날로 대중화되는 드론, 어떻게 방어할 것인가?

[보안뉴스= 김보람 STX 대리] 전 세계적으로 드론(Drone)에 대한 관심이 뜨겁다. 지난 1월 초 라스베이거스에서 열린 ‘CES 2017’에서 드론은 가장 주목받는 아이템 가운데 하나였다. 사람을 실어 나르는 드론, 장애물을 알아서 피해 가는 드론 등 혁신적인 제품이 쏟아져 나왔다. 우리나라에서도 드론을 이용한 기술에 관심이 높고 정부와 지자체에서도 산업 육성을 주도하고 있다.

불과 몇 년 전만 하더라도 그리 주목받지 못했던 드론이 이제는 모두의 관심사가 되고 있는 모습이다. 그러나 드론이 모두 좋은 용도로만 쓰인다는 보장은 없다. 세계 곳곳에서 드론이 악용되는 사례가 발견되고 있고, 이를 방어하기 위한 ‘안티 드론’ 분야도 함께 부상하고 있다.



드론은 새로운 패러다임의 플랫폼
드론이 빠르게 주목받게 된 것은 쉽고, 재미있고, 활용도가 높은 새로운 도구이기 때문이다. 중국 DJI의 등장으로 드론의 비용이 낮아지면서 접근이 용이하고 조작이 쉬워졌다.

드론 이전에도 RC(무선조종) 헬기처럼 드론과 유사한 제품들이 있었지만 가격이 너무 비싸 고급 취미 정도에 머물렀다. 그러나 지금은 집 근처 대형마트에만 가도 드론을 쉽게 찾아볼 수 있고, 조작법을 따로 배우지 않아도 될 정도로 조작이 쉬워지고 있다.

이제 드론은 새로운 플랫폼으로 활용되고 있다. 드론에 무엇을 얹는가에 따라 다양하게 변화하기 때문이다. 영상이나 사진을 촬영하는 도구가 되기도 하고, 택배를 나르는 훌륭한 운반수단이 되기도 한다. 농부의 일을 덜어주는 농약 스프레이가 되기도 하고, 인터넷 중계기를 달면 아프리카 평원의 아이에게 세상의 소식을 전할 수 있는 라우터가 될 수도 있다.



드론의 악용 사례와 가능성
드론의 접근성 향상은 2015년 미국 연방항공청(FAA)이 중량 250g 이상의 드론에 대한 신고제를 시작한 지 3개월 만에 등록 대수가 40만 건을 기록한 것으로도 입증된다. 이처럼 급속히 확산되고 있는 드론은 이제 그 부작용을 걱정해야 할 만큼 보편화돼 가는 중이다. 대중이 많이 모이는 대형 스포츠 행사나 콘서트장, 가스나 원유를 보관하는 대형저장시설의 배관, 원자력 발전소 대형 원자로 사이 지점 등 드론이 들어가지 못할 곳은 없고 공격하지 못할 것은 없기 때문이다.

고성능 카메라를 장착한 드론으로 군부대를 정찰할 수도 있고, 출시 전 주행 테스트 중인 자동차의 외형과 주행 성능을 찍어 사전에 정보를 빼낼 수도 있으며, 연예인의 비밀스러운 사생활을 찍는 파파라치의 도구가 될 수도 있다. 드론에 해킹장비를 달면 보안이 취약한 데이터센터나 연구시설, 정부시설의 취약한 무선망에 침입해 비밀정보를 빼낼 수도 있다. 해외에서 교도소에 복역중인 재소자에게 드론으로 휴대전화나 담배, 마약을 운반한 사례도 있다. 드론이 총기류나 폭발물, 또는 생화학물질과 만나면 그 어느 곳이든 테러의 장소로 변할 수도 있다.

공중 보안 패러다임의 필요성
문제는 지금처럼 육상 보안에만 한정된 보안 패러다임으로는 드론의 침입에 대비할 수 없다는 것이다. 일반적으로 육상 보안에는 수십억 원 이상을 투입하지만 펜스 위로의 침입에 대해선 무방비한 상태다. 그러나 이미 드론은 원하지 않는 지역에 출몰하고 있다.

