국방과학연구소 "무내미"입니다

새해를 맞이하여 지난 4년 동안 수행한 과제 종결보고서를 작성하면서, 희비가 교차하는 다수의 회상이 컴퓨터 문자판을 두드리는 손길을 멈추게 한다. 27년 간의 연구소 근무를 통해서 전차사격통제장치(VJG 880K) 체계개발, 열상장비 기술개발, 레이저 발진기 기술개발, 레이저 경고장치 기술개발 등 전자광학분야의 체계개발사업 및 기술개발과제의 과제책임을 맡아 여러 사업을 수행하면서 받았던 느낌보다 더 유난히 나의 가슴을 울리게 하는 그 무엇인가가 있기 때문인 것 같다.

’95년 4월부터 지긋지긋(?)하게 벗어나고 싶었던 3년 간의 보직(전 기술연구본부 1부장)을 조직개편으로 자연스럽게 벗어나 연구실원으로 복귀할 수 있었으며, 레이저 경고장치기술의 조사/분석을 통해서 연구계획 수립/작성을 마치고, `’97년부터 연구인력 3명인 소규모의 분할과제 과제책임자로서 조용한 행복감을 느끼면서 연구에 몰두할 수 있었다. 이러한 기간이 2년도 지나지 않아 `’98년 10월부터 레이저 연구팀장을 맡게되었으며, ‘고에너지 레이저 발진 기술’ 과제의 사업계획서를 작성 제출하는 것이 첫 번째 직면한 임무가 되었다.

전자광학실장을 맡고 있었던 `’90년도 고에너지 레이저 기술개발계획을 연구소 중장기계획에 반영할 때, 당시 부소장을 역임하셨던 구상회 박사님으로부터 “연구소를 말아먹을 작정이냐?”하는 꾸지람을 듣고 그 후 자신이 없어 몇 번 계획을 1년씩 순연하다 보니 중장기계획에서 삭제되었던 사실 등이 회상되면서 사업계획을 구상할 때마다 정신적 압박감 때문인지 머리가 아프고 온 몸이 저렸었다. 그 당시 국내에 이 분야에 경험이 있는 사람은 전무했으며, 필자도 신문이나 잡지 정도를 통해서 얻은 상식으로 풍월이나 읊는 수준이었다.

부랴부랴 정신없이 도서관으로 뛰어가, 여러 학술지를 뒤적거려 연구논문 몇 개를 구해 연구실에 앉아 전모를 파악하기 위해서 사냥개처럼 눈을 상하좌우로 굴리고 있었는데 전화벨이 따르릉 울리면서 나의 삼매경을 깨트려 버렸다. 그 후 ‘연구활동비 비과세 적용방안 검토 위원회’ 위원으로 선정되어 연구활동비 세부처리 기준(안) 작성에 초읽기로 쫓기면서 혹사당했다. 그 일을 마친 10일 후가 사업계획서 제출 마감. 나는 그 때부터 연구논문 독파와 사업계획작성 등의 두 행위를 병렬처리해야만 했다. 그렇다! 나는 그 날부터 parallel processing 기능이 있는 첨단 컴퓨터가 되었던 것이다.

과제가 시작되었던 첫 해 ``’99년 3월까지는 과제책임자와 매우 우아하고 아리따운(?) 연구원 1명이 전부였으며, 다행히도 4월에는 5년 이상의 연구경력이 있는 전문분야 박사 2명을 채용하여 총 4명으로 연구활동을 추진할 수 있었다. 그 후 6개월 정도 고에너지 레이저 기술의 조사/분석, 설계에 필요한 전문지식의 습득, 다수의 기술 세미나 등을 거쳐서 시스템 설계 및 시제계약을 마치고 본격적인 연구활동에 돌입하게 되었다. 이러한 과정에서 몇 가지 야릇하고 호기심을 돋구는 사건들이 발생했는데, 시제업체인 D사의 팀 리더인 화학을 전공한 모 박사가 개발도중 미국에 직장을 구하여 줄행랑을 놓았다는 사실이다. 그래! 충분히 이해한다. 얼마나 답답하고 암담했을까? 내 심정도 당신과 다를 바 없지! 또 한 사건은 레이저 공진기 설계에 필요한 상용 프로그램 운용을 담당한 홍일점(?) 연구원이 “10년 후 연구원들의 미래가 훤히 보인다”고 하면서, 자비로운 미소를 보이면서 연구소를 떠나갔다는 사실이다. 그래! 앞날에 찬란히 영광이 도래하길 빈다! 시집갈 때 청첩장만은 꼭 보내다오!

