드론 이야기: 장난감은 어떻게 가장 효율적인 무기가 되었는가?

오랫동안 드론은 실용적인 장난감으로 인식돼 왔다. 10대 아들이 가지고 놀기 위한 장난감이나 휴가철에 환상적인 항공 사진을 찍을 수 있는 도구로 생각됐다. 일부 사람들은 드론이 아프리카 외딴 지역에 약을 배달하거나 농약이나 씨앗을 밭에 뿌리는 등의 용도까지 넓게 될 수 있다는 걸 알았다. 언젠가 하늘을 나는 기계로 테이크아웃 음식을 배달해 러시아워에 배달 시간을 단축할 수 있을 것이라고 기대하는 사람들도 많았다.

장난감에서 무기가 된 드론…우크라이나 전쟁으로 확연해져
하지만 드론이 세계 전쟁의 양상을 완전히 바꾸고 재정의할 치명적인 무기이자 전례 없는 첩보 도구가 될 것이라고 생각한 사람은 거의 없었을 것이다. 우크라이나 전쟁은 이러한 변화의 증거다. 군인들은 최전선에서 드론의 윙윙거리는 소리를 거의 끊임없이 듣는다. 드론이 아군 편에 있으면 수호천사, 그렇지 않으면 죽음의 사자라고 불린다. 드론은 적의 위치를 파악하고 병자와 부상자에게 의약품을 운반하는 데서부터 적의 탱크에 수류탄을 투하하거나 숲에 용융 금속을 투하해 적군이 숨을 수 있는 자연 장벽을 빠르게 없애는 목적까지 다양한 용도로 사용된다. 드론은 다양한 크기로 제공된다. 우크라이나 군이 광범위하게 사용하는 터키의 바이락타르 드론은 무게가 0.5톤이 넘고 날개 길이가 12미터로 동급 드론 중 가장 큰 편에 속한다. 반면 전쟁용으로 개조된 기성 드론은 한 손바닥 안에 들어오는 크기다. 크기에 상관없이 둘 다 똑같이 치명적일 수 있다. 그렇기 때문에 숙련된 드론 조종사는 특수부대만큼이나 귀중한 존재다. 또 이로 인해 그 자체가 집중적인 공격의 대상이 되고 있다.


전쟁에서 흔히 드론이라고 불리는 무인 항공기(UAV)의 사용 역사는 19세기까지 거슬러 올라간다. 1849년 오스트리아군은 베네치아를 포위하던 중 도시를 폭격하기 위해 폭발물을 실은 풍선을 보냈다. 이는 오늘날 '가미카제 드론'의 선구자로 볼 수 있는데, 정확도는 떨어졌지만 의도한 파괴적인 효과를 거뒀다. 1차 세계대전 당시 영국과 미국이 드론을 배치하는 아이디어를 개발했지만 전장에 대규모로 적용하지는 못했다. 이 기술이 정찰에 더 광범위하게 적용되려면 냉전이 끝날 때까지 기다려야 했지만 여전히 제한적인 방식으로만 사용됐다. 1960년 미국의 U-2 스파이 비행기가 소련 영토 상공에서 소련에 의해 격추되면서 잠시 국제 안보 위기가 발생했고, 그 결과 스파이 위성의 시대가 시작됐다. 이 비행기는 유인 비행기로, 조종사 프랜시스 게리 파워스가 생포됐다. 오늘날 우리가 알고 있는 대형 군용 드론은 1990년 걸프전 당시 처음 배치됐지만 정찰용으로만 사용됐다. 미국 프레데터 드론은 미군 첨단 기술의 상징이 되었다. 대당 가격이 약 4000만 달러에 달했다. 하지만 세계무역센터 공격 이후 테러와의 전쟁이 벌어진 다음 10년이 지나서야 헬파이어 미사일을 장착한 실제 무기가 되었다. 이처럼 무기를 장착한 드론이 전장에서 사용된 역사는 기술 업계 기준으로도 20년 남짓에 불과하다.

