군사용 무인항공기 시스템(UAS) 시험평가 표준화 연구

서론

최근 드론은 저비용·소형화로 감시·정찰·표적획득·통신 중계와 타격을 수행할 수 있어 군사 및 공공 분야의 핵심 수단으로 급부상하였다. 특히 러시아-우크라이나 전쟁에서는 저가 소형 드론이 포병화력 보정, FPV 정밀타격과 장거리 공격 등에 대량 활용되면서 고가 플랫폼 중심의 전력운용과 비용구조를 변화시켰다. NATO도 저비용 드론이 큰 작전효과를 발휘하며 전쟁 수행방식을 변화시켰다고 평가한다. 그러나 빠른 기술변화로 성능 요구사항과 시험조건의 차이도 발생하여, 일관성 있는 드론 품질 평가 필요성이 제기되고 있다. 아울러, 드론은 개발주기가 짧고 대량운용이 가능하지만, 그만큼 제품별 성능·품질 편차가 크고 부품 간 호환성이 부족하며 형상이 자주 변경될 수 있다. 따라서 드론의 신속도입은 공통 용어와 시험체 형상, 시험조건, 계측 및 판정방식에 따라 필요한 성능을 신속히 검증하는 표준화와 병행되어야 한다.

이에 따라 국내에서는 2026년 3월 정부 드론·대드론 통합 TF가 출범하여 부처별로 분산된 드론 및 대드론에 대한 연구개발, 실증, 산업육성, 제도개선 및 교육·훈련 정책을 국가 차원에서 주도하고 있다. 같은 해 6월 확정된 ‘국가 드론·대드론 대전환 추진전략’은 공공수요 발굴부터 계약과 품질보증까지 연계하는 통합획득체계 기반 표준화를 핵심과제로 제시하였다. 이는 여러 수요기관이 다양한 드론을 신속히 도입하려면 공통 성능지표와 시험방법, 인터페이스 및 품질 기준이 먼저 마련되어야 함을 보여준다.

현재 국내·외 무인항공기 관련 표준은 다음과 같은 문서를 활용하고 있다. 국가표준인 KS(KS W 9000, KS W 9001), ISO(ISO 21384-4, ISO 21895, ISO 4358), ASTM F38, STANAG 4703 등에서 무인항공기에 대한 용어와 설계기준, 시험방법, 감항 기준과 같은 내용을 제시하고 있다. 그러나 이 문서들은 목적·대상·범위가 달라 군에서 도입하고자 하는 무인항공기의 획득에 그대로 적용하기 어렵고, 군 환경시험과 비행성능시험을 하나의 절차로 연결하는 기준도 부족하였다.

이러한 공백을 보완하기 위해 2026년 6월 국방기술품질원 표준연구실 주관으로 군사용 무인항공기 시스템의 용어·분류, 비행성능시험 및 환경시험 방법에 대한 국방표준서 3종(KDS STD-0283, KDS STD-0284, KDS STD-0282)을 제정하였다. 본 기고에서는 해당 국방표준서 3종을 기반으로 군사용 무인항공기 시스템 시험평가에 대하여 표준화 목적·사유, 용어·분류 체계 및 비행성능 및 환경시험 표준화 내용 등을 제시하고자 한다.

군사용 무인항공기 시스템(UAS) 시험평가 표준화 연구

표준화 개요

국방표준서는 군수품의 기술적 요구와 시험·검사 방법을 반복 적용 가능하도록 문서화한 기술 자료이다. 특정 군수품의 요구 조건을 설정하는 국방규격과는 다르게 공통적으로 적용할 수 있는 기준이나 방법들을 제시하는 것이 목적이다. 군사용 무인항공기 시스템 시험평가 국방표준서 3종 또한 특정 제품의 수치를 정하는 규격이 아니라, 군사용 UAS에 공통으로 필요한 분류와 시험방법을 제시하는 문서이다. 성능 요구 값은 임무·계약·체계요구조건 등에서 정하고, 표준서는 그 값을 동일한 조건에서 측정 및 판정할 수 있도록 지원하는 기능을 한다.

앞서 서론에도 명시하였듯이 무인항공기에 대한 표준서는 국내외에 이미 존재하고 있지만 군사용 무인항공기에 일괄적으로 적용하기에는 목적, 대상 및 범위가 달라 활용에 한계가 있다. 주요 문서들과 국방표준서를 비교하여 표 1과 같이 나타내었다.

