[논문]국가중요시설 방호를 위한 안티드론 시스템 구축 방안 연구

황순필; 김두환

doi:10.14400/jdc.2020.18.11.247

국가중요시설 방호를 위한 안티드론 시스템 구축 방안 연구
A Study on the Establishment of Anti-Drone system for the Protection of National Important Facilities 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.18 no.11, 2020년, pp.247 - 257

황순필 (대전대학교 대학원) , 김두환 (육군본부 정보작전참모부)

초록
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본 연구는 범죄 집단이나 테러리스트 등 악의적 의도로 사용되는 드론으로부터 국가중요시설 방호를 위한 효과적인 안티드론 시스템 구축 방안을 제시하는 데 목적이 있다. 연구목적 달성을 위해 안티드론 시스템에 관한 기술 및 정책 보고서, 제조업체의 공개 자료, 학술 연구논문을 검토하고, 드론 관련 분야의 전문가를 대상으로 안티드론의 복합적인 대응체계 구축과 관련한 인터뷰를 실시하였다. 연구결과, 탐지체계는 다양한 센서의 장단점을 보완하여 탐지율을 향상시킬 수 있도록 중첩·혼합운용하는 것이 효과적이며, 무력화 수단은 소프트킬 방식과 하드킬 방식을 배비하여 작전환경에 맞게 선택적으로 사용할 수 있도록 융통성을 확보하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 다시말해 불법드론 사전관리체계 정립, 탐지자산 혼합 및 중첩운용, 적합한 대응방안 결정, 무력화 수단 다중배비 등이다. 이러한 중첩·복합적 안티드론체계 운용을 통한 국가중요시설에 대한 방호체계 구축이 무엇보다 시급한 과제라 할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Purpose of this study is to present effective Anti-Drone systems to protect national important facilities against drones that are illegally used by crime groups and terrorists with malicious intents. In order to accomplish the purpose of the study, technical and policy reports regarding Anti-Drone systems, open documents from manufacturers and various research papers are reviewed, and in-depth interviews with experts were conducted. Studies have shown that it is effective to overlay and mix different detection systems so that they can improve detection rates by supplementing each other's advantages and disadvantages, and that the means of incapacitation need to acquire flexibility by using both soft-kill and hard-kill methods in accordance with operational environment for the effective usage. In other words, the establishment of an illegal drone pre-management system, mixed and overlapping detection assets, determining appropriate countermeasures, and multiple distribution of means of incapacitation. The establishment of a protection system for important national facilities through the operation of overlapping and complex anti-drone systems is the most urgent task.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. World Cases of Drone Terrorism[5, 6]
표 Table 2. A Proactive Study on Drone
표 Table 3. A Proactive Study on Anti-Drone
표 Table 4. Comparing Anti-Drone Detection Technologies[1]
표 Table 5. Comparing C-UAS mitigation measures[1]
그림 Fig. 1. Anti-Drone System (Author-Directed Creation)
그림 Fig. 2. Detection System (Author-Directed Creation)
표 Table 6. C-UAS INTERDICTION METHODS[33]
그림 Fig. 3. Interdiction System (Author-Directed Creation)

