감시·정찰·공격까지 만능 플랫폼 '군사용 무인기' [밀리터리 월드]

군사용 무인기 개발 동향과 북한 무인기 대응 방향

KF-21 '보라매' 전투기(오른쪽)과 무인 전투기(개발명 '가오리-X') 편대 컴퓨터그래픽. 가오리-X는 한국 국방과학연구소가 개발중인 스텔스 무인 전투기다. 국방과학연구소(ADD)는 1999년부터 스텔스 형상설계기술, 전파 흡수재료 기술 연구개발을 시작으로 주파수 선택적 전파투과 복합재기술, 전파흡수 복합재구조기술, 적외선흡수재료기술 등의 핵심소요기술 연구개발과제 진행했다. KF-21과 함께 비행하는 영상. /방위사업청 제공

KF-21 '보라매' 전투기(맨 앞)과 무인 전투기(개발명 '가오리-X') 편대 컴퓨터그래픽. 가오리-X는 한국 국방과학연구소가 스텔스에 대한 해석과 측정 능력을 확보하고 연구시설을 바탕으로 스텔스 무인전투기 기술시범기 과제를 수행하여 2015년 초도비행에 성공했다. 2017년부터 2차 기술시범기 사업을 진행 중이며, 해당 시범기 사업을 통해 스텔스성능 향상, 비행성능 향상 및 스텔스 무인전투기 운영개념연구 등을 수행하고 있다. KF-21과 함께 비행하는 영상. 사진=방위사업청 제공. /방위사업청 제공

[파이낸셜뉴스] 무인기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle, Uncrewed Aerial Vehicle)의 통칭 드론(Drone)이란 유인기의 반의어로 사람이 타지 않고 원격조종 혹은 자동으로 운용할 수 있는 항공기 일체를 지칭한다.

1970년대 이전 초기엔 드론의 어원 ‘벌이 윙윙거린다’라는 영어 단어의 의미와 같이 주로 회전익 드론을 지칭했으나 다양한 형태의 비행체를 이용한 원격 조종, 자동 비행, 반자동 비행, 자율 비행을 하는 비행체와 이를 제어하는 지상통제장비(Ground Control Station/System), 그리고 통신장비와 지원장비 등의 전체 시스템을 통칭한다.

항공 선진국들의 무인기 개발은 경쟁적으로 진행하고 있지만 그 정보는 제한적이다. 2019년 9월경 나온 관련 보고서에 의하면 전 세계에는 최소 2만1000개, 많게는 3만개 이상의 무인기가 활동하고 있다.

무인기는 기존 유인기가 수행하기 어려운 임무 부여가 가능한 장점으로 인해 매년 군의 수요가 증가하고 있다. 2018년 기준, 전 세계 군용 드론 시장은 121억3천만달러로 연평균 12%의 성장률을 보여 2025년에는 268억2천만달러로 예상된다.

무인기는 전투능력뿐만 아니라, 실시간으로 모든 정보를 수집할 수 있는 장점과 상대방의 레이더 등의 탐지 능력을 무력화시킬 수 있는 가장 효율적인 방안으로 저피탐 무인기를 비롯한 무인기의 적절한 활용은 정보, 감시, 정찰, 표적획득 등의 용도로 미래전에 있어 전장의 승패를 좌우하는 중요한 요인이 될 전망이다.

튀르키예의 바이락타르 TB2. 중고도 전술 UCAV으로 동급 최고성능의 드론이라고 할 수는 없지만 적절한 성능과 가격으로 여러 나라에 수출되어 우크라이나 전쟁 등 여러 전쟁에서 실전에서 놀라운 실적을 올려 튀르키예 방위산업의 위상을 크게 높인 성공작이자 걸작으로 평가된다. /바이카르사 홈페이지 캡처

미국·이스라엘·유럽·터키 군사용 무인기 개발 동향

항공 분야의 세계 최고의 기술을 보유한 미국은 대형 고고도 장기체공 무인기에서 고정익, 회전익 및 수직이착륙 무인기, 초소형 드론까지 민군 산업 분야에서 다방면으로 운용하고 있으며, 체계통합 기술 및 제반 서브시스템을 활용해 특히 공격 및 자폭형 무인기까지 다양하게 개발 및 운용 중이다.

