한국군의 드론봇 체계는 어떤 것인가

드론봇 전투체계 운용 네트워크

각급 제대의 드론 운용 개념을 살펴보면 지작사(지상작전사령부) 무인기와 군단급 무인기 용도에 전자전이 포함되어 있다.

육군이 도입할 UAV 중 페이로드가 상대적으로 큰 지작사 무인기와 군단급 무인기에는 공대지 무기 또는 전자전 장비를 탑재할 예정인데, 무인기에 탑재할 전자전 장비로는 주로 COMINT 장비와 전자 공격(EA) 장비가 탑재될 것으로 전망된다.

UAV에 탑재할 전자공격체계는 주로 L 밴드 또는 C 밴드(IEEE 분류 기준) 이상에서 주로 작동하는 스탠드 오프 전자공격포드를 통합할 것으로 추정된다.

현재 육군이 보유하고 있는 대표적인 전자전 체계는 LIG Nex1이 제작한 지상배치 전자전 체계인 TLQ-200K이다.

해당 시스템은 HF/VHF/UHF 대역에서 작동하는 COMINT 기능과 ECM 기능을 보유하고 있기 때문에 적의 작전 제대에 하달되는 상급 지휘 통제 중추 발령 통신을 상시 감시하여 이에 사용되는 통신 장비의 특성(주파수 도약 패턴, 작동 중심 주파수 채널, 주파수 도약 규모, 밴드폭 등) 분석에 필요한 자료를 생성하고 전방에 배치된 적대 작전 제대의 동향을 감시하며, 전시에 아군 FEBA(Forward Edge of Battle Area)로 발진하는 적 제대와 전방배치 적 포병부대에 하달되는 지휘 통신을 차단하는 용도로 활용된다.

ALQ-200K를 장착한 KF-16D 전투기(사진:U.S.Air Force)

지상배치 전자전 체계(TLQ-200K)는 주로 UHF 대역 이하에서 작동하기 때문에 적의 대포병 레이더와 야전 전개 방공체계에 대한 전자 공격 기능은 없는 것으로 추정된다.

이와 같은 체계들이 작동하는 S 밴드, IEEE C 밴드에 대한 전자 공격을 시행함으로써 적대 포병 세력의 대포병 사격 능력에 타격을 입히고, 적이 야전에 배치하는 각종 복합방공체계를 마비시킴으로써 아군 육군 항공 세력 중 적지 종심으로 진입하는 항공기(예 : AH-64E)를 지원하는 것이 군단급 무인기 등에 통합되는 전자전 체계의 활용 방안이 될 것이다.

UHF 대역 이하에서 작동하는 SIGINT 포드와 EA 장비는 중량이 큰 체계가 될 수 밖에 없기 때문에 이를 UAV에 탑재하게 되면 군단급 무인기보다 더욱 페이로드(payload)가 큰 지작사 UAV에 통합될 것이다.

이 경우 지작사 UAV에 탑재되는 전자전 체계는 TLQ-200K와 마찬가지로 적 후방의 지휘 통제 체계로부터 전연 군단의 작전 제대에 하달되는 통신을 차단하고 명령과 응답이 송출된 위치를 방탐 기능을 사용하여 추적함으로써 아군의 타격 체계로 이들을 타격하기 위해 필요한 표적 좌표 정보 등을 제공하는 용도로 사용될 것이다.

TLQ-200K는 지상에 배치되어 있기 때문에 COMINT 체계의 가시선(LOS : Line Of Sight)에 제한이 있다.

반면 일종의 중고도 무인기(MALE : Medium Altitude Long Endurance)인 지작사 무인기는 높은 고도에 체공하기 때문에(군단급 무인기보다 더욱 높은 고도에 체공) COMINT 장비 LOS가 더욱 길다. 그러므로 지상배치 전자전 체계보다 더욱 깊은 종심에서 발령되는 신호 정보를 탐지하는 용도로 활용될 수 있을 것이다.

