첨단센서2025포럼서 다양한 국방 관련 센서 기술 소개해

최근 무기 수출이 늘어나면서 국방 산업에 대한 관심이 늘어나고 있는 가운데, 첨단 센서의 국방 분야 접목에도 이목이 쏠리고 있다.

이러한 분위기를 반영하듯 20일 열린, 제8회 첨단센서2025포럼(센서, 국방기술의 미래)에는 3백여 명이 몰려 국방 분야에서의 센서 활용을 모색하였다. 일반적으로 국방 첨단센서는 소나 센서, 레이더 센서, 양자센서, SAR 센서, 라이다 센서, 자기장 센서, EO/IR 센서 등으로 분류한다. 

이날 산업통상자원부 주최와 한국산업기술평가관리원, 한국반도체연구조합, (사)한국국방기술학회 주관으로 개최된 첨단센서2025포럼은 우수 센서 제품 전시와 함께 기술 세미나가 진행되었다. 첨단센서2025포럼 공동위원장인 고려대 주병권 교수는 “센서에 대한 관심이 커지면서 지원 규모도 많이 커진만큼 많은 분들의 참여와 지원을 부탁드린다”고 인사말을 전했다. 


국방 분야 센서 개발은

포럼 세미나에 참석한 방위사업청 첨단기술사업단 김태곤 단장은, 국방 R&D와 국방 첨단센서의 미래, 라는 발표에서 국방 R&D 대내외 여건 분석과 국방 R&D 추진방향, 국방 첨단센서의 미래에 대해 소개했다. 김 단장은 방위사업청 개청 이후 무기 체계 소요 중심 R&D 추진으로 일부 선진국 수준의 기술수준을 확보하고 해외수출 증가 등을 달성했다고 말했다. 이어 센서 관련 요구능력(육상전장)으로 병사 개인의 전투능력 극대화를 위한 생체변화 감지 능력, 무기 체계가 무인으로 임무를 수행할 수 있도록 자율주행 및 운용 능력, 야간 악천후 등 환경변화에도 감시공백이 없는 복합감지 능력 등을 들었다.

이에 따른 국방 연구개발 기술 과제(미래 육상 전장)로 ▲뇌파기반 동작패턴 명령코드화 연구 ▲생체신호 분석을 통한 생체인지/운동능력 제어기술 ▲고신뢰성 이미지 융합형 라이다 센서군 지상 무인체계 적용기술 개발 ▲이동환경 다중표적 추적기술 ▲광역 동영상 획득 및 동태 감시기능 ▲임무 적응형 EO/IR 센서 모듈화 기술 등을 소개했다. 

또한 우주 전장에서는 초소형 SAR 위성 군 설계 및 제작을 통한 운용능력 확보와 다중카메라 합성 이미징기반 초고해상도 초소형 위성 전자광학탐재체 개발 등의 과제가 있다.

김태곤 단장은 “방위사업청은 급변하는 국방 환경에 선제적으로 대응하기 위해 첨단무기체계 개발에 전략성을 강화함과 동시에 민간의 우수한 기술을 국방연구개발에 활용할 수 있도록 지속적인 문호 개발을 추진할 예정”이라며, “첨단센서 관련 국방 연구개발사업에 많은 관심과 참여를 바란다”고 말했다.
  이어 이승영 LIG 넥스원 본부장이 ‘국방에서의 센서/반도체 활용 및 미래’에 대해 발표했다. 이 본부장은 국방 기술에 분류되는 센서는 레이더 센서, EO/IR센서, 특수 센서 등 대분류 기존 7종에 이른다며, 국방 센서 반도체는 대부분 수입에 의존하고 있다고 말했다. 이에 재정적 지원, 생태계 강화, 인력양성 등 국방 센서 반도체 활용을 위한 생태계 구축을 강조하였다. 

“민간 센서 반도체 시장의 전략적 육성을 위해 정부 주도의 부품-장비-체계 업체간 유기적 협력이 필요하며 다품종 소량 생산을 위한 신규 인프라 구축, 인력/자원 활용 및 양성을 위한 산학연 연계가 필수적이다.” 다시 말해, 상호간의 윈윈이 가능한 수익성을 보장하고 부품과 장비업체 협업을 통한 환경기준을 충족하며 불량률 최소화 및 규정에 맞는 테스트 공정/시설을 구축해야 한다는 것. 반도체 회사의 장비 인력을 활용, 학교에서는 공동연구 추진, 체계업체 개발품을 활용하는 방안을 제시했다. 

