해군 함정 MRO 산업과 AI·자율제조 현황 및 동향 

국내외 함정 MRO 산업,​ ICT 접목하며 디지털전환 가속

AI, IoT, VR·MR 등 첨단기술 도입으로 효율강화 및 공정혁신 

최근 몇 년 사이 국내 함정 MRO 산업의 해외 수주가 큰 증가세를 보이고 있다. 세계 함정 MRO 시장에서 가장 높은 비중을 차지하는 북미지역으로부터의 수주는 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 현재 함선 MRO 산업은 과거 일정 주기의 ‘시간기간정비’를 넘어 AI, IoT, VR·MR 등 첨단 기술을 융합한 디지털전환이 요구되고 있다. 한국산업기술기획평가원의 발간자료 ‘KEIT ISSUE PICK’-현장 적용 AI 융합기술-스마트제조, 방산(’25.12.1)을 토대로 함정 MRO 산업의 현황과 동향을 살펴봤다. 

함정 MRO의 패러다임 변화, AI 기반 자율제조의 도입

함정 MRO(유지·보수·정비) 산업은 정형화된 제품을 반복 생산하는 일반 제조 공정과 다르다. 정비 수요의 변동성이 크고 고도의 숙련도에 기반한 공정 간 협업이 필수적인 특수 환경을 지니고 있다. 현재 해군군수사령부 정비창과 민간 수리 조선소는 단순히 노후 부품을 교체하는 차원을 넘어, 함정별 맞춤형 생산 공정을 통해 신속하고 고품질의 정비 성능을 구현하는 데 사활을 걸고 있다. 특히 함정 MRO는 작업의 복잡성으로 인해 전통적인 자동화 방식만으로는 대응에 한계가 존재한다. 그런 만큼, 현장의 경험 자산을 디지털화하고 변화에 유연하게 대응할 수 있는 AI 및 자율제조 기반의 스마트 생산 기술 확보가 미래 경쟁력을 좌우할 필수 과제로 부상했다.

더불어 최근 해양 방위 산업이 전투함과 잠수함 중심의 전통 체계를 탈피해 나가고 있다. 드론, 무인수상정(USV), 무인잠수정(UUV) 등 해양 유무인 복합 무기 체계로 급격히 재편되는 양상을 보이고 있다. 네트워크 센서, 데이터 융합, 고성능 컴퓨팅 및 SW 시스템이 집약된 첨단 해양 플랫폼의 등장은 MRO 환경에도 근본적인 변화를 요구하고 있다. 고도화된 정보화 시스템으로 구성된 이러한 복합 플랫폼은 정밀한 상태 진단과 전문 인력의 유지보수 역량을 동시에 요구하는 상황이다. 결국 시스템과 하위 시스템을 아우르는 첨단 기술의 통합 관리 능력이 함정의 작전 수행 능력과 직결되는 구조로 진화하고 있다. 따라서 향후 함정 MRO 시장은 기술적 가속화에 발맞춰, 지능형 생산 인프라와 첨단 유지보수 솔루션을 융합한 스마트 정비 생태계로의 전환을 가속화할 전망이다.

함정 MRO의 디지털 전환과 지능형 정비 체계 구축

함정 분야의 기술 혁신은 함정의 생존성 향상과 유지보수 효율성 증대를 목표로 하며, 특히 사물인터넷(IoT)과 MRO의 결합은 부품 공급망과의 연계를 통해 정비 적시성을 높이는 핵심 동력이 된다. 이미 민간 제조업은 인력 절감과 생산성 향상을 위해 AI, 로봇 등 스마트 기술 도입에 박차를 가하고 있으나, 국방 분야는 첨단 무기 체계 확보에 비해 전력 지원 체계의 ICT 접목은 상대적으로 저조한 실정이다. 특히 함정 MRO는 노동집약적인 업무 특성상 자동화와 정보화 전환에 현실적인 한계가 뒤따랐다.