AI 본문요약
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문제 정의

기존 많은 연구가 개별적으로 단편적인 안티드론 기술 연구이거나 일반적인 해외 드론과 관련한 무력화 기술들을 소개하는 경향들이 있고, 무엇보다 국가중요시설의 큰 축에 해당하는 군시설과 관련한 대응방안은 아쉬운 측면이 있었다. 따라서 군조직내 드론의 군사적 활용방안과 그로 인한 안티드론에 대한 대응방안에 대한 실질적인 경험요소가 있는 군부대 현장 중심의 실효성 있는 대응방안을 마련하고자 델파이 조사를 병행한 것이다. 이종성(2006)[27]과 최규리(2012)[28]의 델파이 방법대로 군내부의 일반적인 여론조사방법과 전문가협의회의 장점 모두를 결합하여 적용할 수는 없었지만, 군내부 중요시설에 대한 현장의 특수한 상황을 충분히 반영하고 실효성 있으면서 신뢰할 만한 안티드론 대응방안 연구결과를 도출하기 위해 군내 근무경력 20년 이상의 영관급 군전문가들로 패널을 구성하였다.
따라서 본 연구는 범죄 집단이나 테러리스트 등 악의적 의도로 불법 사용되는 드론으로부터 국가중요시설을 방호하기 위한 효과적인 안티드론 시스템 구축 방안을 제시하고자 하였다[4]. 이러한 연구목적 달성을 위해 안티드론 시스템에 관한 기술 및 정책 보고서, 제조업체의 공개 자료, 학술 연구논문 등 문헌연구를 통하여 어떤 기술이 이용 가능하고 어떤 기술이 개발되고 있는지 중점적으로 검토하였으며, 이를 통해 안티드론 시스템 구축과 관련한 효과적인 방안을 도출하기 위하여 군내부 드론과 관련한 실무경험자와 운용전문가 위주로 복합적인 안티드론체계 구축과 관련한 인터뷰를 실시하였다.
따라서 본 연구는 최근 안티드론 기술이 국가중요시설 방호에 사용될 수 있는 여러 가지 기술을 검토하여 드론의 위협으로부터 국가중요시설을 방호하기 위한 효과적인 안티드론 시스템 구축 방안을 제시하고자 하였다. 연구결과, 탐지체계는 다양한 센서의 장단점을 보완하여 탐지율을 향상시킬 수 있도록 중첩·혼합운용하는 것이 효과적이며, 무력화 수단은 소프트킬 방식과 하드킬 방식을 배비하여 작전환경에 맞게 선택적으로 사용할 수 있도록 융통성을 확보하는 것이 효과적인 것으로 드러났다.
여러 가지 연구들은 일부 국가중요시설에 대한 안티드론 대응체계 구축과 관련한 대응방안들이 연계성있게 구축되어 있지 않고, 특히, 국가중요시설중 하나인 군시설에 대한 드론의 영역확장과 그로 인해 고민하여야 하는 안티드론의 실질적인 대응방안들이 확정적으로 수립되어 있지 못한 실정이다. 본 연구에서는 군부대와 군시설운용의 경험을 비추어 국가중요시설에 대한 드론테러 및 그에 대한 예방과 무력화를 위한 안티드론 대응방안을 수립하고 해결방안을 제언할 수 있도록 우선적으로 드론탐지 및 무력화기술과 관련한 선행연구결과를 종합하며, 4장에서 이에 대한 군내부 드론분야 운용 전문가, 안티드론 체계구축과 관련한 차별화된 의견들을 제시할 수 있는 해당분야 전문가들의 의견들을 반영하여 차별화된 대응방안 수립을 고민해 보고자 한다.
무엇보다 델파이 패널 (Delphipanel, 델파이 토론 참여자)들이 반복되는 델파이 절차속에 前단계의 의견들을 수정하고 피드백하는 과정에서 서로 공개되지 않고 상호간 직접적인 접촉없이 이루어진다는 점이 군조직과 가장 부합한 절차인 것이다. 본 연구에서는 델파이 방법을 3회에 걸쳐 질문을 하면서 각 단계에서의 대응방안 수렴을 위한 절차들을 진행하였고, 1차 개방형 질문(open-endedquestion)으로부터 2차 구조화된 폐쇄형 질문들을 만드는 과정을 통해, 안티 드론 체계 구축과 관련하여 정리되고 개념화된 복합적인 안티드론 대응체계 구축방안을 제시하고자 하였다.

제안 방법

드론 비행 중 모터와 프로펠러에서 발생하는 소리를 인식하여 탐지한다. 탐지된 음향이 드론이 방출하는 음향 인지 여부를 식별하기 위해서는 모든 드론에 대한 음향 데이터베이스를 사전에 구축해 놓아야 한다.
따라서 본 연구는 범죄 집단이나 테러리스트 등 악의적 의도로 불법 사용되는 드론으로부터 국가중요시설을 방호하기 위한 효과적인 안티드론 시스템 구축 방안을 제시하고자 하였다[4]. 이러한 연구목적 달성을 위해 안티드론 시스템에 관한 기술 및 정책 보고서, 제조업체의 공개 자료, 학술 연구논문 등 문헌연구를 통하여 어떤 기술이 이용 가능하고 어떤 기술이 개발되고 있는지 중점적으로 검토하였으며, 이를 통해 안티드론 시스템 구축과 관련한 효과적인 방안을 도출하기 위하여 군내부 드론과 관련한 실무경험자와 운용전문가 위주로 복합적인 안티드론체계 구축과 관련한 인터뷰를 실시하였다.
따라서 군조직내 드론의 군사적 활용방안과 그로 인한 안티드론에 대한 대응방안에 대한 실질적인 경험요소가 있는 군부대 현장 중심의 실효성 있는 대응방안을 마련하고자 델파이 조사를 병행한 것이다. 이종성(2006)[27]과 최규리(2012)[28]의 델파이 방법대로 군내부의 일반적인 여론조사방법과 전문가협의회의 장점 모두를 결합하여 적용할 수는 없었지만, 군내부 중요시설에 대한 현장의 특수한 상황을 충분히 반영하고 실효성 있으면서 신뢰할 만한 안티드론 대응방안 연구결과를 도출하기 위해 군내 근무경력 20년 이상의 영관급 군전문가들로 패널을 구성하였다. 무엇보다 드론과 관련한 운용 및 안티드론 대응방안에 대한 실질적인 의견을 제시할 수 있는 7명으로 국한하여 패널을 구성하였으며, 이중에는 육군에서 운용중인 드론관련 사업담당자와 드론봇전투체계 정책관여자 등까지 포함되어 있으므로 그 신뢰성은 높다 할 수 있다.

