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첨단 재밍을 활용하는 현대 방위산업 기술

이미지 출처: Lila Patel/Stock.adobe.com; AI로 생성

장 자크 들릴(JJ DeLisle), 마우저 일렉트로닉스

2025년 1월 28일

 

재밍은 적의 수신기에 포착되도록 정교하게 조정된 전력 수준과 변조 방식을 사용해 원치 않는 신호를 송출하는 핵심적인 전자 대응 수단이다. 이러한 신호는 표적 수신기가 원하는 신호를 정상적으로 처리하지 못하도록 방해함으로써 적의 중요한 정보 획득 능력을 저하시킨다. 이 글에서는 최신 전자 재밍 기술과, 빠르게 진화하는 전자전(EW) 전략에서 이러한 기술이 수행하는 핵심 역할을 소개한다.

 

전자전(EW)에서 재밍의 역할

RF 통신 기술은 국방, 정부, 민간 및 산업 분야에서 육상, 항공, 해상, 우주에 이르기까지 광범위하고 다양한 형태로 사용된다. 전자전 환경에서는 재밍이 일반적으로 적의 RF 레이더, 감지 및 통신 기술을 의도적으로 방해하는 것을 의미한다. 역사적으로 레이더 시스템은 유도 무기 플랫폼의 표적 획득을 위해 해군 함정, 항공기, 지상의 이동형 플랫폼이나 고정형 시설에 배치되어 왔다.

재밍의 대상이 될 수 있는 시스템이 매우 다양하기 때문에 운용자는 전략적으로 접근해야 한다. 재밍의 핵심 요소 중 하나는 특정 감지 시스템이나 통신 수단이 아군에 대한 위협인지 또는 아군의 전략적 목표인지를 판단하는 것이다. 대부분의 국가는 전자기 스펙트럼을 특정 용도별 주파수 대역으로 구분하기 위해 전파 규제 기관을 운영하고 있다. 특정 주파수 대역에서 발생하는 전송 신호의 주파수를 분석하는 것은 잠재적인 위협이나 목표를 식별하는 한 가지 방법이다. 이 밖에도 송신 지속 시간, 에너지 분포, 변조 방식, 반복 주기 등이 분석 대상이 될 수 있다. 이러한 요소들과 그 밖에 다양한 요인들을 기반으로 하여 방출 신호를 식별하기 위한 방대한 데이터베이스와 알고리즘이 존재하며, 이를 통해 특정 신호가 재밍 대상인지 여부를 판단한다.

운용자가 특정 신호를 재밍하기로 결정하면, 시스템은 해당 재밍에 적합한 파라미터로 설정되어야 한다. 이러한 파라미터는 일반적으로 표적 신호의 특성이나 특정 레이더, 감지 또는 통신 시스템의 알려진 식별 정보를 기반으로 도출된다. 또한 운용자는 해당 재밍 시스템과 관련한 표적의 방향과 거리를 파악해야 한다. 그 후, 재밍 시스템은 표적의 기능을 방해하도록 특별히 설계된 신호를 송출하도록 활성화될 수 있다.

 

전자전 환경의 진화

초창기의 재밍 시스템은 레이더 및 통신 시스템의 민감한 수신기를 향해 고출력 신호를 송출해 수신기를 과부하 상태로 만들고 신호대잡음비(SNR)를 저하시켰다. 이러한 과부하는 SNR을 악화시키는 것뿐만 아니라 수신기에 물리적인 손상을 줄 수도 있다. 오늘날의 재밍 기법은 훨씬 더 정교해졌으며, 스푸핑이나 그 밖에 다른 전자전 기술과 함께 사용되어 기만적인 특성을 가진 신호를 주입할 수 있다. 단순한 재밍 작전은 일반적으로 쉽게 탐지될 수 있는 송신원에서 강력한 재밍 신호를 방출하는 방식으로 이루어진다. 이러한 방식은 특정 레이더 시스템이 표적을 식별하지 못하도록 만들 수 있지만, 적 운용자들 역시 해당 시스템이 재밍되고 있다는 사실을 알아챌 수 있다.

보다 발전된 기법 중에 레이더 반사 신호와 함께 특정 신호를 송출하여, 레이더가 이를 처리하는 과정에서 실제 표적을 마치 다른 대상으로 오인하게 만드는 방식이 있다. 예를 들어, 원거리 지원 또는 호위 임무를 수행하는 전자전 지원 항공기에 스푸핑 신호를 주입해, 해당 항공기가 마치 여러 마리의 새나 다른 항공기처럼 보이게 하는 것이다. 이러한 이유로 레이더 재밍은 종종 기만 기술까지 포함하는 개념으로 확장되며, 이는 재밍 기술이 더욱 정교한 전자 대응 수단을 포함하는 방향으로 발전해 왔음을 보여준다.

