19세기 말, 어뢰정은 중소 국가에 장갑화 된 전함의 우월성에 도전할 만한 능력을 갖추기 위해 등장하였다. 어뢰정에 대한 군의 대응책은 추적용으로 설계했던 함정보다 더 큰 무장을 하고 속도가 증가되고 작전시간이 연장되어 신형 어뢰 구축함을 건조하게 되었다. 이와 유사한 방식은 항공기의 개발에서도 나타났는데, 초기에는 지상군에게 정찰 기능을 제공하고 이후에는 폭탄 운송에 이용되었으며 전투기와 전략폭격기의 개발로 이어졌다. 오늘날의 주목할 만한 무기체계는 현재 매우 다양하게 운용 중이거나 개발되고 있는 무인기(UAV)나 무인항공체계(UAS)이다. 따라서 본고에서는 무인기 통합의 도전과제이자 해법으로 무인기 탑재 센서, 센서의 통합과 정보관리 요구사항과 동향에 대하여 살펴보고자 한다.

무인기의 능력
운용적인 측면의 무인기 시스템 능력은 대체로 임무 시스템, 센서와 통신체계의 성능에 의해 결정되는 다음과 같은 요인으로 측정이 가능하다.   

  효율성
지정된 임무 표적을 탐지하고 식별하기 위한 센서와 표적식별 하부체계의 능력은 표적에 대해 요구되는 효과를 획득하기 위해 모든 관련 무기체계의 능력과 결합되었다. 효율성이야말로 사용자에 있어 가장 중요한 니즈이다. 현재 무인기로 수행 중인 전투 임무는 목표 달성을 위해 충분한 체공능력, 상호운용성과 임무 관리 등으로 효율성이 입증되고 있다.

  상호운용성
지휘·통제 데이터의 획득과 전술 정보 및 영상을 다른 사용자에게 제공하는 능력으로 임무 수행 시 무인기와 기타 참여자 간에 달성할 수 있는 통합 수준을 정의해 준다. 상호운용성 획득에 요구되는 주요 하부체계는 통신 하부체계이다.

  체공 능력
무인기 플랫폼이 임무 지역에서 배회하는 거리와 기간에 대한 요구사항을 충족시키는 능력을 말하며, 무인기의 지속 감시능력으로 일부 제한된 인공위성, 유인기와 잠수정의 능력을 대체하고 있다.  

  생존성
무인기 플랫폼이 표적 지역의 상공에 진입하여 비행, 무기 투하와 유도, 위협시 탈출 능력으로서 스텔스, 기동성이나 전자 하부체계가 생존성을 제공한다. 초기에는 무인기가 공중 및 지상 공격에 취약했다는 사실이 밝혀지긴 했지만 대부분의 현재의 임무 특성은 위협으로 부터 생존성에 대한 시험을 하지 않고 있다는 것을 의미한다.

  자율성
운용자가 개입하지 않고 목표를 달성하기 위한 무인기의 감지, 인지, 분석, 통신, 계획, 의사결정과 실천 등의 능력으로 흔히 이·착륙 및 비행계획과 같은 공중 플랫폼의 측면에서만 언급되는 반면 완전한 자율성에는 센서 및 무기제어와 임무관리 등이 동시에 요구된다.

  임무 관리
임무를 수행하는 자원에 대한 제어, 계획, 임무 배정, 배치, 조정과 감시 등에 요구되는 기능의 수행 능력으로 특히, 무인기에서 이러한 임무는 통제시스템과 공중임무 컴퓨터에 분배되는데, 고려해야 할 주요 하부체계는 지상과 공중 플랫폼 간의 통신체계이다.