미국의 글로벌호크는 고고도 무인기로써 성층권까지 비행할 수 있으며 CCD센서, 적외선센서 그리고 합성개구레이더(SAR : Synthetic Aperture Radar)를 사용하여 24시간 동안 약 7600㎡의 넓이를 0.3m 해상도로 촬영할 수 있다. 또한 RQ-170센티넬은 저피탐 무인기로서 오사마 빈 라덴을 감시하는 목적으로 사용되었으나, 2011년 12월엔 이란 동부지역 영공에서 스푸핑(Spoofing) 공격으로 이란에 나포되기도 했다.

2021년 8월, 수천km 떨어진 미 본토에서 정찰 및 공격을 할 수 있는 MQ-9 리퍼 무인기를 조종해 아프가니스탄 카불 공항 자폭 테러의 기획자를 헬파이어 R9X 미사일로 주변의 피해를 최소화하면서 암살에 성공했다.

△이스라엘은 전술급 드론 분야에서 세계 최고의 기술력을 보유하고 있다. 또한 무인기 제조사인 IAI사와 Elbit사를 주축으로 미국을 포함한 42개국 이상에 무인기 관련 기술과 완제품 무인기 수출을 통해 무인기 시장에서 영향력을 행사하고 있다.

이스라엘 무인기는 주로 저고도 및 중고도용으로 개발 및 운용되고 있으며, 스톡홀름의 국제평화연구소에 의하면, 이스라엘 회사들이 2001∼2011년 사이에 전 세계 무인기 수출의 41%를 차지한 것으로 알려져 있다.

△프랑스는 무인기 분야 체계통합 업체(EADS, Sagem, Dassault, Altec, Alcore 등)와 항공전자 업체(Aerospatial, Thales 등)가 협업하여 임무 장비 분야에서 개발 능력이 우수하며, 중고도 장기체공 드론인 Eagle-1 개발과 EU와 공동 개발 중인 무인 공격기 nEUROn의 개발을 주도하는 등 무인기 개발을 활발하게 진행하고 있다.

△독일은 1990년 초반부터 드론 운용 경험과 임무장비 개발에 독자적 능력을 갖추고 있는 가운데, 실전경험을 토대로 기술발전을 지속하고 있다. 특히, 전술급 군용 무인기(KZO/Luna 등)를 개발해 운용 중이며, 최근에는 글로벌호크를 들여와 EADS와 함께 Euro Hawk를 공동 개발했다.

△영국은 장기적인 R&D 프로그램을 운용하고 있으며, 독자적인 기체, 엔진, 임무 탑재 장비 기술을 보유하고 있다. 최근에는 태양광을 활용한 장기체공형 무인기 Zepher를 개발했다. 전술급 무인기 Phoenix를 개발 및 운용 중이며, 최근에는 저피탐 무인기 Taranis와 중고도 장기체공이 가능한 무인기 Mantis를 개발 중이다.

△튀르키예의 바이락타르 TB2는 튀르키예의 방위산업체이자 무인기 제조사인 바이카르 사가 만든 중고도 전술 UCAV이다. 이름은 개발자의 성인 바이락타르에서 땄으며, 기수(깃발을 든 자)를 뜻한다. 자타공인 튀르키예 방위산업 최고의 베스트셀러로 여러 실전에서 맹활약하면서 무장 드론 시장의 다크호스로 떠오르고 있다.

RQ-4 글로벌 호크(Global Hawk) 야전지휘관에게 전역의 전체적인 상황 정찰과 특정한 목표에 대한 정밀 정찰을 제공할 수 있다. 목표지점에서 오랫동안 체공하며 넓은 지역에 걸쳐 고해상도의 합성개구레이더로 구름층이나 폭풍우를 통과해 영상과 전자-광학/적외선(EO/IR) 영상을 제공할 수 있다. /미 공군 홈페이지 캡처

러시아·중국·북한의 군사용 무인기 개발 동향

△러시아는 대부분 정찰용으로 중소형 무인기가 주를 이루고 있으며, 군사용 무인기 기술은 미국이나 이스라엘보다 뒤처져 있다. 2018년도부터 기존의 군사용 단순 정찰용에서 벗어나 업그레이드 작업과 다양한 무인 공격기 개발을 시작했다. 최근 인공지능을 탑재한 6세대 저피탐 무인전투기인 S-70을 개발하고 있으며, S-70은 유인기인 수호이-57과 유무인 통합 운영이 가능하도록 개발되고 있다. 2019년 9월 말엔 수호이-57과 S-70이 합동 비행하는 시험비행 영상을 공개했다.

