무인기‘차이훙’,하늘의눈(目)을만들다
2017년 6월 신형‘차이훙(彩虹)’태양광 무인기가 중국 서북부 모처에서 우주공간에 근접한 시험비행을원만하게 마쳤다. 이는 2004년‘차이훙’계열 무인기가 시장에서 성공을 거둔 이후 가장 최근에 출시된 자체 지식재산권을 지닌 무인기다.
초소형, 근거리 소형, 중·근거리에서중·고공장시간 비행까지, 다시태양광으로까지‘차이훙’계열은 무인기의 거의 모 든 유형을 커버했다. 창립 시기 500만 위안(약 8억5100만원)도 안되는 연구개발비에서 10억 위안이 넘는 연간 생산액까지,초기 팀원 7명에서 현재 300여 명의 규모까지, 이런 변화는‘차이훙’프로젝트 팀원들도예상하지못했을 것이다.
국산태양광무인기의탄생
날개폭 45m, 표면의 태양광 판넬, 고공실시간 위치측정등응용 범위가 넓은 중국항천과기그룹 제11연구원이 연구 제작한 신형‘차이훙’태양광 무인기의 핵심기술과 설비는 모두 국산이다. 이는 중국이우주공간에근접한태양광무인기기술을보유한세번째 국가가 됐다는 것을보여준다.
지면에서 20-100km 거리 공간을‘근우주(Near space)’라고 부른다. 기존의연료소모형항공기의경우공기가희박한곳에서는 엔진 출력이 현저하게 떨어진다.
그러나이구간은태양광무인기에겐능력을발휘하는공간이 된다.
차이훙 계열 무인기 수석엔지니어 스원(石文)은“이 무인기는 태양광으로 에너지를 공급하고 전동 스크류로 추진한다.때문에 수개월이나 더 긴 시간 동안 비행할수 있다”고 말했다. 무인기는 자체적으로 태양에너지를 흡수하고 동시에 소모해‘내부 순환’을 하기 때문에 부품 손상 문제를제외하면이론적으로 2만m 고공에서장시간 임무 수행이 가능하다. 반면 기존무인기의비행고도는 5000m 이하다.
발전계획에따라차이훙태양광무인기는 앞으로‘위성에 준하는’특징을 가질것이다. 예를 들어‘공중 이동 와이파이’기지국을가설해외딴지역이나섬에빠르고편리한이동통신과인터넷접속서비스를 제공한다. 스원은“지진, 산사태 등 자연재해가발생하면통신이 두절된다. 그러나 무인기를 띄우면 4G/5G 신호를 지속적으로제공할수있어재해지역이외부와연락을유지할수 있다”고 설명했다.
해양, 산림 소방, 지질 조사 등 분야의기관들은태양광무인기에지속적인관심을 보여왔다. 국내외여러인터넷기업도비행무인기를장시간공중통신기지로삼아외딴지역의사용자에게인터넷서비스 를 제공하기 위해‘차이훙’과 협상을 진행했다.
무인기의‘신(新) 귀족’
‘차이훙’태양광 무인기는 차이훙 계열 무인기의‘신 귀족’으로 15년간의 연구 제작 기간을 거쳤다. 차이훙 계열 무인기는 지난 세기 말부터 연구 제작이 시작됐다.
1999년 베이징공기동력기술연구소(현 중국항공공기동력기술연구원)가 각부처에서 인재를 선발해 프로젝트팀을 만들고중·근거리무인기를시작으로연구제작 작업에 돌입했다. 2001년 실험 시제품‘HW-01’이 시험비행에 성공해 무인기 연구 제작의 가능성을 보여주었다. 2002년4월 전체, 동력, 구조, 컨트롤, 전기 등전공자 10여 명으로 구성된 특수항공기사업부가 설립됐다.
이어 로켓보조이륙과 낙하산 회수 기술에서 진전을 거둔 후‘HW-02’테스트기가 자체 비행을 시작했다. 그러나 항공기 센서에 고장이 발생해 비행 고도가 떨어지다가결국속도를잃어추락해파괴됐다. 당시설계자들은매우 낙심했다.
스원은“항공기를 만들다보면 부서지는 것은 다반사다. 우리는 오류를 인정 해야 했다”고 당시를 회상했다. 팀원들은실패를 교훈삼아 거듭 노력했다. 3개월동안 연구실에서 먹고 자면서 센서 교체방안을 마련했고 2004년 7월 참신한 02호기가 다시 시험비행에 나섰고 결국 성공을 거뒀다.
세계와의비즈니스
기술 문제는 해결할 수 있지만 프로젝트팀이‘차이훙’을 크고 강력하게 만드는데 가장 어려운 부분은 시장이었을 것이다.
2004년 팀은 자체 지식재산권과 전과정 자체 비행능력을 지닌‘차이훙-1’무인기를 연구 제작해냈다. 이것은‘차이훙’팀의 첫번째 무기무역 계약이기도 했다. 10여 명의 인도(引渡)팀은 타국에서 여름의 뜨거운 태양, 낯선 환경, 외국 바이어의 다양한 질의에 직면했다. 인도팀은‘차이훙-1’이 갑작스럽게 낙하산을 펼친 것에 대해 신속하게 원인을 찾아 문제를 해결했다. 이후 4차례 인도비행을순조롭게통과해 외국측도‘차이훙-1’무인기의 성능과 연구팀에 엄지를 세워보였다.‘차이훙-2’무인기의 주문서도즉시 확정됐다.