이리저리하여 2년쯤 되었을 때, 불화중수소 레이저가 국내 최초로 제작되었다. 불소/수소, 불소원자/중수소의 2단계 연소반응을 이용하는 것으로, 레이저 발진시 극소량이라도 인체에 접하면 치명적이며 극히 미량이라도 흡입하면 불임의 요인이 되는 유독 기체의 누출 가능성이 언제나 상존한다. 그러므로 레이저 발진실험의 첫 단추는 과제책임자의 몫이다. 처녀 총각과 아직 어린애가 없는 유부남은 모두 대피하라! 연구소와 D사의 남아있는 연구원들이 긴장으로 하얗게 변색된 얼굴을 보면서, 나는 레이저에 첫 불을 붙였다. 그 후 3개월 동안 “아무리 불을 때도 빛은 나오지 않습니다!”라는 말만 계속 들었을 뿐이다. 그래! 어린애도 세상 밖으로 나오려면 10개월이 걸리는데, 그게 어떤 빛인데 그렇게 빨리 나오겠어? 일이 잘 진행되지 않거나 문제가 있는 조직사회에서는 회의가 많은 법이다. 기술적 해결을 목적으로 하는 대책회의만이 밥먹듯이 열렸을 뿐이다. 봄날을 문전에 둔 어느 날, 레이저 공진기를 통해 적합한 연소반응을 나타내는 푸르스름한 빛을 보았고, 드디어 우리가 그토록 애타게 그리워하던 무색의 빛은 종이에 불을 붙이면서 우리에게 첫 윙크를 보냈다.

첫 레이저 발진에 성공했던 날부터 우리는 자신감으로 가득차 출력증대를 위하여 몸과 마음을 힘차게 몰아 부치게 되었다. 드디어, 과제 최종목표인 출력 00㎾급 시제를 완성하여, 조급한 마음 때문에 D사가 준비한 행운을 비는 고사를 후로 미루고 거룩한 발진실험에 들어갔다. “레이저 온” 소리를 들은 후 침묵 속에서 매우 긴 시간이 흐른 후(?), 출력계의 바늘이 움직이기 시작할 때, 우리 모두 손뼉을 마주치면서 함성을 질러 댔다. 출력계의 바늘이 0.0㎾를 나타냈을 때, 우리는 희열과 기쁨에 들떠 “오우! 레이저! 오우! 레이저!“만을 연발했을 뿐이다. 이와 같이 첫 발진실험에서 레이저광을 얻을 수 있는 기적을 경험하다니, 더구나 레이저 발진에 필요한 기체유량의 50%에서 이와 같이 높은 출력을 얻을 수 있다니! 오, 놀라워라 놀라워라! 아멘!

나는 첫 전투에서 적군의 고지를 점령한 지휘관같은 마음으로, 다음 전과에 대한 강력한 기대감으로 충만 되어, 다음 작전을 구상했다. 아무리 머리가 나빠도 기체유량을 100%로 증가시키면, 출력은 2배로 00㎾를 얻을 수 있다는 것은 중학교 학생 정도면 충분히 알 수 있는 사실이다. 나는 희열과 자만에 가득 젖어 둘째 단추를 눌렀다. “레이저 온”. 이제 몇 초 후면 4년 동안 바라고 바라던 꿈이 실현될 것이다! 오우! 레이저광이 강판을 가열하여 뚫으면서 찬란한 빛을 사방으로 분산한다! 그런데 갑자기 빛은 사라지고, 레이저 발진기 위에 하얀 수증기가 뭉게뭉게 피어 오른다. 어떻게 된거야? 화학반응시 발생된 열에 의하여 연소장치를 냉각하기 위하여 물을 흘려보내는 냉각수 파이프라인이 터졌다. 레이저 발진기를 분해하여 보니, 불소원자와 중수소를 반응시켜 불화중수소를 발생시키는 초음속 노즐 어레이 뭉치에 군데군데 녹아서 패인 흠집들이 여기 저기 흩어져 있었으며, 마치 아름다운 여인의 얼굴에 난 화상자국처럼 나의 마음을 아프게 하였다.