SIGINT뿐만 아니라 ECM 역시 높은 고도(최대 체공 고도 15,000 미터 이하 추정. 전자전 체계를 탑재할 경우 그보다 최대 체공 고도가 낮아질 것이다)에 체공하는 지작사 UAV에 탑재하기 때문에 지형을 극복하고 깊은 종심에서 도래하는 통신(UHF 대역 이하 통신)을 차단할 수 있게 된다.

다만 제한된 페이로드 안에서 탑재 장비 중량이 결정되기 때문에 지작사 UAV에 탑재할 수 있는 HF/VHF/UHF 대역 전자전 체계를 설계하면 그 안테나의 사이즈가 제한되는 것은 필연적이다.

그러므로 출력 밀도 한계와 수신 이득(gain) 제한 등으로 인하여 적대 전연 작전 세력들의 통신 감청 시의 방탐 정확도, 그리고 통신 차단 목적의 전자 공격에서 NSR(Noise to Signal Ratio)가 (표적, 이격거리 동일하다는 전제 하에) 지상배치 전자전 체계의 그것보다 낮을 수 밖에 없을 것이다.

파장이 긴 대역에 걸맞는 대형 안테나를 사용하는 TLQ-200K와 (VHF/UHF 대역 COMINT, ECM이 통합된다는 전제 하에) 그보다 방탐 정밀도 등은 좀 더 낮지만 LOS는 더욱 길고 지형 극복에 더욱 용이한 지작사 UAV 탑재 전자전 체계를 상호 보완적으로 운용하면서 군단급 UAV에 탑재되는 전자전 체계는 적의 대포병 레이더와 야전방공체계에 대한 전자공격과 같은 좀 더 전술적인 용도로 운용하는 방안을 기대할 수 있을 것이다.

지작사 UAV에 UHF 대역 또는 그 이하 대역의 통신 체계에 대한 SIGINT와 전자 공격을 시행할 수 있는 체계를 탑재하려면 몇가지 기술적인 과제를 해결해야 한다.

먼저 체적이 제한될 수 밖에 없는 포드 내부에 들어가는 안테나 사이즈에 한계가 있는 반면, 작동 대역은 파장이 긴 대역이기 때문에 안테나 이득(antenna gain)과 수신 감도 등의 문제를 보완할 수 있는 효율적인 하드웨어를 설계해야 할 것이다.

국군의 날 행사에서 공개한 차기 군단급 무인기(사진:디펜스투데이) — 국군의 날 행사에서 공개한 군단정찰용무인항공기-II(사진:디펜스투데이)

무엇보다 지작사 무인기는 공군의 MUAV, 그리고 육군의 군단급 UAV와 마찬가지로 제어 데이터 링크는 UHF 대역을 사용할 것이기 때문에 UHF 대역 전자전 체계와 제어 데이터 링크의 상호 EMC(Electromagnetic Compatibility) 확보가 필수적이다.

대한항공 공군의 MUAV와 달리 영상 데이터 전송용 데이터 링크 안테나 수납부가 동체 위쪽으로 돌출되어 있었다는 것을 알 수 있다.

이후 항력 감소와 영상 데이터 링크의 짧은 LOS를 해결하기 위한 연결 노드(위성) 사용을 위해서 최종 설계에서는 영상 데이터 링크 안테나가 기수 내부에 내장되는 것으로 변경, 확정되었다.

ADEX 2019에서 공개된 공군 MUAV. 영상 전송 데이터 링크와 연동된 Ku 밴드 위성통신 안테나는 기수 내부에 내장되어 있으며 제어 데이터 링크와 연동된 UHF 대역 안테나는 동체 하부의 합성개구레이더(SAR)의 X 밴드 슬롯 어레이 안테나가 내장된 구조물 뒤의 돌출 구조물 내부에 통합되는 등 여러모로 글로벌 호크와 닮은 점이 많다.

적외선 영상 정찰 장비를 사이드 스캐너로 구현한 점 역시 글로벌 호크와 닮은 점이라고 하겠다.

군단급 UAV-II, 즉 차기군단무인기의 경우 대용량 영상 데이터(SAR, EO/IR로 생성한 영상)를 전송하는 데이터 링크와 대용량 영상을 전송하기 위한 데이터 링크가 별개로 작동한다.

