[채상우의 스카이토피아]①안티드론의 모든것..탐지방법과 한계

[이데일리 채상우 기자] 인간의 삶을 윤택하게 해주기 위한 기술들은 때때로 삶을 피폐하게 하는 부작용을 가져오기도 한다. 드론 역시 마찬가지다. 시각의 진화, 운송업의 혁신 등을 일으켰지만 사생활 침해, 테러 위협 등 부정적인 측면도 간과할 수 없다. 이를 막기 위한 안티드론산업도 드론의 성장 만큼 빠른 속도로 떠오르고 있다.

29일 특허청에 따르면 안티드론 관련 국내 특허출원 건수는 2013년 이후 4년 동안 꾸준히 늘었다. 안티드론은 테러, 범죄, 사생활 영역 침입이나 감시, 조작 미숙에 의한 사고 문제 등을 일으키는 것을 막는 기술이다. 안티드론 기술 특허출원은 2013년 1건에 그쳤지만 2014년 9건, 2015년 17건, 지난해 19건으로 계속 늘었다.

국내에서 안티드론 산업을 선도하고 있는 기업은 STX다. STX는 지난해초부터 안티드론산업의 비전을 엿보고 독일 ‘디드론(DeDrone)’과 함게 국내에서 안티드론 시장을 개척하기 시작했다.

STX는 안티 드론이라는 새로운 공중(空中) 보안 패러다임에 주목한다. 일반적으로 안티 드론 기술은 기존 군의 공중방위 3단계인 ‘공중감시-식별-요격’이라는 개념을 저고도 초소형 드론의 영역으로 가져와 ‘탐지-식별-무력화’라는 3단계로 규정한다. 내 공역에 들어온 소형 물체를 탐지하고, 이것이 드론인지 아니면 새와 같은 다른 물체인지 식별해 원치 않는 드론의 침입일 경우 무력화해 위협을 해소하는 방식이다.

각 단계가 모두 중요하지만, 이 중 가장 중요하고도 어려운 것은 ‘탐지’다. 드론을 날려보면 생각보다 드론이 작고 조용하게 느껴진다. 약 80m 정도만 상공으로 올라가도 조종자조차 내 드론이 어디 있는지 찾기가 어렵다. 만약 드론이 법적 최대 허용 고도인 150m 상공을 비행해 일정 지역을 침입한다 해도 그 아래 보안 인력과 장비는 이를 전혀 감지하지 못할 수 있다.

일례로 2015년 일본 수상관저 옥상에서 발견된 세슘 드론은 착륙한지 13일 만에 발견됐는데 조사 당국이 착륙 시점을 정확히 파악할 수 없어 자수한 범인의 진술에만 의존했다. 일본에서 가장 삼엄한 보안수준을 유지하는 수상관저이지만 조그만 드론이 위험 물질을 운반하는 것을 전혀 감지하지 못한 것이다. 아무리 드론을 포획하고 파괴할 수 있는 최상의 무력화 기술이 개발된다 해도 침입을 탐지하고 경보를 내리지 못하면 무용지물일 뿐이다

◇드론 탐지 방법과 한계

드론탐지 기술은 크게 액티브(Active) 방식과 패시브(Passive) 방식으로 나뉜다. 액티브 방식은 레이더를 이용하는 것으로, 현재 드론탐지 기술에서 가장 각광받고 있는 영역이다. 세계 유수의 방위산업 업체들이 기존의 방공 레이더를 개량해 초소형 드론을 탐지하도록 개발하고 있다. 레이더가 저고도 항적을 탐지하면, 고성능 전자광학 적외선 장비(EOIR) 카메라가 항적을 확대해 사진을 찍는다. 이때 오퍼레이터는 사진의 외형을 통해 드론인지 아닌지 식별하고, 전파 교란 장비를 발사해 드론을 무력화한다. 레이더 탐지 장비의 장점은 탐지거리가 매우 길다는 것이다. 최대 탐지거리는 3~10㎞로, 최대 식별 거리는 1~3㎞까지 달한다. 따라서 조기에 드론을 탐지해 충분한 대응 시간을 확보할 수 있다. 그러나 레이더 탐지는 몇 가지 치명적인 단점을 갖고 있는데, 가장 두드러지는 것은 사각지대가 매우 많다는 것이다. 레이더 빔이 갖는 특성상 설치된 곳보다 낮은 고도의 영역은 탐지가 되지 않는다.