불화증수소 레이저 시제 전경

과욕은 재앙을 초래한다. 지난 4년 동안 바라던 소망을 단 하루만에 이루려고 했던 욕망이 냉철한 과학적 사고를 마비시켰다. 서둘러서 원인분석과 기술적 대안을 수립하였고, 초음속 노즐 어레이를 다시 제작해야만 했다. 노즐 재료는 본래 열전도도가 좋은 동이었는데, 융점이 높고 가공성이 좋다는 업체의 관점에서 열전도도가 나쁜 스테인리스 스틸로 바뀐 것과 공급되는 헬륨기체 유량이 작아 연소기의 온도가 2,400。K 이상으로 너무 높게 상승된 것이 문제점이었다. 시제업체인 D사의 노력 덕분에 얼마 후 파손된 부분을 보완하여 발진실험을 다시 수행하게 되었다. 그 당시 나는 참관하지 않았고 유능한 팀원 3명이 실험을 수행했는데, 그들의 전화통보는 대단히 충격적이었다. 발진실험 도중 해외구매한 불소유량제어기(MFC)가 폭발하면서 실험실 일부에 화재가 발생했다는 것이다. 그래, 잘 나간다. 아주 잘 나가요!
미리 일어날 기술적 문제점을 예측하고, 대안을 준비한 자만이 사업추진일정을 맞출 수 있다. 우려 속에서 2개월 전 국내 벤처에서 개발한 소닉노즐이란 제품을 기 제작된 발진기 시스템의 MFC를 대체하여 사용할 수 있도록 미리 제작 추진한 것이 결국 과제 수행 성공의 승패를 결정하는 요인이 되어버렸다. 이 외에도 몇 가지 우여곡절이 더 있지만 지면이 부족할 뿐만 아니라 글로서 남겨놓기에는 약간 부끄럽고 거북하여 생략한다. 하여튼, 여러 어려움 속에서도 다행스럽게 목표출력을 초과한 발진출력 00.0㎾, 선진국 수준의 화학효율 16% 등의 좋은 연구성과를 얻을 수 있었다.

레이저 발진기 주요부

끝으로 한 마디 부언하면, ’70년 이후 지금까지 우리 연구소의 대부분 사람뿐만 아니라 필자 자신도 연구결과를 조기에 실용화하여 전력화를 추진해야 한다는 관념에 젖어 있다. 이러한 관념과 무기체계 연계성에 의한 사업화 용이성 때문에 오래 전 선진국에서 기 전력화되어 성능이 입증된 무기체계의 모방개발을 하기 위한 기술개발이 주 연구대상이 되었으며, 이러한 이유로 우리 연구소는 일부 국방부 당국자로부터 하위 기술력을 가진 연구소로 인식받는 설움을 받기도 하였다. 세계 여러 나라에서 무기체계 응용을 위하여 최근에 개발되고 있는 기술들은 현재 무기체계 응용성이 기존 기술처럼 명백하지 못하지만, 기술과 더불어 응용개념도 발전될 것이며 머지않은 장래에 21세기 주요 무기체계로 등장하게 될 것이 분명하다. 그러나 이 기술들은 여러 분야의 첨단기술로 구성된 첨단복합기술로서 국내기술기반, 투입 연구인력과 예산 등의 제반 국내상황을 고려할 때, 기술개발이 단계적/장기적으로 추진될 수밖에 없다고 판단된다. 이러한 기술개발추진이 미래 국가방위에 미칠 영향과 결과는 현 시점에서는 예측만이 가능할 뿐, 정확한 판단은 역사의 흐름 속에 이루어질 것으로 사료된다

레이저 연구팀원 일동

앞 줄 : 좌측에서부터 고해석, 강영광, 이형술, 신완순, 이영철, 강응철
뒷 줄 : 좌측에서부터 박병서, 이정환, 전용근, 김재기(팀장), 김영덕, 권영준, 김광로

대전차 공격무기의 발전과 함께 그동안 전투차량의 생존성을 높이기 위한 장갑방호의 증가가 중량과 기동성의 문제로 한계에 부딪힌 것을 탈피하고 차기 전투차량을 위한 새로운 개념의 방호구축을 위하여 ’97년 4월부터 응용연구 4년, 시험개발 2년에 걸쳐 “능동 전자방호 시스템”을 성공적으로 개발하였다. 능동 전자방호 시스템은 유도무기 및 발사체, 레이저 조사 등의 대전차 위협을 탐지하고 판단하여 그 위협에 대응, 회피, 기동할 수 있는 시스템이다.

