[디펜스기고]이 방법으로 ‘작아진 드론’ 정확히 격추

최종수정 2021.05.29 08:00 기사입력 2021.05.29 08:00

[이미지출처=연합뉴스] [이미지출처=연합뉴스]


[국방과학연구소]유도무기가 표적을 인식하고 추적하는 방식은 유도하는 방법과 추적하는 형태에 따라 다양하다. 그중 표적에 레이저를 조사하고 반사 되어 나오는 레이저 반사파를 이용해 표적을 추적하는 방식을 반능동레이저(SAL : Semi-Active Laser) 호밍(Homing) 유도 방식이라 한다. SAL 방식의 경우, 비교적 저렴한 비용으로 유도무기를 만들 수 있고, 도시와 같이 밀집된 지역에서 표적을 선별해 정밀하게 타격할 수 있는 등 많은 장점을 갖고 있다. 하지만, 표적에 레이저를 조사해 주는 별도의 레이저 조사장치가 필요하고, 이동하는 표적에 사용이 제한된다는 단점이 있다. 특히, 이동하는 표적의 경우, 기존방식처럼 운용자가 레이저를 조사하면서 표적을 추적하는 것에는 한계가 있다. 따라서 표적을 영상으로 인식해 추적하고, 영상으로부터 획득된 표적의 정보를 이용해 레이저 조사기와 결합된 팬/틸트(Pan/Tilt)용 짐벌(Gimbal) 장치를 이용해 추적하면서 레이저를 조사할 수 있는 영상추적 레이저 조사장치가 필요하다.


[디펜스기고]이 방법으로 ‘작아진 드론’ 정확히 격추


▲ 영상추적 레이저 조사장치, 기술적 운용 개념은= 최근 북한의 소형 무인기가 우리나라 영토를 침범한 사례를 봐도 알 수 있듯이, 소형화된 고속 무인기, 고속 기동 선박 및 차량 등에 대한 위협이 증가하고 있다. 이들에 대한 대응 무기체계로 저비용, 정밀도가 높은 SAL 방식의 유도무기가 대안이 될 수 있는데, SAL 방식의 유도무기를 소형, 고속 기동 표적에 적용하기 위해서는 레이저를 표적에 안정적으로 조사할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 자동으로 표적을 추적 및 조사하는 것이 필요하다.


기존의 고정 또는 저속 기동 표적의 경우, 영상으로 획득된 정보를 이용해 짐벌 추적을 수행해도 표적의 위치 변화의 차이가 미미해 문제가 없었다. 하지만 표적의 속도가 높아지면 짐벌의 추적에 소요되는 시간동안 표적의 위치 변화의 차이가 커져서 고속 기동 표적과 무인기와 같이 소형인 표적에 레이저를 조사하는데 어려움이 발생하게 된다. 국방과학연구소(이하 국과연)는 짐벌의 추적에 소요되는 시간 동안 표적 위치를 보정한 값을 산출해 표적의 중심에 레이저를 조사할 수 있도록 하는 영상추적 레이저 조사장치 기술을 개발하고 적용했다.


[디펜스기고]이 방법으로 ‘작아진 드론’ 정확히 격추


▲ 더 빠르고 정확하게 표적을 조준하기 위한 기술= 영상으로 표적을 추적하기 위해서는 별도의 거리, 각도, 속도 등을 측정할 수 있는 장치가 추가적으로 필요하고, 영상추적을 정확하게 계산하기 위한 알고리즘의 적용도 필요하다. 또한 장치의 이동이 용이하고 저비용이면서도 무인기와 같이 고속 기동 표적에도 대응하기 위해 계산에 소요되는 시간을 줄여야 한다. 이를 해결하기 위해 영상추적 레이저 조사장치는 거리, 속도, 각도를 측정할 수 있는 별도의 장치 없이 영상만으로 표적의 정보를 획득할 수 있도록 구성됐다. 또한, 계산 속도를 최소화하기 위해 표적 정보를 영상 픽셀좌표계에서 공간좌표계로의 변환 없이 계산하고, 보정계수를 거리와 속도 계산에 통합해 사용할 수 있도록 산출해 계산하는 알고리즘을 개발했다.


해당 기술의 운용 절차는 다음과 같다. 영상추적 레이저 조사장치는 고속 기동 표적의 영상을 획득, 이를 추적해 표적의 위치를 계산하고, 이전 영상 정보를 분석하는 절차를 거친다. 이어서 보정계수를 산출하고, 표적의 속도와 위치 값을 보정해 그 정보로 짐벌이 이동 및 추적을 수행하면서 레이저 광원을 표적에 조사한다.


▲ 영상추적 레이저 조사장치의 활용 분야= 국방 분야에서 SAL 방식은 저비용과 고정밀도로 인해 대공, 대지, 대함 등 다양한 플랫폼의 유도무기 체계에 적용할 수 있을 것으로 예상된다. SAL 방식에 영상추적 레이저 조사장치 기술을 적용한다면, 빠르고 정확한 조준으로 소형 무인기처럼 빠르고 작아진 위협에 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 보인다. 더 나아가 해당 기술은 국방을 포함한 민수 분야에서 자율주행 충돌방지 시스템에 적용 가능하며, 공항 활주로나 항만의 이동 물체를 감시하는 시스템에도 활용이 가능할 것으로 기대된다. 국과연은 향후 미래 비대칭 위협을 해소하고, 국내 산업발전에 기여하기 위해 기술 성숙도를 향상해나갈 예정이다.



양낙규 군사전문기자 if@asiae.co.kr <ⓒ경제를 보는 눈, 세계를 보는 창 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>

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