임무 탑재장비
센서 시스템은 복잡한 환경에서도 영상을 전달하고 처리하는 능력을 발휘해야 하고, 모호성을 해결해야 하며 기타 전자 센서와 작동체의 cueing을 제공해야 한다. 이 시스템은 정보 수집을 위한 활동 궤적을 식별하는 기능을 제공하고 수많은 정보와 무수한 영상의 제공보다는 실시간 또는 임무 후 분석을 통해 정확한 정보 제공으로 운용자를 지원하여야 한다.
또한 승무원이 항공기를 벗어나 항공기와 센서체계를 원격 제어해야 할 필요성이 제기 되었다. 군사력 향상과 통신 대역폭 요구사항의 감소로 인해  무인기는 현재 비행기 내에서 일부 의사결정을 하는 고도의 비행 자율성을 필요로 하고 있다. 이러한 접근방식은 또한 원격 운용자와 탑재 시스템 사이의 임무 수행을 분할하는 최선의 방안을 모색하는 데 더 많은 연구가 필요한 무인기 센서와 관련이 있다. 자율 분산 감지를 수행하기 위해 자체적인 ‘상황 인식력’을 개발하기 위한 시스템의 필요성과 더불어 대역폭 제약 문제는 가공되지 않은 측정 자료보다 처리된 정보의 다운링크를 가능케 하기 위해 점차 플랫폼에 대한 정보 이용의 필요성을 유발시킬지도 모른다. 현재와 차세대 EO, SIGINT와 레이더를 연계시킴으로써 표적 탐지와 추적 유지에 필요한 지속적인 감시 임무에 무한한 가능성이 내재되어 있다. 적어도, 동일한 플랫폼에 탑재된 이와 같이 상이한 센서들이 실시간 추적을 연결함으로써 탐지 기회가 증가할 것이고 고속의 이동표적에 대한 추적을 유지할 것이다.  

현재의 무인기 운용은 네트워크 중심 운용, 다시 말해 언제, 어디서, 누가 정보를 공유할 수 있는 지에 중점을 두고 있다. 본질적으로, 네트워크 중심은 전장에서 식견이 있는 개체를 효과적으로 연결함으로써 정보의 우수성이 효율성으로 변화된다. 따라서, 크로스 센서융합 기술로 무수한 무인기와 지상장비에 통합 및 분산 감지 능력의 형성 가능성을 뒷받침할 수 있다. 그러므로 다른 공급업체에서 제작한 서로 다른 특성의 시스템과 가능한 여러 사용자가 운용했던 시스템을 제작해야할 것이다. 이로서 지상국과 정보관리체계, 필수 데이터 형식과 프로토콜 또는 시스템 간의 인터페이스를 위해 상업적 '인터넷' 기술의 개발을 통한 공통 해결책등에 대한 심각한 통합 문제가 제기된다.  

주요 센서
주요 센서는 ISTAR와 항공기 생존가능성 즉 레이더, 전자광학과 전자전 등의 지원에 필수라 간주되고 있다. 현 세대의 센서는 상당 부분 '단독형'이고, 모든 항공전자 아키텍쳐 내에 쉽게 장착되며, 성능과 설치상의 이점이 있는 통합 감지 솔루션으로 지향하는 경향이 있다. 전반적인 플랫폼과 시스템 능력(거리, 지속성,  무기 운반장치)을 향상하기 위해 능력과 성능을 개선시키면서 센서의 크기, 중량과 소비전력을 감소시키려고 하고 있다. Aperture 통합을 비롯하여 프로세서 하드웨어, 전력 공급기와 같은 공통 요소의 공유를 포함하는 물리적 통합이 현실적인 대처방안이다.
레이더, 전자전과 통신 기능을 지원하는 공통 RF Aperture가 향후 센서 탑재체의 특징이 될 것이다. 예를 들어, 재래식 독립형 감지 시스템은 거리, 각 분해능 및 공간 분해능 등에서 장단점을 모두 지니고 있다. 측정하는 순간 데이터를 합성하는 각 센서의 상대적인 기능적인 강점으로 더욱 견고한 고성능 센서 부속체계의 제작에 사용할 수 있다. 이로써 공통 알고리즘의 공유와 적용 소프트웨어, 그리고 추적과 식별과 같은 센서의 기능 통합에 기반을 두어 접근하게 되었다.

