미 국방부, 무인 함선 군집의 비전을 보여주고 있어

미 국방부는 "비협조" 선박을 요격하기 위해 협력적으로 운용할 수 있는 수백 척의 저비용의 자율주행 무인정들의 미래 함대에 대한 비전을 현실화하기 위해 도움을 찾고 있습니다.

PRIME (Production-Ready, Immensive, Maritime Expedition) SUSV (Small Unmanned Surface Vehicle) 프로젝트는 또한 무장한 무인 수상기 또는 전자전 세트를 갖춘 무인 수상기의 네트워크화된 무리를 획득하는 디딤돌이 될 수 있다. 이것은 심지어 그들의 목표물에 돌진하여 폭발하도록 설계된 폭발물이 가득 찬 가미카제 유형을 포함할 수 있다. 이것은 이란에 의해 개척된 능력이며, 그들은 이후 예멘의 후티 무장세력에게 이 능력을 양도했으며, 그것은 이제 우크라이나에서 진행 중인 분쟁 과정에서 실제로 자립하게 되었다.

국방혁신기구(DIU)는 최근 프라임(PRIME) 프로젝트에 대한 제안을 요청했다. 2015년 처음 실험적으로 설립된 DIU는 캘리포니아 실리콘밸리 본사와 텍사스 오스틴, 보스턴, 시카고, 일리노이, 펜타곤 등에서 "속도와 규모로 운영상의 과제를 해결하기 위해 상업적이고 이중적인 기술 채택을 가속화"하는 임무를 맡고 있다.

DIU는 PRIME 프로젝트가 해결하고자 하는 핵심 '문제'로 "해군은 경쟁해역을 자율적으로 수백 마일을 통과하고, 해양 표면 위협을 감시하면서 할당된 작전 구역에서 어슬렁거리고, 그 다음에는 비협조적인 기동 함정을 차단하기 위해 전력 질주할 수 있는 소형 무인정찰기(sUSV) 요격기에 대한 작전적 필요성을 가지고 있다"고 설명했다. "요격기들은 응집력 있는 그룹으로 활동하고, 추격하는 함정의 역동적이고 회피적인 움직임에 적응하는 복잡한 자율 행동을 수행해야 할 것이다."

DIU는 문제의 드론 보트의 크기와 모양에 대한 요구 사항을 고의로 종료한 상태로 남겨두었다.

PRIME 프로젝트의 한 질의응답 부분은 "혁신적인 솔루션에 대한 개방성을 촉진하기 위해 선형적 차원을 의도적으로 지정하지 않았다"며 "솔루션은 관심 영역에서 설명하는 기술적 속성과 역량을 충족하는 것을 추구해야 한다"고 설명했다

참가자들은 무게가 1,000파운드인 연료를 포함하여 총 탑재물을 싣고 "중간 해상 상태"에서 500에서 1,000해리를 이동할 수 있는 드론 보트 디자인을 제출해야 한다. sUSV는 또한 복구 지점으로 돌아가기 전에 지정된 지역에서 "수일" 동안 어슬렁거릴 수 있도록 적어도 35노트의 전력 질주 속도와 충분한 연료 비축량을 가져야 한다. 이 요구 사항들은 디젤 추진 시스템을 특별히 요구하기도 한다.

자율성의 측면에서 볼 때, SUSV들은 미리 계획된 경유지를 통해 지정된 장소로 스스로 이동하고, 도중에 다른 선박들과 해상 위험들을 자동적으로 감지하고 회피해야 한다. 일단 그곳에 도착하면, SUSV는 "밀집된 항로"를 포함하여, 기동 목표물을 자율적으로 "따라가거나 그림자를 드리울" 수 있거나 그렇게 하도록 지시 받은 경우, 그것을 요격할 수 있어야 한다. 탑재된 시스템들은 GPS가 차단된 환경이나, 인간 감시자와의 연결이 중단되거나 끊어진 경우에도 이러한 임무들을 수행할 수 있어야 한다.