재밍 기술이 발전하는 만큼 레이더 및 통신 시스템 역시 재밍에 대한 내성을 강화해 왔다. 재밍을 무력화하는 것은 특히 재밍과 서비스 거부 공격에 취약한 통신 및 무선 항법 시스템에서 매우 중요한 과제이다. 이를 위한 일반적인 방법 중 하나는 특정 지역에 다양한 종류의 레이더를 여러 대 배치하는 것이다. 이렇게 하면 재밍 시스템이 모든 잠재적 레이더 위협을 식별 및 대응하기가 어려워진다. 또 다른 방법으로는 탐지 확률이 낮은(LPD) 레이더 및 통신 기술과, 요격 확률이 낮은(LPI) 기술을 사용하는 것이 있다. 여기에는 광대역 확산 스펙트럼 및 주파수 호핑 시스템과 같은 애자일 시스템이 포함된다. 또한 대부분의 현대식 시스템은 소프트웨어 정의 방식으로 구현되어 있기 때문에 신호 방식 자체를 실시간으로 변경할 수 있으며, 이를 통해 기존 재밍 기법을 효과적으로 무력화할 수 있다.

많은 최신 레이더, 감지 및 통신 시스템은 매우 넓은 대역폭에서 동작하며, 경우에 따라 전자기 스펙트럼의 여러 구간을 동시에 활용하기도 한다. 이 때문에 이들 시스템을 식별하고 무력화하기가 점점 더 어려워지고 있다. 게다가 최신 세대의 RF 감지 및 통신 시스템은 머신러닝(ML)과 인공지능(AI)을 활용한 인지 무선 기술까지 적용하고 있다. 이러한 최신 시스템은 물론 때로는 기존 장비를 개량한 시스템까지도 간섭과 재밍 위협에 매우 빠르게 대응할 수 있으며, 각 교전 상황으로부터 학습해 성능을 향상시킬 수 있다.

또 다른 변화는 무인 시스템이 전쟁 및 분쟁 환경에서 점점 더 광범위하게 사용되고 있다는 점이다. 과거에는 주로 무인항공기(UAV), 즉 드론이 주요 관심 대상이었으며, 이들은 비교적 크기가 크고 기존 항공기와 유사한 방식으로 운용되는 경우가 많았다. 그러나 현재는 지상 이동 로봇, UAV, 무인 해상 시스템을 포함해 다양한 형태의 무인 시스템이 등장하고 있다. 이러한 새로운 무인 시스템은 정교한 감시 장비는 물론 통신 및 레이더 시스템까지 탑재할 수 있다. 때로는 무인 시스템이 메시 네트워크 또는 통신 중계 시스템으로 활용되며, 전장 통신의 핵심 인프라 역할을 수행하기도 한다. 따라서 이러한 분산형 다중 노드 시스템을 무력화하는 것은 오늘날 적의 통신 및 감지 능력을 억제하기 위한 주요 과제이자 필수 요구사항으로 부상하고 있다.

많은 국가들이 양자 레이더와 양자 통신 기술을 개발 및 시험하고 있지만, 아직은 양자 기술이 실험적이거나 개념 검증 단계의 기술로 여겨지고 있다. 이 기술은 얽힘 상태에 있는 양자 입자를 이용해 잠재적으로 매우 먼 거리에서도 신호를 즉각적으로 전달하는 것을 목표로 한다. 양자 레이더, 양자 통신 및 양자 내비게이션 시스템은 신호를 가로채거나 외부 신호를 주입하기 위해 접속 가능한 송신/수신 채널을 갖고 있지 않기 때문에, 미래의 재밍 시스템이 이를 무력화하는 데 있어 매우 큰 도전 과제가 될 것으로 예상된다.

 

최신 전자 재밍 기술

모든 군비 경쟁에서 경쟁 우위를 제공하는 기술이 개발되면, 이를 무력화하기 위한 대응 기술 개발 경쟁도 곧바로 뒤따른다. 이는 재밍, 레이더, 감지 및 통신 시스템에도 동일하게 적용된다. 통신 및 레이더 시스템의 대역폭이 확대되고 주파수 민첩성이 향상됨에 따라 재밍 시스템 역시 이에 맞춰 발전해 왔다. LPD/LPI 시스템에 대응하기 위해 더 넓은 대역폭과 더욱 민감한 탐지 기능을 갖춘 재밍 시스템이 등장했다. 또한 상호 통신과 정교한 알고리즘 기반 협조 동작이 가능한 분산형 레이더, 감지 및 통신 시스템에 대응하기 위해 동일한 원리를 활용하는 재밍 시스템도 개발되고 있다.

능동형 전자주사식 위상배열(AESA) 기술, 어레이 안테나 기술, 그리고 다수의 위협을 동시에 탐지하고 대응할 수 있는 첨단 재밍 시스템을 활용함으로써, 여러 플랫폼이 협력하여 운용되는 체계는 현대의 메시형 레이더 및 통신 네트워크에 대응하기 위한 전략적 수단으로 자리 잡고 있다.