이러한 한계를 극복하기 위해서는 함정 MRO 환경에 특화된 AX(AI Experience), 데이터, IoT 기반의 디지털 기술을 연계하여 지능화된 시스템을 구축하는 것이 시급하다. 정비 현장에 차별화된 로봇 시스템과 디지털 기술을 도입함으로써 미래 첨단 무기 체계에 대응하는 MRO 지원 체계를 고도화하고, 이를 함정 건조 단계까지 확산할 수 있는 기반을 마련해야 한다. 결국 민간의 스마트 기술 노하우를 정비 체계에 적극 이식하여 데이터 중심의 스마트 정비 환경을 조성하는 것이 함정 MRO 산업의 생산성과 군 전력 가동률을 극대화하는 결정적 해법이 될 것이다.

함정 MRO 단순 고장 수리 탈피, 성능 최적화와 시스템 고도화

함정 MRO는 전투함, 초계함, 구축함, 잠수함 등 다양한 해군 함정을 대상으로 하는 유지 보수, 수리, 개조 활동 전반을 아우른다. 구체적으로는 주요 부품 및 엔진의 정비부터 정기 유지 보수 검사, 그리고 함정을 육상으로 끌어올려 수리하는 상가 수리(Dry-docking)에 이르기까지 폭넓은 영역을 포괄한다. 여기서 함정의 개조는 운용자의 안전 확보는 물론, 전투 및 비전투 상황에서의 장비 효율성을 극대화하기 위해 기존 설계를 수정하고 보완하는 고도의 기술적 작업을 의미한다.

이러한 유지 보수의 연장선상에서 성능 개량(PIP; Product Improvement Program)은 군 전력 극대화의 핵심 요소로 작용한다. PIP는 이미 운용 중이거나 개발 단계에 있는 무기 체계의 일부 성능과 기능을 변경하여 작전 운용 능력을 한 단계 끌어올리는 과정이다. 이는 단순한 수리를 넘어 기술 변경과 품질 개선을 통해 무기 체계의 신뢰성과 가용성을 증대시키는 데 목적이 있다. 특히 전력 운영 분석과 진화적 작전 운용 성능 등을 반영한 성능 개량은 변화하는 전장 환경에 맞춰 함정의 생명력을 연장하고 차세대 전력으로 변모시키는 전략적 가치를 지닌다.

최근 함정 MRO의 기술 범위는 단순한 고장 수리에서 나아가, 데이터 기반의 성능 최적화와 시스템 고도화를 실현하는 종합 엔지니어링 영역으로 확장되고 있다. 이러한 기술적 정교함은 향후 해군 전력의 상시 가동률을 보장하고 무기 체계의 생애주기 비용을 최적화하는 결정적 지표가 될 것이다. 

글로벌 함정 MRO 시장, 북미지역 수요 약 40%로 시장주도

세계 함정 MRO 시장은 해상 분쟁의 증가와 주요국의 해양 방위력 증강 투자 확대에 힘입어 꾸준한 성장세를 기록 중이다. 시장 규모는 2025년 약 123.3억달러(한화 약 17조원)에 이를 것으로 보이며, 2020년 이후 연평균 6.03%의 견조한 성장률(CAGR)을 유지할 것으로 전망된다. 지역별로는 2019년 기준 북미 시장이 전체의 39.53%를 차지하며 시장을 주도하고 있는 가운데, 아시아(23.31%)와 유럽(17.31%)이 그 뒤를 잇고 있다. 특히 노후 함정의 현대화 수요와 지능형 무기 체계 도입 가속화는 향후 MRO 시장의 외연을 더 확장할 것으로 예상된다.

세부 분야별 비중을 살펴보면, 선체 및 주요 시스템 업그레이드를 포함하는 ‘상가 수리(Dry-docking)’가 전체의 45%를 점유하며 가장 큰 비중을 차지한다. 이어 예비 부품을 포함한 부품 정비가 24%, 함정의 기동력을 결정짓는 엔진 정비가 19%를 구성하고 있다. 특히 엔진 정비는 정밀한 기계 부품과 복잡한 전기 시스템이 융합된 핵심 영역으로, 고도의 전문성을 갖춘 숙련 인력과 정밀 가공 기술이 요구되는 고부가가치 분야다. 