군사용 무인항공기 국방표준서 제정의 궁극적인 목적은 기존에 존재하는 국제·민수 표준과의 정합성을 확보하면서, 군 운용환경 및 임무를 고려한 요구사항을 제시하는 것이다. KS W 9001과 ASTM·STANAG는 주로 설계 기준과 안정성 확보에 대한 내용을 다루며, ISO·IEC·MIL 문서는 분야별 시험방법을 제공한다. 그러나 해당 문서들은 군 획득 관점에서의 용어 통일, 각각의 등급과 형상에 적용할 수 있는 시험, 중량·모드·환경·계측·반복횟수 제시 등에 대한 내용은 미비하다.

따라서, 국방표준서에서는 국제·민수표준의 범용성과 검증된 시험방법을 활용하면서 군 임무에 필요한 체계 수준의 성능과 수명주기 환경 관점에서 기준과 절차를 보완하였다. 또한 국내 시험기관에서 적용하기 쉬운 KS·IEC 기반 시험과 군 특수환경을 고려한 MIL 기반 시험을 함께 활용하여 시험 수행 가능성과 군 운용 적합성을 균형 있게 반영하였다. 이는 별도의 시험법을 불필요하게 신설하기보다 기존 표준과의 정합성을 유지하면서 군 획득에 필요한 요구사항 등을 고려하여 작성되었다.

분류 체계와 용어 표준

무인항공기 분류 체계 정립

무인항공기는 중량, 형상, 이착륙 방식 등 여러 축으로 분류할 수 있다. 이 중 최대이륙중량(Maximum Take-off Weight, MTOW)은 제작자 또는 설계자가 정상 운용을 허용한 UA의 최대질량이다. EASA 정의에 따르면 MTOW에는 기체 구조, 모터·프로펠러, 전자장비·안테나, 배터리 또는 연료·오일·유체와 허용되는 가장 무거운 탑재물이 포함된다. 즉 시험 당일 실제로 측정한 이륙중량(Take-off Mass)이 아니라, 설계상 운용할 수 있는 상한값이라는 점이다.

MTOW를 분류의 기본 기준으로 삼은 이유는 이를 객관적으로 확인하고 문서화하기 쉬우며, 이는 구조 하중, 추력 여유, 배터리 소모와 비행시간뿐 아니라 충돌에너지, 지상 피해 가능성, 시험시설 규모 및 안전통제 수준에도 직접 영향을 주기 때문이다. ICAO도 무인항공기의 위험을 판단할 때 중량과 속도에 따른 충돌에너지를 함께 고려하도록 설명하고 있다. ISO 24352·24354·24355 등의 표준에서도도 25 kg 등의 MTOW 기준과 ISO 21895 등급을 적용범위로 사용한다. 다만 MTOW만으로 실속, 로터 고장, 전환비행 등 형상별 위험을 설명할 수 없으므로 국방표준서 KDS STD-0283「군사용 무인항공기 시스템(UAS)—용어 및 분류」에서는 기체 형상과 이착륙 방식을 보조 분류기준으로 함께 제시하여 분류하였다.

국내 법령에서의 중량 구분은 조종자 자격과 안전관리 강도를 정하기 위한 것이고, ISO 21895는 민수 UAS의 설계·개발·생산·인도와 정비에 활용할 분류·등급을 다룬다. STANAG 4703은 150 kg 이하 경량 고정익 UAS의 감항 적용범위를 설정한다. 이에 비해 국방표준서에서의 분류 체계는 군 획득문서에서 품목을 식별하고 적용할 비행·환경시험의 범위를 정하는 것이 주된 목적이다.

국내외 주요 법령 및 문서와 국방표준서에서 정의하고 있는 무인항공기 분류체계와 적용범위를 표 2와 같이 나타내었다. 국방표준서는 최대이륙중량을 기본으로 Class I~V를 두되, 국내 법령과 ISO 21895에서 반복적으로 활용되는 0.25·2·7·25 kg 기준을 가능한 범위에서 연계하였다. 이는 국내 제도와 국제표준과의 정합성을 확보하고, 소형 드론의 시험시설·안전통제 등을 단계적으로 설정하기 위한 것이다. 다만 군 시험분류는 조종자 자격을 정하는 법령분류와 목적이 다르므로 기준 포함관계를 별도로 명시하였다. 또한 동일 중량이라도 고정익은 실속·활주거리, 멀티콥터는 제자리비행·로터·배터리, 복합형은 전환 비행이 핵심 위험이므로 형상(고정익·회전익·복합형)과 이착륙 방식(수직·활주·꼬리·보조장치·핸드런치)을 함께 표시하도록 하였다. 즉 분류체계는 법령·국제표준과의 정합성을 확보하면서 중량만으로 시험 항목을 결정하는 오류를 피하기 위한 것이다.

