“수중방사소음 실시간 예측”…기계연, 군함 이상 진단 신기술 발표

국내 연구진이 군함의 은밀성과 운항 효율성을 동시에 높일 수 있는 수중방사소음(underwater radiated noise) 실시간 예측 및 이상 감지 기술을 개발했다. 한국기계연구원이 선보인 이번 플랫폼은 모든 함정에서 실시간으로 선체 진동과 수중 소음을 정량적으로 진단할 수 있어, 기존 해양외부 계측 시스템의 한계를 극복하는 것으로 평가된다. 업계는 이번 신기술을 ‘함정 소음관리 및 이상 진단 경쟁’의 분기점이자, 운용 효율성 제고 측면에서 글로벌 경쟁력 확보 신호탄으로 보고 있다.

한국기계연구원 가상공학연구센터 이성현 박사팀은 국내 처음으로 다수 실측 데이터를 활용, 함정 진동 및 수중방사소음을 정량적으로 예측하는 알고리즘과 센서배치 설계기술을 2일 공개했다. 이 기술은 함정 선체에 부착된 가속도 센서가 접수판의 진동 데이터를 실시간으로 수집하고, 이를 방사효율·주파수 특성과 결합해 수중 소음을 정밀 산출한다. 연구팀은 신호처리와 진동 해석을 기반으로 핵심 특징만 추출, 최소 센서 수로 최대 정밀도를 확보하는 최적화 설계까지 구현했다. 실선 시험 결과 예측 오차는 최대 4dB 이내로, 현장 적용성이 높음을 입증했다.

특히 이번 알고리즘은 기존의 간헐적, 외부 해역 계측과 달리 함정 내부 센서만으로 연속 진단이 가능해 환경 변화 및 외판 생물 부착 등 여러 변동 요인의 영향을 최소화했다. 이상 신호 탐지와 운항조건별 임계치 설정, 공동현상(cavitation)·추진 모드 전환에 따른 소음변화 실시간 감지 등으로, 작전 상황에서의 군함 상태 모니터링과 신속 대응을 실현한다. 예를 들어 프로펠러 회전이 빨라지며 생기는 충격음·진동 등 ‘공동현상’을 실시간 반영, 즉각적인 경고 및 유지보수 조치를 가능케 한다.

시장·운용 측면에서는 소음저감 수요가 높은 첨단 구축함, 잠수함 등 군사 함정뿐 아니라, 향후 상선·해양플랜트 등의 이상 진동 감지, 에너지 효율 개선으로 확장 가능성이 주목된다. 경쟁구도 측면에서는 미국과 유럽이 각종 해군함정에 내장 센서 기반 모니터링 시스템을 단계적으로 도입하고 있으나, 실시간 소음 예측 정확도와 적용 범위에서 한국기계연구원 기술이 세계적 수준에 도달했다는 평가도 나온다.

기술 상용화 전환 과정에서 방위사업청, 해군, 조선소 등 산업·정책 기관과의 정보 보안, 도입 표준화, 국제 인증 이슈도 논의되고 있다. 연구진은 2023년 ‘수중방사소음 측정 국제 표준’을 적용한 성능시험에서 예측 오차 4dB 미만임을 검증, 실환경 적용 근거를 확보했다.

이성현 책임연구원은 “수중방사소음 실시간 예측과 이상 진단이 가능한 시스템을 구현한 것은 군사 정보 자산과 함정 유지관리 혁신의 출발점”이라며 “기술 확장으로 산업 및 국방 전반의 신뢰성과 효율성 증대가 기대된다”고 설명했다. 산업계는 이번 기술이 실제 해군 운용 및 상선 안전 시스템에 조기 도입될지 주목하고 있다.