국방에 기여하는 국방기술품질원의 이야기

기술로 품질로

[기품人터뷰]

전 세계가 인정한 K-방탄을 향한 도약

2022 연구개발 장려금 우수과제 시리즈 - 장려상1

권혜란

사진 차유진

방탄 물자는 장병의 생존력과 직결되는 품목이다. 방탄 물자의 성능시험은 국내에서 자체적으로 진행하고 있는데, 이는 시험 물량이 해외로 나가게 되면 기술 유출 등으로 적성국 탄에 의한 방호가 불가능한 상황이 발생할 수도 있기 때문이다. 그렇다면 국방기술품질원은 어떤 방식으로 방탄 시험을 진행하고 있을까? 2022 연구개발 장려금 우수과제의 두 번째 이야기에서는 국방기술품질원 방탄 시험의 속사정과 성장과정을 살펴본다.

2022 연구개발 장려금 우수과제

연구개발 장려금이란?
방위사업청은 국방 분야의 연구개발 활성화를 촉진하고 국방 분야 연구원과 방위산업 종사자들을 격려하는 활동의 일환으로 연구개발 장려금 제도를 운영하고 있다. 2022년 장려금은 금상 5천만 원, 은상 3천만 원, 동상 2천만 원, 장려상 1천만 원으로 32건의 과제에 총 5억 9천만 원이 지급됐다. 국방기술품질원도 동상 1건, 장려상 2건을 수상했다.

방탄시험을 위한 시험방법 및 시험장비 연구개발

- 대표 연구자: 시험평가3팀 구승환 팀장

연구개발 배경

“방탄 시험장의 전문성 확보와 글로벌 경쟁력 제고”

국방기술품질원은 2015년 다릿골시험장을 개소하여 2016년부터 방탄 시험을 실시하고 있었지만 당시 국방기술품질원의 방탄 시험은 걸음마를 막 떼기 시작한 수준으로 경험과 기술이 부족했다. 국방부 및 방탄 물자를 생산하는 민간업체에서는 방탄 시험을 국내에서 해소하지 못해 해외로 시험을 의뢰해야 했고 방탄 시험 관련한 전문적 자문이 제한되어 방탄 시험 방법과 시험 장비의 개발이 절실한 시점이었다.

연구 개발 과정

다릿골시험장을 개소했을 당시, 국방기술품질원은 방탄 시험에 대한 인적 및 물적 경험이 전무한 상황이었다. 그래서 위험성 평가 기법(4M)을 준용하여 당면한 문제점을 식별했다. 4M은 인적(Man), 기계적(Machine), 환경적(Media), 관리적(Management) 요소를 말한다.

구분 내용 방법 주요 산출물
인적(Man) 전문성 확보 교육, 학습 등 보고서, 논문 등
기계적(Machine) 장비 개선/보강 벤치마킹, 기술 검토 등 특허 등
환경적(Media) 시험환경(내부) 시험규격 분석 및 적용 KOLAS 인정/유지
관리적(Management) 시험환경(외부) 시험 운영절차 확립

4M 기법을 활용한 방탄 시험 문제점 식별

4M 기법에서 우리가 특히 주목했던 것은 인적 요소와 기계적 요소였다. 인적 요소와 기계적 요소는 전문성 확보와 장비 개선 및 보강을 주된 골조로 삼는다. 그만큼 개선의 효과가 가장 빠르게, 표면적으로 드러나는 요소다.

개선 ⓵ - 인적(Man) 요소

방탄 시험을 시작할 당시에는 담당자들이 모두 해당 업무경력이 전무한 신입직원이었다. 이에 관련 교육과 시험기관 견학, 해외 시험규격 번역, 관련 연구 고찰 등을 통해 시험에 대한 전문성을 우선적으로 확보하는 방안을 마련했다.

