‘차이훙’ 계열 무인기 뒤에는 젊은 팀이 있다. 사진/완취안(萬全)

2017년 6월 신형 ‘차이훙(彩虹)’ 태양광 무인기가 중국 서북부 모처에서 우주공간에 근접한 시험비행을 원만하게 마쳤다. 이는 2004년 ‘차이훙’ 계열 무인기가 시장에서 성공을 거둔 이후 가장 최근에 출시된 자체 지식재산권을 지닌 무인기다.

초소형, 근거리 소형, 중·근거리에서 중·고공 장시간 비행까지, 다시 태양광으로까지 ‘차이훙’ 계열은 무인기의 거의 모든 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 팀원들도 예상하지 못했을 것이다.

현재 ‘차이훙’ 계열 무인기는 다양한 모델이 있고 가성비가 비교적 높다. 사진/완취안(萬全)

국산 태양광 무인기의 탄생

날개폭 45m, 표면의 태양광 판넬, 고공 실시간 위치 측정 등 응용 범위가 넓은 중국항천과기그룹 제11연구원이 연구 제작한 신형 ‘차이훙’ 태양광 무인기의 핵심 기술과 설비는 모두 국산이다. 이는 중국이 우주공간에 근접한 태양광 무인기 기술을 보유한 세 번째 국가가 됐다는 것을 보여준다.

지면에서 20-100km 거리 공간을 ‘근우주(Near space)’라고 부른다. 기존의 연료소모형 항공기의 경우 공기가 희박한 곳에서는 엔진 출력이 현저하게 떨어진다. 그러나 이 구간은 태양광 무인기에겐 능력을 발휘하는 공간이 된다.

차이훙 계열 무인기 수석엔지니어 스원(石文)은 “이 무인기는 태양광으로 에너지를 공급하고 전동 스크류로 추진한다. 때문에 수개월이나 더 긴 시간 동안 비행할 수 있다”고 말했다. 무인기는 자체적으로 태양에너지를 흡수하고 동시에 소모해 ‘내부 순환’을 하기 때문에 부품 손상 문제를 제외하면 이론적으로 2만m 고공에서 장시간 임무 수행이 가능하다. 반면 기존 무인기의 비행 고도는 5000m 이하다.

발전 계획에 따라 차이훙 태양광 무인기는 앞으로 ‘위성에 준하는’ 특징을 가질 것이다. 예를 들어 ‘공중 이동 와이파이’ 기지국을 가설해 외딴 지역이나 섬에 빠르고 편리한 이동통신과 인터넷 접속 서비스를 제공한다. 스원은 “지진, 산사태 등 자연재해가 발생하면 통신이 두절된다. 그러나 무인기를 띄우면 4G/5G 신호를 지속적으로 제공할 수 있어 재해지역이 외부와 연락을 유지할 수 있다”고 설명했다.

해양, 산림 소방, 지질 조사 등 분야의 기관들은 태양광 무인기에 지속적인 관심을 보여왔다. 국내외 여러 인터넷기업도 비행 무인기를 장시간 공중 통신기지로 삼아 외딴 지역의 사용자에게 인터넷 서비스를 제공하기 위해 ‘차이훙’과 협상을 진행했다.

차이훙-4는 중·고도 장시간 비행 정찰 및 공격 일체형 무인기로 10여 년의 연구 제작 기간을 거쳤다. 차이훙-4로 대표되는 ‘차이훙’ 계열 무인기는 이미 중동과 아프리카 지역에 판매됐다. 사진/완취안(萬全)

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 각 부처에서 인재를 선발해 프로젝트팀을 만들고 중·근거리 무인기를 시작으로 연구 제작 작업에 돌입했다. 2001년 실험 시제품 ‘HW-01’이 시험비행에 성공해 무인기 연구 제작의 가능성을 보여주었다. 2002년 4월 전체, 동력, 구조, 컨트롤, 전기 등 전공자 10여 명으로 구성된 특수항공기 사업부가 설립됐다.

이어 로켓보조이륙과 낙하산 회수 기술에서 진전을 거둔 후 ‘HW-02’ 테스트기가 자체 비행을 시작했다. 그러나 항공기 센서에 고장이 발생해 비행 고도가 떨어지다가 결국 속도를 잃어 추락해 파괴됐다. 당시 설계자들은 매우 낙심했다.

스원은 “항공기를 만들다보면 부서지는 것은 다반사다. 우리는 오류를 인정해야 했다”고 당시를 회상했다. 팀원들은 실패를 교훈삼아 거듭 노력했다. 3개월 동안 연구실에서 먹고 자면서 센서 교체 방안을 마련했고 2004년 7월 참신한 02호기가 다시 시험비행에 나섰고 결국 성공을 거뒀다.

