Development Direction of Manned and Unmanned Complex Combat System to Respond to the Future Battlefield: Focusing on ICT

미래 전장 대응을 위한 유무인 복합전투체계 발전방향: ICT를 중심으로

Abstract

A manned and unmanned complex combat system refers to a combat system that performs various missions by operating manned and unmanned aircraft together. The combat system is rapidly becoming more advanced due to recent remarkable developments in information and communication technologies(ICT), including AI and 5G, and major countries are actively using it in actual battlefields. Furthermore, the importance of this combat system is increasing and it is emerging as the core of future warfare. Accordingly, this study analyzed the concept of the manned and unmanned complex combat system and the current status of its integration with ICT, presented an operational concept utilizing it, and then analyzed the actual current status of related combat systems at home and abroad. Lastly, five suggestions were presented for the development of domestic manned and unmanned complex combat systems.

1. 서론

유무인 복합전투체계(Manned-Unmanned Teaming, MUM-T)는 유인과 무인으로 운용되는 전투시스템을 통합하여 각각의 기능과 성능을 작동시켜 하나의 통합된 전투체계로 구축하는 복합 전투시스템을 의미한다. 해당 개념은 2000년대 초반 무인 항공기의 등장으로 처음 제시되었고, 이후 정보통신기술(Information and Communication Technology)의 눈부신 발전으로 고도화되었다. 현재 유무인 복합전투체계는 단순 정찰 및 정보 수집을 넘어 공격, 임무, 전자전 등 다양하고, 복잡한 임무를 실제로 수행할 수 있는 수준에 이르렀고, 현대 군사 작전에 있어 역할과 비중이 상당히 증가하였다.

유무인 복합전투체계는 다양한 장점을 갖고 있다. 유인 및 무인 항공기의 상호 보완적 장점 극대화가 가능하고, 실시간 상호 작용과 협력이 가능하다. 또한 상대적으로 유인기 대비 적은 비용으로 작전 수행이 가능하고, 인적 운용 리스크를 극소화할 수 있다는 장점도 보유하고 있다. 이러한 장점에 주목하여 미국을 포함한 주요국은 유무인 복합전투 체계를 실제 전장에 활용하면서 전투 효과를 극대화하고 있으며 국방·안보 분야에 중요한 수단으로 운용하고 있다.

한국도 과거보다 적극적으로 유무인 복합전투체계를 활용하고 있고, 관련 연구가 증가하고 있으나 다른 주요국 대비 상대적으로 기술력과 활용 수준이 낮은 상황이다. 이는 국방 예산, 기술력, 운용 환경, 군사 전략 등 다양한 요인들이 작용하기 때문이다. 하지만 국방 및 안보에 있어 점증되고 있는 유무인 복합전투체계의 중요도를 감안했을 때 한국도 주요국 수준으로의 유무인 복합전투체계 발전이 필요한 상황이다.

이에 본 연구는 국내 유무인 복합전투체계 발전 방향을 제시하는 것을 목표로 설정하였다. 이를 위하여 본 연구는 유무인 복합전투체계의 개념과 인공지능(Artificial Intelligence) 및 5세대 이동통신(5 Generation) 기술을 중심으로한 ICT와의 접목 현황을 분석하고, 국내외 관련 현황을 심도 있게 분석하였다. 나아가 분석 결과들을 종합하여 국내 유무인 복합전투체계의 발전방향을 제시하였다.

2. 유무인 복합전투체계(MUM-T) 개념

광의의 관점에서 유무인 복합전투체계 시스템은 하나 이상의 인간 및 기계 요소가 포함된 실제 응용 프로그램으로 각각은 어느 정도 자율적인 작업을 수행할 수 있지만 전체적인 목표는 공유되므로 일정 수준의 협력도 가정되는 프로그램을 의미한다[Lyons et al., 2021]. 해당 맥락에서 자율성은 인간 팀원의 필수 업무 및 팀워크 기능을 포함하여 팀원으로서 인간과 함께 일할 수 있는 기술로 정의되고[McNeese et al., 2018], 기계 에이전트는 합동 또는 결합된 무기 팀 역할을 수행하는 자동화로 설명된다[McGrew, 2009].

유무인 복합전투체계 시스템은 과거 혼합 주도형 시스템으로 명명되었고[Ferguson and Allen, 1994], 유무인 복합전투체계 형태의 상호작용을 추구하는 인간 자동화, 컴퓨터, 로봇 등이 결합되어 발전하고 있다.

아직 합의된 공통의 정의는 부재하나 협의의 관점인 국방·안보에 있어 유무인 복합전투체계는 전투 효과 향상을 위해 유인·무인 체계를 상호 협력하는 체계를 의미한다[Nho and Lee, 2023]. 본 연구에서는 유무인 복합전투체계를 유인과 무인으로 운용되는 전투시스템을 통합하여 각각의 기능과 성능을 작동시켜 하나의 통합된 전투체계로 구축하는 복합 전투시스템으로 정의하였다.

3. 유무인 복합전투체계 관련 ICT

현대전에 있어 유무인 복합전투체계는 ICT를 접목하며 발전하고 있다. 본 연구에서는 유무인 복합전투체계에 활용되는 대표적인 기술로 AI와 5G 기술을 분석하였다.