국내 방탄 시험에서 주로 사용되는 방법은 ‘방탄 물자의 임계치를 측정하는 시험’과 ‘방탄복과 방탄판의 후면변형 및 방호한계를 측정하는 시험’으로 관련 2가지 규격의 시험 방법에 대한 연구를 집중적으로 진행했다. 이러한 연구결과를 토대로 시험방법에 대한 국내 표준을 만들기 위해 방탄복 시험방법에 대한 단체표준 제정을 건의하고 지속적인 수정과 보완을 거듭하여 2022년 5월 방탄복 시험방법에 대한 단체표준 2건을 제정했다. 2022년 상반기에는 추가로 방탄판과 방탄헬멧의 시험방법에 대한 단체표준 제정(안)도 제출했다.

개선 ⓶ - 기계적(Machine) 요소

효율적 시험과 시험원의 안전 확보를 위해서는 시험장비의 개선도 시급했다. 기존의 시료 거치대는 시료에 따라 거치대를 교환해야 하는 상황으로 초기 준비시간이 과다하게 발생했다. 또, 고중량 시료 거치대의 잦은 교체 과정에서 시험원의 안전을 위협하는 상황이 발생했다. 시료 거치대의 크기 및 용량에 부합하지 않는 시료는 시험이 제한되며 수동 제어로 장시간 시험업무를 수행할 경우 업무 효율이 저하됐다.

따라서 다양한 시료를 한 번에 거치할 수 있고 다른 유용한 기능이 보강된 다목적 시료 거치대의 개발을 통해 시험 능력 증대 및 KOLAS 인정 유지, 방탄 시험의 신뢰성을 확보하고자 했다.

이를 위해 방탄 시험을 담당하는 연구원들은 해외 시험장의 사례를 조사하고 직접 현장을 눈으로 담아왔다. 그 경험을 토대로 다목적 거치대 및 헬멧 거치대와 호환이 가능한 다목적 시료 거치 시스템을 설계할 수 있었다.

사진설계(안)
사진구현 형상

다목적 시료거치 시스템 레이아웃(Lay-Out)

사진다목적 거치대
사진헬멧 거치대
사진차량 도어
사진100 x 100 mm 시료

다양한 형태 및 크기의 시료 거치 가능

헬멧 거치대는 수평과 수직으로 360도 회전이 가능하여 국방규격 및 해외 시험규격까지도 시험이 가능하도록 했다.

다목적 거치대는 수평으로 90도 회전, 상하 1.5m 이동이 가능한 덕분에 다양한 크기와 형상의 시료를 거치할 수 있다. 시료가 달라질 때마다 고정 틀을 탈부착하여 사용해야 했던 기존 문제점을 개선하기 위해 고정 틀을 거치대 내부에 설계한 것이 특징이다. 헬멧 거치대 또한 수평과 수직으로 360도 회전이 가능해 국방규격 및 해외 시험규격까지 시험할 수 있도록 설계했다. 시료 거치대는 시료의 탄착점을 효율적으로 설정할 수 있도록 자동으로 상, 하(높이) 조절 및 좌, 우 이동이 가능하도록 제작했다. 자동 이동 기능 적용으로 기존 대비 시간 절감 및 탄착점 오차 범위를 축소했다.

이렇게 개발된 다목적 시료 거치 시스템은 현재 방탄유리, 방탄판, 방탄복, 방탄철판 등의 개발시험 및 수락 시험에 연 500회 이상 사용되고 있다. 이 장비는 벤치마킹하여 개발한 것이지만 해외 시험기관의 장비와 차별성은 분명히 존재한다. 해외 방탄 시험기관에서 운영 중인 시료 거치대는 수동 시료 거치 및 탄착점 위치 고정 방식이지만 국방기술품질원이 개발한 장비는 전자동 방식으로 탄착점을 매번 다르게 설정할 수 있다. 특히 국내에서 시험기법 및 장비를 개발하여 자체적으로 시험이 가능한 환경을 만들었다는 점에서 더 큰 의미가 있다.

성과

국방기술품질원의 노력은 방탄 물자의 수락 시험 및 개발시험에 큰 변곡점이 되었다. 방탄 시험 기법과 장비 개발 덕분에 2017년부터 현재까지 약 18억 원의 예산을 절감할 수 있었다. 또한 개발한 시험장비를 활용하여 시험소를 운영함으로써 국방기술품질원은 2022년 독립적으로 방탄 시험 분야 KOLAS 인정을 획득했다.