FDD(Frequency Division Duplex)라 함은 이를 말하는 것이다.

대용량 데이터를 전송하기 위한 Ku 밴드 지향성 데이터 링크는 지향성 안테나(모노펄스 안테나)를 사용하기 때문에 항공기(군단급 UAV-II)의 자세 변화로 지상 통제 스테이션과 UAV의 Ku 밴드 데이터 다운링크 연결 경로가 일시적으로 확보되지 못할 경우 UAV 통제 용도로 사용되는 UHF 대역 전방위 데이터 링크로 영상을 전송할 수 있도록 설계되었다.

이를 위해서 군단급 UAV-II의 UHF 대역 제어 데이터 링크에는 PSK(Phase Shift Keying) 기반 기저대역(baseband) 형성 알고리즘과 영상 압축 기법도 적용된다.

차기 군단급 UAV는 전방위 UHF 대역 데이터 링크 안테나가 내장되는 구조물과 함께 대용량 영상 데이터 링크 안테나 내장 구조물이 함께 설계에 반영되어 있다.

차기군단급 무인기에 통합되는 UHF 대역 조종 데이터 링크와 Ku 밴드 영상 데이터 링크 단말기 시제품. 미군의 MQ-9등에 통합되어 있는 동일한 표준(STANAG 4586)의 제어 데이터 링크는 T5급 데이터 링크로서 기저대역 생성 원리가 차기군단급 UAV의 그것과 마찬가지로 PSK 기반 알고리즘이지만 1회 변조에 들어가는 이진 코드 길이가 더욱 길다. 차기 군단급 무인기의 제어 데이터 링크는 T4급으로 개발되었다.

차기 군단급 UAV에 통합되는 영상 데이터 링크(한화 시스템 담당)와 공군의 MUAV에 통합되는 영상 데이터 링크(LIG Nex1 담당)는 모두 일종의 CDL(Common Data Link)라고 할 수 있다. 파장이 매우 짧은 반송파를 사용하기 때문에(Ku 밴드) 파형을 형성할 때 기저대역 파장 역시 매우 짧고 그러므로 대용량 데이터 전송에 적합하여 영상 데이터 전용 데이터 링크로 활용되는 것이다.

해당 체계는 파장이 짧은 반송파를 사용하기 때문에 LOS는 매우 짧은 편이다. 이 때문에 지상에 중간 연결 노드를 배치하거나 혹은 공중에 체공하는 무인기를 장거리 연결 노드로 활용해야 한다. 차기 군단급 UAV의 1개 C2 노드에 최대 OO개의 차기 군단급 UAV가 연동되며 이 중 일부를 중간 연결 노드로 활용할 수 있다.

공역 통제의 경우, 차기 군단급 UAV의 C2 노드가 연동되는 ATCIS(Army Tactical Command Information System)에 함께 연동되는 TICN(Tactical Information Communication Network) 네트워크에 가입한 대대급 방공 C2A 중추와 연동하여 시행하는 것도 중요하다고 할 수 있다.

TICN 네트워크에 가입한 방공 C2A 중추에서 사용하는 데이터 통신 무전기(MIL-STD-188-220 표준의 VHF 대역 FM 파형 데이터 통신 무전기)에서 구현되는 데이터 통신(미군의 MIL-STD-6017 표준 메세지 표준에 한국군의 독자적인 방공 C2A 메세지 세트인 K10 계열 메세지 10개 추가된 MND-STD-0021)에 포함된 방공 C2A 전용 메세지 세트에 공역 통제 전용 MID(Message ID : 메세지 식별자) 3개가 포함되어 있다.

차기 군단급 UAV의 대용량 영상 전송 데이터 링크에 연동되는 Ku 밴드 지향성 안테나(모노펄스 안테나)의 모형. Ku 밴드를 사용함으로써 빔폭(beamwidth)이 좁고 다수의 메인 로브 진폭을 활용한 지향성 송신을 하기 때문에 항공기(무인기)의 3차원 자세 제어 과정에서 일시적으로 데이터 전송 경로를 상실할 수 있다. 이 때문에 동적 TDMA(Time Division Multiple Access) 네트워크를 구성하는 C2 데이터 링크에도 별도로 영상 전송 기능도 부여하는 것이다.

