수중 글라이더를 활용한 해양자료 수집 시스템 개발

Abstract

연구개발의 목적 및 필요성 ○ 군사적 측면 - 우리나라 관할해역 내에서 중국, 러시아, 일본 등 주변국 잠수함정의 활동이 증가하고 있고 북한은 강도 높은 해상 훈련을 통해 남하 침투 및 공격 능력을 유지하고 있음 - 동해는 대부분 수심이 깊고 연중 한․난류가 복잡하게 교차하여 수평․수직적으로 음파의 전달이 제한되며 상․어선의 활동이 빈번하여 주변 소음 준위가 높아 ‘잠수함의 천국’이라고 일컬을 정도로 대잠환경이 취약한 해역임 - 우리 해군은 이러한 열악한 대잠환경 하에서 다양한 탐지체계를 운용하고 있으나 작전해역을 감시하는데 어려운 제약 사항이 상당히 존재함 - 우리나라 영해 및 작전해역에 대한 지속성 있는 수중감시망 구축을 위하여 우리나 라 영해의 특성에 최적화된 수중글라이더와 통제․운용체계 개발이 시급한 실정임

○ 기술적 측면 - 상용 수중글라이더는 저속으로 운용되는데 (~0.7knots) 유속이 빠른 우리 해역 (동해1knot 내외)에서 운용 가능한 수중글라이더가 요구됨 - 상용 수중글라이더는 필수 부품 이외 센서 등을 추가로 설치할 수 있는 공간 (Payload)이 협소하여 우리 군에서 요구하는 사양에 맞게 동체 또는 일부 장치에 대한 개조가 불가함 - 상용 수중글라이더의 핵심기술은 제조국의 기술이전 및 수출 제한 대상이며 해외에 서의 교육을 통해서만 사용자의 정비 및 운용 숙련도를 높일 수 있음

○ 경제․산업적 측면 - 광범위한 작전해역을 대상으로 수중감시망을 구축한다는 것은 천문학적인 예산과 전문 인원, 수십 년의 시간과 노력이 요구됨 - 기존에는 함정, 항공기, 고정형 감시체계 등 고비용 탐지체계에 의존하였으나 최근 무인 및 자율제어 기술의 발달로 지능형 무인자율수중체계를 개발하여 기존의 탐지 체계를 대체하고 있음 - 수중글라이더가 개발되어 작전에 투입되면 대잠탐색을 위한 해군 함정들의 출동 일수 감소에 따른 예산 절감 및 출동 장병 피로도를 완화시킬 수 있음 - 수중글라이더 국산화 기술을 통해 급증하고 있는 국내외 민간해양/기상 연구개발 분야에서의 수요 충족 및 수입대체 효과가 예상됨 - 극동아시아 주변 해역의 기상 및 해류 특성에 최적화된 장비개발로 향후 아시아 및 서태평양권에서의 무인자율수중체계 국제시장 선점을 기대할 수 있음

연구개발의 내용 및 범위 ○ 최종목표 - 한반도 주변 해역 해양환경에 최적화된 민․군 겸용 수중글라이더 플랫폼 및 제반 운용체계 구축 ○ 연차별 목표 - 1차년도 : 요구성능 충족을 위한 수중글라이더 설계 및 기초 제작, 구조 설계 및 동특성 해석, 자료수집 시스템 설계 - 2차년도 : 수중글라이더 플랫폼 제작, 운용․통제체계 및 진․회수장치 제작, 자료수집 시스템 개발 - 3차년도 : 수중글라이더 시제, 진․회수장치, 자료수집 시스템의 실해역 운용평가, 제어 알고 리즘 검증

연구개발 결과의 활용계획 ○ 실용화 목표 및 내용 - 수중소음, 잠수함 탐지 등 국방 분야에서 수중의 모든 음원을 측정하는 시스템은 단일 하이드로폰을 기본으로 하고 있음. 단일 하이드로폰은 수중소음의 세기만 측정할 수 있고 방향성 추적이 불가능한 분명한 한계점이 있음 - 기개발된 수중글라이더는 크고 무거워서 운용이 불편하고 부력엔진 큰 소음이 지속적으로 발생하기 때문에 음향자료 획득 임무에 적합하지 않음. 따라서 수중글라이더의 경량화 및 목표속도와 저소음을 만족하는 새로운 추진 기술개발이 필요함 - 실용화 목표 · 표적 방향성 탐지가 불가능한 단일채널 수중청음 시스템의 한계를 극복하기 위한 다채널 방향성 음향탐지 시스템 개발과 저소음 복합추진 수중무인이동체를 활용 한 실해역 운용 - 실용화 내용 · 저소음 복합추진 수중글라이더 개발 · 다채널 방향성 음향탐지 시스템 개발 · 해양‧음향 자료 분석 시스템 개발 · 실해역 시험평가

○ 실용화 성과 (활용계획) - 저소음 복합추진 수중무인이동체를 통해 고품질의 음원 수집 - 고정밀 복합항법 기술을 통해 수중무인이동체의 수중 위치 방위각 정확도 향상 - 무인자율 대잠환경 관측망을 구축하여 표적탐지 정보를 해군에 제공 - 고정 (부이) 또는 이동플랫폼 (수중무인이동체)와 연동하여 시/공간적으로 표적 위치를 탐지하는 시스템으로 활용 - 군, 해양생태계 보호 및 해양공학 분야 등 폭넓은 분야에서 활용