국내 함정 MRO 시장은 2025년 기준 약 1억 4,260만 달러 규모에 이를 것으로 전망된다. 이는 중국, 인도, 일본 등이 포함된 아시아 시장 내에서 약 6%의 점유율을 차지하는 수치다. 아시아 시장 내에서는 중국이 약 16억 5,160만 달러 규모로 55%라는 압도적인 비중을 점유하고 있으나, 한국 역시 K-방산의 성장과 연계하여 함정 MRO 분야의 전략적 중요성이 점차 확대되고 있다. 국내 선박 수리 및 개조 산업 전반으로 범위를 넓혀보면, 중대형 선박 분야는 2017년 기준 약 5억 337만달러 수준의 시장 규모를 형성하며 세계 선박 수리 시장의 3.2%를 점유하고 있다. 특히 조선 강국으로서의 제조 역량과 연계된 국내 선박 MRO 관련 부가가치는 2020년 기준 약 1.5조 원 규모에 달하는 것으로 추산된다. 이러한 탄탄한 조선 산업의 인프라와 정밀 가공 기술력은 향후 국내 함정 MRO 산업이 고부가가치 서비스 시장으로 도약하고, 글로벌 점유율을 확대해 나가는 데 있어 핵심적인 자산이 될 것으로 평가된다. 

국외 함정 MRO, 시스템 최적화·첨단 로봇·MR 기술 융합

세계 함정 MRO 시장을 선도하는 미국은 해군 운영 조선소 4개소와 민간 조선소 16개소 간의 긴밀한 협력 체계를 통해 함정 건조와 수리를 진행하고 있다. 미 해군은 최적화된 함대 대응 계획인 OFRP(Optimized Fleet Response Plan)를 가동해 MRO를 지원하고 있다. 하지만 최근 공정 지연에 따른 운항 손실 문제를 해결하기 위해 공정 효율화에 박차를 가하고 있다. 특히 항공모함과 핵잠수함 등 핵심 전략 자산은 해군 정비창에서 직접 관리하고 있다. 반면, 일반 함정은 해군해상시스템사령부(NAVSEA)의 통제하에 민간에 위탁하는 이원화 체계를 유지한다. 또한 미국 조선 연구 프로그램(NSRP)의 ASE 프로젝트를 통해 대형 시뮬레이션 모델링 시스템과 공정 계획률(POV Planer) 개발 등 생산성 향상을 위한 연구를 지속하고 있다.

기술적 측면에서는 제조용 로봇의 응용 범위가 단순 반복 공정을 넘어 인간과 협업하는 셀(Cell) 공정 방식으로 확장되는 추세다. 함정 정비 현장은 숙련공이 복잡다단한 업무를 수행해야 하는 대표적인 셀 공정 환경으로, 기존의 양산형 로봇과는 차별화된 접근이 필요하다. 이에 따라 현장에서는 재배치가 용이한 협동 로봇과 물류 이송 로봇을 연계해 다품종 소량 생산 및 정비에 최적화된 시스템을 구축하고 있다. 이를 통해 용접, 도장, IoT 기반 안전 관리 등 함정 수리 전반의 효율성을 증대시키고 있다.

마이크로소프트(MS)는 혼합현실(MR) 기술을 활용한 정비 지원 시스템을 선보이고 있다. 원격 렌더링과 객체 고정 기술(Azure Object Anchors) 등을 통해 물리적 거리를 극복한 정비 환경을 구현했다. 이러한 MR 기반의 원격 정비 지원은 복잡한 함정 시스템의 유지보수 시 전문가의 가이드를 실시간으로 현장에 투입할 수 있게 함으로써, 정비의 정확도를 높이고 소요 시간을 단축하는 혁신적인 솔루션으로 자리 잡고 있다. 

