▲ 국제표준화기구(ISO)의 홍보자료[출처=홈페이지]스위스 제네바에 본부를 두고 있는 국제표준화기구(ISO)에 따르면  독일 아우크스부르크에서 제20차 ISO/TC 261 적층가공(AM) 총회를 개최했다. ISO/TC 261 AM은 PBF(Powder Bed Fusion) 및 세라믹 표준에 대한 프레임워크를 공개했다. 프로세스 체인(process chains), 품질 매개변수(quality parameters), 공급 계약, 환경, 건강 및 안전, 펀더멘탈 및 어휘를 포함한 적층 제조 전체를 표준화하기 위한 목적이다. ISO/TC 261/JG 72에 할당된 예비 작업 항목 ISO/ASTM TS PWI 52949(적층 가공 – 자격 원칙 – PBF-EB 장비의 설치, 작동 및 성능(IQ/OQ/PQ))은 권장 사례를 제공한다. PBF-EM/M(전자빔 BEF)으로 생산된 금속 부품의 연속 생산을 위한 기계 관련 공정 적격성이 평가된다.ISO/TC 261/JG 72에 할당된 예비 작업 항목 ISO/ASTM PWI 52956(우주 비행을 위한 적층 제조 – 일반 원칙 – 금속 레이저 빔 분말 베드 융합 적층 시스템에 대한 요구 사항)은 PBF-LB에 대한 최소 모니터링 기능에 중점을 둔다.우주 비행에 사용되는 기계는 기계 제조업체가 기계 소유자와 센서에서 생성한 소스 데이터를 사용하기 위한 하드웨어 요구 대상이다. ISO/TC 261/JG 82에 할당된 예비 작업 항목 ISO/ASTM PWI 52957(적층 가공 – 설계 – 세라믹 재료를 사용한 부품)은 부품을 설계할 때 기술 사용자에게 지원을 제공한다. 부품을 설계할 때 프로세스 관련 제한 사항을 실무자가 인식하도록 돕기 위한 목적이다. ISO/ASTM 52910을 기반으로 세라믹 공정을 포함하도록 적층가공 설계에 대한 요구 사항, 지침 및 권장 사항이 확장된다. ISO/TC 207/SC 5(수명 주기 평가)는 정보의 유익한 교환을 보장하고 ISO/TC 261과 ISO/TC 207/SC 5 간의 작업을 효율적으로 조정해 작업의 중복을 방지한다.

프랑스 국방부에 따르면 2021년 7월 7일 시행한 안티 드론(anti-drone) 레이저 무기 실험이 성공적이었다고 평가했다. 현재 프랑스는 대드론 방어 시스템에 대한 연구개발이 한창이다.이번 실험은 프랑스 남서부에 위치한 한 육군 훈련소에서 진행됐다. 장비는 2020년부터 개발 중인 ‘다중 응용형 고에너지 레이저 전력장치(이하 HELMA-P)’로써 레이저 빔으로 드론을 요격할 수 있다.HELMA-P은 프랑스 레이저기술업체 CILAS에서 개발했다. 최근까지의 성능은 3km 거리의 비행 중인 드론을 탐지 및 식별하며, 1km 거리의 드론을 요격할 수 있는 것으로 나타났다.이처럼 드론 방어체계로써 첨단 무기를 직접 개발하고 있는 사례는 유럽국 중 프랑스가 유일하다. 미래의 국방력을 강화하기 위한 연구개발인 동시에 국제행사에 대비하기 위한 목적도 있다. 2023년 프랑스 럭비 월드컵과 2024년 파리 하계 올림픽은 국방부는 물론 정부에서도 주시하고 있는 국제행사다. 과거와는 달리 드론에 의한 다양한 공중전 위협에 대응해야 하기 때문에 보안이 중요하다.정부 관계자들은 럭비 월드컵 시즌부터 안티 드론 시스템이 현장에 배치돼야 한다고 주장한다. 국방부도 향후 2년 이내로 드론 방어 시스템을 전국에 구축한다는 계획이다.최근 프랑스 국방부는 안티 드론용 ‘자기파(magnetic-wave)’ 무기 개발에 대한 공공 입찰을 시작했다. 자기파는 군집 드론의 공격에 대응할 수 있는 전자파 기술로 극초단파(Microwave)와 유사하게 간주되고 있다.▲HELMA-P(출처 : 프랑스 국방혁신국 공식 유튜브 채널)

