- 드론 운용 및 對 드론 방어체계 - 

연합군에 의해 지도상에서는 사라졌지만 한때 시리아 및 이라크 북부를 점령하고 있던 국제 테러조직 ISIS(DAESH)는 상용 드론을 이용한 다양한 공격 수단을 개발하여 정부군과 연합군을 괴롭혔다. 초기에는 정찰만 하던 것이 40mm 고폭탄이나 수류탄  투하할 수 있도록 개조하여 공격을 감행함으로써 수많은 피해를 입혔다.

연합군에게 탈취된 ISIS의 드론과 개조된 40mm 고폭탄(회전 및 안정된 투하를 위해 셔틀콕 장착) 

<출처 - KRG:이라크 쿠르드 자치 정부 홍보자료> 

ISIS 이후에도 드론을 이용한 공격은 잔존세력과 알 카에다(Al-Qaeda)와 기타 테러조직들에 의해서도 자행되고 있으며 이로 인해 드론 방어 체계에 대한 군사적 관심이 높아지고 있다.

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예멘군을 공격한 후티 반군의 고정익 드론: 드론의 자폭으로 예멘군 장성을 포함하여 20여 명 사상

<출처 - https://www.youtube.com/watch?v=i_ynRdprWWA>

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앞서 언급한 것처럼 드론이 테러 등 군사적 공격 수단으로 만 사용되는 것만은 아니다. 오히려 불특정 다수와 공공의 안녕에 위해를 주는 수단으로도 활용되고 있다.

 단적인 사건을 예로 들어보자. 첫 번째 사건은 2015년 서울 국제 항공우주 및 방위산업 전시회(ADEX2015)가 진행되던 서울공항에서 벌어진 사건으로 최신예 전투기인 “F-22”의 시범비행이 진행되던 중 확인 미상의 드론이 난입하여 시범비행을 방해한 사건이 있었다. 이때 범인은 발견 못했지만 많은 민간인들이 군집한 상황에서 전투기와 충돌했더라면 큰 사고로 이어질뻔한 아찔한 사건이었다. 두 번째 사건은 얼마 전 벌어진 사건으로 고리원자력발전소 인근에서 40대 남성이 불법으로 드론 비행을 한 사건이다. 국가 중요 시설 주변의 드론 비행이 자체가 금지인 상황에서 보란 듯 벌어진 사건은 드론과 관련한 문제가 남의 일이 아님을 시사한다.

ADEX2015에서 시범비행 중인 F-22 RAPTOR 전투기   <출처 – 美 공군 홈페이지>

이처럼 드론과 관련된 문제가 불거지다 보니, 최근 드론을 이용한 기술뿐만 아니라 드론 방어 체계에 대한 연구가 국내에서도 활발하게 진행되고 있다. 육군 역시 마찬가지이다. 육군에서는 드론봇 전투체계와 함께 드론 방어 체계에 대한 연구와 관련 사업을 지속 추진하고 있다. 그럼 도대체 어떤 기술이 연구되고 있는지 알아보자.

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보안은 생명이라는 말을 군필자가 아니더라도 누구나 한 번쯤 들어봤을 단어이다. 드론과 보안은 무슨 관계가 있을까? 우리가 흔히 아는 드론은 크게 두 가지 방식에 의해 조종하게 된다. 하나는 조종자와의 실시간 통신에 의한 조종 방식인데 가장 전통적인 방식이라 할 수 있으며 일반적으로 드론에 장착된 카메라에 의해 수집된 영상 정보를 조종자가 보면서 조종하는 방식이다.

카메라가 장착된 상용 드론과 스마트폰에 연결되는 컨트롤러 장비

<출처 –  amazone.com>

이러한 드론 체계는 근거리 교신이 주를 이루는 소형상용 드론이나 도심지작전 등에 사용되는 군사용 드론에 적용된다. 이 방식의 경우 조종자와 드론 간에 송수신 되는 통신체계가 중요하다. 조종자와 드론 간에 사용되는 주파수 출력보다 강한 출력의 전파가 간섭하면 드론은 조종 불능 상태가 된다. 이것이 바로 재밍(Jamming)이다.  

두 번째 방식은 자동비행 방식이다. 자동비행은 미리 내장된 좌표 및 항로로 비행하는 방식과 프로그램에 의해 학습되어 스스로 판단하는 인공지능(AI)에 의한 비행 방식이 있으며 요즘은 첫 번째와 두 번째 방식 모두가 융합된 방식으로 사용되는 경우도 있다. 북한에서 침투했던 드론의 경우 미리 프로그램된 항로를 GPS 수신으로 비행했던 경우이다.

그러면 보안은 무슨 관계인가? 눈치가 빠른 분들은 이미 알아차렸겠지만 위의 비행 방식 모두 전파방해에 취약하다. 우리 군이 사용하는 드론은 모두 실시간 조종 또는 자동항법에 의한 방식이다. 이것은 우리 군뿐 아니라 현존하는 모든 드론이 그렇다. (※ 물론 AI에 의한 비행은 조금 다르며, 차후 언급할 예정임)

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드론 방어 체계는 현대판 창과 방패의 싸움이다. 물론 미사일 방어체계(MD)나 트로피(대전차무기에 대한 능동방어 체계-이스라엘 개발) 체계의 경우도 그렇지만 드론 방어 체계 역시 공격과 방어를 동시에 개발해 나가야 한다. 적의 방어를 뚫고 드론을 운영하는 한편, 적 드론의 공격을 동시에 방어해야 하기 때문이다.

