2022년 이후 군사용 드론(Drone)이 현대전의 양상을 바꾸고 있다. 우크라이나가 세계 2위 군사력을 갖춘 러시아를 상대로 고군분투(孤軍奮鬪)할 수 있었던 핵심 전력이 드론이기 때문이다.

드론은 개발 초기에 정찰용에 불과했지만 미사일 장착해 요인 암살, 주요 시설 파괴, 전파 교란 등 전천후 임무를 수행하고 있다. 개별 단위로 작전에 투입하던 드론이 대규모로 협력하며 군사 임무를 담당하는 중이다.

군집드론은 여러 대의 드론이 하나의 그룹처럼 움직이며 임무를 수행하는 기술이다. 특히 인공지능(AI) 기술을 적용하며 적의 방공망을 회피하거나 효과적인 타격 능력을 강화하고 있다.

◇ 한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단의 임무 소개

한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단은 2010년 설립됐다. 국방 연구개발 제도개선, 국방 연구개발 과제화/연구지원, 군에 과학기술 지원 등의 임무를 수행하고 있다.

더불어 안보⸱재난안전기술단 소속 미래국방국가기술전략센터는 2022년 만들어졌다. '국방과학기술 혁신을 위한 국가 연구개발 투자전략 싱크탱크'로 비전을 설정했다.

주요 임무는 △과학기술정보통신부의 국방 연구개발(R&D) 투자정책 수립 지원 △국방적용 가능 민간 R&D 역량 발굴-과제 기획 △국방 R&D 민관군 협력 기반 마련 등이다.

이번에 소개할 기술은 기후환경연구소지속가능환경연구단 이지원 선임연구원(jiwonlee@kist.re.kr)이 수행한 '군집드론 탑재형 화생방 탐지기술 개발'이다.

◇ 제1차 세계대전 이후 화학무기 개발 및 운영 확산... 빠른 탐지와 대응을 위한 장비 개발이 중요

▲ 마이크로 가스크로마토그래피 작동 개념도 [출처=한국과학기술연구원]


제1차 세계 대전 당시에 독일군은 연합군을 상대로 대규모 화학무기 공격을 감행했다. 독가스를 살포해 전의를 상실하게 만들었을 뿐 아니라 대규모 사상자도 생겼다.

화학무기는 기술 개발이 진전되며 수류탄과 같은 단순 투척방법부터 시작해 항공기를 활용한 살포까지 다양한 방식으로 로 활용디고 있다.

특히 `1950~60년대 냉전 기간 동안 미국과 소련은 화학무기를 대규모로 개발했다. 베트남 전쟁, 이라크 전쟁 등 대규모 전쟁 뿐 아니라 아프리카의 소규모 전쟁에서도 화학무기의 투입은 빠지지 않았다.

북한은 한국군을 상대하기 위한 목적으로 생화학무기를 대량으로 비축하고 있다. 경제난으로 재래식 무기나 첨단 무기를 개발할 여력이 부족해 낮은 비용으로 큰 효과를 거둘 수 있는 생화학무기의 개발에 초점을 맞춘 결과다.

군집드론 탑재형 화학작용제 탐지 기술을 MEMS(microelectromechanical system)를 이용해 초소형으로 제작하며 가스 크로마토그래피(Chromatography) 기반으로 실시간 탐지는 물론 다종물질을 탐지할 수 있는 기술을 개발했다.

크로마토그래피(Chromatography )는 혼합물을 분리하는 실험적인 기법 중 하나로 고정상과 이동상을 이용해 여러 가지 물질이 섞여 있는 혼합물을 이동속도 차이에 따라 분리한다. 

마이크로 가스 크로마토그래피 (Micro gas chromatography, Micro GC)를 이용해 군집드론에 탑재 가능한 초소형 다종 화학작용제 실시간 탐지기 및 신호 분석 기술을 개발했다.

전장(battle field)의 특성상 화학무기 공격 시 이를 신속하게 탐지해야 하지만 현재 기술로는 탐지할 수 있는 물질수, 크기, 검출한계가 제한적이다.

▲ 시료 고감도 탐지, 분리 기술 [출처=한국과학기술연구원]
연구한 결과로는 Micro GC를 이용해 화학가스를 고감도로 빠른 시간 내에 분리, 탐지할 수 있는 기술을 개발했다. 시료 고감도 분리 기술, 가스 크로마토그래피 기반 시료 처리 분석 기술 등도 포함한다.

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