3.1 AI 기술 기반 유무인 복합전투체계

AI 기술은 데이터 처리, 학습, 모델링 등 다양한 하위 기술들을 포괄하는 총체적인 기술이며 여기에는 자동화된 추론, 전문가 시스템, 자연어 처리, 기계 학습, 신경망, 로보틱스, 머신 비전 등의 기술이 포함된다[Luger, 2009].

AI는 인공 정신과 인간의 정신이 결합된 개념이다. 인간은 목표, 창의성, 윤리적 사고를 제공하는 반면에, AI는 스스로 학습한 경험, 직관, 예측 능력을 제공한다. 따라서 군대는 기계와 인간의 협력을 통해 '인간 대 인간'의 관계를 유지하면서 단서 대응과 상황 이해도 향상이라는 이점을 누릴 수 있다.

미국 고등군사연구학교(School of Advanced Military Studies) Branch가 2018년에 발표한 논문에 따르면 가까운 경쟁국들의 전 세계 군 현대화 노력에 대응하기 위해, 미 육군은 2017년에 로봇 및 자율 시스템(RAS, Robotics and Autonomous Systems) 전략을 개발하여 장기적으로 투자와 역량 집중의 우선순위를 정하였다. RAS는 상황 인식 능력 향상, 병사 부하 경감, 병력 유지, 이동 및 기동 용이성, 병력 보호라는 다섯 가지 역량 목표를 가지고 있고, RAS 전략은 유·무인 복합팀(MUM-T)이라고도 하는 인간-기계 팀에 중점을 두고 있다. 이 개념은 사람과 자율 시스템 또는 AI를 통합하여 현대 전장에서 매우 필요한 특성인 의사결정 속도를 향상시킨다. RAS 전략을 통해 대응하고자 하는 바는 다음과 같다; ① 전장에서의 행동 속도 가속화, ② 적의 RAS 사용 증가, ③ 경쟁 환경의 복잡성 증가[US Department of the Armt, 2017].

RAS 전략은 상위 단계 보완 기술을 필요로 한다. 예를 들어, RAS는 대대급 이하에서 무인 항공기 및 지상 시스템의 수를 늘릴 것을 권장한다[The Institute of land warfare, 2017]. 그러나 대대 단위의 분대, 소대, 중대를 위한 시스템이 크게 증가하면 수집 및 처리되는 데이터의 양이 기하급수적으로 증가할 가능성이 높다. 이러한 상황에서 상위계층의 AI 시스템이 없다면 사단 직원들은 작전 동기화 속도를 따라잡을 수 없을 것이다. 보다 심각한 문제는 이러한 직원들이 전송되는 데이터의 양에 인지적으로 압도되어 전체적인 운영 환경을 효과적으로 관리하지 못하게 될 수 있다는 점이다. 따라서 RAS 전략은 AI 시스템이 중심이 된 상위 계층의 노력도 병행해야 한다.

아울러 유·무인 복합팀(MUM-T) 활동은 시스템과 사람이 서로의 약점을 상쇄하기 위해 결합하는 것을 의미한다[White, 2017]. 실제 미 육군의 무인 항공 체계(Unmanned Aircraft System)와 AH-64 아파치 헬리콥터에는 MUM-T가 사용되며 본 프로세스를 통해 AH-64 아파치 조종사는 유인 항공기에 비해 너무 위험하다고 판단되는 환경에서 무인 시스템을 제어할 수 있다[Iriarte, 2016]. MUM-T를 사용하면 무인 항공기의 강점인 체공 거리와 표적 획득을 활용하여 조종사의 강점, 치명성, 대응력을 극대화할 수 있다. 이 개념은 AI 중심의 인간-기계 팀워크를 위한 기반이 된다.

또한, 미국 고등군사연구학교 Sattler가 2018년에 발표한 논문에 따르면 AI의 군사적 응용 분야는 다양하고, 일반적으로 두 가지 기회를 제공한다. 첫째는 기존 작업을 더 단순하고 안정적이며 효율적으로 만드는 것이고, 둘째는 완전히 새로운 기능을 도입하는 것이다[Potember, 2017].

항공 분야에 대한 AI의 잠재력도 이 프레임워크에 부합하는데 전자의 범주와 관련한 AI는 조종사의 업무량 감소 및 의사 결정 지원, 유·무인 복합팀(MUM-T)의 인터페이스 개선, 항공기 치사율 및 생존성 향상을 제공한다. 또한, 방공 위협 정보의 대규모 데이터베이스에 대한 액세스와 신속한 계산이나 의사결정을 AI로 제어하는 항공기 생존성 장비(Aircraft Survivability Equiment)가 지대공 위협을 격퇴할 수 있게 될 것이다.

후자의 범주와 관련한 완전 자율 항공기는 지휘관에게 큰 유연성을 제공하고 일상적인 임무나 고위험 임무에 조종사를 투입해야 하는 수요를 줄일 수 있다. 육군은 수직이착륙의 미래 프로그램을 주도하면서 승객을 태우는 윤리와 원격 조종 항공기를 위협하는 사이버 표적 및 전자기 스펙트럼(Electro Magnetic Spectrum) 센서의 증가로 인해 사람이 조종할 수 있는 옵션을 유지하는 것이 중요하다는 점을 인식하고 ‘선택적 조종’ 능력을 추구하고 있다.

