1. 개 요

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미 국방부는 아프간 및 이라크에서 ‘테러와의 전쟁’을 수행하면서 전투부대사령관으로부터 전투원들의 인명손실을 방지하면서 작전의 융통성과 지속성을 보장하기 위해 무인체계에 대한 많은 요구를 받았다. 군용무인체계는 ‘테러와의 전쟁’에서 정찰, 신호정보 수집, 정밀공격 표적의 지정, 지뢰 탐지 및 파괴, 그리고 화・생・방 정찰 같은 작전에 기여를 하고 있다. 2008년 기준으로 미군과 동맹군은 아프간과 이라크 전역에서 무인항공기(UAV)를 500만 시간의 작전지원에 이용하였으며, 무인지상운반기(UGV)는 만 5천개의 급조폭발물을 처리하는데 3만회가 이용되었고, 해양무인체계(UMS)는 항만방어에 이용되었다.

미 국방부는 이와 같은 전투부대의 요구에 따라 무인체계 및 관련 기술의 개발에 적극적으로 투자해왔으며, 2009년부터 2013년간 각종 무인체계 연구개발, 획득 및 운영유지 비용이 189억불에 이른다. 그동안 무인체계는 주로 원격조종 및 단일 임무를 수행하는 플랫폼이었으나 기술이 개발됨에 따라 점점 더 자율화되고 한 가지 이상의 다중 임무를 수행하는 플랫폼으로 개발되고 있다. 무인체계의 정찰, 표적 지정 및 무기운반 기술의 첨단화된 발달은 탐지체계와 발사체계 간의 킬 체인 소요시간을 단축시켜줄 뿐만 아니라 정밀무기를 공격하는 데에도 이용될 수 있게 해주고 있다.

본고에서는 미 국방부가 합동작전능력을 극대화하기 위한 육・해・공군 무인체계에 대한 연구개발 및 획득에 대한 전략적 노력에 대하여 소개하고, 미국, 이스라엘을 비롯한 주요선진국이 연구개발 및 운용하고 있는 해양무인체계의 유형, 무인체계 유형별 장단점, 해양무인체계가 기여하고 있는 해군작전능력을 소개한 후 한국해군의 해양무인체계 개발 및 운용을 위해 몇 가지 제안을 하고자 한다.

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2. 미 국방부의 무인체계 개발 및 획득 전략

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미국은 육・해・공군 공히 세계에서 가장 앞선 무인체계 연구개발 및 운용국가이다. 미군은 2007년 이전에는 각 군별로 무인체계를 개발 및 운용해왔다. 미 국방부는 2007년부터 각 군별 노력을 통합하여 군과 기관들이 보다 분명하고 협력적인 계획업무를 수행하고, 군 간의 상호 운용성을 강화하기 위한 표준화와 무인체계에 대한 조직적인 관리와 예산의 절감을 위하여 통합지침서를 작성하기 시작하였다. 이러한 노력의 두 번째 결과물로서 ‘2009-2034 Unmanned Systems Integrated Roadmap(2009-2034회계연도 무인체계 통합길잡이)’를 발간하였다.

이 길잡이에는 육・해・공군이 무인체계를 개발, 획득, 및 운용하는데 관련된 모든 군과 기관이 협력적인 업무수행을 위한 비전, 전략, 및 권고사항 등을 포함하고 있다. 여기서는 우리 군이 무인체계 연구개발 및 운용 소요를 제기할 때 참고하기 바라는 뜻에서 비전과 비전을 달성하기 위한 전략목표에 대하여 소개한다. 길잡이에 포함하고 있는 무인체계의 연구개발 및 운용을 위한 비전은 세 가지이다.

첫째, 무인체계에 의하여 수행될 수 있는 잠재적 임무는 무엇인가?

둘째, 이러한 임무 수행에 요구되는 무인체계의 기능과 성능은 무엇인가?

셋째, 이러한 성능을 발휘하는데 요구되는 기술발전은 무엇인가?

이와 같은 미군의 미래 무인체계의 비전으로부터 달성될 수 있는 장점과 기회를 제공하고, 이러한 기회를 이용하고 도전을 극복하기 위한 조치사항들을 포함하고 있다.

전투부대에서 요구하는 우선순위화한 무인체계와 관련기술 개발을 위한 투자분야는 다음과 같이 나누고 있다.

