지난해 말 북한의 드론(무인기)에 수도권 상공이 뚫리는 일이 있었다. 우리 군이 북한의 드론을 포착하는 데 성공했지만, 격추에는 실패하면서 안티드론 기술 개발의 필요성이 커졌다. 안티드론은 드론을 포착하고 식별해 비행을 무력화하는 기술이다.
한국과학기술원(KAIST)은 김용대 전기및전자공학부 교수 연구진이 다른 전자·전기 장치에는 영향을 주지 않고 드론만 저격할 수 있는 안티드론 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.
드론은 안정적으로 비행하기 위해 여러 센서에서 얻은 신호를 분석해 상황에 맞춰 움직인다. 이를 위해 관성 계측 장치(IMU)가 다양한 센서에서 측정한 신호를 제어 유닛 보드에 전달하고, 제어 유닛 보드는 이 센서값을 제어 알고리즘에 적용해 로터의 회전수나 드론의 자세를 계산한다.
KAIST 연구진은 관성 계측 장치와 제어 유닛 보드 사이의 통신을 방해해 드론을 제어할 수 없게 만드는 기술을 개발했다. 전자기파 간섭에 취약한 제어 유닛 보드에 좁은 파장 범위의 협대역의 방해 전자기파를 보내는 방식이다. 기존 안티드론 기술에서는 광대역 전자기파를 쓰는데, 광대역 전자기파는 드론뿐 아니라 주변의 전자·전기 장치에도 영향을 줘 도심에서 쓰기 어렵다는 문제가 있었다.
KAIST 연구진은 드론의 제어 유닛 보드의 방해 전자파에 대한 민감도가 다르다는 것을 이용해 드론 제조 업체에 따라서 효과를 낼 수 있는 주파수를 수집했다. 이를 통해 특정 드론에만 영향을 주는 주파수를 활용한 협대역 전자기파 안티드론 기술을 개발했다.
협대역 전자기파 안티드론 기술의 효과도 확인했다. 실내 전자파 차폐 시설에서 10m 떨어져 비행하고 있는 드론에 방해 전자기파를 보내자 바로 추락했다. 방해 거리와 신호 세기의 관계도 분석해 시뮬레이션 연구로 10m 이상의 거리에서도 드론의 움직임을 막을 수 있다는 것도 확인했다.
협대역 전자기파를 이용해 기존 안티드론 기술과 다르게 주변 전자 장치에 미치는 영향도 최소화했다. 덕분에 도심에서도 사용할 수 있고 같은 제어 유닛보드를 사용하는 군집 드론을 동시에 추락시킬 수도 있다. 아군과 적군의 드론이 함께 비행할 때, 아군의 드론에는 영향을 주지 않으면서 적군의 드론을 모두 격추할 수도 있다.
논문의 공동 제1저자인 장준하 박사과정 연구원은 “드론 제어 유닛 보드의 전자파 간섭 취약성을 이용해 안티드론 기술로 활용할 수 있음을 보였다ˮ며 “추가 연구를 통해 자폭 드론, 집단 드론 공격 등으로부터 국민을 보호하는 기술로 활용할 수 있을 것ˮ이라고 말했다.
김용대 교수는 “원천 연구가 이제 끝난 시점이고 실제 제품 개발까지 이어질 수 있을지는 확인이 필요하다”며 “추가로 제어 유닛 보드와 IMU 센서 간의 통신 회로뿐 아니라 다른 회로의 취약점에 대한 연구도 해야한다”고 말했다.
연구 결과는 2월 26일~3월 3일 미국 샌디에고에서 열리는 보안최우수학회인 ‘네트워크·분산 시스템 보안(NDSS)’ 심포지움 2023에서 발표될 예정이다.