이스라엘 국방부에 따르면 최근 드론을 격추할 수 있는 고출력 레이저 기술을 개발 및 테스트하고 있는 것으로 나타났다. 주목할 점은 지상형이 아닌 공중형 레이저라는 점이다.연구개발팀은 소형 민간 항공기 뒤축에 고출력 레이저 장비를 장착한 뒤 표적 드론을 요격했다고 밝혔다. 공개된 실험 영상은 없지만 관련 내용에 대해 몇 가지 언급했다.공중 레이저 시스템은 약 1킬로미터 범위에서 드론을 탐지할 수 있으며, 20킬로미터 범위에서 드론을 요격할 수 있다. 목표물 격추 시 레이저는 100킬로와트의 전력을 방출한다.이번 테스트에서는 고도 900미터에서 비행하는 드론을 공중 레이저 빔으로 요격하는 데 성공했다. 레이저로 인해 기체에 구멍이 뚫린 드론이 지상으로 추락했고 이후 실험이 종료됐다.국방부가 드론 요격 시스템에 대해 말을 아끼는 것은 군사분쟁 중인 하마스 때문인 것으로 해석된다. 하마스의 계속된 드론 공격에 대응하는 이스라엘의 입장에서는 본 실험에 대한 보안이 무엇보다 중요하기 때문이다.향후 이스라엘은 지상과 공중에서 드론을 탐지하고 요격할 수 있는 무기체계를 개발하는 것이 목표다. 레이저 빔 시스템은 3~4년 이내로 현장 시연이 가능한 프로토타입으로 개발할 계획이다.▲드론 격추 가능한 레이저 시스템 가상 이미지(출처 : 이스라엘 국방부)

이탈리아 공군에 따르면 드론 방어 시스템 기술로 개발 중인 '레이저 빔'으로 드론 폭파 실험을 진행한 것으로 드러났다. 최근 공군은 극초단파와 레이저를 사용해 적 드론을 사전에 탐지하고 요격할 수 있는 시스템을 개발 중이라고 밝힌 바 있다. 이후 며칠이 지나 드론을 직접 격추할 수 있는 테스트까지 진행한 것이다. 이번 레이저 빔 테스트에 대한 결과는 공표되지 않았다. 군 관계자들은 레이저 빔이 탐지 기술과 접목되는 만큼 이전보다 진전된 기술로 실험이 진행됐을 것으로 추측한다.현재 공군은 대드론 방어시스템을 운영 중이지만 추가적인 개발이 필요하다는 입장이다. 현지 우주항공업체 레오나르도 그룹(Leonardo group)이 참여해 드론 탐지 기술을 공동으로 개발하고 있는 이유다.레오나르도 그룹은 드론 탐지 플랫폼을 개발 및 운영하고 있다. 이 플랫폼은 이탈리아 공군은 물론 영국 공군에도 공급된다. 향후 레이저 빔 요격체계를 추가할 계획이다.레이저 빔 기술은 대표적으로 미국과 프랑스에서 2~3년 전부터 활발하게 연구되고 있다. 레이저 빔은 미사일 또는 기관총보다 정확도가 높고 운영비는 절대적으로 저렴하기 때문이다.이탈리아 공군 관계자는 “레이저 빔을 정확하게 구현하려면 더 정확한 탐지 기술이 뒷받침돼야 한다”면서 “드론을 잡아내지 못하면 엉뚱한 곳에 레이저를 쏘게 될 것이다”라고 설명했다.현재 드론 탐지 및 레이저 기술은 이탈리아 남부 아멘돌라 공군 기지 내 무인항공기센터에서 개발 중이다. 오는 10월 북대서양조약기구(NATO) 세미나에서 개발 중인 일부 장비를 시연할 예정이다.▲고출력 극초단파를 사용해 드론 비행을 방해하는 미국의 TIGER 장비(출처 : Leidos)