첫째, 정찰 및 감시 분야 : 전투부대사령관의 최우선순위 무인체계는 감시 및 정찰 무인체계이다. 완전한 동영상으로 촬영 가능한 무인체계의 소요가 가장 많고, 광역 탐색능력과 다중 요격능력에 대한 요구가 점증하고 있다. 자료나 영상의 처리, 운용 및 분배 기능에 있어서 상호 운용성을 위한 기술이 핵심영역으로 남아 있다.

둘째, 표적의 식별 및 지정 분야 : 실시간으로 공격표적을 식별하고 정확한 위치를 알아내는 능력이 아직도 부족하다. GPS유도무기를 사용하기 위하여 보이지 않는 곳을 줄이고 식별의 정확성 증대가 요구되고 있다.

셋째, 대 지뢰/기뢰 및 폭발물 처리 분야 : 2차 대전 이래 해상에서의 기뢰가 다른 어느 무기체계보다 미 해군 함정의 손실을 가장 많이 입혔다. 이라크전에서 동맹군의 가장 큰 인명피해원인은 급조폭발물이다. 미국은 급조폭발물은 물론 육상지뢰와 해상기뢰의 탐지 및 파괴 능력을 향상시키기 위하여 많은 노력을 해오고 있다.

넷째, 화・생・방・핵 정찰분야 : 화학, 생물학 물질과 방사성 또는 핵무기 물질을 찾기 위한 능력과 이러한 물질이나 위험에 노출을 최소화하는 한편 영향구역을 찾아내는 능력이 필수적으로 요구된다.

미국은 위와 같은 무인체계의 부족한 능력을 개선하기 위하여 지속적으로 연구개발하고 있다. 따라서 무인체계에 혁신적인 능력을 갖추고, 합동표준을 설정하며, 소요비용을 통제하기 위하여 미 국방부는 무인체계에 대한 조직적인 관리목표 8가지를 설정하여 추진하고 있다. 여기에 포함된 목표들은 무인체계 연구개발 및 획득 시에는 반드시 고려되어야 할 요소이다.

목표 1: 무인체계의 통합(integration)을 개선하고 합동군의 협력을 증진시킴으로써 전투지휘관 및 동맹군 무인체계의 효과성을 향상시킨다. 여기서 통합이라 함은 동일한 기능과 기술을 육・해・공군이 공동으로 활용하고 규격의 표준화를 통하여 상호 운용성을 극대화하고 작전을 효과적으로 수행하도록 하는 것을 의미한다.

목표 2: 각 플랫폼별로 전투원들에 의하여 결정된 적절한 자율성 수준에 맞출 수 있도록 무인체계의 자동화 수준을 증대시키기 위한 연구개발을 지원한다.

목표 3: 무인체계 연구개발로부터 얻은 무인체계기술을 야전에서 신속하게 사용될 수 있도록 지원한다.

목표 4: 무인체계의 임무 부여, 처리, 사용, 및 분배를 포함한 무인체계의 통제, 통신, 자료 생산, 자료 연결, 및 탑재물/임무 수행 장비들에 대한 상호 운용성을 보다 높이도록 한다.

목표 5: 유인체계와 무인체계 간의 안전하고 효과적인 작전이 가능하도록 무인체계에 대한 정책, 표준 및 업무절차의 개발, 시행하는 것을 촉진한다.

목표 6: 무인체계 탑재 무장에 대하여 표준화되고 방호된 통제수단을 제공한다.

목표 7: 효과적이고 사용이 편리하며 생존성이 높은 무인체계가 야전에 배치되도록 시험평가능력을 보증한다.

목표 8: 무인체계에 대한 현행 군수지원절차를 개선 발전시켜나간다.

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3. 선진국의 해양무인체계 연구개발 및 운용 현황

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가. 해양무인체계의 유형별 구분

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해양무인체계는 체계를 운용하는 전장(전투공간), 체계를 통제하는 방법, 체계가 수행하는 임무(기능)에 따라 구분하며, 이 세 가지 중 전장과 통제방법, 전장과 임무가 조합된 무인체계로 구분하기도 한다.

첫째, 체계를 운용하는 전장에 따라 무인잠수정(UUV: Unmanned Underwater Vehicle), 무인반잠수정(USSV: Unmanned Semi-Submersible Vehicle), 무인수상정(USV: Unmanned Surface Vehicle)으로 구분한다.

둘째, 체계를 통제하는 방법에 따라 자율 무인정(AV: Autonomous Vehicle) 및 원격조종 무인정(ROV: Remotely Operated Vehicle)으로 구분한다. 기술의 발달에 따라 자율화 추세가 더 증가되고 있다. 본고에서는 무인기를 무인정으로 표현하였다.

