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Sep 15. 2023
모듈형 전투기 사례, AERALIS
유연성, 재구성용이성, 확장성에 진심인 회사
이번 글에서 소개할 사례는 모듈러 디자인이 적용된 경량 제트기입니다.
PLM, 아키텍처 표준화, 모듈러 디자인 내용이 섞여있어서 꽤 흥미로운 내용입니다.
영국의 항공기 제작 업체인 “Aeralis”에서 모듈형 경량 제트기를 만들었다고 발표했습니다.
다음엔 두 가지 질문에 대해서 중점적으로 살펴보고자 합니다.
왜 모듈러 디자인을 적용하게 되었는가?
어떠한 방식으로 모듈러 디자인을 적용했는가?
1. 왜 모듈러 디자인을 적용하게 되었는가?
Aeralis의 홈페이지에 들어가면, 다음과 같은 문구가 전면에 있습니다. 회사가 추구하는 제품 전략적 목표라고 볼 수 있습니다.
We’re pioneering a civil-certified, digitally designed, modular light jet aircraft system to deliver flexible, affordable, on-demand defence capability. (우리는 유연하고 저렴한 주문형 방어 역량을 제공하기 위해 민간 인증을 받고 디지털 방식으로 설계된 모듈형 경량 제트 전투기 시스템을 개척하고 있습니다.)
여기서 주목할 만한 문구는 다음과 같습니다.
유연하고, 저렴한 주문형 방어 역량을 제공하기 위해서
고정된 사양이나 성능을 가진 제품이 아니라, 고객의 요구에 따라서 유연하게 사양과 성능을 변경할 수 있도록 모듈러 디자인을 적용했다는 것을 알 수 있습니다.
디지털 방식으로
아래에서 자세히 살펴보겠지만, 본 사례는 단순히 모듈러 디자인 적용뿐만 아니라, PLM (Product Lifecycle Management) 적용 사례로도 볼 수 있습니다. 다음과 같은 활동을 위하여 디지털 트윈 기술을 활용하고, 개발/생산 시스템을 개선했다고 언급하고 있습니다.
고객이 원하는 사양과 성능 분석
사양과 성능 별로 설계, 검증하는 과정을 개선하기 위한 데이터 기반의 설계/엔지니어링
제품 컨피규레이션을 통해서 만드는 다양한 제품을 제조 효율화
모듈형 경량 제트 전투기 시스템
모듈러 디자인을 통해서 얻고자 하는 최종 결과물입니다.
다음은 위의 목표를 상세화 한 제품 개발 방향성입니다.
첫 번째, 훈련과 운영 지원을 위한 전투기 개발 및 개선 속도를 맞출 수 있어야 한다.
한번 개발한 플랫폼이 기술 진화나 국방부 등 고객에서 원하는 성능에 맞지 않으면 신규 플랫폼을 개발할 시간이나 리소스를 투입해야 하므로, 실기할 가능성이 높습니다. 그렇기 때문에 한번 개발한 플랫폼이 미래 공군의 전술적 요구사항이나 기술 진화에 적응할 수 있도록 만들어야 합니다.
두 번째, 새로운 전투기는 원가를 절감할 수 있어야 한다.
제품의 유연성, 확장성, 다양성을 확보하면서 원가가 증가하면 오히려 효과를 반감할 수도 있습니다. 신규 세대 전투기를 개발할 때 소요되는 투자비를 절감할 수 있어야 합니다. 이를 위해서 가장 쉽게 생각할 수 있는 방안은 플랫폼의 운영기간을 길게 만드는 겁니다. 유연성, 확장성을 높임으로써 플랫폼의 운영기간을 길게 만들면 그만큼 단위 전투기에 대한 투자비는 줄어들게 됩니다.
세 번째, 작전 운용 성능은 유연하고, 요구사항에 맞게 조정이 가능해야 합니다.