과거 드론으로 인한 사건 사례
2015년 일본 수상관저 옥상에서 방사능에 노출된 후쿠시마 흙을 담은 드론이 발견됐고, 미국 백악관 앞뜰에도 드론이 불시착했다. 리우 올림픽 개막식에도 드론이 출몰해 헬기가 출동하는 사태가 벌어졌고, 런던 히드로 공항에서는 드론과 여객기가 충돌하는 사고가 일어났다. 미국 서배너(Savannah) 핵무기시설 상공에도 드론이 발견됐고, 남아프리카공화국 쿠벅(Koeberg) 원전에는 아예 건물 외벽에 드론이 충돌했다가 조종자가 이를 회수해 가는 일까지 발생했다.

올 10월 이라크에서는 이슬람국가(IS)가 상용 드론으로 폭발물을 투하해 이라크 군인 2명이 사망하고 프랑스군 2명이 다치는 일도 발생했다. 지난달 영국의 한 감옥에서는 재소자 2명이 탈옥했는데, 어떻게 탈옥 도구를 구했는지 밝혀지지 않았다가 드론으로 탈옥을 도왔을 것이라고 추정되고 있다. 올 국정감사에 따르면 우리나라에서도 작년 청와대 상공인 P73A 공역에 출몰한 드론이 발견된 것만 37건에 달했다.

다행히 이런 사고들은 발견됐기 때문에 세상에 알려진 것이지만, 드론의 출몰은 인지하는 것 자체가 어려워 우리가 모르는 사이 이미 많은 일이 벌어지고 있을지도 모른다는 불안감이 크다. 사고가 없었다고 아무 일도 없는 것이 아니라 내가 지키고 있는 영역에 드론이 왔다 갔는지 지금으로선 알 방법이 전혀 없다는 것이 근원적인 문제다.

안티 드론 기술과 드론 탐지
드론에 대한 위협 인식이 확산되면서 주목을 받는 것이 이른바 ‘안티 드론’이라는 새로운 공중(空中) 보안 패러다임이다. 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 보안인력과 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.

레이더 탐지의 실제와 한계
드론 탐지 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 완전한 드론 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 식별 인원이 오판할 가능성도 매우 크다. 실제로 2016년 9월 백령도에서 저고도 레이더가 탐지한, 드론으로 추정되는 항적에 헬기 출동 및 포사격이 이루어졌으나 실제로는 새떼였던 것으로 밝혀졌다.

패시브 탐지방식과 통합 드론 탐지 솔루션
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 특정 주파수의 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 탐지하되 돌파될 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 대응 시간을 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. 드론의 입장에선 200~1,000m 정도도 상당히 먼 거리지만, 테러 위협을 방어해야 하는 시설에서는 패시브 장비보다 더 원거리에서 조기 경보를 해줄 수 있어야 한다.

최선의 드론 탐지 솔루션은?
이처럼 액티브 방식이나 패시브 방식 중 어느 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 쉽지 않다.

드론 무력화라는 난제
이렇게 어렵게 드론을 탐지하고 식별했다면 그 다음은 ‘발견한 드론을 어떻게 무력화할 것인가?’라는 과제에 도달하게 된다. 그러나 드론을 합법적으로 완전하게 무력화할 수 있는 방법은 아직 아무도 발견하지 못했다. 드론을 무력화하는 방법론 중 가장 확실한 것은 드론을 물리적 또는 전자적으로 저지하는 방법이다.

그중에서도 전파교란 방식(Jamming)은 가장 안전하고 정확한 방법으로 꼽힌다. 전파교란은 드론과 조종자 간 라디오 통신 또는 드론의 GPS 통신을 교란함으로써 추락, 강제 착륙, 또는 강제 귀환(Back-home) 등을 유도하는 것이다. 현재까지 나온 드론 통신의 모든 전자적 구성을 교란하기 때문에 드론을 확실하게 멈추게 할 수 있다. 그러나 국내에서는 전파법에 따라 모든 전파교란은 불법으로 규정된다. 따라서 민간 영역에서 전파교란으로 드론을 무력화하는 것은 불가능하다. 군이나 일부 인프라 시설에서 사용이 가능하다고 하나 엄격한 제한을 두고 있어 이 부분에 대한 법적인 조정도 필요하다.