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<표 1> 해양무인체계의 분류

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셋째, 체계가 수행하는 임무나 기능에 따라 정찰 무인정(URecV: Unmanned Reconnaissance Vehicle), 전투 무인정(UCV: Unmanned Combat Vehicle) 및 구조 무인정(URV: Unmanned Rescue Vehicle)으로 구분한다. 여기서 전투는 전투임무와 훈련임무로 구분하는데, 전투임무란 표적의 정찰, 탐지, 식별 및 지정, 공격 등을 수행하는 것이며 훈련임무는 사격훈련용 표적 임무를 수행하는 것을 의미한다. 전장과 통제방법이 조합되거나 전장과 임무가 조합된 무인체계를 나타내면 <표 1>과 같다.

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나. 선진국의 해양무인체계 연구개발 및 운용 현황

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대부분의 선진국들은 대학, 연구소 및 기업체들에 의하여 해양무인체계에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 해양무인체계는 해상 및 해중에서의 경비, 감시 및 정찰, 항만방어, 기뢰대항전, 대잠전, 대수상전, 탐색 및 구조, 해양자료 측정 등 대공임무를 제외한 대부분의 해군작전 임무에 이용되고 있다. 특히 무인잠수정이 해양무인체계의 약 50%를 차지하고 있다. 자율 무인잠수정은 해중 감시 및 정찰용으로 주로 사용되고 있으며, 구조용으로는 원격조종 무인잠수정이 주로 사용되고 있다. 또한 해양무인체계가 해상에서 기동부대와 함께 표적의 정찰, 탐지, 식별 및 공격하는 실제 전투임무를 수행할 경우에는 무인수상정을 운용하는 경우가 많고 훈련용으로는 소형 어뢰 모양의 무인잠수정을 운용하는 경우가 많다. 이에 대한 각국별 해양무인체계 개발 및 운용 현황은 다음과 같다.

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1) 미국

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미국은 다른 국가와 달리 <표1>의 모든 유형의 해양무인체계를 전투임무용으로 개발 및 전장에 시험 운용하고 있다. 미 해군이 개발하고 있는 해양무인체계는 크게 네 가지다.

첫째는 무인수상정으로서, 주로 잠수함 탐지 및 공격을 위한 대잠작전, 기뢰탐색 및 제거를 위한 대기뢰전, 해양차단 및 항만보호, 수심이 얕은 강변작전, 그리고 해양상황파악을 위한 정찰용으로 개발되고 있다. 그 예로서 기동부대의 감시 정찰 및 방호, 항만 탐색 및 방어, 기뢰탐색 및 헬파이어 미사일 등을 탐재하여 정밀타격도 가능한 자율 또는 반자율 무인수상정 Spartan Scout가 있으며 속력 80km로 48시간 운용 가능하다. 또 다른 무인수상정으로 1994년에 개발하여 기뢰탐색, 해안경비, 항만정찰 및 잠수함 탐지도 가능한 자율 무인수상정 Owl Mark Ⅱ와 1990년대에 개발한 함정 자체방어훈련용 표적, 해양자료 수집 및 잠수함 표적 탐색용으로 운용 가능한 자율 무인수상정 Roboski 등이 있다.

둘째, 무인잠수정으로서, 주로 적 잠수함 탐지를 위한 수중 정찰 및 공격을 하거나 또는 모의공격 훈련표적으로 개발하고 있다. 그 예로서 자율 또는 원격조종 대잠훈련용 표적으로 사용되는 AMPS(Autonomous Mobile Periscope System)은 사전 프로그램된 경로를 따라 잠망경 심도에서 5시간 운용 가능하다. 또 다른 대잠훈련 표적용인 EMATT(Extended Mobile Acoustic Training Target)/SUBMATT는 수심, 침로, 속력, 시간을 사전 프로그램하여 8시간 운용 가능하다. 무게는 10kg으로 함정 및 항공기에서 투하 가능하며 미 해군 및 동맹국 해군의 대잠훈련용 표적으로 14,000개 이상 생산되었다. SUBMATT는 잠수함 발사용 대잠훈련표적이다. 그 외 무인잠수정 AUSS(ADvanced Unmanned Search System)는 1994년에 미 해군에 인도되었으며, 자율 또는 음향자료 연결방법으로 원격조종이 가능하며 side-scan sonar 등을 탐재하고 약 1.5kg 무게로 최대 5노트에서 2만ft 수심까지 10시간 수중 탐색 가능하며 시간당 1평방마일 표적 탐색 및 식별이 가능하다. 그 외에도 Bluefin21 자율 무인잠수정은 해양전장을 파악하기 위한 해저지형 식별, 기뢰 탐색 및 식별에 활용 가능하며, 천해용 기뢰 탐색 및 처리를 위한 저비용 자율 무인잠수정 CetusⅡ가 있으며, SAUV(Solar powered Autonomous Vehicle)은 태양전지를 사용함으로써 무제한 운용이 가능한 자율 무인잠수정으로 탑재 장비에 따라 다양한 임무를 수행 가능하다. Seashore 자율 무인잠수 로봇정으로 천해 대잠전 및 정찰용으로 잠수함에서 운용 가능하다. Manta 자율 전투용 무인잠수정은 잠수함에서 사출 및 회수할 수 있으며 MK48 중어뢰를 탑재하여 적 수상함이나 잠수함을 공격할 수 있다.