마지막으로 Fawkes[2017]도 AI와 군 작전의 결합 측면에서 MUM-T를 다음과 같이 설명하였다. 자율 시스템과 인간이 조종하는 차량 군사 작전의 변형은 유·무인 복합팀 구성(MUM-T) 개념이다. 이는 각 플랫폼의 강점을 결합하여 상황 인식을 향상시켜 군대가 전투 지원 및 정보, 감시 및 정찰(ISR) 임무를 포함하는 작전을 수행할 수 있도록 한다. 2017년 무렵 미 육군은 전투 항공 여단에 보잉의 AH-64D/E 아파치 헬리콥터와 TUAS(Textron Systems RQ-7B Shadow Tactical Unmanned Aircraft Systems)을 장착하여 MUM-T를 전술, 기술 및 절차(Tactics, Techniques and Procedures)의 확립된 부분으로 추진하고 있었다. 또한, 무인 시스템은 주변 환경에 대한 인간 시스템의 이해 범위를 넓혀 향상된 의사결정과 보다 동기화되고 대응적인 행동을 가능하게 할 것으로 기대된다. 이 팀 구성 이론은 유인 플랫폼이 적대적이지 않은 지역에 머물 수 있는 반면, 무인 시스템은 표적이 식별되고 적 위치가 알려질 때까지 전방 정찰 임무를 제공할 수 있으므로 유인 플랫폼에 대한 안전 수준도 제공한다.

한국 국방부는 2022년 12월 「국방 무인체계 발전계획」을 수립하며 AI 기반의 유·무인 복합전투체계로 단계별 전환을 추진하고 있다. 해당 계획의 비전, 목표, 추진과제는 <Figure 1>과 같다.

<Figure 1> Vision, Goals, and Tasks for the Development Plan of the Defense Unmanned System

국방부는 유·무인 복합전투체계를 원격통제형, 반자율형, 자율형 3단계로 구축할 계획이며, 2022년 7월에는 각 군별 시범부대를 통해 이를 실험한다. 육군은 무인전투 차량 및 드론을 활용한 지상전투를, 해군은 수중자율기뢰 탐색체와 협력하여 복합기뢰제거작전을 시도할 예정이다. 공군과 해병대도 각각 무인기 및 무인 차량을 활용한 실험을 진행하며, 운영 성과를 평가하고 보완하여 단계적으로 확대할 계획이다. 아울러 국방부는 국방 무인체계를 위한 기반체계를 조성하고 있다. 이와 관련하여 표준화 방향 설정 및 핵심기술 개발, 전용 주파수 확보 및 활용기술 개발, 정보 소통을 위한 국방표준서 제정 및 사전 보안인증제도 도입, 그리고 드론 통합관제체계 구축 등 다양한 단계를 포함한 계획을 추진하고 있다.

3.2 5G 기반 유무인 복합전투체계

5G는 5세대 이동통신기술을 의미하며 6GHz 이하 저속 광역망 주파수 대역(Frequency Rang 1)과 24GHz 이상 초고속 근거리망 주파수 대역(Frequency Rang 2)으로 구성되어 있다. 5G는 4세대 이동통신 기술 대비 빠른 속도로 통신망의 지연 속도 저감에 기여할 수 있고, 동시에 더 많은 기기를 통신망에 접속시킬 수 있다는 장점을 보유하고 있다. 이러한 기술적 특징으로 인하여 국방분야에서도 활발하게 접목되고 있다.

미국 국방부는 2020년 5G 전략을 발표하였다. 국방부는 해당 전략을 통해 5G를 중요한 전략적 기술로 지정하였고, 이는 유비쿼터스 고속 연결을 가능하게 하고, 군대 작전 방식도 변화시킬 것을 예상하였다. 구체적으로 미래 전투원은 로컬 및 원정용 5G 네트워크를 사용하여 막대한 양의 데이터를 이동하여 원거리 센서와 무기를 조밀하고 탄력적인 전장 네트워크에 연결하게 될 것이며 이러한 데이터가 풍부한 환경은 지휘관이 복잡하고 경쟁이 치열한 물리적 환경 및 정보 환경을 더 잘 이해하고, 형성하고, 적응할 수 있도록 하는 강력한 알고리즘을 촉진할 것을 예상하였다. 따라서 미군은 5G가 제공하는 연결성을 활용하여, 미래에도 효과성 및 생존 가능성 유지에 필요한 속도, 정확성, 효율성으로 작전을 수행하는 방법을 학습해야 한다고 강조하였다. 이러한 배경에서 미국 국방부는 미국과 파트너의 5G 역량 발전, 국가안보에 대한 5G 위험에 대한 인식 제고, 5G 인프라 및 기술 보호를 위한 접근 방식 개발을 목표로 설정하였다.

아울러 Kim[2023]에 따르면 2022년 미국 국방부는 Technology Vision for an Era of Competition에서 5G MUM-T의 Weapon System Facility 관련 5G MUM-T 거버넌스를 <Figure 2>와 같이 구축하였다.

<Figure 2> Building 5G MUM-T Governance for the US Department of Defense

또한, Kim[2023]은 5G MUM-T 운영의 과제로 NATO[2020]의 미래국방 관련 새롭고 파괴적인 기술 별 중점분야 내용을 인용하며 무기체계 상호 운용 및 자율성 영역에서는 통신 제어 및 운영 문제 해결을, 데이터 영역에서는 고유표준화, 검증구조, 네트워크 할당을, AI 영역에서는 시스템 검증·확인·인증 정의 및 수행 그리고 양자·위성통신 영역에서는 고도화된 공간 파생 정보에 대한 접근성, 상용 통신망 운영·사용·활용 결과 공유 등을 제시하였다.