제출된 설계는 "개방형 아키텍처, 표준화된 인터페이스 또는 공통 인터페이스 또는 기타 방법을 사용하여 정부가 사용하던 상업용이던 간에 협력적인 인터셉트 기능을 위해 타사 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 쉽게 통합할 수 있어야 한다"고 프라임 공지는 덧붙이지만 이에 대해서는 나중에 더 자세히 설명한다.

DIU는 궁극적으로 성능과 능력이 어떻든 프라임의 드론 보트에 관한 한 얼마나 "비싸지" 않을 수 있는지 정의하지 않았다. 프로젝트 발표문에는 잠재적 공급업체들이 연간 최소 10개/120개의 비율로 디자인 생산을 빠르게 늘릴 수 있다는 것을 보여주는 것이 "필수적으로 중요하다"고 적혀있다.

또한 DIU는 "강력한 해결책은 선체, 추진 및 조향, 전력, 센서 및 컴퓨팅과 같은 핵심 부품에 대한 다각화되고 탄력적인 제조 공급망을 입증하고 생산 준비를 정당화하고 공급망 위험 영역을 설명할 수 있어야 한다"고 밝혔다. "제출서에는 현재 생산 시설 및 인력, 현재 생산 제약, 예상되는 생산 확장 및/또는 투자에 대한 정보가 포함되어야 한다."

DIU는 또한 바람직한 2차 및 3차 "속성"의 위시리스트를 가지고 있지만, 어려운 요구사항은 아니다.

나열된 더 흥미로운 2차 속성 중 하나는 "특정 선박과 항공기 주변 또는 특정 지리적 지역에 있을 때 배출가스 통제(EMCON) 자세를 자동으로 조정하는 능력"이다. 이것은 "탐지 확률을 최소화하는 기술과 센서 양식을 사용하여 비협조적이고 기동적인 관심 선박을 성공적으로 탐색, 현지화, 그림자 및 요격" 임무에 도움이 될 수 있다

또 다른 2차 관심사는 sUSV가 목표물을 찾고 "다른 지원 임무"를 돕기 위해 배치할 수 있는 테더링된 공중 드론을 갖는 것이다

DIU는 또한 분산된 "기계 대 기계 데이터 링크 및 메쉬 네트워크"를 포함할 수 있는 "다양화되고 중복되며 적응적인 통신"이 바람직할 것이라고 말한다. 메쉬 네트워킹은 특히 많은 수의 개별 노드를 사용하는 것을 고려할 때 드론을 방해하는 것이 매우 어렵기 때문에 해상 또는 다른 영역에 있든 간에 이미 미래의 무인 개념의 핵심 요소로 부상하고 있다. PRIME에 관한 한 그러한 것은 드론 보트 떼 내의 노드에 국한되지 않을 것이다. 무인 항공기를 포함하여 3차 노드도 활용될 수 있다.

3차 속성으로는 "선체 형태, 상부 구조물, 마스트, 문자, 숫자 등 선체 표시 인식 등 다양한 형태의 표층 선박을 분류하고 식별하기 위한 자동 접촉 인식"을 들 수 있다. "다양한 모듈식 탑재체, 센서, 이펙터 수용 능력"도 주목된다

PRIME 공지가 자세히 언급되지는 않았지만, 미군은 일반적으로 다양한 종류의 무기 및 전자전 시스템을 지칭하기 위해 "이펙터(effector)"라는 용어를 사용한다.

"수륙양용 선박 우물 갑판, 갑판 크레인/보트 대빗 또는 보트 경사로와 같은 다양한 발사 및 복구 방법과 상당한 플랫폼별 취급 또는 운송 장비 없이 육로, 해상(소형 선박의 견인 포함) 및/또는 항공으로 쉽고 안전하게 운송할 수 있는 능력을 갖춘 유연성도 3차 관심사이다. "복합 운송 컨테이너 내부의 장기 보관과 호환성, 높은 템포의 작업을 위해 차량을 신속하게 준비하고 배치할 수 있는 능력"도 마찬가지이다

생산 측면에서 흥미롭게도 위의 제3속성 항목에는 동맹국이나 파트너들에게 쉽게 수출할 수 있는 디자인에 대한 관심이 포함되어 있다. 질의응답 항목에는 DIU가 미국 이외의 지역에서 전체적으로 또는 부분적으로 생산된 디자인도 고려할 것이라고 나와 있다. 이러한 프로그램을 미군을 넘어서 확장하면 규모의 경제가 창출되고 각 드론 보트의 단가를 낮추는 데 도움이 될 수 있다. 이는 운영 및 물류 측면에서도 이점이 있을 수 있다.

