1단계 추진 후 ADD는 연구개발 추진 과정에서 다양한 문제들이 발생하였다. 연구 인력들은 전공과 전문성에 따라 각종 사업에 교차 투입되는 매트릭스 구조로 운영되었기 때문에 1·2부소장 관할 영역에 모두 투입되는 사례가 다수 발생하였다. 또한 기술 연계성과 연구 인프라 사용 측면에서도 한계가 발생하였다. 이에 ADD는 방위사업청과의 논의를 통해 통합적 기술 중심 조직으로의 변화 방안을 재수립하고, 2012년 ADD 이사회 보고 후, 종합연구소 체제로 구조를 되돌렸다. 2013년 출범한 박근혜 정부는 조직 측면에서 단일 국방연구기관 체제로서의 역할을 강화하는 정책을 추진하면서 구조 개혁은 중단되었다.