4. ICT 활용 유무인 복합전투체계 사례

본 장에서는 ICT를 접목하여 실제 운용 중인 유무인 복합전투체계 사례를 연구하였다. 우선, 다양한 형태의 ICT 결합 유무인 복합전투체계 관련 작전개념을 정리하였다. 아울러 한국 및 주요국의 관련 유무인 복합전투체계 사례를 조사하고, 나아가 공중·지상, 해상·수중, 지하 수색·공격에 활용되는 유무인 복합전투체계 사례도 심도 있게 분석하였다.

4.1 ICT 활용 유무인 복합전투체계 작전개념

유무인 복합 전투체계는 ICT를 접목해 유인과 무인으로 운용되는 전투시스템을 통합하여 각각의 기능과 성능을 작동시켜 하나의 통합된 전투체계로 구축하는 복합 전투시스템을 의미한다. 이러한 체계는 유인으로 작동되는 전투기·전차·함선 등 전통적인 방어·전투 플랫폼과 무인전투체계인 UGV(Unmanned Ground Vehicle)·UUV(Unmanned Underwater Vehicle)·UAV(Unmanned Aircraft Vehicle) 등으로 구분할 수 있다. 또한, 다양한 지형에서의 탐지·방어·전투 등 복합 전투작전을 시행하는 개념이라 할 수 있다. 다만 작전 개념에 있어 우리 육군과 미 육군 간 차이점이 존재한다. 우리 육군은 전투 수행 기능의 효율성을 높이거나 전투 수행 간 다양한 시너지 효과를 창출하는 데 중점을 두었고, 유인과 무인체계의 강점만을 결합해 복합적으로 운용하는 것으로 정의하였다. 미 육군은 유무인 지상·공중 전투체계 등을 통합 운용하는 데 중점을 두고 있다[Kim, 2023]. 따라서 유무인 복합 전투체계는 개발단계에서부터 전투체계를 통합하여 운용하는 것이 바람직하나, 전통적으로 운용되고 있는 유인 전투체계를 바탕으로 빠르게 최신화되는 무인 전투체계를 통합하는 것은 현실적으로 단시간에 완결하는 것은 매우 어려운 일이라 할 수 있다. 따라서 미 육군의 교육사령부에서는 U.S. Army Unmanned Aircraft Roadmap 2010-2035를 발간하였고, 미 국방성은 Unmanned System Integration Roadmap 2013-2038 기본계획을 발간하고, 최신화하는 등 장기간의 프로젝트를 통해 전투체계를 발전시켜 가고 있다(美 DTIC, 2017).

ICT와 접목되어 발전 중인 유무인 복합전투체계의 발전을 위해서는 육상·해상·공중에서의 전투장비가 보유하고 있는 특징과 장점을 모아 우선 협업체계를 구축하고, GCS(Ground Control Stations) 플랫폼을 통해 AI 식별·분석 체계를 장착하여 하나의 전투체계로 통합시킬 필요가 있다. 이를 위한 우선 검토 사항으로 다음의 4가지가 요구되고 있다; ① 전투 자산의 운용상 효율성 향상, ② 운용자의 생존 가능성 제고, ③ 임무 범위 확장을 통한 전투 능력 극대화, ④ AI 기술을 접목한 반자율 및 자율 체계 구축 등이 있다.

또한, 유무인 복합전투체계 구축 및 작전을 위한 핵심 목표로는 상호운용성, AI를 통한 자동화 및 자율성, 임무 다양성, 위험감소, 작전 실행능력에 따른 속도감 등을 포함하며 이는 아래 <Figure 3>과 같다.

<Figure 3> Key Objectives for Building and Operating Manned and Unmanned Combat Systems

유무인 복합전투체계 작전개념이 상기 핵심 목표를 바탕으로 구축될 경우 병력감소 등으로 인한 문제점을 해결할 수 있고, 최첨단 전투 작전체계를 구현할 수 있다. 따라서 현 수준에서 완벽에 가까운 전투체계 구현을 통해 다음의 장점을 취할 수 있다; ① 다양한 공격유형에 따라 신속한 상황판단 도모, ② 사용자의 육체적 피로감 및 판단 오류 감소, ③ 신속한 전투체계 이동 및 상황 전환, ④ 광범위한 작전역량 극대화, ⑤ 장기간의 방어 및 전투 체계 보장을 통한 안정된 중요시설물 경계 및 방호 등에 활용이 가능하다.

4.2 국내·외 ICT 활용 무인전투체계 현황

앞 절에서는 국내·외에서 ICT와 접목되어 개발 및 현재 운용 중인 육상(지하)·공중·해상 유무인 복합전투체계에 대한 임무 및 포지션별 현황을 통해 현재 운용되고 있는 기술현황 및 주요 특징을 정리하였다. 본 절에서는 육상 및 해상에서 운용 중인 ICT를 활용한 무인 전투체계 현황을 분석하여 미래 기술발전 양상을 예측해 보고자 한다.

육상에서 운용 중인 ICT 활용 무인전투체계는 EOD(Explosive Ordnance Disposal), 정찰/감시, 물자수송, 공격체계, 경비 활동 등 다양한 형태로 활용되고 있다. 관련 무인체계는 아래 <Figure 4>와 같다.

