신형 무기를 소개하는 영상에는 흔히 매끈한 CG 장면이 들어갑니다. 빛줄기가 하늘을 가르고, 표적이 깔끔하게 사라집니다. 보기에는 그럴듯합니다. 그런데 그 장면은 무엇을 증명할까요?
그림 한 장, 계산 한 번, 시험 한 번은 서로 다른 것을 보여 줍니다. 이 글은 그 차이를 미 항공우주국(NASA)과 미 회계감사원(GAO)이 쓰는 "기술 성숙도"라는 자로 재어 봅니다. 레이저를 계산으로 먼저 살펴보는 레이저는 왜 계산으로 먼저 살펴보나와 이어 읽으면 좋습니다.
그림, 계산, 시험은 서로 다른 증거
먼저 말을 나눠 두겠습니다. CG나 애니메이션은 누군가 머릿속에 그린 장면을 화면에 옮긴 것입니다. 생각을 보여 주기에는 좋지만, 그 안의 빛과 움직임은 만든 사람이 정한 대로 움직입니다.
시뮬레이션은 다릅니다. 물리 법칙과 재료의 성질을 식으로 세운 모형에 값을 넣어 계산합니다. 계산은 모형이 담은 것까지는 답하지만, 모형이 빠뜨린 것은 답하지 못합니다.
시험은 실제 장비를 실제 조건에 가깝게 놓고 재는 일입니다. 그리고 시험장은 실제로 쓰일 곳과 또 다릅니다. 그래서 증거는 계단처럼 쌓입니다.
요리에 견주면 이렇습니다. 음식 사진은 맛을 보여 주지 못하고, 조리법을 따져 본 계산은 맛을 짐작하게 해 줄 뿐이며, 실제로 끓여 먹어 봐야 맛을 압니다. 실제 무기 개발은 이보다 훨씬 많은 단계를 거치고, 단계마다 무엇을 어디서 시험했는지를 따로 적습니다.
성숙도를 재는 자: 기술 성숙도 1~9
그 단계를 재는 자가 기술 성숙도(technology readiness level, TRL)입니다. NASA는 TRL을 어떤 기술이 얼마나 무르익었는지 재는 측정 체계라고 설명합니다. 단계는 아홉 개이고, TRL 1이 가장 낮고 TRL 9가 가장 높습니다.
GAO의 기술 성숙도 평가 지침(GAO-20-48G)은 이 자의 뿌리를 한 문장으로 적습니다. TRL은 시연된, 곧 시험된 능력에 바탕을 두고 기술의 성숙 수준이 높아지는 모습을 나타낸다는 것입니다. 대체로 1은 기본 개념을 다룬 문서 연구, 4 무렵은 실험실 시연이고, 9는 시험과 입증을 거쳐 제품에 들어가 의도한 환경에서 잘 운용된 기술입니다.
GAO가 옮긴 미 국방부의 하드웨어 표를 보면 중간 단계가 더 또렷합니다.
| 단계 | 미 국방부 표의 요지 |
|---|---|
| TRL 5 | 기본 부품을 꽤 실제에 가까운 지원 요소와 통합해 모의 환경에서 시험한다 |
| TRL 6 | 관련 환경(relevant environment)에서 시제품을 보인다. 예: 고충실도 실험실 환경, 모의 운용 환경에서 하는 시험 |
| TRL 7 | 실제 체계 시제품을 항공기, 차량, 우주 같은 운용 환경에서 보인다 |
| TRL 8 | 최종 형태로 완성해 시험으로 자격을 얻는다. 예: 개발 시험평가(DT&E) |
| TRL 9 | 임무 조건에서 최종 형태로 쓴다. 예: 운용 시험평가(OT&E)에서 겪는 조건 |
시뮬레이션은 어디에 쓰이나
그렇다면 계산은 쓸모가 없을까요? 그렇지 않습니다. NASA는 TRL 5 단계에서 시뮬레이션을 될 수 있는 한 실제에 가까운 환경에서 돌려야 한다고 적었습니다. 계산은 시험을 준비하고 결과를 해석하는 데도 쓰입니다.
GAO도 시험과 성능 검증을 보정된 모형과 시뮬레이션으로 보탤 수 있다고 씁니다. 여기서 두 낱말이 중요합니다. "보정된"은 모형을 실제 측정에 맞춰 손봤다는 뜻이고, "보탤"은 시험을 대신하지 않고 곁에서 돕는다는 뜻입니다.
레이저에서도 사정은 같습니다. 레이저는 왜 계산으로 먼저 살펴보나는 모형이 맞는지 측정과 견주어 확인하는 일을 다룹니다. 빔이 어떻게 퍼지는지 계산하는 기본 생각은 빔 전파 계산의 기본 생각에서, 누구나 쓸 수 있는 도구는 공개된 계산 도구 살펴보기에서 볼 수 있습니다.