훈련 프로그램의 다양한 변화, 이에 따른 작전 지원 플랫폼의 가용성 저하를 해결하기 위해서 통합 디지털 기업 체계를 통해서 전투기 상황 인식 역량을 향상하고, 전투기의 지속적인 개선을 달성할 수 있는 방안을 찾는다고 합니다. 조금 더 쉽게 표현하면 기동 하는 전투기 현황을 실시간으로 데이터 및 정보를 수집하고 이를 플랫폼 기반으로 신규로 만드는 신규 세대의 전투기에 적용하는 겁니다. 이렇게 되면 훈련 프로그램이나 작전 지원 플랫폼이 현황보다 뒤처지는 것을 방지할 수 있겠죠.
네 번째, 신규로 개발하는 플랫폼은 넷제로 (Net Zero) 목적을 준수해야 한다.
환경에 대한 방향성으로 환경을 고려한 신규 추진 기술, 동력 장치를 채택해야 하고, 제품 수명 주기 전반의 원재료의 영향도를 고려해야 한다고 합니다.
2. 어떠한 방식으로 모듈러 디자인을 적용했는가? (1/2)
Aeralis는 전사, 아키텍처, 플랫폼 관점의 구성요소와 이를 포함하는 하나의 시스템을 소개하고 있습니다.
먼저 첫 번째 전사 관점에서 AERSIDE®는 설계, 엔지니어링, 제조, 통합 및 비행 운영에 걸쳐서 발생하는 데이터를 통합하고 활용하는 스마트 통합 디지털 기업을 의미합니다. 플랫폼, 전투기, 기업 레벨에서의 고유의 디지털 트윈을 활용하고 있다고 합니다.
두 번째 아키텍처 관점에서 AEROSA™는 유연성과 확장성을 확보한 오픈 시스템 아키텍처를 의미합니다. 오픈 시스템 아키텍처인 AEROSA™는 컴포넌트나 모듈의 변경에도 전체 시스템을 재인증 또는 검증할 필요 없도록 재구성 가능한 항공 전자 공학 영역의 시스템 아키텍처입니다. 이것을 통해서 센서 영역의 모듈화뿐만 아니라, 미래의 신규 기술에 대한 손쉬운 도입이 가능케 합니다.
세 번째 아키텍처 관점에서 AERCORE™ 는 모듈형 전투기 시스템을 의미합니다. 모듈형 항공 시스템인 AERCORE™ 는 동체부를 고정부 모듈 또는 플랫폼으로, 그 외의 모듈들의 집합으로 이루어졌으면, 전투기 역할에 따라서 컴피규레이션이 가능하도록 만들었습니다.
AERSIDE®, AEROSA™, AERCORE™가 AERSYSTEM™를 구성하는 요소이며, 이를 통해서 AERFLEX®을 만들 수 있습니다.
AERFLEX®는 재구성 가능한 전투기 함대를 제공하기 위한 혁신적 방위 경 항공 지원 서비스입니다.
AERSYSTEM™를 통해서 무수히 많은 전략적, 전술적, 병참 측면의, 재정적 이점을 극대화할 수 있다고 말하고 있습니다. AERFLEX®의 장점은 다음과 같습니다. 고객 요구사항에 따라서 작전 운용 성능의 능동적 변경 가능, 운영 과정에서 발생할 수 있는 자산 리스크 절감, 지원을 포함한 데이터 중심의 운항 관리, 새로운 전략적 옵션 적응, 가용성 극대화이라고 합니다.
AERFLEX®의 기대효과AERFLEX®는 재구성 가능한 전투기 함대를 제공하기 위한 혁신적 방위 경 항공 지원 서비스입니다. AERSYSTEM™를 통해서 무수히 많은 전략적, 전술적, 병참 측면의, 재정적 이점을 극대화할 수 있다고 말하고 있습니다. AERFLEX®의 장점은 다음과 같습니다. 고객 요구사항에 따라서 작전 운용 성능의 능동적 변경 가능, 운영 과정에서 발생할 수 있는 자산 리스크 절감, 지원을 포함한 데이터 중심의 운항 관리, 새로운 전략적 옵션 적응, 가용성 극대화이라고 합니다. AERFLEX®은 실제로 모듈러 디자인에서의 모듈 조합 결과로 만들어진 제품군의 형태로 볼 수 있습니다.