C2 데이터 링크의 기저밴드는 영상 전송 데이터 링크의 그것보다 낮기 때문에 데이터 전송 용량에 한계가 있다.

이 때문에 영상 데이터 전송 메세지를 사용할 때 제한된 용량으로 영상을 전송하기 위해서 전송해야 할 디지털 영상 구성 화소를 대폭 줄이기 위한 기법과 함께 낮은 기저대역 주파수로도 영상 전송이 가능한 기저대역 형성 알고리즘이 사용되는 것이다.

차기 군단급 UAV의 영상 전송 데이터 링크는 지상 배치 C2 노드(통제소)와 차기 군단급 UAV뿐만 아니라 장차 LAH에도 통합될 예정이다.

LAH는 차기 군단급 UAV의 통제소 한 곳에서 통제하는 UAV 중 1기의 통제권을 이양받아서(핸드 오버) 군단급 UAV-II와 연동하여 장거리 종심 정찰을 시행할 수 있게 된다.

LAH와 연동된 차기 군단급 UAV의 FLIR 터렛의 EO/IR 영상 센서와 LRF(레이저 거리 측정기) 지향 방위를 Ku 밴드 CDL을 통해서 통제하고 해당 센서를 사용하여 생성한 영상을 제공받음으로써 LAH이 직접 야전의 종심 공역으로 진입하지 않고 UAV를 통해서 상황 인식을 적의 야전 종심으로 확장하게 되는 것이다.

이와 같이 LAH가 CDL을 매개로 차기 군단급 UAV와 연동함으로써 적의 야전 종심에 대한 스탠드 오프 정찰을 시행할 수 있게 된다.

이는 대화력전에 활용되어(즉, LAH와 연동되는 차기 군단급 UAV가 합동화력구역의 항공기 진입 공역에 들어갈 수 있다는 것이다) 차기 군단급 UAV의 3차원 EO/IR 센서 지향 각도와 (IR 신호보다 빔폭이 더욱 좁은) 레이저 거리 측정기의 지향 각도와 측정 거리 데이터, 또는 X 밴드 SAR 영상에서 확인한 표적에 대한 spot SAR 스캔 영상과 UAV 기준 거리와 각도를 UAV 항법 데이터 등과 함께 처리하여 표적 제원을 LAH에 통합된 2 종류의 전술 데이터 링크 중 하나를 사용하여 보고함으로써(완성형 Link-K의 KJ3.5 메세지 또는 KVMF(Korea Variable Message Format)의 화력지원메세지 포맷의 표적 정보 메세지) 후방의 아군 장거리 화기(K-9 자주포, M270, K-239 등)의 대화력전 공격을 유도할 수 있다.

차기 군단급 무인기의 C2 데이터 링크 지상 터미널 시제품이다. MUMT-X를 통해서 밀리미터파 CDL뿐만 아니라 UAV의 비행 경로를 제어하고 위치 보고까지 받는 AH-64E와 같이(한국 육군의 AH-64E 1차 도입 프로그램에는 MUMT-X가 없지만 추가 도입 사업을 할 경우 MUMT-X가 포함될 가능성이 있다) LAH가 차기군단급 무인기의 비행까지 통제하려면 장차 차기 군단급 UAV 전용 CDL과 함께 C2 데이터 링크 터미널도 함께 통합해야 할 것이다.

C2 데이터 링크 시뮬레이션을 살펴보면 C2 노드에 연동된 IP(각개 UAV의 C2 데이터 링크에 할당된 IP)의 숫자, 각개 IP에 할당된 타임 슬롯(time slot)과 이 중에서 오류가 발생한 타임 슬롯의 숫자와 각개 타임 슬롯의 상태 표시 등이 지상통제 스테이션에서 시행된다는 것을 알 수 있다.