대상 데이터

고강도의 광선이나 레이저를 사용하여 드론의 카메라를 마비시키고 레이저 에너지로 드론 기체의 핵심 부분을 파괴하여 지상으로 추락시킨다. 개발 비용이 많이 들지만 운용 비용이 저렴하다.

이론/모형

본 연구에서는 보다 효과적인 안티드론 시스템 구축방안에 대한 개선된 방안 수립을 위해, 앞서도 언급했듯 각종 문헌연구와 함께 간략한 델파이 조사법을 준용하였다. 기존 많은 연구가 개별적으로 단편적인 안티드론 기술 연구이거나 일반적인 해외 드론과 관련한 무력화 기술들을 소개하는 경향들이 있고, 무엇보다 국가중요시설의 큰 축에 해당하는 군시설과 관련한 대응방안은 아쉬운 측면이 있었다.

성능/효과

세계 시장에 공개된 안티드론 시스템은 다양한 탐지 및 무력화 기술을 사용하고 있는데, Table 6은 Michel(2018)이 세계의 안티드론 시스템을 조사한 결과로, 무력화 시스템 147개 중에서 96개 시스템이 전파방해 기술을 사용하고 있고, 약 30개의 시스템이 포획 및 파괴 등 물리적 타격 기술을 사용하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 어떠한 시스템도 100% 무력화는 불가능하여 작전환경을 고려하여 2개 이상의 시스템을 복합 운용하는 것이 효과적인 것으로 드러났다.
앞에서 살펴본 바와 같이 어떠한 시스템도 소형 드론에 대한 완벽한 대응 기술을 보유하지 못하기 때문에 장단점을 보완할 수 있는 시스템 구축이 효율적인 것으로 나타났다.
연구결과, 탐지체계는 다양한 센서의 장단점을 보완하여 탐지율을 향상시킬 수 있도록 중첩·혼합운용하는 것이 효과적이며, 무력화 수단은 소프트킬 방식과 하드킬 방식을 배비하여 작전환경에 맞게 선택적으로 사용할 수 있도록 융통성을 확보하는 것이 효과적인 것으로 드러났다.

후속연구

드론의 창이 날카로워지면 안티드론 방어 시스템도 더 견고하게 구축되어야 하는데, 한 번에 해결할 수 있는 시스템을 찾는 것은 어려운 일이 아닐 수 없다. 각 기술의 장점을 활용한 복합·융합적인 방호시스템을 구축하여 방어망을 이중삼중으로 견고하게 중복 구비해야 비로소 안전한 환경 조성이 가능할 것이다.
따라서 한번에 감시할 수 있는 공간 면적을 분할하고, 드론의 접근 속도를 고려하여, 순차적으로 탐색한다면 효과적이다. 물체 포착시 자동으로 경보하고 추적하는 기능을 보강한다면 탐지 거리를 확장할 수 있다. 또한 식별능력 제고를 위해 네트워크를 활용하여 모든 드론에 대한 외형 및 비행자세, 주파수 특성, 음향 특성 등 데이터베이스를 사전에 구축해야 한다.
소형 드론의 확산으로 안티드론 시스템은 향후 분쟁에서 필수적인 시스템이 될 것이다. 사전 관리체계를 정립하여 합법적인 드론이 정상적으로 운용할 수 있도록 법과 제도적 정비가 선행되어야 하지만 불법 드론의 치명적인 공격으로부터 국가중요시설을 방호하기 위한 탐지 → 식별 → 결정 → 타격의 절차를 적용한 대응 시스템 구축이 필요하다.
물론 그럼에도 드론의 특성을 고려할 때 이를 완벽히 방호할 수 있는 체계를 구축한다는 것은 불가능하다는 한계는 엄연히 존재할 수 있다. 현존 기술을 가장 효율적으로 활용할 수 있는 대응 방안 모색과 드론 제작기술에 걸맞는 안티드론 솔루션을 지속적으로 모색함과 아울러 인티드론 기술 개발을 위한 차후 연구 과제를 꾸준히 도출하는 노력이 필요할 것으로 사료된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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