<Figure 4> Various Mission Types by UGV Type

최근 이스라엘-하마스 전장에서는 각종 무인체계를 이용하여 땅굴을 찾아 무력화하고 있다. 특히 작전 요원들을 땅굴 내부로 침투하기 전에 AI 기반의 자율 무인체계를 활용하여 땅굴을 사전에 탐사하고 그 형태 및 진행방향 등 매핑 정보를 통해 작전 요원을 투입시켜서 진압 작전을 시행하고 있다. 따라서 IDF(Israeli Defense Forces) 땅굴 탐사 작전은 위성탐사 및 공중 드론을 이용해 공중정찰 감시 활동을 전개하고 하마스 요원의 예상 은거지를 예측한다. 또한, 지상침투레이더와 진동 센서 등을 이용하여 땅굴 내부의 음향을 탐지하고, 광섬유 네트워크를 이용한 온도·압력·진동 등을 탐사하고, 각종 무인체계와 연동시켜 땅굴의 위치를 확인한다. 확인된 위협 지역에는 스펀지 폭탄(Sponge Bomb)과 JDAM(Joint Direct Attack Munition) 폭탄을 이용해 최종적으로 무력화하고 있다. 이스라엘-하마스 전장에서 육상 및 지상에서 운용 중인 무인체계는 아래 <Figure 5>와 같다.

<Figure 5> Hamas Tunnel Exploration, Reconnaissance, and Attack Unmanned System

해상 무인체계는 대잠전과 대함전 주둔지 경계작전, 호위 등 임무별로 다양한 형태의 무인체계가 존재한다. 먼저 대잠전에 있어 무엇보다 중요한 것은 음파를 이용한 거리와 방향을 탐지하는 소나(SONAR) 전술체계이다. 음원 발신의 형태에 따라 능동 소나(Active SONAR) 및 수동 소나(Passive SONAR)로 구분하고 있다. Active 음향탐지기는 1KHz∼50KHz 주파수 영역으로 잠수함, 선박 등을 탐지하고 50KHz∼900KHz 영역에서는 기뢰를 탐지한다. Passive 음향탐지기는 신호를 발신하지 않고 듣기만 하는 형태로 장비의 성능에 따라 소음이 큰 형태는 최대 900km까지 청음이 가능하고 무음 잠수함의 경우 5∼30km까지 탐지할 수 있으므로 음파 송수신장치의 형태별로 함정 또는 수중에 설치하여 다양하게 운용되고 있다. 따라서 탐지, 판단, 공격 측면에서 복합 무인 전투체계의 활용도는 점차 복잡하고 다양해지고 있다. 해상(수중)에서의 무인체계는 대잠수함전, 수색/구조, 해상(중)정찰, 지뢰탐지, 잠수함탐지, 자율수중탐지, 수중음향탐지, 해양 탐사/연구 활동 등이 각각의 기능별 다양한 목적을 위해 발전하고 있다. 해상 영역의 무인체계는 아래 <Figure 6>과 같다.

<Figure 6> Marine/Underwater Unmanned Systems

4.3 ICT 활용 유무인 복합전투체계 사례: 공중·지상 전투체계

ICT를 활용한 유무인 복합 전투체계의 실전 활용 및 입증은 최근에 발생한 전장에서 이루어지고 있다. 특히 2020년 아제르바이잔-아르메니아 전쟁 당시 아제르바이잔의 다양한 드론¹⁾을 이용하여 아르메니아 군의 전투 전력에 큰 피해를 주었다. 대규모 정규전에서 무인기를 활용하여 실효성을 입증한 첫 번째 사례라 할 수 있다. 또한, 현재까지 진행 중인 우크라이나-러시아 전쟁 간 자체개발한 드론과 미국·터키·폴란드·중국 등에서 개발한 군사 및 상용 드론을 활용하여 정찰 작전, 근거리포 사격 정찰, 전차를 향한 자폭 작전 등 다양한 전투에 활용되고 있다. 최근 발생한 이스라엘-하마스 전쟁에서도 드론을 이용하여 레이더기지 등을 선제공격한 후 대공 미사일 및 병력을 침투시키는 형태의 공격 사례 등을 확인할 수 있다.

과거 재래식 무기를 이용하여 병력이 지리적으로 점령하는 전통적인 방식의 전투체계에서 소수의 인력으로 장거리 전투체계를 구축하고 병력손실을 최소화하며, 전장 수행능력을 지속할 수 있는 유무인 복합 전투체계로 전장을 지속하고 있다. 따라서 지상과 공중에서의 연계성 있는 유무인 복합 전투체계는 소부대 단위 근거리 작전과 대부대 단위 원거리 작전을 데이터링크 및 위성통신 체계로 연동시켜 지역적인 CP(Command Post)와 총괄 CCC(Command and Control Center)에서 작전상황을 감시하고 작전을 실시간 지휘할 수 있도록 구축하는 것이 중요하다.

UAVs(무인항공기)는 다양한 크기와 형태로 작전 목적에 따라 선택적으로 활용하고 있다. 주요 임무는 정찰, 탐지, 정보수집, 공격, 작전 지원 등 다양한 임무로 구분하고 있다. 무인항공기의 작전 능력 중 가장 중요한 사항은 데이터링크를 통해 실시간 데이터를 전송하고 작전을 지속하는 것이다. 안정적인 통신체계에 따라 작전 성공의 승패를 가름할 수 있기 때문이다. 그 밖에 군사작전에 있어 중요한 사항은 지형 및 목표물 정보, 작전 지원, 위험한 지역에서의 임무수행, 탐지/공격, 상황 확인 등 임무 형태별로 구분할 수 있다. 또한 무인항공기는 형태에 따라 고도별로 공격유형이 다르기 때문에 활용하는 방안 또한 구분되어야 한다. 임무 수행 형태별 드론 현황은 <Figure 7>과 같다.