한화 시스템에서 담당하는 Link-K와 마찬가지로 동일 업체에서 제작하는 UHF 대역 C2 데이터 링크 시스템도 Link 16과 달리 하나의 IP에 다수의 타임 슬롯을 할당할 수 있기 때문에 오류가 발생한 타임 슬롯을 대신할 다른 타임 슬롯을 할당하는 것이 가능한 것으로 보인다.

차기 군단급 무인기의 C2 데이터 링크 터미널(UAV에 통합되는 터미널)과 중계 터미널에서 형성된 데이터 통신 파형을 시뮬레이션을 하고 있다. 가장 위의 파형 2개는 UAV의 이착륙 과정에서 중계 터미널의 파형과 UAV 통합 터미널의 파형(C2 노드에서 송출하는 이착륙 관제 메세지에 대한 응답)이며 가장 아래쪽 파형 2개는 임무 중 중계 터미널에서 통신 연결 시의 파형과 UAV 통합 터미널의 파형(예 : C2 노드에 IP 등 식별 정보와 위치 보고)이다.

차기 군단급 UAV의 UHF 대역 C2 데이터 링크는 동일 제작 업체가 담당하는 Link-K-와 마찬가지로 UHF 대역 동적 TDMA 망을 구성하여 작동하는 시스템이다. 비록 대한민국 국방부 표준 0018호 메세지 표준(완성형에서 망 구성 메세지 등 고유 제외한 KJ 계열 메세지 포맷은 MIL-STD-6016E에 버금가는 수준으로 증가 예정)을 사용하는 Link-K와 달리 차기 군단급 UAV는 미군의 MQ-9 등에 통합된 UHF 대역 제어 데이터 링크와 동일한 메세지 표준(STANAG 4586)의 데이터 링크 시스템이며 기저 밴드 형성 방법도 다르지만 동일한 업체에서 제작되며 망 구성 원리가 동일하기 때문에 상호 기술적인 연관이 있을 것으로 짐작된다.

현재 개발 중인 완성형 Link-K의 단말기(JTDLS : Joint Tactical Data Link System)를 UAV에 통합하여 UAV를 통제하는 방안은 지작사 UAV에서 구현되거나 또는 지작사 UAV와 군단급 UAV-II에서 파생된 무인 공격기 등에 통합하는 것을 염두에 둔 것으로 짐작된다.

Link-K는 현재 기본형 체계(호스트 인터페이스에서 1 단계 체계로 헤더에 규정된다)가 광개토-III, FFX 계열 호위함, 신형 고속정(윤영하급 미사일 고속함, 참수리 PKMR), AH-1S, KA-1, MCRC, 유도탄 대대 등에 통합되어 있다. 육군의 LAH에 Link-K 완성형 통합이 결정되었으며 AH-64E에도 Link 16을 운용하기 위한 터미널(MIDS 혹은 STT)과 Link-K를 운용하기 위한 JTDLS(공중 JTDLS 터미널) 중 하나를 선택하여 통합하는 방안을 검토하고 있다. 원래 AH-64E의 항공전자 configuration에 KOR-24A와 같은 Link 16 전용 소형 터미널이 포함되어 있음에도 불구하고 한국 육군의 AH-64E에는 MIDS-LVT 또는 STT가 포함되지 않았던 것은 AH-64E 도입 프로그램 세부 내용을 작성할 때 한국 육군의 AH-64E에 Link-K 완성형 체계를 통합하는 방안을 염두에 두었기 때문이다.

육군의 AH-64E에도 최종적으로 공중 JTDLS가 통합되고 UAV용 Link-K 소형 터미널이 개발되면 Link-K는 KVMF와 함께 육군의 핵심 전술 데이터 링크로 자리잡게 될 것이다.

STANAG 4586 메세지 포맷을 갖춘 UHF 대역 C2 데이터 링크를 Link-K로 대체할 경우, 무인 공격기 등에서 몇가지 장점을 기대할 수 있다. 그 중 하나를 예를 들어보면 지작사 UAV와 차기 군단급 UAV의 다양한 용도를 네트워크를 통해서 통제할 수 있다는 점이다.