△중국은 지난 10여 년 동안 전술급 무인기를 다수 개발 및 운용을 하고 있다. 최근 미국의 무인기 형상과 유사한 기체들로 중고도 장기체공 무인기 ‘윙룽과 차이홍-4 그리고, 고고도 장기체공 무인기 샹룽을 개발해 실전 배치했으며, 독자 모델 또한 개발하고 있다.

차이홍 및 윙룽 무인기는 중동과 아프리카 여러 나라에 수출이 되고 있으며, 이는 무인기 강대국의 비용보다 상대적으로 저렴한 가격에 의한 것으로 분석된다. 2020년 7월에는 차이홍 무인기는 정밀 유도 미사일을 포함해 유럽의 세르비아에 수출됐으며, 향후 세르비아는 추가 구매를 진행할 것으로 알려졌다.

△북한은 공군력의 상대적인 열세와 군사위성의 부재로 대남 정보 수집, 정찰 및 감시 임무 수행이 어려우므로 이를 대체할 수단으로 무인기를 개발하는 것으로 관측된다. 러시아에서 제작된 DR-3, 프첼라-1T 등을 도입해 운영하며 중국 드론 D-4, D-5 등을 도입해 자체 생산해 자폭형 무인 공격기 100여대를 포함해 약 1천 대의 무인기를 보유하고 있는 것으로 알려졌다.

최근 북한은 열병식 등 군사 퍼레이드에서 군집드론을 활용한 야간 공연을 선보이기도 하며 무인기 제어 기술 또한 일정 수준을 확보한 것으로 보인다. 그러나 북한의 무인기는 대부분 저고도 단거리에서 운용되며, 삼척과 파주에 추락한 북한 무인기의 경우에는 RC용 기체에 소형 GPS 및 카메라를 장착한 수준이다.

2014년 38노스의 분석과 2017년 통일연구원 부연구위원 정구연 교수의 분석 자료에 의하면 북한은 수백~1000개의 무인기와 7개 이상의 무인기 모델을 보유하고 있을 것으로 추정했다.

북한은 밀수한 미국의 MQM-107D 스트리커를 개조해 무인타격기를 개발했다고 선전한 바 있으며 러시아의 무인정찰기 프첼라(Pchela)-1T와 DR-3, 중국의 Sky-09P, 자체 개발한 방현-1과 방현-2 등의 무인기를 보유한 것으로 알려졌다.

전문가들은 대체로 북한이 지난달 26일 우리 영공을 침범한 드론은 정확한 판정은 어려우나 그 형태와 크기 등으로 미루어 북한이 실전용으로 개발 완료한 것으로 추정되는 국방과학발전전람회에서 공개한 수직 이착륙이 가능한 형태의 군사용·실전용을 포함한 무인기 3종과는 다른 조악한 형태로 분석했다.

우리 무인기로는 처음으로 MDL을 넘어간 송골매는 2000년 우리가 자체 개발한 무인 정찰기다. 2005년 전력화됐는데 최대 6시간 동안 반경 80~110km에서 작전을 수행할 수 있다. 지상에 있는 조종사가 실시간으로 모니터를 보며 조종하는 방식이다. /뉴스1

국내 군사용 무인기 개발과 북한 무인기 대응

북한은 러시아 및 중국의 드론을 도입해 운용 및 생산하며 군집 드론 기술 확보 등 무인기 분야 개발을 전략적으로 진행하고 있다.

