군집형 무인자폭드론과 이지스 구축함 교전 시뮬레이션

미래 해양전장을 준비하고 있는 우리 해군도 무인무기체계를 이용한 철저한 준비와 계획을 세우고 단계적으로 실행하고 있다. 여기서 무인무기체계의 공격에 대한 함정의 대응기술에 대해 다음과 같은 두 가지 질문을 해본다. 첫째, ‘현재 우리는 무인무기체계를 기존 위협무기 수준으로 인지하고 있는가?’, 둘째, ‘현재 운용 중인 함정은 무인무기체계 공격에 충분한 대응 또는 방어체계가 있는가?’의 질문에 대한 답변을 통해 미래 해양전장의 현재 준비와 계획상황을 점검해야 할 것이다.

먼저, 대표적으로 잘 알려진 무인무기체계 중 하나인 무인항공기(UAV)는 무인수상정(USV) 무인잠수정(UUV)에 비해서 지휘·정찰 임무 등으로 기존 유인항공전력이 가지는 성능 및 임무 한계성에 대한 무인화 기술확보로 전력화됐다고 볼 수 있다. 또한 임무 특성에 따라 저비용과 고효율적인 측면에서 대형, 중형, 소형 등 무인항공전력은 매우 다양한 형태로 진화되고 있다. 공격 임무의 형태로 이미 자폭드론을 이용해 중요시설 테러 등 위협 무기체계로 식별되어, 이에 대한 소프트킬(Soft-Kill) 및 하드킬(Hard-Kill) 방식의 다양한 대응 기술개발 또한 활발히 진행되고 있다.

계속되는 기초 및 첨단과학의 연구 성과물은 단일 드론으로 사용함에 임무 실패에 대한 대안 형태인 다수, 저비용, 소형화 등의 관련 기술 확보로 군집형 드론(Swam UAVs)이라는 새로운 개념의 무기체계로 발전할 수 있다. 특히, 군집형 드론에 자폭임무의 추가는 육상의 중요시설뿐만 아니라 함정관점에서 새로운 대함 위협 무기체계로 검토가 필요하다.

해군함정은 일반적으로 고가치 함정으로 다양한 첨단 무기체계를 선박이라는 플랫폼에 탑재해 운용되는 함정 무기체계다.

특히 ‘신의 방패’라고 별칭이 있는 이지스 전투체계를 탑재한 구축함은 대공방어 측면에서는 매우 막강한 방어체계를 가지고 있다. 수천 개 대함 위협 무기체계의 동시 공격에도 매우 효과적인 탐지와 다양한 방어시스템을 작동해 함과 함대까지 보호할 수 있다. 그러나 현재 함정 또는 운영이 예상되는 미래함정은 이러한 새로운 군집형 무인전력 공격에 대한 함정 방어시스템의 현실적인 전투 효과 분석이 필요하다.

미래함정은 새로운 군집형
무인전력 공격에 대한 함정 방어시스템의
현실적인 전투 효과 분석이 필요하다.

군집 드론 미래 해상 전장 전개 방식의 혁신적인 변화

2012년에 미국 해군대학에서 무인자폭드론(Harpy)의 군집 공격에 대해 단일 미국 해군 Arleigh Burke급(DDG 51) 이지스 구축함과의 교전 시뮬레이션이 이뤄졌다. 8대의 무인자폭드론이 전방위 동시 공격 시 이지스 구축함의 모든 활용 가능한 무기체계를 이용해 탐지와 격추가 이루어지고, 이중 최종적으로 함정에 직접 자폭 공격에 성공하는 드론 기체 수 확률을 시뮬레이션하는 내용이다. 먼저 8개의 드론의 공격에서 4대가 자폭 공격에 성공했고, 군집 드론의 갯수와 자폭 성공 드론 수 또한 증가했다. 추가로 이지스 구축함의 탐지와 무장체계의 성능이 향상된 확장 시나리오에 대해서 결과를 분석했다. 탐지 성능(레이더 성능 등) 향상은 큰 효과를 보여주지 못했지만 하드킬에 해당하는 무장체계(CIWS 및 소형화기)의 정확도 및 재장전 시간 감소 등에서의 성능 향상은 8대 공격 중 2기만 자폭 공격에 성공해 비교적 자폭드론의 군집 공격에 효과적으로 대응된다는 결과가 도출됐다.

해당 교전 시나리오에 대한 여러 가지 현실적인 모든 전투효과 분석을 위한 영향변수와 M&S 기술에 대해선 다양한 이견이 존재할 수 있다. 특히 현재 최신예 이지스 구축함, 자폭무인기 또한 현재 최신 기술과의 성능 차이는 분명 존재한다. 그러나 동시대의 대함공격과 대공방어 기술의 전투효과는 현재와 미래를 예측하기 위한 좋은 분석자료와 시사점을 제공한다.