’02년 9월에는 토우 미사일이 발사되는 환경에서 미사일의 탐지, 추적, 위협판단 및 경고, 복합 연막탄 발사 그리고 회피기동 등 일련의 생존과정에 대한 시험 및 시범을 육군 기계화 학교 사격장에서 실시하였다. 그 결과 전차뿐만 아니라 타 무기체계에서도 미사일의 공격으로부터 생존성을 향상시킬 수 있는 연구 성과를 사용군에 보여주게 되어 군의 사기와 전력증강은 물론 국방과학연구소의 연구개발에 대한 신뢰성을 확고히 하였으며, ’02년 11월 국방부로부터 “군 사용가” 판정을 받았다. 향후 차기전차 시스템에 성공적으로 적용이 될 수 있도록 더욱 노력해야 할 것이다.

능동 전자방호 시스템은 대전차 위협을 탐지하고 판단하기위한 각종 탐지용 센서, 탐지 센서로부터 수신한 위협 정보들을 처리하여 대응장치를 통제하고 위협정보를 전시기로 전송하여 표시하는 중앙통제기와 대응장치로 구성된다. 탐지 센서에는 대전차 미사일을 3㎞부터 탐지하여 거리, 방향, 도달시간 등의 정보와 위협여부를 결정하는 방호용 레이더 센서와 레이저거리측정기, 레이저조사기, 빔라이더 레이저 위협을 탐지 및 경고하는 레이저 경보 센서 그리고 대전차미사일, 헬기 등의 적외선 영상을 획득하여 위협을 탐지 추적하는 적외선 영상 경보 센서가 있다. 대응장치에는 다영역 차장 연막탄과 발사기로 구성되는데 중앙통제기로부터 위협신호를 수신하여 위협방향으로 1.5초 이내에 적외선, 밀리미터파, 가시광선을 차장하여 미사일의 관측, 조준 및 유도를 방해하게 된다.

능동 전자방호 시스템 구성도

이와 같은 핵심기술과제의 성공적인 개발은 모두가 한 마음, 한 뜻으로 정진했던 팀원들의 노력이 있었기 때문에 가능했으며, 그동안의 노고에 찬사를 보내면서 어려웠던 개발기간 중 마지막 시험평가를 위해 밤잠을 설쳐가며 동분서주하던 때를 떠올리며 이 글을 읽는 독자에게 세상살이에 필요한 한 가지 경험을 선사하고자 한다. 그것은 인내심. 재미없는 이 글을 읽어가자면 책을 덮어버리고자 하는 충동을 수없이 느끼게 될 것이다. 그런 충동을 억제하면서 끝까지 읽다보면 가슴속에 ‘인내심’이라는 커다란 보석이 생겨나리라.

사진 좌측에서부터 이의혁, 이부환, 강윤식, 임종광, 김도종,
전병균(팀장), 이종민, 노창균, 김기홍, 박규철, 최재형

4년간의 응용연구 단계를 거쳐 시험개발 2년, 그동안 공들였던 노력의 결과를 마무리해야하는 시험평가 일정까지 절대적으로 부족한 시간을 만회하기위해 구성품별 담당자들은 실험실에서, 업체에서 밤을 새우기 일쑤였다. 예상치 못한 문제들이 여기저기에서 발생되어 모두들 조금씩 초조해지고 긴장되기 시작했다. 그러나 머리를 맞대고 쌈빡한 아이디어 사냥을 다니기가 수차례. 조금씩 꼬였던 실타래의 매듭이 풀리고 빛이 보이기 시작했다. 각 구성품별로 성능시험을 마치고 모형비행기를 대상으로 체계결합시험을 2002년 8월 22일 다락대에서 실시하였다. 처음으로 모든 구성품들이 한자리에 하는 순간이었다. 설레이는 기분 뒤로 걱정이 조금씩 자리를 잡아가고 있었다. 궁합이 잘 맞아야 될 텐데... 시험이란 것이 어디 뜻대로 되는 것이던가? 빠른 손놀림, 머리놀림으로 모든 장비의 설치가 끝나고 드디어 굉음을 울리며 첫 번째 모형비행기의 비행이 시작되었다. 잠시 후 전시기 모니터에 위협정보가 나타나고 경보음이 요란스럽게 울리기 시작했다. 시험에 참관한 모든 사람들의 얼굴표정이 보름달같이 환한 모습이었다. 순조롭게 시험은 진행됐고 적어도 이때만은 마음이 넉넉했다. 하지만 하늘은 우리를 거부하는 모습이었다.