PRIME에 대한 2차 및 3차 속성의 전체 목록은 다음과 같다:

 

드론 보트 자체의 설계를 넘어, DIU는 sUSV가 협력할 수 있는 방법을 기대하는 여러 협력적 자율성 요구 사항을 가지고 있다.

DIU는 각 드론 보트는 "밀집된 해운 항로나 GNSS가 거부한 [글로벌 항법 위성 시스템, 예를 들어 GPS] 환경, 특히 비협조적이고 기동적인 관심 선박의 그림자를 드리우거나 요격하는 것과 관련하여, 적응적이고 협력적인 행동과 근접한 SUSV와의 충돌을 제거하는 능력을 갖추어야 한다"고 말한다. "요격자들은 특히 탐지 확률을 최소화하는 기술과 센서 양식을 사용하여, 협력적이고 효율적으로 관심 선박을 검색하고 현지화할 수 있어야 한다."

DIU는 무인 요격정들로 네트워크화된 그룹들이 민간 선박들 사이에 숨어서를 포함하여 목표물의 속도나 항로를 극적으로 바꾸거나, 그렇지 않으면 그것들을 버리려고 노력하는 것에 자율적으로 대응할 수 있기를 원한다. 그 그룹은 하나 또는 그 이상의 개별 드론 보트의 손실에 스스로 적응할 수 있어야 한다.

또한 "동형 sUSV 요격기 간의 협력, 나아가 성능 특성, 센서 및 통신 장비가 다른 이종 sUSV 요격기 간의 팀 구성을 가능하게 한다"는 요구 사항도 있다. 이것은 네트워크화된 드론 무리가 어떤 영역에서 활동하든 네트워크화된 드론 무리의 일반적인 이점이다. 무리는 그 부분의 일부이기 때문에 특정 임무에 필요한 모든 시스템을 운반할 필요가 있는 것은 아니다. 이는 다시 센서 노드, 무기 트럭, 전자전 플랫폼 또는 데이터링크 릴레이 역할을 하는 것과 같이 더 제한된 수의 작업을 수행하도록 조정될 수 있는 더 작고 저렴한 설계로 가는 문을 연다.

다음은 필요한 협업 자율성 속성의 전체 목록이다:

PRIME 프로젝트 세부 정보에는 세부적인 개념의 임무 시나리오가 포함되어 있지 않지만, 이러한 드론 보트가 어떻게 운용될 수 있는지는 어렵지 않게 알 수 있다. 저가의 sUSV 무리를 파견하여 관심 대상을 자율적으로 탐색하고 그림자를 드리울 수 있는 것은 표면에서 항해하는 위협 요소를 발견하고 이를 신속하게 처리하는 데 도움이 될 것이다. 또한 이러한 무인 보트 무리는 최대 사거리가 500~1,000해리이고 특정 지역에서 며칠 동안 계속 어슬렁거릴 수 있는 능력을 갖추고 있어 광범위한 지역에서 일반적인 상황 인식을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.

드론 보트의 회수에는 반드시 원래 출발지로 되돌아오는 것도 포함될 필요는 없을 것이다. 전용 모선 및 기타 회수 플랫폼은 작업 과정에서 발견되지 않는 위협 요소에 따라 거리를 좁히기 위해 이동할 수 있다(또는 검색을 위해 직접 착륙선 구역으로 이동할 수도 있다). 이는 기능적으로 sUSV의 전반적인 범위를 확장시킬 수 있을 뿐만 아니라 sUSV를 보다 유연하게 사용할 수 있도록 해줄 수 있다.

