군 조종사가 마주하는 조종석 환경은 단순한 착좌 공간이 아니라 생존성과 임무 수행 능력을 좌우하는 핵심 시스템입니다. 고속 기동으로 인한 기계적 스트레스, 장시간 비행의 피로 누적, 강한 진동·가속도 환경까지 고려하면, 시트 설계는 조종사 보호와 성능 향상 모두를 책임지는 중요한 기반이 됩니다.
최근 군 항공 분야에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 기술로 5/50/95 분위 등 백분위 기반 3D 페르소나 모델이 각광받고 있습니다. 과거의 단순 치수 기반 설계가 해결하지 못했던 체형 다양성과 현실적 착좌 문제를 정밀하게 반영하기 위해, 체표 곡률과 체적·단면·관절 가동범위까지 포함된 3D 기반 데이터가 필수 요소가 되고 있기 때문입니다. 최근 방위산업과 항공 생체공학 분야에서도 조종사 치수, 다관절 도달범위, 시야각, 좌식자세 3D 형상 데이터의 중요성이 꾸준히 제기되며, 정밀 인체데이터 활용은 이제 군 조종 환경에서 선택이 아닌 필수로 자리 잡고 있습니다.
백분위 페르소나 모델의 필요성
군 조종사 집단은 동일한 훈련을 받더라도 체형 분포는 크게 다릅니다. 작은 체형의 5분위 조종사는 페달이나 스틱 접근성이 떨어질 수 있고, 큰 체형의 95분위 조종사는 공간 부족과 압박 문제를 겪기도 합니다. 따라서 모든 조종사가 안정적으로 기동할 수 있도록 하기 위해서는 다양한 체형 분포를 대표할 수 있는 백분위 3D 모델이 필수적입니다. 기존에는 신장, 앉은키, 다리길이 같은 선형 치수를 기반으로 대표 모델을 만들었지만, 이는 실제 조종석에서 발생하는 체표 밀착, 허리 굴곡, 골반 회전, 어깨 경사 같은 3차원 변화까지 반영하지 못했습니다.
반면 3D 페르소나 모델은 신체의 체적, 곡률, 단면 형태, 연부조직 변형까지 재현할 수 있어 시트, 페달, 스틱, HUD 시야각에 미치는 영향을 정확히 계산할 수 있습니다. 그 결과 작은 체형은 무엇이 불편한지, 큰 체형은 어디가 부딪히는지, 평균 체형은 어떤 조건에서 피로도가 증가하는지를 수치로 확인할 수 있습니다. 이는 조종석 설계 기준을 더욱 과학적이고 체계적으로 만드는 중요한 기반입니다.
조종석 설계에 반영되는 핵심 인체 치수
조종석 설계에서 가장 중요한 요소는 조종사의 신체가 조종 장비와 어떻게 상호작용하는가입니다. 이 과정에서 다리길이와 발 도달범위, 팔과 어깨의 도달범위, 착좌 시 골반 정렬과 H-point, 조종 중 시야각(Eye Point)이 핵심 기준이 됩니다. 최근 항공 생체역학 연구에서도 이러한 항목들은 조작성과 안전성에 직결되는 영역으로 분류되며, 실제 조종사 설계와 시뮬레이션 과정에서 핵심 데이터로 사용되고 있습니다. 특히 다리·팔·등/허리 부위는 조종석 구조물과 직접적으로 접촉하거나 영향을 받는 부위이기 때문에 우선적으로 고려해야 하는 부분입니다.
H-point는 조종사가 시트에 앉았을 때 엉덩이 위치를 나타내는 기준점으로, 시트 기울기, 등받이 각도, 쿠션 구조, 충격 흡수 장치 설계의 기준이 되는 핵심 요소입니다. 또한 관절 가동범위(팔꿈치 각도, 무릎 굽힘각, 목 회전 각도 등)를 3D 스캔 기반으로 확보하면, 조종사의 경추·요추 부담을 최소화하는 자세를 계산할 수 있어 피로 누적을 줄이고 임무 지속성을 높여줍니다. 3D 페르소나 기반 치수는 단순 치수를 넘어 신체의 실제 움직임을 가시화할 수 있다는 점에서, 기존 설계 방식과 비교할 수 없을 만큼 높은 정밀도를 제공합니다.