그림 1. 연막차장 전	그림 2. 연막차장 후

위 그림은 ’02년 9월에 적외선 센서를 사용하여 획득한 시험장면으로서 그림 1에서와 같이 모의 표적으로 접근하는 토우 미사일을 탐지, 추적하여 그림 2에서 최종 위협판단 및 경고하여 다영역 차장 연막탄을 발사하고 모의 표적이 회피 기동하는 장면이다.

세 번째 비행을 준비하는 도중에 검은 구름이 몰려오더니 장대비가 내리는 게 아닌가! 졸지에 시험은 중지되고 멍하니 모두들 하늘을 응시하며 비가 그치기를 무작정 기다릴 수밖에 없었다. 1시간여쯤 지나 구름사이로 햇빛이 살짝 보이기 시작하자 모두들 분주해지기 시작했다. “Strike while the iron is hot - 쇠는 달았을 때 두드려라” 라고 했던가. 그러나 그것도 잠시, 탐지센서의 신호처리박스에 빗물이 스며들어 장비가 정상동작을 하지 않는 문제가 발생하였다. 박스를 통째로 분해하여 빗물을 닦고 전자보드를 일일이 말리고서야 문제가 해결되었다. 이제는 모든 준비가 완료되었다고 생각하고 모형비행기의 비행소리만을 숨죽여 기다리고 있었다. 아니 우째 이런 일이... 이번에는 중앙통제기 컴퓨터가 의식을 잃어버리는 게 아닌가? 긴장되는 순간이었다. 응급실로 후송된 컴퓨터는 전문의 응급조치를 받고서야 나지막한 숨소리를 들을 수 있게 되었다. 그러나 문제는 여기서 끝나는 게 아니었다. 도미노 현상처럼 이번에는 모형항공기에 문제가 생겼다. 모두들 가슴 답답함을 느꼈을 것이다. 우여곡절 끝에 시험은 다시 재개되고 모형비행기는 창공을 신나게 가로지르는 듯 했다. 그런데 비행체가 갑자기 우리들 시야에서 사라져 버렸다. 안개 때문에 조종수가 순간적으로 비행체를 놓쳐버려 다락대의 민간인 출입금지 구역으로 곤두박질해 버린 것이었다. 그때 상기된 조종수의 얼굴 표정은 지금도 잊혀지지 않는다. 시험은 그것으로 중지할 수 밖에 없었다. 모두들 걱정스러운 표정이 역력했다. 그러나 우리네 인생사에서 누구도 비켜갈 수 없는 시간이 다가오고 있었다. 모두들 하나씩 배꼽에 달고 다니는 시계가 있지 않은가! 배꼽시계가 요란히 울려대고 그때를 맞춰 외부에 주문한 도시락이 도착하였다. 모든 근심 걱정을 떨쳐버리고 삼삼오오 모여 오랜만에 즐거운 기분으로 허기진 배를 채웠다. 식사가 끝날 무렵 다시 비가 내리기 시작했다. 비는 하염없이 계속되었고 내리는 비를 원망하며 기다리기를 서너 시간... 마침내 긴급대책회의가 열리고 시험을 계속하기가 어렵다고 판단하고 아쉬운 마음을 뒤로 한 채 내일을 기약하기로 하였다. 저녁에는 간단한 소주 파티가 열리고 모두들 기우제를 지내는 마음으로 소주잔을 쓸어 내렸다. 다음날 아침에는 화창한 해를 볼 수 있었다. 더불어 마음도 한결 가벼워졌고 시험은 순조롭게 진행되었다. 다락대 시험을 마치고 돌아온 전사들에게는 쉴 여유가 없었다. 바로 “체계결합 미사일 방호시험 및 시범”이 광주 기계화학교에서 9월 6일로 예정되어 있었기 때문이다. 마지막 관문인 셈이다. 토우 미사일이 발사되는 실제 환경에서 미사일의 탐지, 추적, 위협판단 및 경고, 복합 연막탄 발사 그리고 회피기동 등 일련의 생존과정을 사용군이 참관하는 가운데서 시험하고 시범을 보여야 하는 무대이다. 신인배우가 관객에게 첫선을 보이는 자리이며 더군다나 녹화방송이 아니라 생중계이기 때문에 긴장감, 초조함을 글로 표현하자니 세종대왕께 죄송스럽지만 오히려 형용사의 부족함을 느낀다.