셋째, 무인반잠수정으로서, 기동부대의 가시권외의 거리에서 심해저 및 연안 천해의 계류 및 해저기뢰의 탐색, 식별 및 위치확인을 할 수 있는 반자율 AN/WLD-1 RMS(Remote Mine Hunting System)을 개발 운용하고 있다.

넷째, 함정의 기동이 자유롭지 못한 수심이 얕은 연안에서 이용하기 위한 휴대용 무인잠수정도 개발하고 있다.

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2) 이스라엘

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이스라엘은 가장 선도적으로 무인체계를 개발 및 운용하는 국가로서 전투임무를 수행하는 무인수상정을 개발 운용하고 있다. 무인수상정으로서 대테러임무, 정찰 및 감시, 기뢰전, 전자전 및 정밀타격 임무수행이 가능한 원격조종 무인수상정 Protector와 항만방어, 연안경비, 함정 방호, 감시 및 정찰, 전자전, 표적의 식별, 지정 및 타격 등 다목적 자율 무인수상정으로 300마일 작전반경으로 10시간 이상 운용이 가능한 Seastar, 그리고 해안경비, 감시 및 정찰, 표적 식별, 신호정보 수집이 가능하며 100kg 중량물을 탑재가능하고 해상상태 2이하에서 40노트로 약 2시간 운용 가능한 Stingray를 개발 운용하고 있다.

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3) 캐나다

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첫째, 무인잠수정 ARC(Autonomous Remotely Controlled Submersible)은 1987년 이래 무인잠수정 자율기술 개발을 위하여 800회 이상 해중시험 운항을 하였으며 배수톤수 1,368kg으로 4~5.5노트로 정찰용이다. 또 다른 자율 무인잠수정 Theseus는 1992년 미국-캐나다 공동사업으로 극지역의 500미터 해저케이블 설치용으로 개발하여 1995~1996년에 최대 365km까지 성공적으로 사용하였다. 배수톤수 8,600kg으로 doppler sonar와 acoustic transducer를 장착한 전기추진식이다.

둘째, 무인반잠수정 DOLPHIN은 심해측정용으로 개발하여 12노트로 26시간 운용 가능한 약 1.5톤급 소형으로 해상상태가 나쁠 때 잠망경 높이로 원격조종 가능한 정찰용이다. 또 다른 무인반잠수정 Dorado는 약 2.5톤의 중량물을 탑재 가능하며 12노트로 12시간 예인용 소나를 운용할 수 있는 원격조종 및 자율 기뢰탐색용으로 운용하고 있다.

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4) 노르웨이

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1997년부터 연구 개발하기 시작하여 수심 1,000~3,000미터 잠항 가능한 Hugin 1000/2000/3000이 있으며 노르웨이 해군은 2005년에 Hugin 1000을 도입하여 운용하고 있다. 중량 650kg 탑재하여 4노트로 24시간 운용 가능하며 기뢰 감시 및 정찰, 탐지 및 식별, 위치결정을 할 수 있다.

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5) 독일

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무인수상정 Troika MCM system은 10노트로 1,000마일까지 항해 가능한 원격조종 무인소해정으로 개발하여 2000년대 중반에 독일 해군 Type SM343 소해함 5척은 원격조종할 수 있는 무인소해정 통제체계를 갖추고 있다.

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6) 덴마크

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2톤 내외의 모듈화된 자율 수중무인정 M600/SeaOtter는 사전 프로그램된 항적을 따라 항해하는 기뢰 탐색 및 처리, 해중 감시 및 정찰, 해양자료 수집, 민수용으로 유전 및 가스전 탐색을 목적으로 개발 운용하고 있다.