이 본부장은 “미래 지향적 측면에서 ESG를 고려한 센서와 통합형 반도체 개발을 추진해야 한다”며, “SW 개발을 고려한 센서 기반 개발환경 구축, 인공지능 통신 등을 고려한 업체간 칩간 통합형 반도체 개발과 반도체 제조 공장별 ESG를 고려한 탄소배출 최소화를 실현해야 한다”고 강조했다. 

GaN 기반 반도체 소자는

한화시스템의 박혁 사업부문장은, 레이다 적용 반도체 센서 최신 동향과 발전 방향에 대해 소개하는 시간을 가졌다. 

현재 레이다 센서는 진공관 고출력 송신기를 대체하는 GaN 반도체 소자 기반의 반도체송수신 조립체(TRB) 개발로 능동위상배열 레이다로 발전하고 있다. 레이다 센서는 다수의 반도체 송수신조립체로 구성되며 HPA 및 DRA, LNA, RF SW, MFC 등의 주요 부품으로 구성된다. 반도체 소자에 사용되는 물질은 실리콘, GaAs 및 GaN 등이 있으며 GaN 기반 반도체 소자는 기존 GaAS 소자 대비 뛰어난 특성을 보유하고 있다. GaN 기반 반도체 소자는 고출력/고효율 특성으로 전력 증폭기에 사용되고 있고 저잡음 증폭기, 구동 증폭기 및 RF 스위치 등으로 확대중이다. 반도체 소자 제작방법은 소형/경량 고성능 요구에 따라 IMFET부터 FEM으로 기술 발전하며 고집적화되고 있다. 


GaN 기반 IMFET 적용 사례로는 ▲천마 탐지 레이다 TWTA 국산화(해외 도입 TWTA를 GaN 기반 SSPA로 국산화), ▲천마 추적 레이다 TWTA 국산화(해외 도입 TWTA를 GaN 기반 SSPA로 국산화), ▲L-SAM 다기능 레이다(IMFET 적용 반도체 송수신모듈 구현), ▲FFX-B3 다기능 레이다(IMFET 적용 반도체 송수신모듈 구현), ▲KDDX 다기능 레이다(IMFET 적용 반도체 송수신모듈 구현) 등이 있다.

GaN 기반 MMIC 적용 사례로는, GaN MMIC HPA를 적용한 반도체송수신모듈 구현의 KF-21 AESA 레이다와 KDDX X대역 레이다가 있다. 또한 GaN 기반 SiP 패키지 MMIC 적용 사례로는, LAMD 다기능 레이다와 MFR-E(수출형 모델) 등이 있다.

개별칩 MMIC 5종 핵심부품 국산화도 이슈이다. 국방기술진흥연구소 핵심부품 국산화 과제의 일환으로 KF-21 AESA 레이다용 반도체송수신모듈 등 5종 국산화 개발을 진행중이다. 또한 LAMD MFR 핵심부품 2종 국산화 개발을 추진하고 있다. 

박혁 사업부문장은 “GaN 기반 반도체 소자 개발로 고출력송신기(TWTA)가 반도체송수신모듈(TRM)으로 대체되며 능동위상배열 레이다(AESA) 형태로 발전하고 있으며 GaN 기반 반도체 소자는 GaAs 기반 소자에 비해 높은 전력 밀도와 열 전달 특성으로 레이다용 고출력 소자 등에 적합하다”고 말했다. 이어 그는 “GaN 반도체 소자는 레이다 및 방산분야 외에도 민간 통신분야 등 다양한 분야에서 사용이 증가하고 있으나 반도체 생산을 국외 파운드리에 의존하고 있어 국내 파운드리 확보가 시급하다”고 주장했다. 


  주요 센서 업체 소개

센소허브
산업용, 의료용 및 우주용 등 특수한 분야의 다양한 이미지 센서 개발 생산해

센소허브(대표 남정현)는 응용에 특화된 맞춤형 고품위 이미지센서 솔루션을 제공하는 것을 목표로 2015년 창업하였으며 현재까지 산업용, 의료용 및 우주용 등 특수한 분야의 다양한 이미지 센서를 개발 생산하고 있다.