북한 무인기의 특징은 상용드론의 RCS(Radar cross section, 레이더 반사율=전자기파가 어떤 물체에 반사되는 비율)를 보여주며, 단거리 운용 위주로 저고도 운영 및 작전반경이 크지 않다. 군용레이더 사양으로는 감지가 가능하나 저속 비행을 하는 무인기와 새를 구분하기는 매우 어려운 것으로 알려져 있다.

북한의 정보 수집을 위한 무인기는 제어를 위한 주파수를 사용하므로 주파수 스캐너가 필수이지만 사전에 입력된 경로로 비행을 하므로 이를 탐지하기 위해서는 낮은 RCS를 감지할 수 있는 자동화된 드론탐지 및 무력화 통합 시스템이 필요하며 적외선 장비 및 AI 기반 식별 솔루션으로 효율적인 드론 재밍이 가능하다는 분석이 나온다. 하지만 북한의 테러나 국지 도발을 위한 드론은 통신 데이터 링크 장비 없이 GPS와 최소한의 비행 제어 컴퓨터만을 탑재해 재밍 공격 등이 반응하지 않게 되므로, 직접 레이저 및 기총으로 타격하는 이중 무력화 방안이 필요하며, 저고도 고속으로 침투하는 다수의 무인기를 무력화 시킬 수 있는 정밀한 대응 시나리오 확보가 필수적이다.

이울러 관련 전문가들은 북한 무인기의 무력화를 위해서는 이를 직접 공격할 수 있는 타격 무기의 개발 배치와 함께 전파교란(Jamming) 무기, GPS 스푸핑(Spoofing), 전자기펄스(EMP) 장비 등 이중화된 무력화 방안을 고려해야 하며 특히 날개길이 2ｍ 내외의 RC용 제트엔진을 탑재한 무인기의 경우엔 속도가 770km/h로 고속비행이 가능한 것으로 알려져 수 분 이내에 무력화가 이루어져야 하므로 이에 대한 대응 시나리오 또한 고려해야 한다고 지적했다. 다만 전파 관련 무기 등은 사용 시에 민간인의 피해를 줄 수 있어 사용상의 신중함과 정밀함이 필요함은 물론이다.

우리나라는 글로벌호크를 도입 운용 중이며 중고도 무인기를 개발하고 있다. 또한 KF-21과 유.무인기 통합 운용을 고려한 저피탐 무인기 가오리X를 개발하고 있다.

현재 우리 군은 2002년에 실전 배치된 송골매와 이후 전력화된 대대급 무인기인 리모아이(RemoEye) 약 100세트가 야전 대대에서 운용 중이다. 북한의 장사정포 및 탄도미사일 발사 등으로 인한 무인기의 필요성이 대두해 사단급 무인기(KUS-9), MUAV, 차기 군단급 무인기 개발사업 등이 진행 중이며 저피탐 무인기는 현재 스텔스 형상 및 도료 등 핵심기술을 확보했으며, 탑재 엔진 등을 개발하고 있다.

지난해 12월 26일 우리 영공을 침입한 북한의 드론에 대한 우리 군의 평소 훈련 및 대응체계에 대한 우려와 논란이 일고 있다. 직접적인 위협 외 남한에 갈등과 분열 조장을 야기하려는 북한의 의도에 놀아나지 않도록 현재 우리 군의 대응에 문제점이 무엇인지 치밀한 점검을 통해 장단기 계획을 수립하고 고도의 효과적인 대응 역량 갖추기에 나서야 한다.

X-47B. 항공모함에서 운영가능한 스텔스무인 폭격기로 개발됐다. 최대이륙중량 20톤, 무장능력 2톤, 2000년대 초반부터 연구개발을 시작했다. 2013년 항모 이착륙, 2015년 공중급유 시험을 마쳤다. 미 공군이 J-UCAS(Joint Unmanned Combat Air Systems) 계획을 시작함으로서 시작된 UCAV 사업의 노스롭 그루먼 측 시제기가 바로 X-47이다. B-2를 소형화한 것에 가까운 전익기인 것이 특징으로, 이는 CIA가 운용하는 스텔스 무인정찰기인 RQ-170 및 미 공군에 배치된 스텔스 무인정찰기인 R