Link-K 완성형이 메세지 포맷 차원에서는 Link 16과 거의 대등한 체계이기 때문에 Link-K 완성형에도 Link 16에 구현되는 것과 마찬가지로 각종 표적과 트랙 메세지(다만 해상 트랙과 지상 표적 좌표, GMTT 메세지는 Link 16의 J-시리즈 메세지를 국산화한 것이 아니라 이미 Link-K 독자 메세지로 기본형에 구현되어 있다), 임무 통제 메세지 세트, 트랙 관리 메세지와 상태 메세지, 전자전 메세지 등이 구현된다.

지작사 무인기와 차기 군단급 무인기(또는 그 파생형)의 전자전 임무 수행 시에 전자전 데이터 다운 링크, 공대지 표적 공격 시에 표적 좌표(WGS-84)와 GMTT 보고, C2 노드로부터의 임무 부여와 통제 등을 Link-K를 통해 시행할 수 있다. 그리고 항공 상태 메세지와 위치 보고 역시 Link-K등을 통해 시행할 수 있게 된다. 이는 체공 UAV의 관리와 공역 통제 등이 Link-K를 매개로 시행된다는 것을 의미한다.

Link-K를 통해서 UAV를 통제할 경우 또 다른 장점은 UAV 통제 네트워크가 강력한 ECCM 성능을 보유하게 될 것이라는 점이다. C2 데이터 링크가 적의 전자 공격에 취약하면 무인기 통제 자체가 지장을 받게 된다. 북한의 전자 공격 역량은 높은 수준이 아니지만 유사시 현대적인 전자전 체계를 보유한 특정 강대국이 북한 지원이 가능하다.

장차 육군의 핵심 종심 정찰 수단이자 항공 공격 체계로 자리잡을 차기 군단급 무인기 계열 UAV와 지작사 무인기의 통제 네트워크에 강력한 ECCM 성능을 부여하는 것은 충분한 당위성이 있는 것이다.

현재 다양한 플랫폼(광개토-III, FFX 계열 호위함, 해작사, 유도탄 대대, KA-1, AH-1S 등)과 연동통제체계(KICC), 연결 노드(RICC, 위성 Link-K 등)에 통합된 Link-K 기본형에는 아직 ECCM 기능이 구현되지 않았다. 그러나 장차 JTDLS가 완성되고 이를 통해서 작동하는 Link-K는 만 단위의 대규모 주파수 도약(FH : Frequency Hopping)으로 강력한 ECCM 성능을 보유하게 된다.

비록 대량의 중심 주파수 채널과 (Link-K 완성형의 주파수 도약 규모의 2배가 넘는) 대규모 주파수 도약, FR(Frequency Remapping), IP 마다 다른 주파수 도약 패턴과 기저대역 생성 과정에서 LPD/LPI 구현이 되는 Link 16과 비교하면 ECCM 성능이 더욱 우수하다고 할 수 없지만 JTDLS 고유의 L 밴드 반송파 탐지 체계와 연계한 주파수 도약 기능 역시 타 전술 데이터 링크 체계에서 보기 드문 대규모 주파수 도약 능력을 보유하고 있다는 점을 부정할 수 없다. 여기에 더해서 타임 슬롯 구조에 지터(jitter)가 반영되고 예비 채널 작동 기능도 구현될 경우 Link-K는 더욱 강인한 ECCM 성능을 보유하게 될 것이다.

FANET(Flying Ad-hoc Network)는 통달거리가 짧고 주로 비행 고도가 낮은 소형 저속 드론 통제에 사용된다. 1개 통제 체계가 통제할 수 있는 최대 드론의 숫자는 16개로서 차기 군단급 UAV의 1개 C2 노드를 중추로 하는 네트워크 최대 가입자 숫자와 대동소이하다.

이런 소형 드론은 드론 자체의 물리적인 한계(페이로드가 크지 않다) 때문에 탑재할 수 있는 영상 센서의 개구면에 한계가 있다. 즉, 영상의 분해능에 한계가 있기 때문에 낮은 고도에서 정찰 대상 표적에 접근하여 영상 센서를 사용해야 한다.