영국 시장조사업체 테크나비오(Technavio)에 따르면 2021년~2025년 글로벌 안티 드론 시장은 연평균 28%씩 성장할 것으로 전망된다.안티 드론(anti-drone)이란 공격용 드론의 경우 대드론 방어 시스템을, 이외 드론의 경우 기밀·개인 정보 침해 방지를 위한 제도적, 기술적 장치를 각각 의미한다.최근 중동 지역을 중심으로 무장 드론의 출현이 잦아지면서 이에 따른 대드론 요격 시스템이 개발되고 있다. 미국과 프랑스에서는 레이저 빔과 GPS를 활용한 대응 체계를 연구 중이다.이러한 추세에 따라 2025년이면 글로벌 안티 드론의 시장 규모가 US$ 20억5000만달러에 달할 것으로 추정된다. 성장률만 고려하면 전세계 시장 중 38%가 북미에서 창출될 것으로 보인다.특히 미국 국방부에서 추진하고 있는 각종 드론 감지 및 요격 체계에 대한 연구 개발은 안티 드론 시장의 미래를 보여주고 있다. 이미 현실화된 기술이 중동 및 중앙아시아의 군사분쟁 지역에서 적용되고 있다.또한 감시 및 정찰용 드론으로 수집한 국가 주요 시설의 데이터가 유출되는 우려도 큰 쟁점으로 떠오르고 있다. 대표적으로 중국산 드론의 데이터 유출 이슈로 미국과 일본은 자체 암호화 기술을 개발하며 대응에 나서고 있다.2021년 안티 드론 시장은 연간 21.7% 성장할 것으로 예상된다. 제도적 장치의 마련이 필요한 기밀정보의 보안보다는 무력 분쟁에 투입될 대드론 방어 시스템이 더욱 빠르게 발전할 것으로 판단된다.▲드론 격추를 위한 특수 산탄총과 전자방해 방출기(출처 : 프랑스 국방부)

프랑스 레이저기술개발업체 CILAS에 따르면 드론을 탐지하고 폭파시킬 수 있는 레이저 기술을 개발 중인 것으로 드러났다.최근 실험은 약 3300피트(약 1km) 거리에서 시속 30미터로 비행하는 드론을 대상으로 이뤄졌다. 펄스 레이저로 원거리의 드론을 포착하는 데 중점을 둔 테스트다.실험은 여기서 그치지 않고 레이저 빔의 성질을 변화시켜 드론을 격추시킬 수 있는 방향으로 연구가 진행 중이다. 이 프로젝트가 프랑스 국방부와 협력해 이뤄지는 이유다.다만 대드론 레이저 기술은 군대뿐만 아니라 민간 주요시설에도 적용될 예정이다. 공항, 발전소, 통신시설 등 대테러 시스템으로써 곳곳에 배치될 계획이다.이처럼 드론 방어체계로 레이저 기술이 급부상하고 있는 것은 정확도와 비용 때문이다. 총기류는 정확도가 떨어지고 대공 미사일은 비용이 만만치 않기 때문이다.특히 기존 대공 요격 시스템은 개발에만 수억 달러 이상, 운용에는 수백만 달러가 각각 소요된다. 반면 드론은 수백 달러에 불과해 드론 방어에 성공해도 오히려 손해다.예를 들면, 드론을 격추시키기 위해 발사하는 대공 미사일은 US$ 200만 달러에 달하는데 반해 공격용 드론은 200달러짜리인 셈이다. 레이저빔의 경우 실험에 공개된 비용만 고려하면 장치비를 제외하고 1회 발사에 수십 달러 안팎에 운영될 수 있다. 여전히 개발 중이지만 비용 문제만 해결된다면 대드론 무기체계로서 적절한 대안이 될 것으로 판단된다.참고로 2017년 세계 최대 방산업체인 록히드마틴(Lockheed Martin)은 혼합 섬유 레이저 방식으로 드론을 격추시키는 실험을 진행한 바 있다.▲프랑스 레이저기술업체 CILAS 소개(출처 : 홈페이지)