2005년 협력국의 인정과 추가 요구에 따라‘차이훙-3’중거리 무인기의 논
증이 시작됐다.‘차이훙-3’무인기는 참신한 날개동체혼합형 구조를 채택했고 이는 중국 최초로 꼽힌다. 항공기 구조 확정에서 풍동시험까지, 스원 수석엔지니어의 팀은 공기역학 외형설계의 어려움을 극복했다. 참고 데이터의 부재, 복잡한 공기역학 모델 설계의 어려움, 계속된바람 테스트 등 어려운 조건 속에서 연구팀은 밤을 새워 데이터를 분석하고 자료를 찾은 끝에 최적의 공기역학 성능을 확보했다. 뿐만 아니라 국내외를 오가며 사용자와 소통하고 협력해 작은 부분도 완벽하게 보완해냈다.
2007년‘차이훙-3’무인기가 첫 비행에 성공했다. 용도가 다양하고 가성비가 좋은‘차이훙-3’에 국내외 사용자들은즉각적인 반응을 보였다.‘차이훙-3’무인기는 크지는 않지만 정찰임무 수행시5000m 고도에서 12시간 연속 비행할 수있다. 또 AR-1 미사일 2기를 탑재하면서도 6시간 비행이 가능한, 중국 최초의 정찰과 공격이 모두 가능한 기종이었다.‘차이훙-3’의 성공으로‘차이훙’계열은 낮은수준에서중·고급수준으로한단계발전했다.
2011년 다용도 중·고도 장시간 무인기‘차이훙-4’시스템이 탄생했다. 2017년대형 정찰 및 공격 무인기인‘차이훙-5’양산형이첫 비행했다.
“혼자서는 큰 일을 할 수 없다. 팀이힘을 모아야 할 수 있다.”극초음속 항공기 공기역학 시험을 수년 동안 책임지고 무인기 전체 설계 작업을 이끈 스원 수석엔지니어의팀은하나하나의설계철학을현실화시켰다. 그들은차이훙무인기를무에서 유로, 약에서 강으로 발전시켰다. 가장높이살부분은 팀의 활력과 혁신정신이다.“우리는 늘 일하는 상태였다고 할수 있다. 아이디어가 떠오를 때마다 팀동료와 상의했고 시행 가능성을 판단했다.혁신적인내용들은모두평소우리가머리를 맞대고 짜낸 것이다. 이는 우리의 소중한 재산이다.”스원의 회고다.
영원히감지않는‘눈’
무인기가 시장에 투입되기 전, 항공물리탐사는 유인기에 의존했기 때문에 인적·물적 자원이 많이 소모됐다. 2012년지질탐사 사용자의 요구에 따라 중국항천공기동력기술연구원은‘차이훙’무인기 항공물리탐사응용시스템연구제작을시작했다.
항공 물리탐사는 초저공 지형 기복에따라 저공 탐측 제어, 시스템 집약, 위험지물 회피, 저비용 컨트롤 등 문제를 해결해야 한다. 이를 위해 프로젝트팀은 물리탐사 시스템 집약기술, 초저공 지형 고도정보 수집 기술, 초저공 비행 궤적 컨트롤기술, 3D 공간 유도기술등 4개의 기술 난제를확정하고하나씩 해결해나갔다.
2013년 7월 프로젝트팀은 샘플 비행기를 가지고 헤이룽장(黑龍江)성 넌장(嫩江) 지구에서 응용시스템 1차 초저공비행 시험을 진행했다. 이는 중국의 첫 무인기 항공 물리탐사 자성 종합측정 응용시스템이 연구 제작에 성공했다는 것을 상징한다.
“우리제품은군민양용으로 사용자의수요와데이터수요에따라어떻게사용할지 결정된다. 무인기는 환경 적응과 작업시간 면에서 장점이 뚜렷하다.”스원은 과학기술진보의끝은인류에봉사하는것으로무인기가고생스러운일에서인간을해방시켜줄것이라며이렇게 말했다.
무인기는 전장에서 오랜 시간 공회전할수있고자체정탐 시스템을 통해전장의상황을 파악해 정확한 타격을할수있어 이미 여러 나라에서 반(反)테러용으로사용하고 있다. 민용 분야에서 무인기의주요 시장은 측량 및 제도, 지질탐사, 기상, 환경 모니터링, 석유가스관 검사, 도시 기획, 안전 방어 등 분야다. 인적이 드문섬, 숲, 사막 지대에 오랫동안 머물 수있는 위성은 극소수다. 차이훙 무인기는지면 조작을 통해 단시간 내 데이터 재방문을 실현하거나 전천후로 모니터링를 지속하고 데이터를 실시간으로 업데이트할수있을 것이다.
스원 수석엔지니어는“무인기의 사용으로 작업 효율이 크게 향상될 것”이라면서“앞으로 인터넷, 빅데이터, 인공지능과 긴밀히 결합되면 지구 데이터 탐색, 인간 생존환경 모니터링 분야에서큰 효과를 발휘할 것”이라고 말했다. 그는“마치 하늘에 영원히 감지않는 눈이걸려있는 것”이라고 비유했다.