국내 무기획득사업은 크게 해외도입사업과 국내 연구개발 사업으로 나눌 수 있다. 해외도입사업은 한미 정부 간 무기 구매에 대해 무기체계 제조사가 미 정부에 납품한 후 미 정부의 보증 하에 정부가 해당 무기체계를 구매하는 방법인 대외군사판매(foreign military sales)와 일반적인 국제 상거래 관행에 따라 무기제작사와 계약하는 방법인 일반상업구매(direct commercial sales)로 나뉜다. 국내 연구개발 사업은 연구개발주관기관에 따라 국방과학연구소가 주관하는 연구개발 사업과 업체주도 연구개발 사업으로 나뉜다.

해외도입사업으로 도입된 무기의 품질확보 노력에는 한계가 있다. 도입 당시 완성품의 무기체계가 국내에 들어와 즉시 전력화되므로 무기체계에 문제가 발생하더라도 원인 규명에 따른 품질개선 보다는 부품 교환 등 단순하게 해결을 할 수 밖에 없다. 반면 국내 연구개발은 무기체계의 기획 및 개발단계부터 정부 또는 기관이 개입하여 품질을 확보할 수 있다. 현재 방위력개선 부문 중 국방 R&D 예산이 2011년 2조 164억원에서 2015년 2조 4,795억원으로 연평균 5.3%의 증가율을 보이는 현황을 보면 개발단계부터 무기체계의 품질 확보 가능성은 나날이 증대된다는 것을 의미한다(Ha, Lee, and Park 2015).

무기체계에서 요구되는 품질이란 무기체계의 요구성능 달성여부, 규격에 맞는 제품의 적기납품, 그리고 사용자 만족여부를 일컫는다. 따라서 ‘품질’의 개념을 제품의 요구사항 분석단계에서부터 제품의 폐기단계에 이르는 총수명주기 동안의 요구사항 달성정도로 확대할 필요가 있다. 즉 ‘품질’은 사용자의 요구사항 충족을 달성하기 위해 개발단계에서 품질을 설계하고, 생산단계에서 품질을 형성하며, 운용단계에서 품질을 유지 및 개선하기 위한 총수명주기에 걸친 종합적 활동을 말한다. 이러한 ‘품질’ 개념 구현을 위한 프레임으로 미 국방부의 DoD Instruction 5000.2, 방위사업청의 방위사업관리규정, 그리고 방위사업청의 연구개발사업의 체계공학(SE) 기반 기술관리업무 실무지침서(DAPA 2012)는 체계 공학기법의 적용을 요구하고 수행방법을 제시하고 있다. 체계공학의 적용은 무기체계의 총수명주기 간에 발생하는 실패비용을 줄이고 고품질의 군수품을 획득하기 위한 효과적인 방법으로 무기체계의 기획 및 개발 단계에서부터 주요 단계(또는 이벤트)별로 총수명주기관리요소(사용자 요구사항, 공학적 설계내용, 시험평가, 양산성 및 운용성 등)의 달성여부를 철저히 검증하는 것이다. 하지만, 방위사업관리규정과 연구개발사업의 체계공학(SE) 기반 기술관리업무 실무지침서는 양산성 확보에 집중하는 것이 아닌 사업의 전반적 관리에 초점을 맞추고 있다. 무기체계 양산 품질보증을 담당하고 있는 국방기술품질원은 개발단계부터 양산성이 담보된 품질을 확보하는 것이 양산단계에도 품질의 단절없이 연속적인 품질이 보장된다고 판단되어 양산성 확보를 위한 체계공학 기반의 개발 단계 품질보증 방법을 연구하였다.

실제로 품질의 80∼90%가 기획 및 개발단계에서 결정된다는 것은 업계 및 관련학계의 통설이며 양산단계에서 발생하는 결함은 대부분 경미한 기술변경이나 재작업을 통해서 해결할 수 있는 것들이 대다수다. 하지만 K계열 전차의 품질문제, 홍OO 사격불명중, KOO 폭발사고 등에서 볼 수 있듯이 기획 및 설계단계에서 발생한 결함은 제조공정 중에 발생한 결함과는 비교가 안 되는 막대한 실패비용을 초래하고 있다(Kim et al 2016).

따라서 무기체계의 총수명주기 간에 발생하는 실패비용을 줄이고 고품질의 군수품을 획득하기 위한 효과적인 방법 중 하나로 무기체계의 개발단계 별 양산관점의 품질문제를 확인할 수 있는 체크리스트 등이 포함된 체계공학기반의 개발단계 품질보증 매뉴얼의 구축과정과 주요내용을 제시하고자 한다.

미국 및 유럽의 연구기관 등 총 4개의 선진사례를 조사하여 해외 선진국의 개발단계 품질보증 방법 및 요소를 종합하기 위하여 각 기관의 개발단계 품질보증 지침을 살펴본다.