SELEX Galileo사는 소형의 완전 통합 RF와 EO 센서 탑재체인 PicoSTAR를 개발하였다. 소형, 다기능, 공유 RF Aperture가 현재 개발과 입증되고 있으며 레이더, 전자 감시, 전자 공격과 통신 기능 등을 제공할 것이다. 안테나는 요구 주파수와 요구 각 범위의 다중 안테나로 RF 스펙트럼을 커버한다. 공통 RF 모듈 세트로 구성된 다중 채널 RF 프로세서는 파형 생성과 수신 기능을 제공한다. 센서 Aperture는 플랫폼 RCS(Radar Cross Section)에 잠재적으로 중요한 역할을 하고 있다. 낮은 플랫폼 RCS를 획득하기 위해 어레이, 레이돔과 FSS(Frequency     Selective Surface)을 고려하여 Signature 관리 접근방법을 모든 시스템 설계에 적용하였다.

센서 통합
SELEX Galileo사는 이외에도 지상통제장비 수준에서, 전장에 배치된 UAV 센서가 수집한 데이터의 네트워크 중심적인 개발을 촉진하는 신형의 데이터 융합 시스템 개발에 전념하고 있으며, EO와 RF센서의 통합 이점이 입증된      Tandem, Sibling과 같은 통합센서 시연 프로그램을 비롯한 센서통합 분야의 응용 연구와 기술 시연에 오랜 경험을 보유하고 있다. 영국, 이탈리아와 미국 고객과의 공동 협력으로 완전한 통합 제품으로의 이행이 급속도로 추진되고 있다. 데이터 융합 센서를 장착한 다중 센서를 포함하는 통합 임무 시스템이 미 해안경비대의 C130기에 대한 성능개량과 국경수비대의 Cessna Citation와 같은 고객을 위해 시행되었다. 이로써 레이더,  EO 터렛, 자동식별체계(AIS)와 최신의 인간-기계간 연계장치로 된 디지털 맵 등 모두를 제공하였다. 센서통합은 정보 센서 관리와 센서융합의 다양한 응용을 지원하는 유명한 ATMOS 임무체계의 핵심 요소이다. 위에서 언급한 고정익기의 예는 또한 무인기보다 유인기에 탑재하여 시스템의 개발과 시험이 실시되면서 무인기의 센서와 정보 관리에 직접적인 관련성을 가지게 되었다.  
결 언
무인기는 현재 군 운용에 있어 핵심 요소이다. 이 시스템의 능력은 무인기에 탑재된 센서가 수집한 정보를 통해 제공되고 있다. 항공기 동체, 자율제어와 비행 안전성의 개발 보다는 센서와 정보관리 개발에 비중을 덜 두고 있는 실정이다. 통합센서 하부체계(공유 구경, 공통 처리 및 임무 관리 등)는 현재 개발 중에 있고 성공적으로 시연되고 있으나, 풀 모션 비디오 센서가 가장 통상적으로 운용되는 장비라는 점에서 무인기 플랫폼의 이용 경로에 한계가 나타나고 있다.  
성능이 향상된 센서 능력의 개발과 입증의 기회는 영공의 이용 제한에 따른 무인기 자산의 부족으로 한계가 있다는 점이 알려졌다.
그러나 센서, 정보 관리와 운용 개념은 무인기에 탑재하여 개발하고 시험할 필요는 없다. 작전상황에 있는 무인기에서 획득한 정보를 가진 운용자를 제공하는 ‘대리 무인기’와 같은 유인기의 사용으로 특히, 센서 능력의 개발과 입증이 가능하다. 이로써 무인기 센서 체계가 다른 항공기 플랫폼에 동일하게 비용 효율적으로 공급되면서 비용 효과를 높이고 시스템 능력의 투자 가치를 극대화 시킬 것이다.

국방기술품질원 기술기획본부 기술정보센터
책임연구원  한 상 순 · 위촉연구원  김 효 경

참고자료
RUSI DEFENCE SYSTEMS
www.rusi.org (2010년 6월)