3D 페르소나 기반 조종석 맞춤 설계 과정
3D 페르소나를 활용한 조종석 설계는 전체 프로세스가 디지털 기반으로 전환되는 것을 의미합니다. 첫 단계는 조종사의 전신을 좌식 자세로 3D 스캔하여, 표면 형상·관절축·체적·단면 등을 정제하는 작업입니다. 다음으로 정제된 데이터를 기반으로 다관절 도달범위 분석, 시트·페달·조종간 접근성 평가, Eye Point 중심 시야각 계산, 비상탈출 UX 모델링이 이루어집니다. 비행 환경은 고정된 자세가 아니라 지속적으로 변화하는 자세의 연속이기 때문에, 상체 전굴·후굴, 골반 회전, 발목 굽힘에 따른 체형 변화를 함께 시뮬레이션하며 현실적인 기동 환경을 구현합니다.
백분위 페르소나 모델을 각각 적용하면 체형별로 발생할 수 있는 설계 리스크를 사전에 식별할 수 있습니다. 예를 들어 5분위 모델은 페달 접근성이 부족해 시트 전진 기능이 필요할 수 있고, 95분위 모델은 어깨 폭이나 허벅지 두께로 인해 공간 간섭이 발생할 가능성을 미리 확인할 수 있습니다. 이러한 접근은 조종석의 구조적 안전성뿐 아니라 조종사가 느끼는 체압 분포, 피로도, 조작성까지 예측할 수 있어 전체 시스템의 신뢰성과 효율성을 크게 높입니다.
군 인체데이터의 전략적 가치와 확장 가능성
군 조종사와 같은 특수 직군의 인체데이터는 방위산업 전체에서 매우 높은 전략적 가치를 지닙니다. 극한 환경에서 임무를 수행하는 조종사는 일반 사용자와 체형, 근골격 특성, 동작 패턴이 다르기 때문에, 실제 사용 환경에 기반한 정밀 데이터를 확보해야만 정확한 장비 설계가 가능합니다. 최근 군 연구기관과 항공 생체공학 분야에서는 좌식자세 치수, 다관절 도달범위, 전투 장비 착용 시 체표 변화, 비상탈출 UX, 시야각 데이터가 향후 필수적으로 확보해야 하는 항목으로 제시되고 있습니다.
이러한 데이터는 전투기 조종석뿐 아니라 헬기·전투차량·지휘체계 HMI 설계, 방탄복·헬멧·산소마스크 설계, 우주항공 장비까지도 확장 적용될 수 있습니다. 나아가 군 전용 디지털 휴먼 기반 시뮬레이터, 전투 피로도 예측 AI 모델, 전투복 및 항공복 패턴 설계, 착용형 장비의 압박/체압 분석 등 미래형 기술 개발에서도 핵심 데이터로 활용됩니다. 장기적으로는 고령 조종사, 여성 조종사, 신병 등 다양한 사용자 군을 반영한 체형 데이터가 필요하며, 이는 군 장비의 안전성과 임무 완성도를 크게 높이는 중요한 자산이 될 것입니다.
사람 중심 조종 환경을 실현하는 컴포랩스의 기술
이원섭 컴포랩스 대표는 국산 유틸리티 헬리콥터(KUH) 수리온 조종실, 국지방공레이더 조작 콘솔, 자동차 운전석, 컨트롤룸 등의 인간공학적 설계에 참여하여, 설계에서 요구되는 핵심 요소들을 단순 치수 수준이 아니라 실제 비행자세를 반영한 데이터로 분석하여, 조종석/조종간/페달/HUD 등 구성요소의 최적 배치를 수행한 경험이 있습니다. 이러한 경험을 기반으로 컴포랩스는 정밀 3D 인체 데이터 분석 기술, 페르소나 자동 생성 알고리즘, 다관절 도달범위 평가 기술, 시야각 분석, 좌식자세 기반 H-point 모델링을 결합한 통합형 솔루션 등을 연구하고 있습니다. 또한 컴포랩스는 국내외 3D 대표 모델을 구축하고 있으며 체형, 성별, 연령, 근골격 특성 등을 반영한 세분화된 페르소나 세트를 제공하여 인간공학적 설계 역량을 강화하고 있습니다.
컴포랩스는 앞으로도 방위산업, 우주항공, 모빌리티 분야에서 사람 중심 설계를 실현하는 데이터 기반 기술을 제공하며, 군 조종 환경의 안전성과 성능을 한층 더 높이는 파트너로 함께할 것입니다.
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