국내 법령과 국방표준서의 0.25, 2, 7, 25 kg 기준이 유사하더라도 기준 포함관계와 목적이 다르다. 법령은 사람과 공역의 안전을 관리하고, 국방표준서는 군 시험의 적용범위와 품목군을 설정한다. 또한 KDS STD-0284와 0282는 0.25 kg 이상 25 kg 미만 멀티콥터, 즉 Class II~IV를 기본대상으로 하여 신속획득 수요가 큰 소형체계에 우선 적용할 수 있도록 했다. Class I은 시험비용 대비 위험과 운용특성을, Class V는 시험시설·감항과 고장영향의 확대를 별도로 고려해야 하기 때문이다.

이와 같이 분류체계를 우선적으로 표준화한 이유는 무인항공기를 단순히 유형별로 구분하기 위한 것이 아니라, 획득·시험평가·품질보증 과정에서 적용할 기준과 시험 범위를 일관되게 결정하기 위해서이다. 같은 무인항공기라도 최대이륙중량, 기체 형상 및 이착륙 방식에 따라 구조하중, 추진방식, 비행특성, 고장영향 등이 달라질 수 있다. 분류 기준이 통일되지 않으면 소요기관과 개발업체, 시험기관이 동일한 기체를 서로 다른 수준으로 판단하여 요구성능과 시험항목이 달라질 수 있고, 시험 결과의 상호 비교와 기존 자료의 활용에도 한계가 있다. 따라서 분류 기준을 표준화함으로써, 각 무인항공기에 필요한 비행성능시험과 환경시험을 합리적이고 타당하게 선정하고, 그 수준과 시험 시설을 결정하기 위한 기초를 마련하였다.

무인항공기 용어 수립

무인항공기 용어는 기관과 목적에 따라 범위가 다르다. ICAO는 ‘Drone’이 무인항공기를 가리키는 통칭으로 널리 쓰이지만 혼동을 줄이기 위해 규정·지침에서는 UA 또는 RPA와 같은 기술용어를 사용할 것을 권고한다. ICAO에서 UA는 조종사가 탑승하지 않도록 의도된 항공기로 원격통제 또는 사전 프로그램에 따라 비행할 수 있고, UAS는 그 항공기 및 관련 요소를 포함한다. FAA 역시 UA를 기내에서 사람이 직접 개입하지 않고 운용되는 항공기, UAS를 UA와 안전하고 효율적인 운용에 필요한 장비의 결합으로 설명한다.

UAV는 학술·산업 및 과거 군 문헌에서 비행체를 강조할 때 널리 사용된 표현이지만, ICAO의 공식 용어체계는 UA와 UAS를 중심으로 정리된다. ISO 21384-4:2025도 과학·기술 분야의 UAS 용어를 정의하며, 2020년 판의 ‘Unmanned aircraft systems’에서 2025년 판은 ‘Uncrewed aircraft systems’로 명칭을 조정하였다. 국내에서는 항공안전법이 안전관리 대상에 따라 항공기·경량항공기·초경량비행장치와 무인비행장치를 구분하고, KS W 9000이 산업·기술문서의 분류와 용어를 제공한다. 국방표준서에서는 이를 기반으로 일관된 용어를 적용하기 위해 일상용어인 드론을 기술적 기본명칭으로 삼기보다, 비행체는 UA/UAV로 구분하고 시험대상 전체는 UAS로 정하였다.

용어는 기존 문헌의 관행뿐 아니라 시험대상의 범위를 고려하여 선택하였다. ‘드론’은 일반인과 정책 담당자가 이해하기 쉽지만 기술적으로 가리키는 범위가 명확하지 않으므로 대외 설명에 한정하여 사용한다. UA는 기체의 구조·중량·비행특성을 구분해 설명할 때 사용하고, UAV는 국내 군·산업 분야의 기존 문헌과 용어의 연속성을 유지하기 위해 UA와 병용한다. 반면 군이 실제로 획득하는 대상에는 비행체뿐 아니라 GCS, C2 데이터링크, 항법장치, 임무장비 및 운용지원 요소가 포함된다. 비행체가 정상이어도 링크 단절, GCS 표시 오류, GNSS/INS 항법오차 또는 임무장비 연동 실패가 발생하면 임무를 수행할 수 없다. 이에 따라 세 표준서는 체계 전체를 포괄하는 UAS를 기본 대상으로 정하였다.