미국 품질협회(ASQ)는 크게 Responsibility, Planing, Execution, Verification 등 총 4가지의 연구 품질요소를 기반으로 개발 품질보증을 위한 지침(Quality Assurance Guidelines for Research and Development)을 작성하였다. 미국 품질협회의 지침은 연구 형태, 규모 등에 따라 선택적으로 품질요소를 정하여 관리하도록 하고 있다. 이러한 선택적 적용은 다양한 연구 형태를 가지는 현실에 비추어 연구 수행의 유연성 확보에 유리한 것으로 판단되며 각 연구마다 중요하다고 판단되는 품질요소를 좀 더 집중적으로 관리할 수 있는 여건을 마련한 것으로 판단된다(ASQ 2000).

미국 기계학회(ASME)는 원자력 설비의 품질보증을 위하여 조직구성, 구매서류 관리, 구매자재 관리, 시험관리, 측정 및 시험장비의 관리 등 총 18가지의 품질요소를 기반으로 NQA-1(Nuclear Quality Assurance)표준을 제정하였다. 각 품질요소가 표준의 각 장으로 구성되어 있으며 보충이 필요한 장에 대해서는 추가로 보충요건을 서술하였다(ASME 2012).

미국 에너지부(Department of Energy : DoE)와 National Nuclear Security Administration (NNSA)는 고객의 요구와 기대를 충족하는 제품 및 서비스를 보장하기 위해 DoE Order 414.1D를 제정하였다. DoE Order 414.1D에는 미국 에너지부가 연구 품질요소로 구성된 품질요소들을 제정하여 산하 연구개발 기관에 품질보증 시스템을 구축·운영하도록 요구하고 있으며 크게 Management, Performance, Assessment 총 3가지로 품질요소를 정의하고 있다. 또한 미국 품질협회의 품질보증 지침과 마찬가지로 기관 및 업무 특성에 따라 연구 품질요소를 자율적, 선택적으로 적용하도록 하고 있다(DoE 2011).

마지막으로, 유럽 Eurachem CITAC은 유럽의 학계 및 업계 전문가로 구성된 연구그룹으로 연구개발 품질보증에 관한 연구를 수행하여 그 결과로 Eurachem CITAC Guide를 제시하였다. Eurachem CITAC Guide에서는 연구개발 품질에 영향을 미치는 연구 품질요소로 Organizational Quality Elements, Technical Quality Elements, Analytical Task Quality Elements, External Verification 등 총 4가지로 분류하였다(Eurachem 1998).

상기와 같이 미국 및 유럽 선진국의 연구개발 품질보증 관련 자료를 검토한 결과 국방무기체계와는 차이점을 살펴볼 수 있었다. 본 논문에서 제안하는 개발단계 매뉴얼 내용은 제조성숙도평가 항목을 개발 완료 후가 아니라 각 항목이 준비되어야 하는 개발단계별로 사전 준비하고, 양산성 확보를 위한 설계 방법론 및 부품단종관리와 위변조 방지, 협력업체관리 및 핵심부품 국산화, 국방품질경영시스템평가 등과 같은 관점에서 체크리스트와 산출물 검토용 TOOL을 개발하였다. 그러나 본 장에서 살펴본 미국 및 유럽 선진국의 연구개발 품질보증 관련 자료는 위험관리, 사업관리, 자료관리, 장비관리 등 프로젝트와 프로세스를 관리하는 것이 주요내용으로 세부항목들도 연구개발하는 시제품 개발의 설계 및 검증 그리고 사업관리 등 주요내용이며, 양산관점의 제조성과 양산성을 향상시키기 위한 내용과는 연관성이 적었다.

앞서 살펴본 해외 선진국의 연구개발 품질요소를 공통 품질요소로 그룹화한 결과는 표 1과 같다(Kim et al 2013).

본 논문에서 제안하는 개발단계 품질보증 매뉴얼을 유도전자무기 분야 중 현재 개발단계에 있는 일부 사업에 적용한 사례 및 그 결과를 분석하였다. 기존에는 국방기술품질원이 개발단계 사업에 대해 수시로 이벤트가 있을 때 마다 검토회의에 참석하여 양산관점의 품질 의견을 제시하였다. 제안하는 매뉴얼에 대한 적용 없이 체계개발단계 수시 참여를 통한 품질 의견을 개진하여 회의에 참석하여 참여 인원의 역량에 따라 품질 의견 제시의 질적/양적 정도의 차이가 많이 발생하였다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 개발단계별 누구나 기본적으로 검토하고 확인해봐야 할 부분에 대한 리스트를 매뉴얼에 담았고 이를 2가지 측면에서 활용해보았다(Kim, Kim, and Chin 2016).