대공 방어체계와 관련해서 이지스 구축함(DDG 51)에 탑재된 탐지 무장체계는 전통적인 대함 위협무기체계 대응을 위한 설계로 탑재됐다. 단일 또는 소수 무인기 자폭공격에서는 효과적으로 대응할 수 있으나 다수의 군집형 공격에는 취약함을 보였다. 소형 RCS 무인기 공격에 탐지가 성공해도 CIWS·소형화기만이 유일한 방어 수단이다. 또한 군집 무인기의 개체가 증가함에 따라 일정 수의 무인기는 함정에 충돌해 자폭하게 돼 함정구조에 치명적인 손상이 발생될 수 있다. 따라서 군집형 자폭무인기는 현재 함정의 위협무기체계로 분류할 수 있다.

새로운 개념의 다층 통합 함정 방어시스템 기술개발의 필요성

현재 설계된 함정은 전통적인 함포, 미사일, 어뢰와 같은 대함 위협무기체계 전투손상에 대해서 생존성 설계가 돼 있다. 소수의 소형 자폭무인기의 손상에 충분히 견딜 수 있는 능력을 보유,위협무기로 볼 수 없다는 반문도 가능하다. 그러나 무인무기체계의 공격에 대한 함정 전투손상은 크게 두 가지 측면에서 재검토가 필요하다.

첫 번째, 무인무기체계의 과학기술은 타 기술발전에 매우 가파르게 진화한다는 점이다. 미래 무인무기체계와 현재 운용 함정과의 전투 결과는 무인무기체계가 승리한다. 즉, 우리는 미래기술과 현재 기술의 승패는 시간에 따른 성능 차이로 충분히 예측된다. 그러나 전술한 것처럼 무인무기체계 관련 기술 발전이 전통 무기체계 진화 속도보다 더욱 빠르다는 것이다. 한 예로 2018년 개최된 평창 동계올림픽에 5G기술과 천 개 이상의 군집드론 제어기술이 개막식에 사용돼 세계적으로 찬사를 받았었다. 불과 5년이 지난 시점에서 더 이상 새로운 기술이 아니며, 볼거리 이벤트로 사용되고 있다. 4차 산업혁명에 관련한 AI, 양자, 신소재 등 첨단기술에 힘입어 매우 빠르게 무인무기체계의 성능과 기능이 향상 되고 있다. 따라서 무인무기체계는 더 이상 미래기술이 아닌 현재 기술로 인식의 전환이 필요하고, 단일 소형무인기가 기존 대함미사일 수준의 전투 손상을 가져올 수 있다.

두 번째, 소형 군집무인기를 이용한 자폭공격은 기존 미사일 수준의 대형손상을 목표로 하지 않는다. 정밀한 타격, 저비용에 따른 물량의 장점은 함정의 눈과 귀의 능력을 무력화하는 주된 공격 임무가 될 수 있다. 대상 함정에 노출된 핵심 장비인 탐지 및 무장체계의 고장 또는 작동 불능상태 수준의 손상이 목표가 된다. 이는 대형 항공모함조차도 함의 완전한 전투력이 상실되는 결과까지도 초래할 수 있다.

여기에 군집형 무인전력은 미래 해양전장에 투입되는 전개 방식에서 혁신적인 변화가 예상된다. 현재 육지에서 연근해 대함 공격 전개방식이 고고도(High Altitude) 무인항공기(Aircraft Carrier based UAVs/UUVs) 전개, 함정을 이용한 전개(Surface Carrier based UAVs/USVs/UUVs), 잠수함을 이용한 전개(Submarine Carrier based UAVs/UUVs)로 전장투입 방식이 가능하다. 이러한 전개방식 변화에 필요한 소요 기술은 이미 민간 분야에 즉시 적용가능한 기술 상당수가 존재한다. 따라서 미래함정은 단순 연근해 작전지역에서만 위협무기로 분류가 아닌 전 세계 대항해가 전장이 되고, 무인무기체계는 함정의 위협적인 비대칭 무기체계 수준으로 분류해야 한다.

우리 해군은 미래전의 다양한 분야를 고루 준비 중인 가운데 함정 방어 측면에 더 큰 관심이 필요하다. 빠르게 발전하는 민간 및 국방 분야 선진기술 수준을 확인하고 무인무기체계를 대응할 수 있는 장비 및 기술을 현재 운용 함정 및 신조함정에 적용성을 검토해야 한다. 또한 자폭공격에 대한 함정 자체의 함정 구조성능 향상기술 등을 포함, 함정의 통합 생존성 확보에 대한 고민도 필요하다. 새로운 무인무기체계를 위협무기로 분류하고, 진화하는 무인전력의 공격에 피격성을 줄여주고, 피격시 함정구조 생존 성능을 향상하는 새로운 개념의 다층 통합 함정 방어시스템 기술개발을 이제 더 늦기 전에 실행해야 할 것이다.

무인무기체계 대응 함정 구조성능 향상 및 함정 능동 방어체계