에 있는 원격조종·반자율 조종기능을 갖춘 무인전투차량이다. 정찰 및 적포착 등을 수행할 수 있고, 열감지장치를 갖추고 있기 때문에 야간 전투능력이 병사수준에 이른다. 특히, 주행특성으로 크로라 방식으로 산악과 같은 험한 지역도 정지하지 않고 주행 가능하다. 야전 작전수행 요구에도 대응할 수 있는 모듈식 설계가 이루어져 몇 정의 7.62mm급 기관총을 장비할 수 있다. 개발은 2005년 CMU(Carnegie Mellon University)와 United Defense Industries社가 2,600만 달러의 연구개발 계약을 맺고 2006년에 필드 운용단계에 들어가 시험운행 중에 있다.
3. ARV(Armed Robotic Vehicle)
가. 120mm 자주박격포 NLOS-M(Non-Line-Of-Sight Mortar)
120mm 박격포를 갖춘 유인차량으로 차량중량 24t, 승무원 4명 포미보다 탄환을 자동장전한다. 전승무원은 차체에 탑승가능하다. 전차형의 MCS와 함께 Laser Sick나 GPS에 의한 정밀유도 및 장거리 핀 포인트 사격이 가능한 미래형 장갑차량이다.
나. 시작경전투 로봇차량 ARV-A(L)
Lockheed Martin社가 제작한 Armed Robotic Vehicle-Assault이다. 6륜 형태의 바퀴는 독립 현가장치로 구성, 각각 모터를 갖추어 디젤 일렉트릭으로 구동된다. 차량중량은 8.5t, 25mm 기관포와 CKEM(Compact Kinetic Energy Missile) 대전차미사일을 갖추고 있다.
다. 전투로봇차량 ARV
FCS 차량으로 공통적으로 채용되는 30mm 기관포를 장착한 무인주행 전투차량으로 포탑상에는 시찰용의 원거리 카메라장치가 장착되어 있으며, 하이브리드 전기구동장치와 밴드 트랙(고무 크로라)의 구동바퀴로 구성되어 있다. FCS의 최종적인 장비 형태는 아니며 중간적인 시작·평가 모델이다.
3. 군용 Powered Shirt
DARPA 사업의 일환으로 개발되고 있는 Berkley Robotics and Human Engineering Laboratory의 파워 어시스트 장치 ‘BLEEX ; Berkeley Lower Extremity Exoskeleton’ 내연 엔진을 동력원으로서 상게의 ‘HAL’의 줄기 전위계측에 의한 구동제어와는 달리 ‘파워드’의 원이기도 한 힘제어식에서 구동된다. 본체 45kg, 세오이부 32kg, 경쾌하게 걷는 무비도 공개되고 있다.