국내 함정 MRO 산업, 로봇 기술 도입과 지능형 공정 혁신

조선산업에서 글로벌 경쟁력을 보유한 우리나라 함정 MRO 산업 역시 기술 첨단화로 공정 효율을 극대화하고 있다. 함정 MRO 현장의 로봇 기술은 단순 반복 작업의 자동화를 넘어, 협동 로봇을 활용한 ‘자율화’와 스스로 학습하여 공정에 응용하는 ‘지능화’ 단계로 진화하고 있다. 특히 협동 로봇은 자율화와 지능화 사이의 가교 역할을 하며, 기존 자동화 공정이 달성하기 어려웠던 생산 효율성과 유연성을 동시에 제공한다. 이는 휴먼 에러가 잦거나 비정형적인 특성 탓에 전통적인 산업용 로봇으로는 대응이 불가능했던 작업을 자동화함으로써 정비 현장의 효율성을 획기적으로 높인다.

실제 함정 MRO 환경에서 로봇은 부품의 이송 및 분해부터 청락(녹 제거), 조립, 용접, 품질 검사에 이르기까지 광범위한 영역을 수행할 수 있다. 특히 조선소 생산 공정에서 검증된 용접 로봇 기술은 소조립부터 대조립 공정까지 핵심적인 역할을 담당한다. 카메라 비전을 통해 용접선을 추출하거나 레이저 비전 시스템 및 6축 다관절 로봇을 활용해 협소한 공간에서 정밀 용접을 수행하는 기술은 사람이 작업하기 어려운 극한 환경에서도 고품질의 정비 결과를 보장한다.

또한, 고중량 부품 이동이 잦은 정비창의 특성을 고려할 때 기존 지게차나 크레인을 대체하는 자율주행 무인 운송 로봇의 도입은 작업 능률을 극대화하는 핵심 요소다. 무인 운송 로봇은 빈번한 이송 작업에서 발생할 수 있는 사고 위험을 낮출 뿐만 아니라, 입고부터 출고까지의 물류 프로세스를 최적화하여 공간 활용도와 신속성을 동시에 확보한다. 이러한 로봇 기술의 전방위적 적용은 함정 MRO 인프라를 지능형 스마트 정비 체계로 탈바꿈시키는 결정적인 토대가 될 것이다.

시간기반정비 넘어 독자 시스탬으로 국내 함정 MRO 신뢰 강화

국내 함정 MRO의 기술 혁신은 기존의 사후 정비를 넘어 데이터와 AI를 활용한 예지 정비 체계로 빠르게 진화하고 있다. 국내 조선 산업이 선박 건조 중심에서 운항 전 주기의 유지·보수 서비스로 사업 영역을 확장함에 따라, 원격 모니터링을 통한 고장 진단과 상태 정보 제공이 제품 경쟁력의 핵심으로 부상했다. 

특히 함정의 가동률을 보장하기 위해 도입된 통합조건평가시스템(ICAS)과 상태기반정비(CBM) 기술은 정비 패러다임의 근본적인 변화를 이끌고 있다. 이는 기존의 정해진 주기마다 점검하는 시간기반정비(TBM)의 한계를 극복하고, 추진·전기 체계의 실제 상태를 실시간으로 분석하여 최적의 정비 시점을 결정하는 방식이다. 여기에 진동감지시스템(VDS) 데이터 기반의 모델 시뮬레이션과 데이터 학습이 더해져 추진 계통의 건전성을 정밀하게 예측하며, 장비의 비가동 시간을 최소화하고 있다.

비파괴 진단 기술인 음향방출시험(AET) 역시 함정 MRO의 신뢰성을 높이는 핵심 기술로 주목받고 있다. AET는 선체 구조물이나 탑재 장비에 응력이 가해질 때 발생하는 탄성파를 수집·분석하여 결함 초기 단계부터 손상을 감지해 낸다. 이 기술은 진단 범위가 넓고 재료의 제한이 없어, 빅데이터 및 AI 기법과 결합할 경우 장비 운영 중에도 실시간 모니터링과 결함 위치 식별이 가능하다. 결론적으로 이러한 디지털 진단 및 예지 기술의 고도화는 국내 함정 MRO 산업이 글로벌 시장에서 기술적 우위를 점하는 결정적인 발판이 될 것이다. 