<Figure 7> Various UAVs for Different Mission Types

UGV는 지상 작전에 있어 가장 중요한 전투체계로 무인으로 조종되거나 자율적으로 작동하는 지상 차량을 이용하여 작전을 수행하도록 군사 및 비군사 응용 분야에서 사용되는 시스템이라 할 수 있다. 임무 및 용도에 따라 차량과 로봇 형태로 제작되어 군사작전 간 적재용량, 이동성, 속도, 내구성 등 복합적인 기술을 반영하여 제작되어 있다. 전장에서의 복잡하고 다양한 임무 수행을 위해서는 GNSS(Global Navigation Satellite System), 레이더, 카메라, 릴레이 센서 등의 기술이 접목되어야 하고, 자율주행 및 반자율 주행, 지도 기반 자율주행, 장애물 회피, 길 찾기 등의 작업을 무난하게 수행할 수 있어야 한다. 자율주행을 위해서는 고성능 카메라, 열화상 카메라, 레이더 등 다양한 센서와 장비를 탑재하고, 정찰 수행, 폭발물 제거, 위험물 탐지, 부상병 수송 등 특수임무를 수행한다.

UAV와 UGV의 연동 전투체계는 인간이 직접 무인 전투체계를 조작하는 것을 최소화하고 장기적으로 비용 절감 및 복잡한 지형에서의 탐지 또는 대응 작전 등이 가능해야 한다. 다만, 다양한 지형 및 건물 등에서 전자 장애물로 인한 끊김 현상이 발생하지 않도록 표준화된 프로토콜을 통해 호환성을 높일 수 있어야 하고, 실시간으로 데이터 교환이 가능하도록 안정적인 통신시스템이 뒷받침되어야 한다.

자율 시스템은 하드웨어 및 소프트웨어 호환성 문제, 환경 변화 또한 적응 및 안전한 운전/비행을 보장하도록 구축되어야 한다. 복합전투체계 형태는 <Figure 8>과 같다.

<Figure 8> Manned and Unmanned Ground-air Composite Combat System

4.4 ICT 활용 유무인 복합전투체계 사례: 해상·수중 전투체계

ICT 활용 유무인 수중 작전체계는 다양한 수중차량의 특성을 통합하여 정보를 수집하고, 각각의 무인체계에 명령을 하달하는 등 종합적인 통합 작전 전투체계를 의미한다. 각각의 시스템은 해양 전반에 대한 다양한 임무와 작업을 수행하고 있다. 무인 수중차량의 활동영역은 해저 및 심해 탐사, 조류 및 유속 등 해양조사, 해양 수온 및 환경 모니터링, 해양자원의 개발, 해저지형 조사, 군사적 수중작전 등의 임무를 수행하도록 개발되고 있다. 따라서 장비 형태별 장점을 통합하여 현장 및 작전 상황실을 통해 정보를 취합하고 직·간접적으로 작전명령을 하달하여 운용하는 것이 무엇보다 중요한 과제라 할 수 있다.

무인체계는 자율주행 기능이 장착되어 각각의 임무 수행을 위해 수중카메라, SONAR(Sound Of Navigation And Ranging)²⁾, 초음파센서, 해저 탐사 장비³⁾, 바이오센서 등을 포함하여 해저 탐지 활동을 전개할 수 있다. 따라서 무인체계의 운용 간 핵심사항은 수중환경에서의 위치 추적, 장애물 회피, 임무 수행경로를 오차범위 없이 추진할 수 있어야 한다는 점이다.

미국의 General Dynamics Mission Systems은 원정고속수송선(Expeditionary Fast Transport)을 통해 전통적인 군사작전, 인도주의적 지원 프로젝트, 재난 대응, 해양법 집행 활동 등 유무인 전투체계와 연계하여 통합 선박 전자시스템을 구축하고, 독립형 연안전투함(Littoral Combat Ship)과 연계하여 무인수상정, 무인해상정찰정, 자율수중탐사 장비 등을 통합적으로 통제·감시하며, 장비별 경계작전, 정찰, 공격대비 등 전투체계를 구축하도록 개발되었다[General Dynamics, 2019]. 따라서 주둔지 CCC 및 지역 CP에서 연안전투함(LCS) 선박과 연계하여 평시 경계작전을 시행하고 원거리 작전간 EPF(ExPeditionary Fast Transport) 선박과 UCAV(Unmanned Combat Aircraft Vehicle), UUV(Unmanned Underwater Vehicle), USV(Unmanned Surface Vehicle) 등을 통해 정보를 취득하고 원거리에서 방어 및 타격작전을 시행해야 안전하게 작전을 관리할 수 있다. 각각의 해상·수중 무인 전투체계는 <Figure 9>와 같다.