첫째, 유사인력이 같은 기관에서 유사유도무기체계를 개발하였을 때 본 논문에서 제안한 방법으로 FCA 및 PCA를 수행하여 보완사항을 식별하였을 경우와 기존의 방식되로 FCA 및 PC를 수행하였을 경우를 비교하였다. 제안한 방식을 적용한 사업은 유사무기체계 대비 본 매뉴얼에서 적용한 방법에 따라 심층적인 검토가 이루어졌음을 확인할 수 있다. 여기서 주목할 것은 형상확인 활동을 시험평가 기간 중에 실시한 점이다. 보통 FCA, PCA를 시험평가에서 이후 수행하도록 되어있지만 유도무기 사업 특성상, 시험평가 후에는 시제가 남아있지 않은 경우가 대부분이므로 형상확인이 불가능하다. FCA/PCA 수행결과 품질보증요구서 74종에 대해 1,860여건, 도면 2,626종 3,678매에 대해서는 13,224건의 수정사항을 도출하였으며 최종 결과는 표 9와 같다. 이 결과는 양산단계에서 뒤늦게 식별되었을 때 추진되어야할 복잡한 규격 변경절차와 전력화 납기지연 등의 위험요소를 고려했을 때 선제적이고 적절한 대응인 한편, 방위사업청 입장에서는 규격변경을 위해 향후 투입되었을 수많은 인력과 시간, 행정소요를 크게 줄였다는 점에서 비용절감 효과가 지대하다.

둘째, 제안된 매뉴얼을 참고하여 2016년 유도전자분야인 항OO 사업 등 총 21개 사업에 대한 개발단계 참여 결과는 누락된 시험 항목 추가, 규격자료에 적힌 용어의 의미 명확화 요구 등 개발 품질문제 총 1,291건에 대해 의견을 제시하였다. 이를 품질요소별, 참여한 개발단계별 분석 결과는 표 10∼11과 같다.

단계별 결과표를 보면 시험준비검토(TRR) 및 규격화단계에 품질문제 의견 개진 건 수가 상대적으로 집중되어 있고, 품질요소별 결과표를 보면 역시 형상관리 및 시험평가에 대한 품질문제 의견 개진이 치중되어 있음을 알 수 있다. 실제 국방기술품질원이 개발단계 초기단계에 참여하는 기회가 적고 시험평가 및 규격화단계 등 개발 후반기에 접어들수록 참여 횟수가 증대되는 영향이 있다. 이는 양산 진입 직전 규격화자료를 최종 검토할 수 있는 시기이기 때문에 상대적으로 국방기술품질원의 참여 횟수가 높다. 또한 2016년 참여한 개발단계 사업이 개발 후반기에 접어든 사업이 많았던 영향 역시 무시할 수 없다.

본 제안 매뉴얼의 적용 결과 양산품질보증을 담당하는 국방기술품질원은 무기체계 개발단계에 적극적으로 참여하여 개발단계의 상당한 품질문제를 제기하였고 반영이 되었다. 이는 연구개발 최종산출물인 국방규격의 완전성 제고에 큰 이바지를 하게 되었다. 이를 통해 국방규격 관련 개발기관/양산업체/품질보증기관 간 개발단계 무기체계 품질 향상에 대한 인식 제고 및 내실화를 다졌다고 할 수 있다. 이러한 내실화는 개발품질과 양산품질 간 차이를 최소화하게 해주어 품질안정화에 도움이 되며 양산간 발생할 수 있는 수많은 형상통제를 위한 불필요한 행정 및 각 기관 후속 업무의 감소에도 일조하였다고 할 수 있다.

본 논문은 ‘광의의 품질’ 개념 구현과 연구개발 사업에 있어 총수명주기를 고려하여 체계공학절차를 적용하는 추세에 맞추어 양산관점의 효율적인 연구 개발단계 참여 방안을 연구하였다. 체계공학 기반의 개발단계 품질보증은 총 소유비용을 절감하기 위한 중요한 방법이며, 이러한 방법은 개발단계에서 선행되어야 할 부품관리 및 기술관리, 제조 관리를 통하여 운용유지단계 까지 군수지원성을 향상시키는데 기여할 것으로 예상된다. 양산단계 품질확보를 위해 선제적으로 연구개발단계에 참여하여 이벤트 단계별 품질기준선에 따라 확인할 수 있는 체크리스트를 개발하였다. 또한 체계개발단계 주요산출물 중 약 21종에 대한 산출물의 완성도를 높이기 위해 산출물 검토용 체크리스트를 연구하였다. 그리고 체계적으로 체계개발 단계별 주요 이벤트의 수행활동 및 확인방법을 정의하였으며, 개발단계별로 작성되는 산출물에 대한 구체적인 검토 가이드라인을 제시하였다.

또한 품질요소의 정의와 이에 따른 품질기준선에 대하여 확인방법이 어려울 수 있으므로 활용이 용이하도록 각 이벤트 단계별 체크리스트에 확인방법을 구체적으로 정의하였고 일부 관련 산출물명을 기술하였다. 제안하는 매뉴얼은 국방분야에서 체계적으로 개발단계별 양산관점의 의견제시나 검토를 할 때 충분히 활용될 수 있으며 이를 통하여 무기체계의 개발단계 품질확보를 통하여 양산단계의 품질로 이어질 수 있는 충분한 가교 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

마지막으로 개발단계 무기체계에서 발생한 문제들의 주요 요인이 시제품에 대한 성능 확인 및 전력화 일정의 무리한 준수에서 발생했다는 점에서 본 연구결과를 활용하여 지속적인 양산품질관점의 연구 개발단계 참여업무를 수행한다면 국내 무기체계 연구개발의 품질향상과 경쟁력 강화가 가능할 것으로 판단된다.