분해능력이 낮은 영상이기 때문에 영상 데이터 용량이 크지 않은 관계로 UHF 대역을 사용하는 조종 데이터 링크에 영상 데이터 링크를 통합 운용하는 방식을 사용한다. 이 때 하나의 주파수로 제어 데이터 링크와 영상 전송을 통합 운용하면서 지상의 통제 체계로부터 드론을 통제하는 신호가 들어가는 시각과 드론에서 통제 체계로 영상 데이터를 다운 링크하는 시각을 서로 다르게 할당하는데 이를 TDD(Time Division Duplexing)이라고 한다. 이렇게 되면 업링크 채널과 다운 링크 채널이 특성이 같고 설계가 용이하며 타임 슬롯에 할당하는 주파수가 적기 때문에 많은 채널을 할당할 필요가 없게 된다.

통제 데이터 링크와 같은 주파수를 사용하면서 영상을 전송해야 하기 때문에 할당된 채널들의 밀집도가 높고 적은 횟수의 변조로 용량이 큰 데이터를 전송하기에 적합한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 파형을 사용한다.

드론 운용에 광대역 위성통신을 연결 노드로 활용함으로써 무인기 제어 LOS를 대폭 확장하고, 영상 데이터 전송과 센서 조작에 사용하는 데이터 링크의 짧은 통달 거리 문제를 해소함으로써 장거리 드론 운용이 가능하게 된다. 이 때문에 한국군이 운용하는 드론 중 RQ-4B와 MUAV 등 장거리 운용을 해야 하는 UAV에 통합된 데이터 링크에 위성 통신 안테나가 연동되어 있다.

대대급 UAV등 FANET을 사용하는 소형 드론은 드론의 물리적인 한계에 맞게 개구면이 크지 않은 영상 센서를 사용하기 때문에 상대적으로 낮은 고도를 비행한다. 그러므로 지형으로 인한 LOS 차단 문제가 발생할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해서 FANET을 사용하는 드론에 통신 중계 기능을 부여하여 지형 너머의 적 정찰과 표적 획득을 담당하는 드론과 통신 중계 드론을 상호 연동하는 것이다.

Link-K는 작동 대역(주로 L 밴드)이 비교적 파장이 긴 대역이기 때문에 기저 밴드 주파수 한계로 영상 데이터와 같은 대용량 데이터 전송에 한계가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 현재 국내에서도 연구 성과가 누적되고 있는 대역 확산(spreading spectrum)의 효율화 방안을 적용하는 것도 고려할만하다.

현재 운용되고 있는 Link-K 기본형은 물론이거니와 차후 JTDLS에서 작동하게 되는 완성형 Link-K 역시 기저대역 생성 과정에서 대역 확산을 사용하지 않는다. 이는 Link 16과 Link-K의 가장 큰 차이점 중 하나라고 할 수 있다. 여담이지만 과거 Link-K의 기본적인 개념 연구 단계에서 Link 16을 참고하면서 Link-K에 Link 16K라는 별명이 붙었다는 것을 근거로 Link 16과 Link-K가 직접 연동이 가능하다는 주장도 있었는데 이는 전혀 사실이 아니다. 그와 같은 주장에 따르면 "Link-K는 Link 16K이기 때문에 서로 동떨어진 별개의 시스템이 아니다"라는 것인데, 실제로는 두 체계(Link 16과 Link-K)는 서로 상이한 별개의 시스템이 맞다.

물론 IP와 트랙 넘버 생성 원리, 사용 좌표계, J-시리즈 기반 메세지 포맷 등 공통점도 적지 않지만 주파수 도약 규모와 채널 변경 사이의 시간 간격, 반송파 선택 방법(고정적으로 할당된 채널들 중 각개 타임슬롯 고유의 선택 패턴에 따라서 채널을 선택하는 방식과 반송파 탐지 체계와 연동된 무작위 선택의 상이한 차이), 작동 주파수 범주 차이, 망 구성과 작동 원리 차이와 Link-K 고유 메세지 존재 등 서로 상이한 차이점이 더욱 많다. 무엇보다 상술한 것처럼 기저대역 생성 과정의 차이와 대칭 암호 코드의 폐쇄적 관리 등으로 인하여 Link 16과 Link-K의 직접 연동은 불가능하다. 양자의 직접 연동은 불가능하기 때문에 양자의 연동통제체계가 구축되어 운용되고 있는 것이다.