스위스 로잔연방공대(EPFL: École Polytechnique Fédérale de Lausanne)에 따르면 생체 모방 나노크기 로봇의 원격 제어 어셈블리를 가능하게하는 재료 및 방법을 공개했다.연구팀은 다양한 형태의 무선 에너지를 기계적 작업으로 변환할 수있는 비연결 나노 입자를 합성했다. 각 입자는 코어에 자화된 금 나노로드(magnetized gold nanorod)를 갖고 있으며, 광 에너지를 열 에너지로 변환하는 광 히터와 자기장에 의해 구동될 때 운동을 발생시키는 생물학적 모터 역할을 한다.금속 코어는 열반응 젤 내부에 캡슐화되어 생성된 열을 변형 및 선형 작동(deformation and linear actuation)으로 빠르게 변환한다.입자 그룹은 레이저 빔을 사용하여 원하는 위치에서 수집되거나 시변 자기장(time-varying magnetic fields)을 사용하여 동적 구성으로 클러스터링될 수 있다.자기 토크를 적용하면 쌍극자-쌍극자(dipole-dipole) 및 유체 역학적 상호 작용(hydrodynamic interactions)을 통해 사슬이 형성된다. 입자 표면을 아민기로 기능화하고 백금을 금속 코어에 통합함으로써 로봇이 올바르게 조립된다.즉 백금이 국소 가열을 통해 아민 그룹의 공유 결합을 촉진하여 로봇 형성이 완료된다. 조립 프로세스가 완료되면 로봇에 전원을 공급하기 위해 동일한 광학 및 자기 신호가 사용된다.마이크로 로봇이 주입된 나노 입자로부터 목표 위치에 조립될 수 있다. 완전히 합성된 생체 모방 미세 기계 시스템에서 근육 구조를 요약하면 생물학적 작동에 대한 체계적인 조사가 가능할 것이다.이와 같이 선택된 물질과 살아있는 세포의 화학적 및 기계적 호환성은 제시된 기술이 생물의학 응용에 널리 사용될 수 있는 전망을 밝게 한다. 참고로 연구결과는 Advanced Intelligent Systems에 발표됐다.▲ Swiss-EPEL-Robot▲ 로잔연방공대(EPFL)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

독일 칼스루에공대(Karlsruhe Institute of Technology)에 따르면 마이크로미터 이하의 세부정보를 이용해 초정밀 물체를 매우 빠른 속도로 프린팅하는 시스템을 개발했다. 신소재분야 학술지인 Advanced Functional Materials에 공개됐다.일반적으로, 단일 레이저 광선으로 초당 수십만 개의 보셀이 생성됐다. 그래픽 잉크젯 프린터보다 거의 100배 느리다는 것을 의미한다.위와 같은 문제점 때문에 지금까지 많은 응용 프로그램에서의 사용은 제한됐다. 그러나 밀리미터 이상에서 작동하는 3D 프린터는 산업 생산 공정에서 점점 더 많이 사용되고 있다.이에 따라 연구팀은 속도뿐만 아니라 설정의 신뢰성을 입증하기 위해 60 mm3의 격자 구조를 마이크로 미터 스케일까지 세부적으로 프린팅했다. 3000억개 이상의 복셀(voxels)을 포함할 수 있다.이러한 유형의 3D 프린팅의 경우, 레이저 빔은 컴퓨터 제어방식으로 포토 레지스트를 통과한다. 레이저 초점에있는 재료만 노출되고 경화된다.새로 개발한 방식으로 광학 및 포토닉스, 재료과학, 생명공학 또는 안전공학과 같은 다양한 응용 분야에 대해 매우 정밀한 선조구조를 제공할 수 있을 것으로 전망된다.▲ Germany-KIT-3Dprint▲ 칼스루에공대(Karlsruhe Institute of Technology)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