AERSYSTEM™과 AERFLEX®여기까지 종합해 보면, AERSIDE®는 제품을 기획, 개발, 제조하는 전반적인 개발 체계, AEROSA™는 재구성이 용이하고 유연성을 갖춘 제품 아키텍처, AERCORE™는 모듈형 제품군 시스템을 의미합니다. AERFLEX®는 이 모든 것이 결합하여 즉, AERSYSTEM™으로 만들어지는 제품군으로 볼 수 있습니다.
결론적으로 AEROSA™로 제품 단위, 모듈 단위로 재구성 용이성과 유연성을 갖추게 만들고, AERCORE™로 제품군 단위로 효율성을 높입니다. 그리고, 이 모든 제품, 모듈의 개발은 AERSIDE® 하에 이루어집니다. 결과물은 AERFLEX®입니다.
3. 어떠한 방식으로 모듈러 디자인을 적용했는가? (2/2)
앞에서 제품군을 유연하게 운영할 수 있게 만드는 AERSYSTEM™과 이것을 구현한 결과물 AERFLEX®에 대해서 살펴봤습니다. 이번에는 AERFLEX®이 어떻게 구성이 되는지 실제로 모듈이 조합한 결과를 살펴보도록 하겠습니다.
AERFLEX®의 구현체는 4가지 전투기입니다. 제가 각각의 전투기가 정확히 어떤 역할을 수행하는지, 기술적 차이가 무엇인지는 알기 어렵습니다. 다만, 조합된 후에 모듈 조합의 결과가 전투기마다 어떻게 다른지 적겠습니다.
첫 번째, Trainer: Single Engine (단일 엔진 훈련기)입니다.
주요 사양AERCORE™의 플랫폼 또는 고정부 모듈 역할을 담당하는 CCF (Core Common Fuselage, 동체)를 가지고, 두 개의 Cockpit, 개선된 날개, 단일 엔진을 가지고 있는 훈련기입니다.
두 번째, Trainer: Twin Engine (쌍발 엔진 훈련기)입니다.
위와 마찬가지로 AERCORE™의 플랫폼 또는 고정부 모듈 역할을 담당하는 CCF (Core Common Fuselage, 동체)를 가지고, 두 개의 Cockpit, 개선된 날개, 쌍발 엔진을 가지고 있는 훈련기입니다.
주요 사양세 번째, Tactical: Aggressor (공격기), Surrogate (대용 전투기)입니다.
지금까지 동일하게 AERCORE™의 플랫폼 또는 고정부 모듈 역할을 담당하는 CCF (Core Common Fuselage, 동체)를 가지고, 한 개의 Cockpit, 음속에 가까운 속도를 위한 날개, RH 단일 엔진, 기타 센서를 가지고 있는 훈련기입니다. ACMI(Air Combat Maneuvering Instrumentation) 센서 포드를 날개 밑 마운트에 추가할 수 있다고 합니다.
주요 사양마지막, Tactical: Tanker (급유기), ISR (감시/정찰기)입니다.
지금까지 동일하게 AERCORE™의 플랫폼 또는 고정부 모듈 역할을 담당하는 CCF (Core Common Fuselage, 동체)를 가지고, 무인 조정 가능하므로 Cockpit 제거 가능, 높은 종횡비를 가진 날개, RH 단일 엔진, 포드를 가지고 있는 훈련기입니다. 역할에 따라서 날개 아래쪽의 하드 포인트에 센서 포드, 급유 하드웨어 및 추가 연료를 위한 마운트를 제공합니다.
주요 사양소개된 네 종류의 전투기는 우선 동일한 동체를 가지고 있는 상태에서 엔진 타입, 엔진 개수, 날개 종류, 기타 센서나 포드가 변동됩니다. 이렇게 모듈형 시스템을 갖춤으로써 얻게 되는 효과는 다음과 같습니다.
유연한 항공 교육 프로그램 운영 가능 (필요한 모듈 조합을 통한 다양한 전투기 구성 가능)
전투기에서 제거된 모듈의 재사용/재활용 가능
모듈 공용화를 통한 모듈 획득 용이
신규 성능, 사양의 전투기 개발 용이
유연한 작전 운영 성능 지원
고객 요구에 따라서 전투기 개발, 조합 용이