세계와의 비즈니스

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 인도 비행을 순조롭게 통과해 외국측도 ‘차이훙-1’ 무인기의 성능과 연구팀에 엄지를 세워보였다. ‘차이훙-2’ 무인기의 주문서도 즉시 확정됐다.

2005년 협력국의 인정과 추가 요구에 따라 ‘차이훙-3’ 중거리 무인기의 논증이 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, 계속된 바람 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 사용자들은 즉각적인 반응을 보였다. ‘차이훙-3’ 무인기는 크지는 않지만 정찰임무 수행시 5000m 고도에서 12시간 연속 비행할 수 있다. 또 AR-1 미사일 2기를 탑재하면서도 6시간 비행이 가능한, 중국 최초의 정찰과 공격이 모두 가능한 기종이었다. ‘차이훙-3’의 성공으로 ‘차이훙’ 계열은 낮은 수준에서 중·고급 수준으로 한 단계 발전했다.

2011년 다용도 중·고도 장시간 무인기 ‘차이훙-4’ 시스템이 탄생했다. 2017년 대형 정찰 및 공격 무인기인 ‘차이훙-5’ 양산형이 첫 비행했다.

“혼자서는 큰 일을 할 수 없다. 팀이 힘을 모아야 할 수 있다.” 극초음속 항공기 공기역학 시험을 수년 동안 책임지고 무인기 전체 설계 작업을 이끈 스원 수석엔지니어의 팀은 하나 하나의 설계 철학을 현실화시켰다. 그들은 차이훙 무인기를 무에서 유로, 약에서 강으로 발전시켰다. 가장 높이 살 부분은 팀의 활력과 혁신 정신이다. “우리는 늘 일하는 상태였다고 할 수 있다. 아이디어가 떠오를 때마다 팀 동료와 상의했고 시행 가능성을 판단했다. 혁신적인 내용들은 모두 평소 우리가 머리를 맞대고 짜낸 것이다. 이는 우리의 소중한 재산이다.” 스원의 회고다.

‘차이훙’ 무인기에 탑재된 초정밀 카메라가 찍은 3D 경관도 사진/완취안(萬全)

영원히 감지 않는 ‘눈’

무인기가 시장에 투입되기 전, 항공 물리탐사는 유인기에 의존했기 때문에 인적·물적 자원이 많이 소모됐다. 2012년 지질탐사 사용자의 요구에 따라 중국항천공기동력기술연구원은 ‘차이훙’ 무인기 항공 물리탐사 응용시스템 연구 제작을 시작했다.

항공 물리탐사는 초저공 지형 기복에 따라 저공 탐측 제어, 시스템 집약, 위험지물 회피, 저비용 컨트롤 등 문제를 해결해야 한다. 이를 위해 프로젝트팀은 물리탐사 시스템 집약기술, 초저공 지형 고도 정보 수집 기술, 초저공 비행 궤적 컨트롤 기술, 3D 공간 유도기술등 4개의 기술 난제를 확정하고 하나씩 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.

“우리 제품은 군민 양용으로 사용자의 수요와 데이터 수요에 따라 어떻게 사용할지 결정된다. 무인기는 환경 적응과 작업 시간 면에서 장점이 뚜렷하다.” 스원은 과학기술 진보의 끝은 인류에 봉사하는 것으로 무인기가 고생스러운 일에서 인간을 해방시켜줄 것이라며 이렇게 말했다.

무인기는 전장에서 오랜 시간 공회전할 수 있고 자체 정탐 시스템을 통해 전장의 상황을 파악해 정확한 타격을 할 수 있어 이미 여러 나라에서 반(反)테러용으로 사용하고 있다. 민용 분야에서 무인기의 주요 시장은 측량 및 제도, 지질탐사, 기상, 환경 모니터링, 석유가스관 검사, 도시 기획, 안전 방어 등 분야다. 인적이 드문 섬, 숲, 사막 지대에 오랫동안 머물 수 있는 위성은 극소수다. 차이훙 무인기는 지면 조작을 통해 단시간 내 데이터 재방문을 실현하거나 전천후로 모니터링를 지속하고 데이터를 실시간으로 업데이트할 수 있을 것이다.

스원 수석엔지니어는 “무인기의 사용으로 작업 효율이 크게 향상될 것”이라면서 “앞으로 인터넷, 빅데이터, 인공지능과 긴밀히 결합되면 지구 데이터 탐색, 인간 생존환경 모니터링 분야에서 큰 효과를 발휘할 것”이라고 말했다. 그는 “마치 하늘에 영원히 감지않는 눈이 걸려있는 것”이라고 비유했다.