<Figure 9> Manned and Unmanned Maritime and Underwater Unmanned Systems

4.5 ICT 활용 유무인 복합전투체계 사례: 지하 수색·공격 전투체계

최근에 발생한 이스라엘-하마스 전쟁에서 가자지구 지하에 설치된 하마스 은거지 및 연결통로를 찾기 위한 유무인 복합 전투체계는 지하 수색·공격을 위해 ICT를 활용한 대표적인 사례로 볼 수 있다. 하마스는 과거 이스라엘과의 교전에서 지하 터널을 적극적으로 활용하여 터널에 지하 인프라를 구축하고 군사적 목적과 정찰, 정보 수집하는 목적으로 활용하였다. 이에, 이스라엘은 지하 터널을 큰 안보 위협으로 판단하고 광범위하게 설치된 터널들을 찾아 파괴하고 있다. 각종 유무인 복합 전투 체계를 활용하여 지상 및 공중에서의 감시, 수색정찰, 지하침투, 각종 센서를 이용한 다양한 형태로 터널을 찾아 파괴하고 있다. 지하 작전에 운용되고 있는 체계는 탐지-수색-차단-무력화 단계로 구분할 수 있다. 먼저 ① 탐지체계는 공중에서 위성과 드론을 이용해 지형변화와 인원의 이동 사항을 감시하고 지상침투레이더와 광학 카메라를 이용해 사람을 감시하며, 터널 내부의 음향과 진동센서를 이용해 음성 및 움직임을 탐지하는 형태로 운용되고 있다. 그 밖에 수중음파탐지, 광섬유네트워크 등이 활용되고 있다. ② 수색체계는 고스트로봇틱스(IRIS), Recon Robotics(TB2) 등 소형 로봇을 이용하여 땅굴 내부를 수색하고 AI 기반 매핑 시스템을 통해 땅굴 형태를 확인하고 방향과 규모 등을 작전요원에게 전달하는 형태로 운용되고 있다. 또한 ③ 차단체계는 비닐봉지에 두 종류의 액체를 분리해 담아놓은 후, 액체를 분리해놓은 금속 막대를 제거하고 지하 터널 입구에 이를 던지면 내부의 액체가 섞이면서 거품이 생기고 팽창한 뒤 바로 단단해지며 터널 틈새를 막아버리는 스펀지 폭탄(Sponge Bomb)을 이용하고 있다. 끝으로 ④ 무력화체계는 각종 취득한 정보를 이용하여 공중에서 통합정밀직격탄/GPS유도폭탄(JDAM)을 터널 직상공에서 투하시켜 위성항법장치를 통해 정확하게 표적을 타격하는 체계로 운용된다. 그 밖에 폭발물 설치 등 다양한 형태로 전투체계가 운용되고 있다. 이스라엘에서 운용되고 있는 지하 전투체계는 <Figure 10>과 같다.

<Figure 10> Hamas Underground Search and Attack Manned and Unmanned Composite Combat System

4.6 시사점

본 장에서는 ICT를 활용한 유무인 복합전투체계 사례를 심도 있게 분석하였다. 분석 결과를 종합해보면, 미래 전장 대응을 위한 유무인 복합전투체계의 발전 관련 주요 시사점은 다음과 같다.

첫째, 효율적 통합 운용 체계가 필요하다는 점이다. ICT를 활용한 현대 유무인 복합전투체계는 각각의 시스템을 효율적으로 통합하여 하나의 전투체계로 운영하는 것이 핵심이다. 따라서 효율적 통합 운용 체계는 전투 자산 운용의 효율성과 임무 수행의 정확성 제고를 위해 꼭 필요한 사항이다.

둘째, 데이터 기반 기술의 중요성이 부각되는 점이다. 특히, 한국을 포함한 주요국들은 AI 및 통신 기술을 접목하여 자율 및 반자율 전투체계를 구축함으로써 실시간 데이터 분석과 판단을 통해 전투 능력을 극대화하고 있다. 이는 현대전뿐만 아니라 미래전에서도 신속한 상황 판단과 임무 수행에 있어 주요 의사결정의 질을 향상시키는데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

셋째, 장기적 관점의 견지와 더불어 단계적 접근이 필요하다 점이다. 미 육군의 장기 프로젝트 사례를 통해서 볼때, 유무인 복합전투체계는 단기적으로 완성될 수 없으며, 장기적인 계획과 더불어 단계적 접근이 필요하다. 따라서 우리 정부는 ICT 기반 미래 유무인 복합전투체계 발전을 위해 예산, 연구 인력, 기술 개발 등 여러 측면에서 장기적 관점을 견지하여 추진할 필요가 있다.

넷째, 유무인 복합전투체계를 구축하기 위한 전문 운용인력 및 연구에 대한 지속적인 관심과 예산 투입이 필요하다는 점이다. 작은 소부대 단위의 유무인 전투작전이 점차 확대되는 형태로 유무인 복합전투체계가 구축이 되어야 막대한 예산 소모를 최소화할 수 있다. 또한, 현재 활용중인 유인 전투체계에 무인에서 습득한 정보를 체계적으로 습득하고 활용하는 방안으로 연동되어야 할 것이다.

5. 결론 및 발전방안 제언

본 연구는 ICT를 활용한 유무인 복합전투체계의 개념과 유형, MUM-T에서 ICT의 중요도를 알아보고, 국내 및 해외주요국에서 운용 중인 관련 전투체계 사례들도 분석하였다. 유무인 복합전투체계는 ICT를 활발히 접목시키면서 매우 빠르게 발전하고 있으며, 해외주요국들은 전쟁 상황에서 이를 적극적으로 운용 중에 있다. 이에, 국내 유무인 복합전투체계에서는 다음과 같은 제약사항들에 대한 극복이 필요하며, 미래 전장 대응을 위한 발전 방안을 마련하여 추진할 필요가 있다.