또 레이더 빔이 차폐되면 그 후방은 사각지대가 되기 때문에 광활한 개활지가 아닌 건물이나 언덕이 있는 구역에서는 탐지 불능 지역이 매우 크게 확대된다. 레이더의 근접탐지 능력이 매우 낮아서다. 일반적으로 약 50m 이내로 드론이 접근하면 레이더 빔의 각이 매우 좁아지면서 실질적으로 탐지 시야에서 사라진다. 따라서 레이더 단독으로는 완전한드론 탐지가 불가능하며, 이런 사각지대 보완을 위해 레이더 배치 수를 늘리면 구매 및 관리비용이 천문학적으로 증가한다.

레이더 장비가 갖는 또 다른 문제는 식별을 사람에게 의존해야 한다는 점이다. 레이더는 특성상 하늘에서 움직이는 모든 것을 탐지한다. 그중에서 가장 까다로운 것이 바로 드론과 새를 구분하는 것이다. 레이더는 드론인지 새인지 스스로 분간할 수가 없어, 목표를 고성능 카메라로 확대 촬영한 뒤 오퍼레이터가 식별해야 한다. 따라서 레이더 솔루션을 운용하기 위해서는 24시간 인원을 배치해야 하는데 이는 인력운용 및 비용 측면에서 비효율적이다. 또 새 때문에 경보가 울리는 경우가 대부분이다. 오탐율이 매우 높고, 진짜 드론 출몰 시 식별인원이 오판할 가능성도 매우 크다. 실제로 2016년 9월 백령도에서 저고도 레이더가 탐지한, 드론으로 추정되는 항적에 헬기 출동 및 포사격이 이루어졌으나 실제로는 새떼였던 것으로 밝혀졌다.

반면에 패시브 방식은 드론의 특성을 인지하는 방식이다. 이 중 가장 효율적인 방법은 드론의 라디오 통신을 탐지하는 것이다. 드론과 조종자 간 조종 신호 및 영상신호 송수신은 특정주파수의 라디오 전파로 이루어지므로, 이 통신을 탐지와 동시에 식별함으로써 드론의 침입을 알아내는 것이다. 그러나 이는 드론이 GPS 자동비행을 하면 완전히 무력화되는 단점이 있다. 따라서 패시브 솔루션은 드론의 외형이나 프로펠러 소리를 탐지해 식별하는 영상 및 음향 복합 센서를 요구한다. 일차적으로는 드론의 라디오 통신을 탐지하되돌파될 경우 영상 및 음향과 같은 물리적 신호를 탐지함으로써 탐지율을 높이는 것이다.

패시브 방식은 탐지 및 식별을 완전히 자동화할 수 있다는 점에서 액티브 방식과 대비된다. 즉 드론탐지를 위해 별도의 인원을 운용하지 않아도 된다는 것이다. 드론의 물리적·전자적 특성을 데이터베이스화하기 때문에 오탐율이 매우 낮다는 장점도 있다.

또, 빔을 쏘아야 하는 레이더 장비와 달리 보고 듣기만 하는 시스템이므로 설치 및 운용 시 법적·행정적 장애가 적은 편이며, 레이더 장비 대비 초기 비용과 운용 비용도 매우 낮다. 그러나 패시브 장비의 가장 큰 단점은 탐지거리가 상대적으로 짧아 대응시간을 충분히 벌어주지 못한다는 것이다. 현재 라디오 주파수 탐지 장비의 최대 식별 거리는 반경 1㎞ 정도로, 레이더 장비의 탐지거리, 식별 거리와 대비된다. 영상 및 음향 복합 센서로 탐지할 경우에는 탐지거리가 200m 전후로 급격히 줄어든다. 드론의입장에선 200~1,000m 정도도 상당히 먼 거리지만, 테러 위협을 방어해야 하는 시설에서는 패시브 장비보다 더 원거리에서 조

기 경보를 해줄 수 있어야 한다.

단독으로는 완벽한 드론 탐지가 사실상 불가능하므로 두 가지 방식을 결합한 종합 솔루션이 가장 효율적인 방식이라고 평가된다. 즉 원거리 탐지는 레이더 솔루션을 사용하되, 레이더 장비의 수많은 사각지대는 라디오 주파수 탐지 및 영상·음향 탐지 등으로 보완하는 것이다. 물론 수 킬로미터의 원거리 탐지 및 조기경보가 필요하지 않고 드론의 침입만 알면 사후 조치가 가능한 교도소, 데이터센터, 연구개발 시설과 같은 곳에서는 오직 패시브 장비로만 탐지해도 무방하다. 레이더 장비는 가격이 대당 최소 수십억 원인 데다,군이 아닌 시설에서 사용하기에는 허가와 인력 운용에 큰 어려움이 있어 사용이 쉽지않다.

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