KDS STD-0283은 UAS 외에도 GCS, FC, GNSS, INS, 임무장비와 운항장비, 자체중량과 최대이륙중량, 원격·자동·자율비행을 구분한다. 이는 시험조건을 명확히 하고 결과의 재현성을 확보하기 위한 것이다. 예를 들어 체공시간을 제시하면서 임무장비 장착 여부, 비행모드 및 배터리 종료 조건을 기록하지 않으면 같은 명칭의 시험결과라도 서로 비교할 수 없다. 용어 표준화는 결국 요구성능의 대상, 시험체 형상, 시험절차 및 판정결과를 일관된 용어로 연결하고 추적하기 위한 기반이다.

비행성능 시험방법 표준

국방표준서 KDS STD-0284 「군사용 멀티콥터형 무인항공기 시스템(UAS)—비행성능 시험방법」은 KS W 9001의 설계·성능 개념과 ISO 4358의 일반 시험절차를 참고하되, 군 획득시험에서 필요한 형상통제와 결과 비교에 초점을 맞췄다. ISO 4358은 민수 전기식 멀티콥터 UAS의 전체 기능 시험방법을 제공하지만 세부 구성품 시험이나 제품별 합격기준은 요구조건에 맡긴다. 국방표준서에서는 이를 기반으로 지상점검, 기본 비행성능, 임무·항법성능, 자동·안전기능으로 구체화하고 시험 전후 기록을 강화하여 작성하였다.

KDS STD-0284에서 정의한 시험 항목은 아래 표 3과 같다.

체공시간은 배터리와 추진계의 효율 및 임무 지속 능력을 함께 보여주는 항목이므로 자체중량과 최대이륙중량, 제자리비행과 경로비행 조건을 구분하고 반복시험 결과 중 최솟값을 성능값으로 사용한다. 최대수평속도는 풍향의 영향을 받기 쉬우므로 여러 방향으로 왕복비행한 결과의 평균을 사용한다. 정지비행, 경로추종 및 자동착륙은 평균오차만으로 순간적인 이탈을 확인하기 어려우므로 최대편차도 함께 평가한다. 비상기능시험에서는 링크 또는 GNSS 신호가 끊기거나 저전압 상태가 발생했을 때 기체가 자동복귀·착륙 등 사전에 정한 안전상태로 전환되는지를 확인할 수 있도록 제시했다.

특히 작전운용반경은 단순한 ‘최대 비행거리’가 아니라 UAS가 실제 임무를 수행할 수 있는 거리 범위를 의미한다. 카메라 영상이 끊기거나 조종 명령의 지연시간이 허용범위를 초과하고 복귀에 필요한 전력이 부족하다면, 기체가 더 멀리 비행할 수 있더라도 해당 거리를 유효한 임무반경으로 볼 수 없다. 따라서 표준임무 형상과 임무고도에서 C2 통신거리, 영상·이미지 송수신 거리와 품질, 지연시간, 링크 단절과 복구 여부, 최대거리에서의 제어상태 및 귀환 후 잔여전력을 함께 기록하도록 하였다. 작전운용반경시험은 비행체, 통신체계 및 임무장비를 통합하여 평가하는 대표적인 UAS 체계시험이다.

주요 비행성능 시험에 대한 예시는 아래 그림 1에 나타내었다.

그림 1. 지상점검·자동경로비행·착륙정확도 시험 예시

환경 시험방법 표준

KDS STD-0282 「군사용 멀티콥터형 무인항공기 시스템(UAS)—환경시험 방법」의 경우, 제시된 시험의 수행 가능 여부 식별을 주안점으로 두고 작성하였다.

시험 방법 중 온습도 및 외함 보호시험에 KS C IEC 60068·60529를, 진동·충격·염수분무·곰팡이·일사 시험에 MIL-STD-810을, 전자파 시험에 KS C 9832·9835와 MIL-STD-461을 적용하였다. 앞서 식별한 시험 가능 여부를 기반으로 국내 시험시설에서 활용하기 쉬운 국가·민간표준을 기본으로 사용하면서 수송, 저장, 작전 및 고전자파 환경 등 군 특수조건도 반영하기 위한 구성이다. 환경시험의 목적은 가혹 조건을 많이 부여하는 데 있는 것이 아니라, 예상되는 수명주기 환경에서 기체의 기능과 구조적 건전성이 유지되는지를 객관적인 시험자료로 입증하는 데 있다.