우리 군을 중심으로 전파교란 외에 레이저나 산탄총, 전자기펄스(EMP) 등 화력을 이용해 드론을 파괴하는 방식도 적극적으로 개발되고 있다. 이는 드론을 확실하게 멈출 수 있다는 장점이 있지만, 현실적으로 공중에 점처럼 보이는 드론을 조준사격 하는 것이 매우 어렵고 아직 기술도 완성되지 않았다. 무엇보다 드론을 물리적으로 파괴할 경우, 불타면서 수직낙하 하는 드론에 의한 인명 피해나 대형 폭발사고 같은 2차 피해가 발생할 수 있다. 또한, EMP 등을 사용하면 드론 외 주변의 전자장비를 회복 불능 상태로 만들 수도 있어 우리나라와 같이 밀집지역이 많은 곳에서는 사용이 매우 어렵다.

드론 잡는 드론을 활용하기
또 다른 물리적인 저지 방법으로는 드론을 잡는 드론을 이용하는 것이다. 이 방법은 일본 경시청에서 소개돼 화제가 되기도 했다. 드론에 그물을 달아서 불법적으로 침입한 드론을 포획하는 방식으로 합법적·물리적으로 드론을 멈출 수 있다는 장점이 있다. 그러나 드론의 침입이 감지됐을 때 포획 드론을 준비해 이륙시키는 데만 해도 많은 시간이 소요되고 이를 능숙하게 조종해 불법 드론을 잡아낼 수 있는 숙련된 조종자가 24시간 대기해야 한다. 실질적으로 현장에 적용하기엔 무리가 있다. 이런 문제를 개선하기 위해 이륙과 포획을 모두 자동화한 드론 포획용 자율주행 드론을 국내외 스타트업에서 개발하고 있는데 아직 제품화되지는 못했다.

드론 무력화 방법론의 또 다른 방법은 합법적으로 드론의 피해를 방어하는 방식이다. 첫째로 지오 펜싱(Geo-Fencing) 기술은 드론의 운용 소프트웨어에 비행금지 구역을 GPS 정보로 입력해 특정 지역에서는 강제적으로 비행하지 못하게 하는 방법이다. 실제로 가장 많이 판매되는 DJI의 드론은 비행금지구역에서 아예 시동조차 걸리지 않고 비행 중 비행금지구역으로 진입하면 경고와 함께 이륙지점으로 회귀한다. 이때 문제는 지오펜싱이 되지 않는 드론이 매우 많다는 점이다. 그리고 이 기술이 탑재된 드론이라 해도 GPS 기능을 무력화 하면 이 기술은 사용할 수 없다. 따라서 불법적으로 드론을 사용하려는 자들에게 지오펜싱은 무용지물이다.

둘째, 드론을 무력화하지 않고 드론의 공격으로부터 피하는 방법이다. 즉 드론의 침입이 경보되면 인원소개, 정보보호 대상 은폐, 조종자 색출 등 다양한 방식으로 드론에 의한 피해를 방어하는 것이다. 드론의 공격대상을 보호하거나 없애버림으로써 피해를 낮출 수 있다. 다만 드론을 멈추게 할 방법이 없다는 것이 문제다. 고정시설에 대한 테러가 감행될 때는 이 방식이 통하지 않을 가능성이 크다.

소 잃고 외양간 고칠 것인가
지금까지 안티 드론의 필요성, 드론 탐지 및 식별, 무력화라는 안티 드론의 3단계 구성과 적용 사례를 알아봤다. 드론의 위협이 눈앞에 다가오고 있다. 이 글을 읽는 지금도 내 상공에 드론이 오갈 수 있다. 알 방법이 없을 뿐이다. 우리 정부에서는 오직 드론산업 발전을 위해 드론 개발에 몰입하고 있지만 드론의 오남용에 따른 부작용에 대해서는 무관심하다.

군에서도 역시 북한에서 넘어오는 드론 방어에만 관심을 가질 뿐 통합방위법에 따른 전략 인프라 시설에 대한 공중침입 방위에 대해서는 별다른 대책이 없는 상태다. 드론의 위협은 우리가 생각지도 못한 다양한 방법으로 다가올 수 있다. 미디어를 강타하는 드론 보안사고가 아직 발생하지 않은 지금이 공중 보안에 대한 패러다임을 정립하고 안티 드론 기술을 적극적으로 개발하며, 더 나아가 드론의 통제에 대한 새로운 접근법을 모색해야 할 때라고 생각된다.
[글_ 김보람 STX 대리]

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