이처럼 Link 16과 Link-K의 서로 상이한 기저대역 생성 방법 차이 때문에 Link 16에 도입되고 있는 암호 알고리즘 개선(보안성은 매우 높지만 전송 효율은 낮은 문제를 해결함으로써 보안성과 데이터 용량 증대 두 마리 토끼를 동시에 잡기 위한 개량)을 Link-K에 도입할 수는 없다. 그러나 Link-K에 대용량 영상 데이터 전송 기능도 부여하려면 Link 16에 도입된 대역 확산 기법과 별개로 장차 Link-K에도 국내에서 연구되고 있는 개량된 대역 확산 기법을 도입하거나 혹은 PSK 계열 알고리즘을 도입하는 등 추가적인 개량이 필요할 것이다.

MANET(Mobile Ad-hoc Network)는 주로 지상 무인전투체계(즉, 전투용 로봇) 통제에 주로 사용된다. FANET보다 통달거리는 조금 더 길고(22km), 최대 5개의 ad-hoc으로 통달거리를 더욱 확장시키게 된다.

지상 드론봇 제어를 위해서 작동되는 MANET을 매개로 드론봇 통제와 함께 드론봇의 영상 센서의 영상 정보와 타게팅 정보 등도 전송되기 때문에 ECCM 성능과 함께 암호화 기법을 필요로 한다. 이 때문에 대역 확산 기법이 사용되는데, 대역 확산을 거쳐서 완성된 기저대역의 이진 코드로 변조할 반송파를 주파수 도약으로 선택, 변경하는 FHSS(Frequency Hopping Spreading Spectrum)과 달리 시간 변화와 함께 선형적으로 변조되는 반송파와 대역 확산으로 생송된 기저 대역으로 파형을 생성하는 CSS(Chirp Spreading Spectrum)이 사용된다.

그리고 1개 MANET 네트워크에 무려 최대 1,000개의 드론봇이 연동되기 때문에 각개 드론봇의 데이터 링크 타임슬롯에 할당되는 최소 시간이 1,000분의 1초로 극히 작다는 것도 특징이라고 할 수 있다.

데이터 링크의 상대 항법 기능을 사용하여 위치를 파악하는 기술은 이미 다양한 종류의 데이터 통신에 구현되어 사용되고 있다. 빔폭이 크기 때문에 드론봇들간의 이격이 클 수록 각도 정보가 정확해지고 신호를 송출하는 드론봇이 많아질수록 오차가 감소하게 된다.

차기 군단급 UAV에 통합되는 X 밴드 슬롯 어레이 합성개구레이더. LRU(Linear Replacement Unit) 카드들이 슬롯 하나씩 점유하는 백엔드 박스와 X 밴드 슬롯 어레이 안테나로 구성되어 있다. LIG Nex1에서는 차기 군단급 UAV의 SAR뿐만 아니라 공군 MUAV에 통합되는 SAR의 제작도 담당하고 있다. MUAV에 통합되는 SAR는 플랫폼과 정찰 대상 표적의 이격이 더욱 크기 때문에 차기 군단급 UAV에 통합되는 SAR의 그것보다 더욱 대형의 X 밴드 안테나를 사용한다.

차기 군단급 UAV의 EO/IR 센서 터렛. LAH 또는 차기 군단급 UAV의 지상 C2 노드가 UAV와 Ku 밴드 지향성 CDL로 연동되면서 사진에 보이는 터렛 내부의 EO/IR 영상 센서 터렛의 3차원 지향 각도를 제어하고 레이저 거리 측정기 조준 표적을 선택할 수 있다.

공군 MUAV의 EO/IR 영상 사이드 스캐너. 글로벌 호크의 EO/IR 영상 스캐너와 마찬가지로 UAV의 측방향으로 지향되어 스캔함으로써 디지털 영상 정보를 생성한다.

[디펜스투데이]