방탄 시험을 위해 개발한 장비는 2020년 특허출원을 진행하여 2022년 4월 최종적으로 특허 등록되었다. 자체 개발한 시험 장비는 새롭게 만들어지는 민간 방탄 시험장에 도입되기도 해 사회·경제적 파급효과도 가져왔다.

방탄 시험기법 및 장비 개발은 품질보증의 전문성과 신뢰도 향상에도 영향을 주었다. 시험의 효율성이 제고되었으며 국방부나 군에서 방탄복, 방탄헬멧 등의 구매 요구서 작성 시 방탄 시험 방법 및 성능에 관한 조언과 자문이 가능해졌다. 현재는 국방부 물자관리과와 육군 본부(전력지원체계사업단 등), 정보사 등에 기술적 자문을 수행하고 있다.

interview
사진시험평가3팀 구승환 팀장

대표 연구자로서 자기소개 부탁드립니다.

시험평가3팀 구승환 팀장 2014년부터 2019년까지 방탄 시험 업무를 수행하였고, 2020년부터 2021년까지는 국방신뢰성 업무를 담당하던 중 올해 1월 16일부로 방탄 시험 및 지상연소시험을 수행하는 시험평가3팀장으로 발령받았습니다. 방탄 시험 관련 연구는 2014년부터 현재까지 꾸준히 진행하고 있어요.

이번 연구개발의 조력자들에 대해 알려주세요.

시험평가3팀 구승환 팀장 국내 방탄 시험이 한 걸음 더 나아갈 수 있도록 도와주신 국방부, 각 군 등의 관계자 여러분께 감사 인사를 드리고 싶습니다. 또 절대 빠트릴 수 없는 이름들이 있어요. 제가 대표로 나왔지만 지금도 시험장에서 묵묵히 시험하며 고생하고 있을 송승환 선임, 박중화 선임에게 영광을 돌리고 싶습니다. 시험장비 개발은 저보다는 송승환 선임이 주로 진행했습니다. 저는 기법연구 분야와 시험 전반적 사항을 전담했고요.

KOLAS 인정 기관은 국방기술품질원을 포함하여 국내에서 4곳뿐입니다. KOLAS 인정 및 유지는 왜 중요한가요?

시험평가3팀 구승환 팀장 KOLAS는 국제공인시험장을 뜻합니다. KOLAS 인정은 시험 결과의 소급성을 인정받는 것과 같습니다. 즉, KOLAS 인정 기관에서 시험한 결과는 해당 시험이 국제적으로 동일한 방법으로 이루어졌다는 것을 의미합니다. 시험 결과의 신뢰성 및 공신력과 직접적으로 연결되죠.

앞으로의 연구 활동 및 포부가 궁금합니다.

시험평가3팀 구승환 팀장 저희도 노력하고 있지만 국내 방탄 시험 기법은 막 걸음마를 벗어난 단계라고 생각합니다. 아직 미국이나 유럽 등의 선진국 시험규격을 벤치마킹하는 수준에 머무르고 있기 때문이죠. 앞으로 더욱 다양한 연구 활동을 통해 우리나라 실정에 부합하는 ‘K-방탄’ 시험방법과 규격을 제안하고 더 나아가 우리의 시험규격이 국제 표준이 되도록 하는 것을 목표로 두고 있습니다.

끝으로 연구개발 장려금 수상에 대한 소감 부탁드립니다.

시험평가3팀 구승환 팀장 방탄 시험이 어느 정도 성장궤도에 진입해서 연구성과 등을 정리할 여력이 생겨 연구개발 장려금에 참여했는데, 좋은 결과까지 따라왔네요. 송승환 선임의 말을 빌리자면 저희가 시험을 효과적으로 수행하기 위해 진행했던 시험장비 개발이 국내 방탄 관련 산업에 도움이 될 수 있어서 더욱 영광이라고 생각합니다. 앞으로 저희가 연구하고 고민할 기법과 장비 개발 등이 국방력 향상은 물론 장병의 복무 여건 개선에 지속적으로 도움이 되었으면 합니다.