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항공우주 및 방위 산업의 과제와 해결책

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글/Steve Munns, Aerospace & Defense Marketing, Analog Devices, Inc.

항공우주 및 방위 산업은 최근 몇 년 사이에 급격한 변화를 거치고 있다. 하지만 여전히 테크놀로지의 선봉에 서 있으며 보안을 위해서 국가적으로 중요한 분야이다. 이 글에서는 이 분야의 기술적 과제가 무엇인지 살펴보고, 발상의 전환과 진보된 기술이 이 시장의 특수한 요구를 충족하는 새로운 솔루션을 가능하게 한다는 것을 설명한다.

방위 산업의 변화

스톡홀름 평화 연구소(SIPRI)의 조사에 따르면[1], 전세계 군비 지출은 계속해서 정체기에 있다가 2016년 들어서 북미, 유럽, 아시아, 오세아니아 지역을 중심으로 증가세로 돌아선 것으로 나타났다. 이것은 방위 예산을 감축하던 시대가 끝나가고 있다는 신호일 수 있다.
많은 나라들에서 자국의 조달 정책을 완화하고 외국 업체들이 입찰에 참여할 수 있게 개방하였다. 방산 업체들은 이러한 시장 변화에 적응하려고 애써 왔다. 개발도상국들은 자국에 기꺼이 투자하고, 기술을 이전할 의지가 있고, 필요하다면 노하우를 공유하는 그런 회사들을 갈수록 더 찾고 있다.
방위비 지출을 줄이려는 노력이 계속됨에 따라서 같은 비용으로 최대의 효과를 거두려고 하게 되었으며, 조달 정책의 변화까지 겹치면서 경쟁은 점점 더 치열해지고 있다. 이러한 변화에 대한 대응으로서 방산 업체들은 한편으로는 회사 경영을 합리화하면서 또 한편으로는 주력 사업에 좀더 집중하도록 사업 모델을 개발하고 있다. 또한 인수합병을 통해서 역량을 강화하고 신흥 지역들로 교두보를 마련하고 있다.

기술적 과제

사업 환경의 변화를 헤쳐가는 것뿐 아니고, 기술적으로 해결해야 할 과제들 또한 존재한다. 전통적인 전장에서 디지털적으로 연결된 전자전으로의 전환을 위해서 새로운 시스템들이 속속 개발되고 있다.
경쟁 압박이 심해지고, 정부에서 개발 자금을 지원하던 것에서 자체적으로 R&D 투자를 해야 하는 시대로 바뀜에 따라서 개발 사이클은 갈수록 짧아지고 있다. 이러한 변화로 인해서 이제는 시스템을 모듈화하고, 확장 가능하게 하고, 재구성 가능하게 하는 것이 당연하게 되었다. 그럼으로써 핵심 기술을 다중의 플랫폼에 걸쳐서 재사용할 수 있다.
또한 소프트웨어적으로 정의된 시스템이 중요한 요소가 되고 있다. 이러한 시스템을 사용함으로써 각 지역마다 사용되고 있는 기존 장비에 맞게 시스템을 즉시 구성할 수 있으며 또 나중에 더 발전된 차세대 시스템으로 편리하게 이전할 수 있다. 하지만 이처럼 유연성을 높이기 위해서는 제품 개발에 있어서나 표준 및 인증 규격을 충족하는 문제에 있어서 복잡성이 증가된다.
무인 시스템, 전자전, 통신 같은 것들에 대한 의존도가 높아짐으로써 대역폭 요구량이 빠르게 늘어나고 있으며 RF 스펙트럼이 점점 더 많은 사용자와 신호들로 혼잡해지고 있다. 그럼으로써 RF 부품과 전체적인 신호 체인에 대해서 더 높은 성능이 요구되고 있다.
또 한편으로는 어떤 개발 프로그램에서든 크기, 무게, 전력(SWaP)을 줄이는 것이 중요한 과제가 되었으며, 여기에다 비용까지 더한 SWaP+C(Cost)가 점점 더 중요해지고 있다. 이는 다시 말해서 시스템의 가격 경쟁력을 더 높여야 한다는 뜻이 된다. 또 한 가지 짚고 넘어갈 점은, 여기서 말하는 ‘비용’이란 단지 개별 부품의 가격만이 아니라 시스템이 가동되는 전체 수명에 걸친 솔루션 비용을 말한다는 것이다. 그러므로 이러한 비용을 따질 때는 신뢰성, 계속적인 공급, 지속적인 유지보수/지원, 수명 기간까지도 포함한 다양한 요소들을 고려해야 한다. 이러한 많은 요소들은 설계 단계의 선택에 의해서 결정된다.
이러한 과제들을 극복하기 위해서는 설계 및 개발 작업 전반에 걸친 발상의 전환이 필요하다. 과거에 하던 대로 해서는 문제를 해결할 수 없기 때문이다. 이러한 문제들에 대해서 Analog Devices가 생각하는 해결책은, 새로운 신기술을 신중하게 선택하고, 혁신적인 시스템 아키텍처를 개발하고, 시스템 기능 파티셔닝이나 패키징으로 새로운 발상을 도입해서 성능을 극대화하는 것이다.
해결책은 테크놀로지
이러한 기술의 하나로서 위상 어레이 레이더(phased array radar) 시스템은 지난 수십 년 전부터 군용 분야의 하이엔드 애플리케이션에 사용되어 왔다. 하지만 가격이 너무 비싸서 널리 사용되지는 못하고, 일반적으로는 공항에서 사용되는 것과 같은 기계식 스캐닝 레이더가 많이 사용되었다. 위상 어레이 레이더는 전자적으로 빔의 방향을 조절해서 향상된 성능을 달성하므로 좀더 유연하게 더 넓은 동작 주파수 대역에 걸쳐서 많은 다양한 물체들을 추적할 수 있으며, 수백 혹은 수천 개 안테나 소자들을 병렬로 작동하면서 우수한 시스템 신뢰성을 달성한다...(중략)