첫째, 소규모 또는 대규모 형태로 유무인 복합 전투체계를 구상하고 전방위적인 모든 체계를 완벽하게 구축하기까지는 장기간의 시간 투자와 막대한 예산 및 연구인력 소요 등의 많은 제약 사항이 존재한다. 우리 정부는 이와 같은 사항을 고려하여 현재 운용 중인 유인 전투체계를 바탕으로 무인 전투체계의 특성을 여러 형태로 이용할 수 있도록 설계하고 연동시켜야 한다. 개발 및 연동 과정에서 반드시 검토되어야 할 사항들은 다음과 같다; ① 육상·공중·해상 구분·단계별 적용, ② 핵심 기술의 연구과제활동 지속, ③ 통합 운용 프로그램 개발 및 적용 사례 연구, ④ 병력 중심에서 기계 중심으로 변화체계, ⑤ 단계적 예산투입, ⑥ 보안 측면에서 암호화 및 정보공개 범위, ⑦ 네트워크 및 통신체계 구축

이러한 사항들이 단일 사업을 통해 모든 필요 체계를 구축하고 운용하는 것이 가장 좋은 형태가 되겠지만 해당 사항들은 장시간의 투자와 연구 활동이 요구되기 때문에 국가적 차원에서 종합적으로 검토되고 사명감 있게 추진될 필요가 있을 것이다.

둘째, 국내 ICT 기반 유무인 복합전투체계 발전 및 운용을 위한 제언은 다음과 같다; ① 조직 내 유무인 복합 전투체계 구축에 대한 명확한 목표를 설정하고, 전담부서를 통해 직·간접적으로 연구와 실증, 소규모 운용을 통해 세부사항을 설정하는 것이 필요하다. 또한, 전담부서에서는 지속적이고 안정적인 예산지원을 바탕으로 기술력을 확보하는 것이 요구된다. ② 장기적 관점에서 통합플랫폼을 설계하고, 개별 전투체계 운용 시 장·단점을 명확히 구분해 상호연관성을 바탕으로 상용통신망, 위성통신체계를 기본으로 전시 작전 간 운용이 가능하도록 유무인 복합전투체계를 구축하는 것이 필요하다. 특히 위성통신을 통한 조종시스템을 구축하고, 실전과 같은 조건하에서 검증절차를 통해 다양한 환경에서의 운용 환경을 보장하고 지속적으로 업그레이드를 제공해 주는 것이 요구된다. ③ 유무인 복합전투체계는 AI, 5G 기술과의 접목을 통해 빠른 판단을 돕고 인간이 식별하기 어려운 범위를 담당하도록 구축될 필요가 있다. 예를 들어 광학카메라를 이용하여 다양한 형태의 드론을 여러 형태로 촬영한 결과 데이터를 학습시켜 자동식별 체계를 구축하거나, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더에 탐지되는 동시다발적 결과치 및 RCS(Radar Cross Section) 값을 지속적으로 학습시켜 비행물체의 형태를 구분할 수 있도록 데이터의 축척과 학습을 진행해야 할 것이다.

또한 현재 SONAR에 포착되는 소음을 분석하는 작업은 주로 컴퓨터가 수행하고 있으나, 인간 분석자에 의존하는 경우도 상당 수 존재한다. 따라서 향후에는 사람이 아닌 ICT를 활용해 각종 소음 형태 및 거리별 데이터를 저장하고 학습시켜 실시간 상황을 분석하도록 학습체계를 구축할 필요가 있을 것이다.

④ 보안은 반드시 필요한 사항이나 보안 정책에 반영하지 않고 무한정 데이터를 사용할 수 없는 한계가 존재하며 이를 극복할 필요가 있다. 특히, 국가기관은 보안업무규정 및 기관별 보안 정책으로 매우 까다로운 절차에 따라 데이터를 유통하고 있다. 하지만 유무인 전투체계의 완결을 위해서는 예외 규정을 마련하고, 보호구역에 대한 드론 학습 데이터, GPS 위치 정보, 주변 환경, 시설물 등 다양한 형태의 데이터를 통해 학습을 시킬 수 있어야 한다. 또한, 국방 분야 및 국가중요시설에 대한 완벽한 방호체계를 구축하기 위해서는 반드시 AI 기반 유무인 복합전투체계에 필요한 딥러닝 학습체계를 구축해야 한다. 완벽한 체계 발전을 위해서는 반드시 극복되어야 할 사항일 것이다.

⑤ 위성통신체계와의 연동이 필요하다. 최근 우크라이나전에서는 위성통신체계인 스타링크(StarLink)의 활용을 부인하긴 어렵다. 팔레스타인 가자지구에서 민간인에게 스타링크를 지원하겠다는 스타링크 CEO의 언급으로 이스라엘군(IDF)에서 강하게 반발한 사례가 있었다. 위성통신체계는 지상에 대규모 기지국망과 안정적인 전력 공급이 필요한 기존 인터넷과 달리, 가벼운 무게의 위성 단말기만 있으면 언제든 초고속 인터넷 접속이 가능하므로 정보통신망에도 영향을 크게 미쳐 전쟁을 보다 효율적으로 지휘할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 미래 유무인 복합전투체계는 위성통신체계와의 연동이 필수적인 요소가 될 것이다.