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주파수 대역별 對 드론 사용 영역 <출처 – 트라이셀 인터내셔널 부설연구소 오세진 연구소장>

드론 방어 체계는 탐지 – 식별 – 대응 단계로 진행되며 세 가지 단계 모두 현재 기술적 진보를 이루었고 계속 발전하고 있다. 이중 마지막 대응 단계는 직접 공격하는 하드 킬(Hard Kill) 방식과 전파방해 등에 의한 조종 불능 상대로 만드는 소프트 킬(Soft Kill) 방식으로 나뉜다. 하드 킬의 경우 다양한 방식이 있다.

 

맹금류에 의한 드론 포획  <출처 : 프랑스 공군 홈페이지>

 초기에는 가시거리 내에서 드론에 그물을 장착하여 다른 드론을 포획하거나 맹금류(프랑스 등에서 도입)를 이용한 방법들도 등장하였지만 현재는 군을 중심으로 산탄총이나 휴대용 대공미사일을 사용하고 있으며 레이저를 이용한 대응체계도 실용화 단계에 와있다.

※ IS의 드론에 의한 정찰 및 공격에 대한 대응책 일환으로 드론 요격 실험 중인 Raytheon의 stinger 대공미사일

<출처 : https://www.youtube.com/watch?v=h75hxN-hcMQ>

​두 번째 소프트 킬(Soft Kill) 방식 중 대표적인 것이 전파방해이다. 이는 드론을 방어하는 방법이기도 하면서 적의 전파방해에 대응하기 위한 방법으로도 중요하다. 전파방해의 방식은 드론이 조종신호를 받지 못하도록 직접 방해전파를 조사하는 방법(지향성)과 선택한 지역 전체를 특정 주파수 외에 교신하지 못하도록 하는 방식 두 가지가 있다.

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지향성 전파방해 체계는 고출력의 전파를 총으로 공격하듯 특정 방향으로 발사하여 공격하는 방법으로 일반적으로 휴대성이 용이한 장비이다. 드론의 조종에 사용되는 전파보다 강력한 출력의 전파를 내보내면 조종신호를 수신하지 못하기 때문에 드론 운영이 불가능해진다. 무전기나 라디오 수신 시 다른 주파수의 간섭에 의해 잡음이 생기는 원인과 같다. 단점이라면 일정 거리에 들어와야 사용이 가능하기 때문에 드론 방어 체계에서 최후의 수단으로 활용된다. 드론 자체를 해킹하여 조종자의 권한을 강탈하는 방법이 있으나 이는 컴퓨터에 사용되는 백신과 바이러스처럼 계속해서 적의 운용체계를 파악하고 대응해야 한다.

총기 장착형 휴대용 드론 재머 <사진출처 : 정진만>

 

지상 장착형 휴대용 드론 재머 <사진출처 : 정진만>

지향성 전파방해 장치가 휴대용만 있는 것은 아니다. 가시거리에 들어와야 사용이 가능하던 것을 레이더와 광학장치를 연결하여 자동으로 탐지 및 식별 후 조종자의 선택에 의해 자동조준 후 공격하는 방법까지 실용화되어 운용 중이기도 하다.

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지상 장착형 휴대용 드론 방어 체계(Drone-Dome)

<출처 – Rafael사 홈페이지>

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아군의 입장에서 적이 위와 같은 방어 체계를 사용한다면 어떻게 대응해야 할까? 일단 현재는 재밍에 대한 대응방법은 없다. 운용 전파와 방해전파 중 더 신호가 센 쪽이 이기는 것이기 때문이다.

따라서 첫째로는 사전 정찰이나 대응 팀을 투입하여 적 방해전파 시스템을 파괴 또는 무력화한 후 드론은 운용하는 전술적 방법을 취해야 한다.

두 번째로 GPS 수신에 의한 자동비행 방법이다. 문제는 앞에서도 언급했지만 이미 북한을 비롯한 주변국은 GPS 교란 체계를 운용하고 있고, 또한 북한의 해킹 능력은 수차례 검증된 상태이다. 때문에 군에서는 상용 주파수와 다른 군용 GPS를 운용하고, 드론에 사용되는 부품 자체를 보안이 강화된 하드웨어와 다중 해킹방어 체계를 사용하는 보안 소프트웨어를 도입하고 있다.

세 번째로 사전에 입력된 지형정보를 활용하여 스스로 탐지하고 판단하여 비행하는 방법이다. 이는 충분한 데이터 수집과 지향 탐지 및 추적에 관한 기술 축적이 우선되어야 하는데 현재 인공지능(AI)의 발전은 이를 곧 가능하게 할 것으로 판단된다.

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창과 방패의 싸움은 기술력의 차이가 승패를 좌우하게 되는 것이 이치이다. 끝이 없이 계속되는 싸움에서 이기기 위해 육군 역시 끊임없이 연구와 개발을 하고 있다.

 '무엇이든 막는 완벽한 방패'와 '무엇이든 뚫어버리는 창'을 동시에 지닌 드론을 볼 날도 머지않은 것 같다는 것은 너무 큰 기대일까.