VR/MR 기반의 교육 훈련 등 국내 함정 MRO 디지털 혁신

국내 함정 MRO 현장은 VR/MR 기반의 교육 훈련과 데이터 중심의 통합 관제 시스템을 도입하며 디지털 혁신의 정점을 찍고 있다. 한화오션은 실감형 가상현실(VR) 기반의 ‘VR 도장 교육센터’를 통해 실제 스프레이 분사 인터페이스와 AI 학습 알고리즘을 결합, 단순 시각화를 넘어 실제 공정과 동일한 훈련 환경을 구현했다. 또한 혼합현실(MR) 기술을 설계부터 유지보수, 승조원 교육까지 전 과정에 도입하여 실제 함정과 동일한 가상 체험 환경을 제공하고 있다. 특히 ‘DW-3000F 수상함 MR 시스템’은 기관실 장비를 태블릿 PC로 가시화하고 가상 환경에서 주요 장비의 작동 및 정비 절차를 직관적으로 확인할 수 있게 함으로써 정비 숙련도를 획기적으로 높였다.

해군과 해양경찰 정비창 역시 IoT 기반의 함정 정비 통합 관제 플랫폼을 통해 지능형 협업 환경을 구축하고 있다. 센서 네트워크 실증화와 모바일 정비 지원 시스템은 최적의 의사결정을 지원하고 정비 소요 시간을 대폭 단축하는 성과를 거두었다. 아울러 함정 설비 데이터의 암호화 기술을 통해 보안을 강화하는 한편, 빅데이터 기반의 리드타임 관리와 공정 최적화를 실현했다. 정비창 특화 EIP(Enterprise Information Portal), MES(Manufacturing Execution System), SCM(Supply Chain Management)​ 시스템을 활용한 공정 통합 관리 체계는 지능형 미들웨어 기술 및 실시간 환경·안전 관제 애플리케이션과 결합되어, 정비 효율성뿐만 아니라 작업 환경의 안전성까지 동시에 확보하는 스마트 정비 생태계를 완성해 나가고 있다.

디지털 전환을 통한 MRO 운영 효율화로 K-방산 강화 필요

현재 함정 MRO 분야가 직면한 인력 부족 문제를 해결하고 생산성 및 작업 안전을 동시에 확보하기 위해서는 해군 정비창과 수리 조선소 전반에 걸친 디지털 전환(Digital Transformation)이 선택이 아닌 필수라고 할 수 있다. 특히 무인수상정(USV), 무인잠수정(UUV) 등 유무인 복합 무기 체계의 도입이 본격화됨에 따라 기존 수상함이나 잠수함에 국한되었던 MRO 기술은 한계에 봉착해 차세대 정비 역량의 확보가 필요한 상황이다.

혁신을 위해서는 복잡한 공정 간 연결을 통한 통합 관제 시스템 구축과 외주 협력업체들과의 긴밀한 협업 관리 체계가 뒷받침되어야 한다. 데이터에 기반한 최적의 생산관리와 더불어 수리 및 개조 과정에서의 오류를 방지하기 위한 정비 이력 데이터의 실시간 동기화가 필요하다. 또한 VR·AR·MR 등 가상화 기술을 접목한 표준 정비 매뉴얼 시스템을 구축한다면 함정의 운영 유지 능력을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 결국 데이터와 가상화 기술을 중심으로 한 지능형 MRO 생태계 조성은 우리나라 군의 전력 유지뿐만 아니라 최근 증가하는 해외 함선 MRO 수주 및 K-방산의 서비스 경쟁력을 한 단계 상승시킬 수 있을 것으로 보인다.