스위스 레이크다이아몬드(LakeDiamond)에 따르면 향후 드론이 배터리 없이 인공 다이아몬드와 레이저 무선 급전 기술을 이용해 비행할 수 있는 기술을 개발 중이다. 스위스 취리히연방공과대(ETH Zurich)에서 분사한 기업이다.레이크다이아몬드사는 레이저 광선을 질을 떨어뜨리지 않고 기존 대비 훨씬 멀리 보낼 수 있는 인공 다이아몬드를 개발했다. 탄소원자를 적층시켜 만들었기 때문에 천연다이아몬드보다 불순물이 적다.또한 다이아몬드의 표면에 형성된 격자 모양이 광선의 직경을 결정하는 거울 역할을 담당한다. 작고 매끈한 직사각형의 다이아몬드를 레이저 조사구에 설치하면 저출력 레이저 다이오드가 균일하고 평행한 복수의 광선을 갖는 레이저 빔으로 변환돼 수백 미터까지 도달하게 된다.다이아몬드는 우수한 열전도체로 빛도 투과하기 때문에 열을 많이 발생시키는 고밀도 레이저 광선을 방출해 많은 에너지를 전달할 수 있다.따라서 다이아몬드로 강화시킨 전원 네트워크를 지상에 배치하면 드론의 장거리 비행이 가능하고 대형 배터리를 탑재하지 않아도 되기 때문에 동력 소모가 줄어든다.현재 레이크다이아몬드가 개발한 테스트 시스템은 직경 1.55 마이크로미터의 레이저광으로 4와트의 전력 전송이 가능하다. 최대 10m 떨어진 손바닥 크기의 드론은 무제한으로 전력을 공급 받을 수 있다.향후 2~3년내 최대 100m 떨어진 곳을 비행하는 드론에 100와트 전력을 공급할 수 있는 시스템이 개발될 것으로 전망된다. 다만 레이저 광을 에너지로 바꾸는 광전지가 1평방미터당 200와트로 제한돼 있다.따라서 드론이 효율적으로 비행하기 위해서는 적정한 크기에도 충분한 발전이 가능한 광전지 개발이 선행돼야 할 것으로 판단된다.▲ LakeDiamond▲ 레이크다이아몬드(LakeDiamond) 로고

독일 고정밀 레이저 스캔시스템 전문제조업체인 스캔랩(Scanlab)에 따르면 고도로 통합된 precSYS 5축 스캔 서브 시스템이 Posalux SA에서 개발한 전자제품제조용 레이저 가공기계에 적용됐다.Posalux SA는 스위스 정밀가공업체이다. 전자 및 반도체 업계의 지속적인 소형화로 인해 디바이스 커넥터조차도 점점 작아지고 있어 전자장치를 테스트하기 위한 프로브 카드 자체도 작아져야 한다.이에 따라 프로브 카드의 접촉핀을 안전하고 정밀하게 유도해야 하는 수천개의 마이크로 보어홀(micro-bore-holes)을 구비하는 기판이 요구된다.반도체 장치의 커넥터와 신뢰성 있는 접촉을 용이하게 하기위한 목적다. 그러나 수 마이크로미터 미만의 반경을 갖는 보어홀을 정확하게 처리하는 것은 어렵다.Posalux SA의 레이저 가공기계는 마이크로 머시닝 요구에 맞춰 제작됐다. 폴리머 및 세라믹과 같은 까다로운 재료가공에도 사용할 수 있는 것으로 평가된다.레이저 스폿을 가공물로 안내하는 매우 정밀하고 역동적인 빔 편향을 가능하게 한다. 스캔랩의 precSYS 5축 스캔 서브 시스템이 레이저 가공기계에 포함돼 있기 때문이다.초소형 펄스(USP) 레이저와 결합된 스캔랩의 통합 서브시스템은 열적으로 영향을 미치지 않으면서 금속, 고분자 및 세라믹과 같이 매우 다양한 재료를 처리할 수 ​​있는 것으로 평가된다.스캔랩의 통합 서브시스템은 1030나노미터(nm) 파장의 적외선 레이저 전용으로 생산되고 있다. 향후 파장이 515나노미터(nm)인 녹색 레이저에 대한 새로운 변형을 개발해 보다 미세한 구조와 코너 반경을 구현할 계획이다.초기 프로토 타입은 2019년 여름에 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 참고로 글로벌 기업들은 4차산업혁명을 주도할 수 있는 첨단기술을 개발해 시장을 선도하고 있다. ▲ Germany-Scanlab-precSYS-homepage▲ 스캔랩의 마이크로 보어홀 홍보자료(출처 :  홈페이지)