주요 환경시험에 대한 항목과 목적은 아래 표 4에 명시하였다.

환경시험에서는 크게 온도, 강우·방수, 진동·충격 및 전자파 항목을 명시하였다. 저온은 배터리의 유효용량과 추력을 감소시키고, 고온은 배터리와 전자부품의 성능저하 또는 보호기능 작동을 유발할 수 있으므로 저장시험과 작동시험을 구분하여 명시했다. 강우·방수시험은 외함의 IP 등급뿐 아니라 강우 중 이착륙과 정지비행, 통신 및 센서 기능까지 확인해야 실제 운용 가능성을 판단할 수 있다. 진동·충격시험은 수송·취급 및 로터 진동으로 인한 체결부, 센서와 회로기판의 손상을 확인하며, 전자파시험은 군 전자파 환경에서 비행제어, 항법 및 데이터링크에 오작동이 발생하지 않는지를 검증할 수 있도록 제시하였다. 특히 전자파 교란은 작전운용반경과 비상복귀 성능을 직접 제한할 수 있으므로 관련 비행시험 결과와 함께 분석해야 한다.

주요 환경시험에 대한 예시는 아래 그림 2에 나타내었다.

그림 2. 강우·고온·전자파 환경시험 예시

군사용 무인항공기 시스템은 운용 지역, 임무, 보관·수송 방법, 운용 기간 및 장착 장비가 서로 다르므로 모든 체계에 동일한 환경 조건을 부여하여 시험을 적용할 필요는 없다. 따라서 KDS STD-0282는 모든 환경시험을 일률적으로 적용하지 않고 임무와 위험도에 따라 필요한 시험을 선정하고 우선순위를 정할 수 있도록 적합화(Tailoring)를 통해 시험을 적용할 수 있게 명시하였다. 다만 시험의 유효성 확보를 위해 기존 공인시험자료를 활용할 때에도 시험체 형상, 적용수준, 계측 장비의 교정상태 및 자료의 유효기간이 현재 구성에 적용 가능한지 확인해야 하며, 또한 시험을 축소하거나 생략하는 경우에도 시험을 추가할 때와 마찬가지로 판단근거를 기록할 수 있어야 한다.

결론

본 기고에서는 급증하는 드론의 소요와 급변하는 기술 발전에 대응하기 위해 군사용 무인항공기 시스템의 용어·분류부터 시험평가 체계까지 표준화한 결과에 대해 제시하였다. 군사용 무인항공기 시스템 국방표준서 제정을 통해 우선적으로 용어와 분류체계를 정립하였다. 비행성능시험 표준에서는 UAS와 구성품, 자체중량과 최대이륙중량, 임무장비와 운항장비를 구분하여 요구성능의 대상을 명확히 하였으며, 중량, 배터리 상태, 비행모드, 경로, 반복횟수, 계측 및 결과처리 방법을 통제하여 시험자에 따른 결과 편차를 줄일 수 있도록 방법을 제시하였다. 환경시험에서는 드론의 임무 환경에 따라 필요한 시험을 선정하되 시험 전후의 상태와 시험조건을 기록하도록 하여 수명주기 환경에서 기체의 기능과 구조적 건전성이 유지되는지 확인할 수 있도록 하였다.

기술발전과 전장환경의 변화에 따라 군사용 무인항공기 시스템의 활용 요구가 빠르게 확대되고 있으나 그동안 용어, 분류 기준 및 시험 조건 등이 달라 객관적으로 성능 요구사항을 확인하고 일관되게 품질을 검증하는 데 한계가 있었던 것이 현실이다. 그러한 한계를 해소하기 위해 정부 국무조정실 주관으로 범부처 차원의 드론·대드론 표준 인증체계를 구축하는 과제를 수행하고 있고, 그 첫 단계로 K-Blue UAS 개념의 공공수요 통합획득체계 도입을 위해 드론의 품질 관련 표준서의 소요가 제기되었다. 그런 측면에서 이번 군사용 무인항공기 시스템 국방표준서 제정이 무인항공기의 성능 요구사항을 객관적으로 평가하고, 시험 결과의 재현성과 신뢰성을 높일 수 있는 초석이 될 수 있을 것이라 판단된다. 또한, 연구개발부터 시험 평가, 납품검사 및 형상변경 관리까지 일관된 기준을 적용함으로써 중복시험과 시험 비용 또한 줄이고 군사용 무인항공기의 신속한 전력화와 품질 확보에 기여할 것으로 기대된다.