출처 : DARPA

By 제프 페인(Geoff Fein)

미국방부 산하 기관인 방위고등연구기획국(DARPA)은 일명 씨헌터(Sea Hunter)라 불리는 대잠수함전 지속추적 무인함정(ACTUV, Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel)의 국제 인증을 위한 데이터수집을2017년 1월 시작한다고 밝혔다.  

더불어, ACTUV의 대잠수함전 위치추적 시험은 2018 회계연도 이후로 연기될 수 있다고 밝혔다.

ACTUV는 오랜 시간이 걸리는 국제선박충돌방지규정(COLREGS, International Regulations for Preventing Collisions at Sea) 인증 프로세스를 실시할 예정이다. 이 과정은 이 무인 수상정(USV, unmanned surface vessel)이 과연 오랜 대잠수함전을 수행할 역량이 있는지 확인하는 중요한 과정이다.

DARPA의 ACTUV 프로그램 담당 스캇 리틀필드(Scott Littlefield)는 COLREGS에 대해, “해상에서의 도로 규칙”이라면서 “먼 거리에서 원격으로 조정하는 대형 USV가 필수적으로 충족 해야 할 임계능력”이라고 설명했다.

레이도스(Leidos)가 건조한 132피트 규모의 삼동선인 Sea Hunter는 애초에 수 주부터 수개월 가량 무인으로 잠수함 위치추적을 하기 위해 설계되었다.

DARPA는 ACTUV가 원격 조정 잠수함으로 설계되길 원하지 않았었다. 삼동선을 조정하기 위해서는 위성 통신을 사용해야 하는데, 이와 관련하여 신뢰성, 지연 속도, 대역폭 등 여러 문제가 동반되기 때문이다.

이에 대해 리틀필드는 “(위성 통신의 불안정성이) 아킬레스건이 되어서는 안 된다”며 “원격 조정자와 통신이 끊길 경우에도 삼동선이 안정적으로 운영이 되고 임무를 완수할 수 있도록 하는 역량이 필요하다”고 역설했다. 그 역량을 위해서는 COLREGS가 도움이 될 것이라고 덧붙였다.

또한, COLREGS는 인력을 최소화할 수 있는 개념으로, 플랫폼이 스파스 감독제어(Sparse Supervisory Control)기능이 강화되어 한두 명의 감독자가 다수의 씨헌터를 관리할 수 있는 상황이 가능해진다고 그는 설명했다.

“일반적인 상황에 해상에서는 오퍼레이터와 계속해서 소통할 필요가 없기 때문”이라고 설명했다.

Sea Hunter 프로그램을 진행하는 데 있어 COLREGS가 매우 중요한 역할을 띄기 때문에, DARPA에서는 실물 원형을 생산할 때까지 기다렸다가 COLREGS를 실시할 수가 없었다고 덧붙였다.

DARPA는 Sea Hunter의 자율항행 시스템을 위해 알고리즘을 개발하고 시스템 통합 연구실에서 사전 실험을 진행한 후, 씨헌터와 동일한 센서, 소프트웨어, 컴퓨팅 플랜트가 탑재된 대체 잠수함으로 해상 실험을 진행했다.

“덕분에 우리는 COLREGS 알고리즘이 제대로 작동하는지 여부를 바로 알 수 있었다”며 “이제 COLREGS가 해결 가능한 문제라는 인식을 하는 단계까지 왔다”고 언급했다.

리틀필드에 따르면, COLREGS를 달성하기 위해선 몇 가지 선행되어야 하는 부분이 있다고 한다.

보이지 않는 잠재적 모함은 피할 수 없기 때문에 개발자들은 잠재적 접촉에 대한 포괄적인 세계 모형을 설계해야 한다고 강조했다.

“접촉뿐만 아니라 그 접촉들을 분류하는 것이 중요하다. 예컨대 COLREGS에서는 상대 선박이 기범선인지 범선인지도 구분해야 한다. 그러므로 인간의 개입 없이 선박 분류를 자율적으로 할 수 있는 기술과 전기광학적 외선장비(EO/IR)에 투자를 하고 있다”고 덧붙였다.

장기적인 시각에서 본 기술이 활용되기 위해서 꼭 필요한 것은 실험 및 평가 전략을 세우는 것이다.

리틀필드는 씨헌터의 자율형 운영 시스템이 인간 오퍼레이터만큼 효율적으로 운영하기까지 필요한 실제 해상 테스트 시간을 통한 통계적 신뢰를 구축할 여력이 없다는 점을 인정했다.

“이 시스템이 안전하고 안정적으로 운영할 수 있다는 점을 인증하기까지 얼마나 많은 실험을 하고 얼마나 많은 입증 자료를 모아야 할까? 이는 몹시 어려운 문제이다. 따라서 모델링, 시뮬레이션 그리고 실제 해상 실험을 결합하여 인증을 받을 예정”이라고 리틀필드가 설명했다.

모델링 및 시뮬레이션은 해상에서의 수백만 시간에 달하는 가상 실험 시간을 제공해 줄 수 있지만, 연구진들은 타당성 검증을 위해 실제 해상 실험을 수행해야만 한다.

“그 부분을 해결하고자 노력하고 있다. 해당 프로그램이 점점 발전하고 해군 프로그램으로 사용되면서 계속 직면하게 될 과제”라고 했다.

리틀필드에 따르면, 해상에서 최상의 조건이 보장되는 한 DARPA에서 네 개의 COLREGS 시나리오까지 진행할 수 있다. 그래서 연구진들은 1주일 안에 16가지의 데이터 포인트를 수집할 수 있는데, 각 데이터 포인트별 1만 달러의 비용이 든다.

“그래서 수십 만 가지 실험에 대한 통계를 얻기 위해, 실제 해상 실험만 할 수는 없는 실정”이라고 설명했다.

DARPA는 실물 프로토타입을 통해 기본적 테스팅의 많은 부분을 해결했다.

내년 1월부터 DARPA는 씨헌터를 실제 해상에서 실험하면서 더욱 풍부한 COLREGS 데이터를 수집할 수 있을 것이다. 2017년 전반에 걸쳐 매달 1~2주씩 실험을 진행할 예정이다.

리틀필드는 “COLREGS 역량을 꾸준히 개선하기 위한 탄탄한 프로그램을 고안했다”고 설명했다.

2017 회계연도는 씨헌터가 DARPA로부터 자금 지원을 받을 수 있는 마지막 해이다. 2017년 중 특정 시점이 되면, 주도권이 미 해군 산하기관인 ‘해군연구실(ONR, Office of Naval Research)에 넘어갈 것이다. 그 후 ONR에서 2018 회계연도 동안 실험을 담당할 것이며, 그 기간에는 COLREGS, EO/IR 센서를 포함, 기뢰대항책(MCM, mine countermeasures)이나 대잠수함전(ASW, Anti-Submarine Warfare) 등 추가적인 페이로드 실험이 진행될 것이다.

씨헌터에 대한 ASW 실험은 ONR의 후원으로 이루어질 것이다. 리틀필드는 일정 및 자금 지원 등의 문제를 고려했을 때, 실험 기간은 2018 회계연도 이후로 이어질 수 있다고 언급했다.

“다른 한편으로, 미 해군이 관심을 가지는 페이로드는 ASW 이외의 것이기 때문에, 해군에서 관심 있는 부분에 대한 실험을 가속하고 ASW는 조금 미뤄두었다”고 설명하면서, “추가적인 미션과 페이로드에 대해서는 이미 자금을 확보한 상황이며, 이 플랫폼으로 우리가 할 수 있는 것들이 매우 많다”고 덧붙였다.