DIU의 2차 및 3차 요구 사항이 분명해짐에 따라, 잠재적으로 무기 및 전자전 시스템을 포함한 추가적인 능력을 프라임 무리에 통합하는 것에 대한 관심이 이미 있다. 이것은 드론 보트가 붐비는 운동 및 비운동 공격을 시작하도록 허용할 수 있다. 이것은 또한 상대방의 주의를 딴 데로 돌리거나 혼란스럽게 하는 미끼 역할을 할 수 있으며, 그들이 (가치 있는 군수품을 포함하여) 시간과 자원을 낭비하도록 유발하고 다른 아군을 위한 길을 터주는 데 도움을 줄 수 있다.

미 해병대뿐만 아니라 해군도 최근 몇 년간 다양한 종류의 무장 무인정찰기를 실전 배치하거나 다른 방식으로 탐색하는 작업을 해왔고, 이 작업을 계속하고 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 여기에는 어슬렁거리는 무기를 탑재한 유형과 해상에서 아군을 보호하기 위해 스팅어 단거리 지대공 미사일로 무장할 수 있는 유형이 포함된다.

해군은 수년간 다양한 용도로 드론 보트 무리를 실험해왔다. 해군은 무인정찰기와 무인정찰기 뿐만 아니라 미군 전체가 적극적으로 추진해온 또 다른 능력인 무인정찰기를 발사할 수 있는 것에도 관심이 있다.

다음으로 목표 선박이나 다리 철탑과 같은 해안 지역의 목표물을 타격한 후 폭발하도록 설계된 폭발 탄두를 가진 가미카제 드론 보트의 문제가 있다. 이는 새로운 개념이 아니며, 2017년부터 이란의 지원을 받는 예멘의 후티가 이를 실제로 사용한 최초의 개념이다.

예멘 무장세력은 그 이후로도 이 능력을 계속 사용해왔고, 현재 홍해와 그 주변의 외국 군함과 상업용 선박을 상대로 한 캠페인의 일환으로 가미카제 USV를 사용하고 있다. 미 중부사령부에 따르면, 바로 오늘 이 지역에 주둔한 미군은 후티 무인정 한 척을 파괴했다.

그러나, 카미카제 무인정찰기가 야기하는 위협을 정말로 강조한 것은 우크라이나 전쟁이었다. 오늘 초, 우크라이나 당국은 한 무리의 무인 공격자들이 크림 반도 해안에서 러시아 해군의 12411 타란툴 3급 미사일 코벳 이바노베츠를 침몰시키는 것을 보여주는 비디오를 공개했다. 여러분은 여기에서 그 사건에 대해 더 많이 읽을 수 있다.

우크라이나군은 점점 더 다양한 카미카제 USV 무기를 보유하고 있으며, 이 무기들은 현재 1년 이상 선박과 해안 기반 시설에 대한 공격에 사용되고 있다. 이들 우크라이나 보트 중 일부는 DIU가 프라임 프로그램에 관심을 가지고 있는 것과 대략적으로 일치하는 최대 사거리와 최고 속도를 가지고 있다고 한다. 예를 들어, 마구라 V5는 450마일까지 이동할 수 있으며, 최대 42노트까지 도달할 수 있다고 한다.

이미 미군이 자체 개발한 가미카제 무인정을 배치하는 데 관심을 보인 징후가 포착되고 있다. 해군 뉴스에 따르면, 작년 태평양에서의 무인정찰기 훈련에서, 해군은 이동하는 피견인 목표물을 타격할 수 있는 탄두로 무장한 시보른 표적(SDST)의 능력을 입증했다. SDST는 해군이 다양한 훈련과 시험 그리고 평가의 목적으로 사용하는 무인 제트 스키형 수상기이다.

"원작에서 강조하는 것은 떠도는 수상정은 유사한 크기의 무인정찰기보다 더 무거운 탑재물을 운반할 수 있기 때문에 배에 더 큰 위협이 됩니다. 게다가, 그것들은 사람들이 많이 모이는 수로와 정박지에서 또는 어둠의 시간 동안에는 발견하기 어렵습니다"라고 미 제2해병원정대 소속 마이클 맥휴 해병대 소령이 작년 미 해군 연구소의 "프로듀싱"지에서 유사한 가미카제 무인정을 획득하기 위한 자신의 복무를 주장하는 기사에서 썼습니다. "적절한 지시를 받은 그것들은 프로펠러, 잡지, 또는 밸러스트 제어 시스템 근처의 수로를 향해 폭발하여, 배의 침수와 재앙적인 손상의 가능성을 증가시킵니다. ...물-제트 추진 시스템, 위성 통신, 광학 적외선 렌즈, 그리고 다른 센서들이 결합하여 해상 선박과 기반 시설 모두를 공격할 수 있는 다각적인 무기가 됩니다."