또한 현대의 재밍 시스템은 재밍 대상에 대응하고 이를 무력화하기 위해 더욱 정교한 알고리즘과 머신러닝, 인공지능을 활용하고 있다. 상호 연동되는 고도화된 센서 시스템과 협조형 재밍 시스템을 함께 사용하면 탐지 및 신호 포착 능력을 크게 향상시킬 수 있으며, 재밍 효과 또한 높일 수 있다. 가로챈 신호에 대해 ML/AI 기반 신호 처리를 적용하면 신호를 생성한 시스템의 특성을 더욱 신속하고 정확하게 식별 및 분류할 수 있으며, 어떤 재밍 기법이 해당 표적을 가장 효과적으로 무력화할 수 있는지 판단하는 데에도 도움이 된다. 통신 시스템과 재밍 시스템이 모두 탐지 및 대응 능력을 최적화하기 위해 ML/AI를 활용하는 시대에는, 가장 뛰어난 적응형 설계 능력과 연산 속도를 갖춘 시스템이 우위를 점할 가능성이 높다(그림 1).

각국의 군은 이러한 기능의 상당 부분을 자율적으로 수행할 수 있는 ML/AI 기술을 개발하고 시험하고 있으며, 여기에는 자율 로봇 시스템의 군집 운용을 조정하는 기능도 포함된다. 저비용이면서 쉽게 구할 수 있는 무인 로봇과 드론이 범용 상용 기술만으로도 신속하게 무장 운용될 수 있는 비대칭 전장 환경에서 경쟁력을 유지하기 위해서는 이러한 시스템을 효과적으로 재밍하는 능력이 첨단 군사력에 있어 점점 더 중요한 요소가 되고 있다.


그림 1: AI 기반 전자전(EW) 시스템의 기본 블록 다이어그램 (출처: 마우저 일렉트로닉스)[1]

 

분산형 위협에 대응하기 위해서는 분산형 재밍 및 탐지 능력 또한 필요하다. 이 때문에 일부 군은 전장에 직접 휴대하거나 로봇 보조 시스템에 탑재할 수 있는 재밍 시스템까지 개발하고 있다. 이러한 시스템은 원격 조종 방식(따라서 통신 링크가 필수적임) 또는 자율 운용 방식(따라서 재밍이 가능한 유도 시스템이 필요함)의 저가형 UAV로부터 지상 병력과 지상 이동 플랫폼, 그리고 로봇 시스템을 보호하기 위해 설계된 것으로 보인다.

양자 레이더와 양자 통신은 아직 대부분 이론적 단계에 머물러 있기 때문에, 이를 재밍하거나 무력화하는 기술 역시 아직까지는 이론적 수준에 머물러 있다. 일부 양자 레이더는 얽힘 상태의 입자를 방출해 표적 표면에 충돌·정착시키는 방식을 사용할 것으로 예상되는데, 이 경우 표면에 부착된 입자에 교란 신호를 가함으로써 해당 레이더를 무력화할 가능성이 있다. 또 다른 방법으로는 양자 채널 자체를 공격하는 대신, 양자 감지 또는 양자 통신 시스템을 지원하는 전자장치를 공격하는 방식이 고려될 수 있다.

 

맺음말

미래는 이미 우리 앞에 와 있다. 드론과 머신러닝/인공지능이 전자전 분야에서 광범위하게 활용되면서 재밍은 현대 전장에서 갈수록 더 복잡해지고 있다. 전자전 감지 및 통신 시스템은 해를 거듭할수록 더욱 정교해지고 있으며, 이러한 새로운 시스템을 무력화하기 위해 재밍 기술은 그보다 더 빠른 속도로 발전해야 한다. 양자 레이더와 양자 통신 시스템에 대해서도 이러한 대응이 가능한지는 아직 불확실하며, 많은 정부와 군은 그 해답을 기다리고 있는 상황이다.

 

참고 문헌

[1] https:/A/ieeexplore.ieee.org/document/9292960

 


저자 소개

장-자크 들릴(Jean-Jacques DeLisle)은 로체스터 공과대학(RIT)에서 전기공학 학사학위 및 석사학위를 취득했다. 학위를 마치기 전에 Synaptics에 IC 레이아웃 및 자동화 테스트 설계 엔지니어로 채용되었다. 커리어를 쌓기 위해서 뉴욕시로 옮겨서 Microwaves & RF 잡지의 테크니컬 엔지니어링 에디터로 근무했다. 이 경험을 바탕으로 기술적으로 유능한 테크니컬 라이터와 객관적인 산업 전문가의 필요성을 절감하고 RFEMX라고 하는 자신의 회사를 차렸다. 이러한 목표에 따라서 진보를 거듭하면서 회사 규모와 비전을 확대하고 Information Exchange Services(IXS)를 시작했다.