시험 환경은 실제 환경과 다르다
시험을 했다고 끝나지도 않습니다. GAO 지침에 따르면 핵심 기술은 결국 운용 환경에서 성능을 보여야 체계에 넣을 만큼 성숙했다고 볼 수 있고, 그 단계는 보통 TRL 7입니다. 우주처럼 운용 환경에서 시험하기가 현실적이지 않은 일부 특별한 경우에는 TRL 6도 받아들일 수 있습니다.
그래서 시험 결과에는 그 시험 환경이 실제와 어떻게 다른지가 함께 적혀야 합니다. 평가하는 사람이 그 차이를 알아볼 만큼 자세해야 합니다. 한 번 잘된 것으로도 부족합니다. 같은 결과가 통계적으로 의미 있을 만큼 되풀이되어야 충분합니다.
말도 조심해야 합니다. "모의 환경", "관련 환경", "운용 환경" 같은 말은 조직과 분야마다 다른 뜻으로 쓰이는 일이 많습니다. 지침에서 관련 환경은 핵심 기술마다 따로 정합니다. 운용 환경 가운데 그 기술이 제대로 작동하는 데 위험이 되는 부분을 골라 만든 환경입니다.
실제 환경을 통째로 옮긴 것이 아니라, 그 기술에 위험한 조건을 추린 환경인 셈입니다. 표의 TRL 6 줄에 든 고충실도 실험실과 모의 운용 환경은 그런 시험을 하는 곳의 예입니다. 평가하는 쪽의 마음가짐도 변수입니다. 획득 사업에 널리 퍼진 낙관이 평가 결과나 그 해석에 영향을 줄 수 있다는 경고도 지침에 들어 있습니다.
공개 사례로 보는 단계
실제 사업은 이 단계를 어떻게 밟을까요? 같은 묶음의 글에서 본 사례 세 가지를 다시 보겠습니다.
미 국방고등연구계획국(DARPA)의 OFFSET 사업은 드론 군집을 다루면서 두 가지를 나란히 두는 구조로 짜였습니다. 하나는 물리 법칙을 따르는 실시간 네트워크 가상 환경입니다. 다른 하나는 여러 무인 항공·지상 플랫폼으로 하는 잦은 실제 실험입니다.
미 육군 기사 당시 유마 시험장은 배회탄약 사업 LASSO의 네 업체 시험품으로 위험 감소 시험을 하고 있었습니다. 폭약을 넣기 전에 안전 비행으로 안전 장치를 확인하고, 시험품은 환경 조절 시험실, 거친 취급, 기후 시험을 거친 뒤 고폭 비행 시험으로 신뢰성과 내구성을 봅니다. 이렇게 모은 자료는 배치 결정에 쓰입니다.
미 국방부는 2016년 10월 퍼딕스 드론 103대 시험이 상용 부품만 쓴 설계의 신뢰성을 배치 가능 조건에서 확인했다고 발표했습니다. 같은 발표를 읽을 때도 "어떤 조건에서", "몇 번", "어느 단계의 시험인가"를 물어볼 수 있습니다.
발표를 읽을 때 물어볼 것
무기 발표나 홍보 영상을 볼 때 다음 다섯 가지를 물어보면 증거의 무게를 가늠할 수 있습니다.
- 보이는 것이 그림인가, 계산인가, 시험 영상인가?
- 계산이라면 모형을 실제 측정에 맞춰 확인했는가?
- 시험이라면 실험실, 모의 환경, 운용 환경 가운데 어디였는가?
- 한 번인가, 여러 번 되풀이해 같은 결과가 나왔는가?
- 그 말을 한 곳은 개발한 쪽인가, 따로 평가한 쪽인가?
이 물음이 그림이나 계산을 깎아내리려는 것은 아닙니다. 단계마다 할 수 있는 말이 다르다는 것을 알면, 발표의 한 문장이 어디까지를 뜻하는지 읽을 수 있습니다.
레이저 글과 이어 읽기
레이저 무기 기사에는 "시험 성공", "전력화", "실전 배치" 같은 말이 자주 섞여 나옵니다. 이 말들이 개발 단계의 어디를 가리키는지는 레이저 무기 기사 읽는 법에서 한국 레이저대공무기의 공식 발표 순서로 따라갈 수 있습니다.
이 글의 기술 성숙도 자를 옆에 두고 그 글을 읽으면, 같은 "성공"이라도 어느 계단에서 나온 말인지 가려낼 수 있습니다.
다음에 읽을 글
- 레이저는 왜 계산으로 먼저 살펴보나: 계산이 잘하는 것과 못 하는 것, 측정과 짝을 이루는 법을 봅니다.
- 레이저 무기 기사 읽는 법: "kW급", "사거리", "시험 성공" 같은 말을 조건과 함께 읽습니다.
- 공개된 계산 도구 살펴보기: 레이저와 빛을 계산하는 공개 도구를 둘러봅니다.