군용 드론 기술의 진화는 우주 또는 위성 산업의 진화와 비슷한 궤적을 따른다. 많은 중복 시스템과 맞춤형 부품이 장착된 크고 비싼 드론은 중복 부품이 적고 대부분이 기성 부품으로 만들어진 소형 드론으로 대체되고 있다. 러시아가 사용하는 치명적인 이란산 샤헤드 드론은 최대 2500km(키예프에서 파리까지의 거리)까지 비행할 수 있으며, 값싼 오토바이 엔진을 추진체로 사용하는 것으로 알려져 있다. 우크라이나 군인들에게 오토바이 엔진 소리는 더 이상 피자 배달이 아니라 생명에 대한 심각한 위협을 떠올리게 한다. 탄소 및 유리 섬유 복합재와 같은 첨단 소재의 높은 접근성과 저렴한 비용도 군용 드론의 성공에 기여했다. 이러한 가벼운 부품 덕분에 장거리를 비행할 수 있을 뿐만 아니라 레이더 탐지에도 덜 민감하다. 고정 날개를 가진 터키의 베이락타르와 같은 군용 드론은 여객기의 순항 고도에서 최대로 비행할 수 있지만 매우 낮은 고도에서도 비행할 수 있다. 이 역시 레이더에 덜 탐지되고 격추되기 어려운 이유다. 일반 지대공 미사일은 저공 비행 드론에는 효과적이지 않다. 이러한 상황에서 드론을 격추하려면 특수 대공 기관총이 필요하다.

쿼드콥터(프로펠러가 4개인 비행체)와 고정익(fixed-wing) 드론에 공통적으로 적용되는 드론의 가장 중요한 구성 요소를 빠르게 살펴보자. 모든 드론은 라디오 신호를 통해 연결되는 지상 통제소가 필요하다. 이는 한 손에 쥐는 소형 조종 장치, 1인칭 시점(FPV)을 위한 고글, 또는 최소한 트레일러가 필요한 본격적인 조종실 등의 형태를 취할 수 있다. 드론, 특히 군사용 드론은 공중에서 항법하기 위해 쉽게 분실될 수 있는 제어 장치의 무선 신호에만 의존하지 않는다. 위성 항법 시스템 GPS와 그와 유사한 시스템들은 드론의 위치 설정에 중요한 역할을 한다. 소비자용 드론의 경우, GPS는 무선 신호가 끊겼을 때 귀환 경로를 찾는 데 도움을 준다. 군사용 드론의 경우 GPS가 내비게이션의 핵심 기술이다. 그렇기 때문에 러시아가 배치한 드론은 미국 기술인 GPS에 의존하지 않는다. 그들은 러시아 자체 위성 위치 확인 시스템 글로나스(GLONASS)에 의존한다. 많은 무기 시스템에서 위성 위치 확인의 중요성으로 인해 각 지역마다 자체 시스템을 개선하기 위해 노력하는 상황이 발생했다. 대부분의 응용 분야에서 전 세계 대부분이 여전히 GPS에 의존하고 있지만 러시아는 글로나스, 중국은 베이더우, 유럽은 갈릴레오를 사용한다.


드론은 공중에서 위치를 파악하기 위해 MEMS(소형화된 기계 및 전기 기계 요소) 형태의 가속도계와 자이로스코프도 사용한다. MEMS는 전문 MEMS 팹에서 생산되는 칩의 하위 유형이다. 반도체 전자공학과 기계공학의 장점을 결합해 전자 요소와 미세하게 움직이는 기계 요소를 미세한 수준에서 결합한다. 다양한 대기 조건 하 공중에서의 안정화가 중요한 쿼드콥터의 경우 소프트웨어 구성 요소가 매우 중요하다. 최고의 드론은 가장 부드럽게 조종할 수 있는 드론이며, 독자적인 알고리즘을 통해 센서의 정보를 처리, 초당 여러 번 제어 장치로 전송해 4개의 로터 속도를 각각 조정한다. 높은 시장점유율과 충성도 높은 팬층으로 인해 드론의 '애플'로 불리는 중국 DJI의 성공은 크게 두 가지 요소, 즉 제품의 내구성과 뛰어난 안정화 알고리즘에 기반을 두고 있다.