DIU가 PRIME에 대해 설명한 핵심 요건 중 하나인 어슬렁거리는 능력이 여기서 핵심적인 속성이 될 것이다. 자율주행이 가능한 가미카제 무인정들의 무리가 잠재적인 목표물들을 대기 위해 배치될 수 있는 특정 지역에 배치될 수 있다. sUSV는 단순히 손실을 입히거나 다른 방식으로 상대 해상 함대를 괴롭힐 뿐만 아니라, 아군에 유리한 방식으로 무인정찰기를 다른 곳으로 유인하는 데 도움을 줄 수 있다. 이는 해군 광업에 대한 논의에서도 자주 인용되는 이점이다.

주목할 점은 DIU가 PRIME을 위해 원하는 협력 군집 능력은 현재 우크라이나와 후티에서 사용되고 있는 USV에 대한 거대한 도약을 나타내기도 한다는 것이다.

프라임(PRIME) 드론 보트가 디코이 역할을 포함한 전자전 능력을 활용할 가능성은 해군이 10년 이상 노력해온 광범위하고 분산적이며 비밀스러운 전자전 생태계와도 충분히 부합한다. 이 과거의 워존 기능에서 통합 센서에 대한 다중 요소 서명의 넷티드 에뮬레이션(NEMSIS)에 대해 자세히 알 수 있다.

이미 지적한 바와 같이 군집은 본질적으로 통일된 전체로 능력의 혼합을 허용한다. 함께 작업하는 프라임 USV 그룹에는 카미카제 드론으로 구성된 무기로 무장한 유형, 더 큰 해상 선박을 모방하도록 설정된 유형 등이 포함될 수 있으며, 더 복잡한 임무를 수행하기 위해 설정된 유형 등이 포함될 수 있다.

프라임 드론 보트 군집은 외국 동맹국들과 파트너들에게 관심을 가질 수 있으며 DIU는 이미 이 프로그램에 수출 가능성을 굽기 위해 관심을 표명했다. 특히, 무인 요격 수상함은 본토로부터의 미래의 개입을 피하기 위해 미국 정부가 대만 군대에게 획득하도록 촉구해온 정확한 종류의 비대칭 능력을 반영한다. 대만 해협의 좁은 경계는 떼를 지어 다니는 배들의 고용에 이상적으로 적합한 해안 환경의 종류이다.

미군의 전쟁 게임들과 그 게임들을 대신하여 실시된 게임들은 이미 공중 드론 무리들이 대만을 둘러싼 어떠한 미래의 주요한 갈등에서도 결정적인 요인이 될 수 있다는 것을 지속적으로 보여주었다. 당연히 중국의 국영기업체들뿐만 아니라 중국의 인민해방군은 무인 항공 및 해상 플랫폼의 다양한 계층을 위한 무리 짓기 능력을 개발하기 위해 열심히 일해왔다.

이 모든 것을 염두에 두고, 해군이 무인함선에 대항하기 위해 프라임 무인함선 무리를 사용할 수 있는 가능성이 있다. 워 존은 과거에 무인정찰기 무리로부터 방어하는 것에 관한 한, 최고의 선택 중 하나는 아군 무인정찰기 무리일 수 있다고 강조한 바 있다. 들어오는 무인정찰기 무리의 위협, 특히 가미카제 종류와 관련된 위협은 무인정찰기를 물리치기 위한 일종의 대규모 효과기에 대한 유사한 필요성을 보여준다.

저가의 무리지어 다니는 무인 요격선은 마약 퇴치, 밀수 퇴치, 불법 퇴치 임무와 같은 위협이 적은 환경에서 보다 일상적인 작전을 지원할 때 가치가 있을 수 있다. 2020년에 해군은 해병대, 미국 해안 경비대와 함께 일상적으로 전쟁이 아닌 다양한 종류의 악성 활동에 도전하기 위해 자원을 모으는 데 중점을 둔 3군 서비스 해군 전략을 발표했다.