업계에서 오랜 기간 CCD 및 CMOS 이미지센서 개발관련 우수한 핵심 인재들의 탁월한 제품 개발 경험을 바탕으로 혁신적인 제품 솔루션을 제공하고 있다. 특히 2016년에 개발된 하이브리드 TDI Line 센서는 센소허브의 창의적인 기술력과 노하우를 바탕으로 개발하여 세계 최초로 상용화에 성공한 제품이다. 하이브리드 TDI 방식은 수광부 픽셀을 CCD 구동 TDI 방식으로 전하를 축적하고 출력회로부를 저전력 CMOS 회로로 구현하며, 구감도 전하 축적과 고속 디지털 변환 및 출력을 단일 반도체로 구현하였다.

따라서 CCD 소자와 CMOS 소자의 각각의 장점을 극대화하여 해상도와 전송속도를 동시에 향상시킬 뿐만 아니라 소비전력과 노이즈도 동시에 감소시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다.


스마트레이더시스템
검증된 4D 이미징 레이다 기술 플랫폼화 통해 4차 산업 분야에 손쉽게 진출

스마트레이더시스템(대표 김용환)은 4D 이미징 레이다의 원천기술과 혁신 사업 역량을 갖춘 이미징 레이다 기업이다.

미래 유망 기술로 각광받고 있는 4D 이미징 레이다 기술의 파급 효과는 자율주행 레벨 3 및 그 이상을 가능하게 하며 고가의 라이다 센서를 대체하는 데 있다. 자율주행에서 검증된 4D 이미징 레이다 기술의 플랫폼화를 통하여 다양한 4차 산업 분야에 손쉽게 진출하고 있다. 자율주행 로봇 및 농기계 등의 시장에서 미국, 유럽 및 일본의 글로벌 업체들과 협력중이며 국방 분야에서도 북미 Anti-drone 시장에 관련 제품을 수출하고 있다.

또한 시큐리티, 건설용 중장비, 특수 차량 및 가전 시장에서도 성과를 내고 있다. 이번에 코스닥 상장을 통해 세계 선도 기술력과 글로벌 사업 역량을 더욱 확장시켜 나갈 계획이다.


(주)마이크로인피니티
고성능 항법급 가속도계 및 IMU 개발로 최첨단 무기체계에 기여

(주)마이크로인피니티(대표 정학영)는 2001년 설립된 위치, 항법, 시각 및 통신 솔루션을 제공하는 PNT-C 전문기업이다.

관성항법 분야에서는 반도체 MEMS 자이로와 가속도계를 개발하여 국내 최초로 MEMS IMU를 요격 미사일에 공급하고 있다. 위성항법 분야에서는 모든 위성항법 신호에 대응 가능한 수신기와 적의 전파방해와 기만 유도에 대응하기 위한 세계적 기술의 항재밍, 항기만을 개발하였으며 통신 분야에서는 소형 텔리메트리와 고속 영상정보 전송이 가능한 테이터링크를 개발하였다.

현재 소형 IMU를 양산해 국내 무기체계에 사용된 외산 제품을 대체하고 있으며 개발중인 고성능 항법급 가속도계 및 IMU 개발이 완료되면 E/L 문제로 어려움이 있는 국내 방산업체의 최첨단 무기체계 개발에도 기여할 것이다. 앞으로 위치 항법 시간 데이터링크 기술을 활용해 빅데이터, 로봇, 무인 자동차 항공기 등 4차 산업으로 시장을 확대할 계획이다. 


삼영에스앤씨
가전, 자동차에서 우주항공까지 다용한 용도의 센서 제공해

삼영S&C(대표 박상익)는 환경, 에너지와 관련되 센서와 그 응용 제품을 생산하고 있다. 

기초 소자를 만드는 반도체 공정에서부터 모듈 패키징, 트랜스미터 완제품에 이르는 일괄 공정을 수행할 수 있는 핵심 인력과 기술, 설비를 갖추고 있다. 온습도센서, 결로센서, 먼지센서, 압력센서 등 센서류와 더불어 센서 기술을 기반으로 한 실내 극저습 환경 모니터링 기술, 실내외 공기질 환경을 실시간 모니터링할 수 있는 복합센서 모듈 기술을 보유하고 있다. 첨단 자동화 설비와 고도의 정밀 측정 시스템에서 만들어지는 센서 제품은 가전, 자동차, 계측기기, 반도체 제조시설 및 우주항공 분야에 이르기까지 습도와 온도 조절이 요구되는 환경에 다양한 용도로 광범위하고 사용되고 있다.