'튼튼한 드론' 꿈꾼 창업자가 만든 DJI …군사용 드론으로 활용
DJI 드론은 민간 상업용 드론 중 군사용으로 가장 많이 채택된 것으로 알려져 있다. 프랭크 왕이 2006년 선전의 기숙사 방에서 당시 시중에 나와 있는 드론보다 더 튼튼한 드론을 만들겠다는 꿈을 안고 DJI를 창업한 것은 아이러니한 일이다. 그는 더 튼튼한 드론이 어떤 용도로 쓰일지 거의 알지 못했다. 우크라이나의 민간용 기성 드론은 정찰용으로 사용된다. 하지만 개조하면 플라스틱 테이프로 폭탄을 부착하고 원격으로 작동해 수백 달러짜리 드론을 수백만 달러 상당의 탱크를 파괴할 수 있는 무기로 바꿀 수 있다.

드론 전쟁은 점점 더 정교해지고 있다. 인터넷에서도 구입할 수 있는 주먹만 한 소형 드론 탐지기는 공중에서 드론을 스캔하고 주파수와 신호 강도를 포착해 드론이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 대략적인 정보를 제공한다. 또한 전장에서는 전파 간섭을 일으켜 대응책을 마련하는 것과 이를 우회하는 새로운 방법을 개발하는 것 사이에서 끊임없는 경쟁이 벌어지고 있다. 우수한 재밍 시스템은 드론의 거리를 최대 2km까지 유지해 이륙 직후 드론을 추락시킬 수 있다.

드론은 다른 드론과 싸우기도 하고, 개별 병사를 쫓아다니기도 한다. 드론은 부상당한 병사를 전장에서 후송하는 데에도 사용된다. 드론이 배치되는 장소와 드론 운영자가 작업하는 장소는 극비리에 유지되며 적의 포격을 피하기 위해 종종 장소를 변경하거나 대피해야 한다.

드론을 가장 많이 제작하는 국가는 대부분 미국, 중국, 이스라엘과 같은 최대 무기 수출국과 동일하다. 그러나 최근 몇 년 동안 이 분야에서 큰 생산국이 된 또 다른 두 국가는 샤헤드 드론을 보유한 이란과 바이락타르 드론을 보유한 터키다. 바이락타르의 이야기는 특히 흥미롭다. 이 회사의 설립자인 셀쿡 베이락타르는 드론 제작 사업을 계속하기 위해 MIT 박사 과정을 중퇴했다. 그의 가족 기업은 소규모로 자동차 부품을 생산했기 때문에 정밀 엔지니어링과 기업가 정신의 전통은 이미 집안 대대로 이어져 왔다. 셀쿡은 탄탄한 교육적 배경을 바탕으로 이를 한 단계 더 발전시켰다. 현재 이 회사는 시간당 740km 이상의 속도로 스텔스 모드 비행이 가능한 차세대 드론 전투기를 개발하고 있다.

우크라이나 전장에 약 1만대의 드론이 있는 것으로 추정되는 가운데 우크라이나는 전쟁 상황에서 자체적으로 드론을 개발했다. 전쟁 중 비밀 시설에서 개발된 고정익 드론인 레이버드-3은 실제 전쟁 상황에서 반복적인 테스트를 거쳐 뛰어난 비행 성능, 스텔스, 전파 방해 방지 기능을 갖춘 것이 특징이다.

점점 더 많은 국가의 국방 계획 논의가 예산과 역량을 전투기, 탱크, 지대공 미사일 발사대와 같은 전통적인 중화기에 투입해야 할 지, 또는 드론처럼 덜 눈에 띄지만 종종 더 효과적인 새로운 무기들에 얼마나 할당해야 할지를 중심으로 이뤄지고 있다.

*이 칼럼에서 표현된 견해와 의견은 전적으로 필자 개인의 것이며 소속회사의 것을 대변하지 않습니다. 필자와는 Twitter에서 @LithiumResearch를 팔로우하거나 [email protected]으로 연락할 수 있습니다.