차세대 국방 무인체계, 개발에서 실전 운용까지

공중·지상·해양 무인체계(UxS) 개발에서는 속도만큼 초기 엔지니어링 판단이 중요합니다. 탑재체, 추진 장치, 구조, 전자·통신 장비 중 하나만 바뀌어도 체계 전체의 중량과 운용 거리, 임무 지속시간, 열 특성이 달라질 수 있습니다. 비용과 제조 용이성까지 함께 고려해야 하는 만큼, 초기 판단의 오류는 개발 지연과 납기 차질로 이어질 수 있습니다.

신생 무인체계 기업은 제한된 인력과 예산, 촉박한 일정 안에서 이러한 의사결정을 내려야 합니다. 동시에 고객과 주계약업체, 정부 기관이 요구하는 기술 수준과 사업 수행 역량도 갖춰야 합니다.

따라서 첫 시제품을 개발할 때부터 체계 통합과 생산 확대를 내다봐야 합니다. 설계와 형상을 체계적으로 관리하고 변경 이력을 추적하면서 성능을 최적화해야 하기 때문입니다. 기존 운용 환경에 통합할 수 있는지, 생산량이 늘어도 동일한 성능과 품질을 유지할 수 있는지 역시 중요한 과제입니다.

다쏘시스템은 요구사항부터 엔지니어링, 시뮬레이션, 검증, 제조, 운용까지 무인체계 개발의 전 과정을 연결합니다.

신생 무인체계 기업이 투자를 확보하고 해결해야 할 임무 요구나 역량 공백을 파악했다면, 다음 과제는 이를 첫 시제품으로 구현하는 일입니다. 설계가 계속 바뀌는 상황에서도 구조, 추진 장치, 센서, 전자장비, 소프트웨어, 협력사 부품을 하나의 체계로 통합해야 합니다. 각 요소의 물리적 특성과 상호작용을 함께 반영하는 다물리 엔지니어링 모델이 필요한 이유입니다.

이 단계에서는 이후 개발 전반의 기준이 될 신뢰할 수 있는 엔지니어링 기준선(Baseline)을 수립해야 합니다. 요구사항과 제품 정의, 소프트웨어, 전자장비, 협력사 정보를 공통 환경에서 관리하면 여러 팀이 동일한 설계·기술 정보를 기준으로 협업할 수 있습니다.

탑재체와 부품, 임무 요구가 빠르게 바뀔수록 변경·형상 관리의 중요성도 커집니다. 각 변경이 체계 전체에 미치는 영향을 파악하고, 시제품과 파생형별 설계 상태를 명확하게 관리해야 합니다. 초기부터 디지털 연속성을 확보해두면 이때 축적한 정보와 이력을 이후 검증, 적격성 평가, 생산 단계까지 이어서 활용할 수 있습니다.

주요 고객과 체계통합업체, 국방 기관에 납품하려면 시제품이 정상적으로 작동한다는 사실만으로는 부족합니다. 제조사는 해당 체계가 국방 요구사항을 충족하고, 기존 체계들과 연동되는 환경에서 의도한 성능을 발휘하며, 전체 운용 아키텍처 안에서 상호운용성을 갖췄음을 입증해야 합니다.

모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)은 무인체계의 아키텍처, 인터페이스, 동작 특성을 정의하고 지휘체계, 센서, 다른 플랫폼, 기존 장비와의 상호작용을 파악하도록 지원합니다. 이를 바탕으로 제조사와 협력사, 체계통합업체, 고객이 체계의 구성과 동작 방식을 일관되게 이해하고 협업할 수 있습니다.

체계 전체의 성능 균형도 중요합니다. 임무 지속시간을 늘리면 배터리 중량과 탑재 여력이 달라질 수 있고, 구조를 경량화하면 강건성에 영향을 줄 수 있습니다. 안테나 배치는 통신 성능에, 전력 공급과 열 관리 방식은 전자장비와 임베디드 시스템의 성능에 영향을 미치는 설계 요소입니다.

다물리 시뮬레이션과 다분야 설계 최적화(MDO)를 활용하면 이처럼 서로 영향을 주거나 상충하는 설계 조건을 개발 초기에 비교·평가할 수 있습니다. 엔지니어는 유망한 설계안과 형상을 선별해 시제품 제작과 실물 시험에 자원을 집중할 수 있습니다. 가상 검증은 실물 시험을 대체하지 않지만, 어떤 설계안을 어떤 조건에서 시험할지 구체화해 검증 효율을 높여줍니다. 버추얼 트윈 데이터에 실제 운용 데이터를 연계하면 설계 판단에 필요한 근거도 더 빠르게 확보할 수 있습니다.

요구사항, 아키텍처 관련 의사결정, 시뮬레이션, 변경 이력, 시험·임무 기록은 지속적으로 연결되어야 합니다. 이를 통해 각 요구사항이 어떻게 충족됐는지 확인하고, 설계가 바뀔 때 관련 검증 근거도 함께 갱신할 수 있습니다. 신규 개발 사업에서는 이러한 관리 체계가 복잡한 사업을 체계적으로 수행할 역량을 갖췄음을 최종 사용자나 주계약업체에 보여주는 근거가 됩니다.

무인체계(UxS) 수주 이후에는 생산하는 모든 체계에서 검증된 성능과 품질을 일관되게 구현해야 합니다. 시제품 한 대의 작동을 확인하는 단계에서 안정적인 생산 체계를 갖추는 단계로 과제가 확대되는 것입니다.

무인체계는 임무와 고객 요구에 따라 탑재체, 통신 장비, 추진 장치, 세부 구성이 달라질 수 있습니다. 공통 제품 기준선에 따라 파생형과 고객별 형상을 관리하면 사양이 바뀔 때마다 별도 개발 사업을 추진하는 부담을 줄이고, 검증된 설계와 구성요소를 재사용할 수 있습니다.

개발 초기부터 확보한 디지털 연속성은 설계·기술 정보를 제조 자재명세서(MBOM), 공정 계획, 작업 지시서, 품질 정보와 연결합니다. 생산 부서가 설계 정보를 다시 해석하고 수작업으로 옮기는 일을 줄여, 생산량이 늘어도 검증된 사양과 형상을 일관되게 유지하도록 돕습니다.

가상 환경에서 생산 계획을 수립하고 생산라인을 시뮬레이션하면 본격적인 생산 확대에 앞서 공정을 검토할 수 있습니다. 여기에 자동화와 품질 관리를 연계해 협력사와 생산 거점 전반의 공정·품질 편차를 줄일 수 있습니다. 공급망 정보까지 연결하면 신규 공장 설계와 생산 준비를 구체화하고, 생산 개시까지 걸리는 시간도 단축할 수 있습니다.

무인체계의 개발과 생산 확대에는 다양한 기업과 기관이 참여합니다. 사업이 발전할수록 제조사는 제품 데이터와 지식재산에 대한 통제권을 유지하면서 협력사, 기술 파트너, 체계통합업체, 국방 기관, 최종 사용자와 긴밀하게 협업해야 합니다.

다쏘시스템은 이러한 협력 생태계의 일원으로서 차세대 무인체계 개발에 필요한 디지털 솔루션 구축을 지원합니다. 3DEXPERIENCE 플랫폼에서는 스타트업과 성장 단계의 기업, 민군 겸용 기술 기업, 기존 산업 기업 등 다양한 참여자가 공통의 디지털 환경에서 협업할 수 있습니다. 이를 통해 개발 위험을 줄이고 새로운 기술과 아이디어를 실제 운용 가능한 체계로 구현합니다.