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7) 영국

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첫째, 약 2톤의 소형 원격조종 무인잠수정으로 잠수함 구조용으로 1970년대부터 개발되어 왔으며 2005년 6월 Priz급 잠수함이 어망에 걸렸을 때 운용한바 있다. 전력케이블로 연결되어 있기 때문에 운용시간에 제한이 없으며 side looking sonar가 장착되어 있다.

둘째, 무인반잠수정 SASS 6M(Survey Autonomous Semi-Submersible)는 탐지장비에 따라 해상 및 해중에서 감시 정찰, 무인잠수정과 수상함 간의 통신 중계기 역할, 또는 소형 무인잠수정의 모선으로서의 역할을 수행 가능하며 12노트 속력으로 100kg 중량물을 탑재 가능하도록 개발 운용하고 있다.

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8) 프랑스

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첫째, 자율 무인잠수정 Redermor는 영국-프랑스 협력사업으로 ‘원격조종 기뢰탐색체계’ 개발에 이용되었던 플랫폼에 프랑스가 hovering 및 고속 기동이 가능하도록 첨단화된 추진 및 통제 체계를 탑재하고, side scan sonar 및 forward looking sonar를 장착한 해중 감시 및 정찰 임무를 수행 가능하다. 또 다른 원격조종 무인잠수정 PAP MK5는 해저기뢰 및 계류기뢰의 식별 및 폭파를 위한 890kg 무게의 무인잠수정으로 최대수심 300미터, 최대작전반경 2km이며 120kg의 NATO장약으로 기뢰를 폭발시킨다. 이 무인잠수정은 포크랜드전쟁, 걸프전 등 45,000회 이상의 전투임무를 수행하였으며 20개국 이상의 해군이 500대를 사용하고 있다.

둘째, 자율 무인반잠수정 BASIL은 Acoustic transducer를 이용하여 해중유전에서 목표물의 위치를 확인할 수 있는 수중GPS 역할을 할 수 있으며 최대 3노트로 7일 간 운용이 가능한 정찰용이다.

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9) 호주

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미래의 군사용 자율 무인잠수정을 개발하기 위한 해중 항해 및 통신을 할 수 있는 연구개발 잠수정으로서, 일정지역 위치 시 4~5시간, 이동시에는 2시간 항해 가능하며 doppler sonar 및 forward looking sonar 등을 장착하고 무인잠수정의 자율화 기술 개발 및 무인잠수정의 운용개념 연구 개발에 사용되고 있다.

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10) 러시아

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러시아 심해구조체계로서 Priz는 배수톤수 55톤으로 20명이 탑승하거나 무인으로 조종할 수 있으며 1,000미터 수심까지 잠항 가능하며 배터리로 3시간 운용 가능한 것으로 알려지고 있으며 1980년대 중반에 개발 후 개량되지 않고 있다.

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11) 스웨덴

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첫째, 원격조종 무인잠수정 Double Eagle은 무게 350kg의 안정적인 플랫폼으로 MKⅠ과 Ⅱ는 사용 중이며 Ⅲ는 원형이 민수용 및 군용으로 개발되었다. 3노트 해류에서도 운용 가능하며 수심 300~500미터까지 잠항하고 다양한 소나 탑재 가능하고 해중 감시 정찰, 기뢰 탐색 및 공격용으로 사용이 가능하여 네덜란드 등 여러 해군에서 사용하고 있다. 또 다른 원격조종 무인잠수정 SUBROV는 잠수함 어뢰발사관으로 사출 및 회수 가능한 원격조종체계로서 해중 칼라 카메라를 이용하여 해중목표물의 위치 조종, 철사 절단, 잠수함 주변 검사 및 감시정찰용으로 사용 가능하다.

둘째, 자기 및 음향 기뢰를 소해할 수 있는 12톤급 원격조종 무인소해정으로 SAMⅢ를 개발하여 일본 해군에 2척, 미국 해군에 2척을 수출하였으며, 스웨덴 해군은 7척을 운용하고 있다. 이 무인소해정은 미군이 걸프전시에 성능을 증명한바 있다.

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12) 아이슬란드

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side-scan sonar를 장착한 소형 어뢰 모양의 해중 감시 정찰용 자율 무인잠수정으로 완전 모듈화되어 있으며 44kg의 중량물 탑재가 가능하고 2,000미터 수심까지 잠항가능하다.

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다. 해양무인체계의 장단점

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<표 2>는 세 가지 종류의 해양무인체계의 장단점을 정리하였다. 이러한 장단점은 해양무인체계를 연구 개발 및 운용시 개념 수립에 도움이 될 것이다.

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<표 2> 해양무인체계의 장단점

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