다락대 시험을 통해 발생한 문제점을 분석하고 보완해서 다시 보따리를 챙겨 우리는 9월 4일 사전 예비시험을 위해 하루 전 광주로 향했다. 광주 사격장은 필자에게 있어서 잊혀지지 않는 곳이다. 응용연구 기간 중인 ’99년 12월에 미사일 영상 획득 시험을 진행하는 중에 미사일 사격으로 인해 야산에 화재가 발생하였고 졸지에 팀 동료와 함께 불을 끄기 위해 허겁지겁 산으로 기어 올라갔다. 그런데 잠시 후 폭발음과 함께 전차탄이 머리 위로 날아가는 것이 아닌가?거짓말 조금 보태어 깻잎 한 장 차이로 머리를 비켜갔다. 졸지에 ‘포탄탄 싸나이’가 될 뻔한 순간이었다. 죽음이 멀리있는 게 아닌 듯했다. 아찔한 기억을 뒤로 하고 예비시험 준비에 모두들 정신이 없었다. 바람이 살랑살랑 부는 날씨지만 무척이나 더운 날씨였다. 통제소에서 약 1.5km 떨어진 표적지에서 내려다보는 사격장은 스산한 모습으로 우리에게 다가왔다. 오전 11시경 드디어 미사일 첫 발의 신호탄이 울렸다. 긴장감이 감도는 분위기 속에 미사일 위협탐지 경보음이 울리고 ‘파파박~’ 다영역 차장 연막탄이 터지고 숲 속에서 대피 중이던 시험요원들의 함성이 터져 나오기 시작했다. 모두들 D-day의 성공을 예감하는 듯 했다.
드디어 운명의 날!

어둠을 가르고 새벽 5시경에 모두들 시험장에 집결하였다. 우유와 빵으로 간단히 아침식사를 대신하고 가슴벅찬 기분을 안고 마지막 시험 및 시범 준비에 임했다. 외부 손님들이 도착하고 간단한 브리핑 후 미사일 발사 명령이 내려졌다. 토우 미사일이 모의표적지를 향해 힘차게 날아가는 모습이 육안으로 들어왔다. 그리고 지금까지의 고생에 보답이라도 하듯 화려한 폭죽놀이가 시작되었다. 그것은 바로 연막탄이 터지며 모의 표적이 회피기동을 하는 최종 피날레를 장식하는 순간이었다. 정말로 가슴 여미고 짜릿한 순간이었다. 바로 이런 것 때문에 힘들고 어려웠던 시간을 참고 사는 게 아닌가 싶다. 이러한 결과는 저절로 얻어지는 것이 아니라 많은 사람들의 인내와 노력 그리고 서로의 이해를 바탕으로 하지 않으면 생길 수 없는 것이라는 사실을 절감하게 된다. 고장난명(孤掌亂鳴)이라 했듯이 한 손바닥으로는 소리를 낼 수 없다. 앞으로도 무궁한 발전을 위해서는 우리의 노력과 주변의 노력이 손바닥을 마주칠 때 가능할 것이다. 그리 길지 않은 역사에도 불구하고 정진하는 1체계개발본부 사격통제 연구팀 연구하는 사통팀에 아낌없는 성원을 부탁드리며 이글을 마칠까 한다. 가슴을 만져보세요. 인내력이 느껴지나요?