"바다는 세계 표면의 70% 이상을 덮고 있고, 해상 운송은 국제 상업의 중추입니다. 수로와 운송로는 우리 행성에 살고 있는 수십억 명의 사람들의 자유, 번영, 연결성, 그리고 보안을 제공하도록 돕습니다"라고 프라임이 메모를 푸는 것을 돕기 위한 문제에 대한 DIU의 자신의 설명은 말했습니다. "세계적인 해상 공유지에 공정하고 방해 받지 않는 접근은 21세기 내내 중요하게 남아있을 것이고, 선진적인 해양 운송 수단을 제공하는 것은 미국뿐만 아니라 전세계의 동맹국과 파트너들을 위해 항해의 자유를 보장하는데 도움을 줄 수 있습니다."

해군이 실제로 그러한 종류의 무인정찰대를 배치하는 것을 시작할지는 두고 봐야 한다. DIU의 작업은 프로젝트가 신속하게 진행되도록 돕기 위해 새로운 계약 메커니즘을 사용하는 소규모 거래에 중점을 두고 있지만 종종 전통적인 미군 조달 프로그램보다 소규모로 진행된다. 만약 프라임 사업이 초기 단계에서 가능성을 보인다면, 해군이나 국방부의 다른 부서가 확실히 프로젝트를 인계받아 상당히 확장할 수 있을 것이다.

C4ISRNet에 따르면, 지난 1월 아랍에미리트 국방대학 다니엘 발트루사티스 학장은 아부다비에서 열린 제6차 연례 무인체계 전시·회의(UMEX) 패널 토론에서 "실험 단계에서 많은 좋은 개념들을 보게 될 것이지만, 그 후에 더 큰 힘으로 개념들을 제시하고 이들 중 일부는 유산 획득 시스템의 힘을 가지고 있지 않기 때문에 결국 죽는다"고 말했다.

이러한 현실은 미 국방부의 새로운 레플리케이터 계획의 주요 동인들 중 하나인 것으로 보인다. 레플리케이터는 특히 그 자체로 프로그램이 아니며, 직접적인 자금 지원도 없는 상태이지만, 향후 2년 정도 동안 수천 개의 새로운 무인 시스템의 개발과 배치를 가속화할 수 있는 방법을 찾는 데 도움을 주기 위해 마련되어 있다.

기술적 장애물도 프라임에 영향을 미칠 수 있습니다.

C4ISR넷에 따르면 브래드 쿠퍼 해군차관은 발트루사이티스 장관이 발언한 같은 패널에서 UMEX에서 "물건을 꺼내면 파워포인트에 잘 어울리고, 미국 중부에서 테스트했을 때도 좋아 보인다"며 "그러나 중동에서 꺼내 열과 모래가 있는 실제 해역에서 작동하게 하면 일부는 작동하지 않는다"고 말했다

쿠퍼 사령관은 중동에서 해군 작전의 대부분을 총괄하는 미 5함대와 미 해군 중부사령부(NAVCENT)의 수장이다. 이는 2021년 창설된 이래 이 지역을 활용해 새로운 무인 및 인공지능(AI) 능력의 일상적인 작전으로의 통합을 모색하는 실제 인큐베이터로 활용해 온 태스크포스 59의 작업을 포함한다.

UMEX에서 쿠퍼는 구체적으로 100개 이상의 제안을 얻은 이전의 DIU 드론 보트 프로젝트를 인용했는데, 그 중 15개는 중동에서 시연을 위해 선택되었다. 제독은 그 디자인들 중 대략 절반이 후속 테스트에서 참가자를 통과하지 못했다고 말했다.

전체적으로, 특히 이전의 DIU 노력에 대한 쿠퍼 제독의 언급에 근거하여, 프라임이 어떻게 발전할지는 두고 볼 일이 매우 많다. 동시에, 해군은 함정을 발견하고 요격하는 데 도움을 주고 잠재적으로 함정을 직접 공격하는 데 사용할 수 있는 높은 자율성을 가진 무인정 무리들을 획득하는 데 분명히 관심이 있다.