초소형 드론 잡아내는 ‘드론 탐지 레이더 시스템’

일부 선진국에서만 보유하던 초소형 드론 탐지 레이더 시스템을 순수 국내 기술로 개발해 세계적 수준으로 끌어올린 연구팀이 있습니다. 대구경북과학기술원(DGIST) 지능형로봇연구부 레이더광학센서융합연구팀이 그 주인공입니다.그 중심에서 더욱 매끄러운 기술력을 위해 심혈을 기울이고 있는 오대곤 선임연구원을 방사청 감시전자사업부 레이더사업팀 채이조 공군 중령이 만나 이야기를 나눴습니다.

일부 선진국에서만 보유하던 초소형 드론 탐지 레이더 시스템을 순수 국내 기술로 개발해 세계적 수준으로 끌어올린 연구팀이 있습니다. 대구경북과학기술원(DGIST) 지능형로봇연구부 레이더광학센서융합연구팀이 그 주인공입니다.그 중심에서 더욱 매끄러운 기술력을 위해 심혈을 기울이고 있는 오대곤 선임연구원을 방사청 감시전자사업부 레이더사업팀 채이조 공군 중령이 만나 이야기를 나눴습니다.

오·데 컴퓨터 연구원(대구 경북 과학 기술원)과 최·이죠 중령(방위 사업청), 최·이죠 중령(이하 최). 반갑습니다! 방위 사업청 감시 전자 사업부 레이더 사업 팀에서 총괄 업무를 담당하고 있는 공군의 최·이죠 중령입니다. 레이더 광학 센서 융합 연구 팀이 개발한 “드론 탐지 레이더 시스템”에 대해서 잘 들었습니다. 독자를 위해서 시스템에 대해서 간단한 소개 부탁 드려도 될까요?오 김대건(오·데 곤)선임 연구원(이하, 오). 안녕하세요, 이런 자리에 초대하셔서 영광입니다.간단히 말씀 드리자면, 드론 탐지 레이더 시스템은 날아다니는 드론을 레이더로 발견 기술입니다. 급격히 증가하는 드론의 위협에 미리 알고 신속·정확히 대응하기 위해서 개발되었습니다.능동 위상 배열(AESA)레이더가 드론과 새를 구별하는 인공 지능(AI)을 통해서 4km안팎에서 비행하는 드론의 위치를 정확히 포착합니다. 현재 기술 개발이 최종 단계에 접어들었습니다. 연내에 실용화 절차를 거칠 수 있을 것으로 예상됩니다.초소형 팬텀 드론에 대한 탐지 거리 4km안팎에서 확장 선진국의 방위 산업체 중에서도 극히 일부(가장)소요 군에서 운용하는 레이더의 연구·개발을 담당하는 팀에서 일하고 있는 입장에서 해당 레이더 시스템을 개발하게 된 계기와 그 경과가 매우 궁금합니다.2014년 초에 카메라를 탑재한 북한 무인기가 경기 파주시·흰색翎섬·강원 삼척시에서 잇달아 발견되고 있습니다. 이를 계기에 드론과 소형 무인기를 탐지할 수 있는 레이더 기술의 필요성이 대두되면 지금까지 꾸준히 드론 탐지 레이더 기술을 개발했다고 들었습니다.

(다섯) 그렇습니다. 2016년까지 드론 탐지 레이더 신호 처리 기술과 관련한 원천 연구가 이어 마지막 해에 국내 최초로 200m이상 탐지가 가능한 레이더 시스템을 개발했습니다.2017년부터는 과학 기술 정보 통신부의 연구 운영비 지원을 통해서 본격적으로 기술 고도화에 돌입했습니다. 지난해 6월, 초소형 팬텀 드론에 대한 탐지 거리를 3킬로까지 펴고 올해는 이를 4㎞안팎에 확장시키는데 성공했습니다.선진국의 방위 산업의 극히 일부만이 이 정도의 탐지 거리를 확보했다고 합니다. 그러므로 국내는 물론 해외 시장에서도 기존 드론 탐지 레이더와 충분히 경쟁할 수 있을까요. 방위 사업청에서도 오랫동안 레이더 기술 개발에 애썼다고 듣고 있습니다.

 

LIG넥스원(주)과 315억원 규모로 체계 개발을 시작한 해상 감시 레이더 II의 개발에 성공하고 2019년 9월 군에 전력화했습니다.(가장)2006년에 방위 사업청이 개청한 이후 노후화된 기존 레이더 대신 위협에 대응하기 위한 연구·개발을 계속하고 왔으며, 저고도 레이더, 국지 방공 레이더 항공 관제 레이더(PAR)등을 개발하고 있습니다.현재 추진 중인 사업은 해안, 해상 감시 및 공항 관제를 위한 레이더와 한국 전역을 탐지하는 레이더를 비롯한 몇몇 있습니다. 곧 우주 탐지 분야로까지 확대할 것입니다. 국방 과학 연구소에서는 차세대 레이더 관련 핵심 기술 개발에 매진하고 있습니다.드론 탐지 레이더 시스템의 얘기로 돌아가죠? 세계 최고 수준의 드론 탐지 레이더 시스템의 구현을 가능한 핵심 기술은 무엇이라고 생각하나요?차별화된 레이더 시스템 개발 드론 탐지용으로 크기와 무게, 원가를 대폭 줄이고(다섯)기존의 능동 위상 배열 레이더와 차별화된 우리만의 시스템을 개발한 데 있다고 생각합니다.예전에는 반구 체형의 레이더 안테나를 모터의 힘으로 돌리고 신호를 보내·수신하는 기계식 레이더가 잘 쓰이고 있어요. 지금은 사방에 수백에서 수천개의 송수신기를 부착한 능동 위상 배열 레이더가 대세가 되었습니다. 그러나 규모가 큰 가격대가 매우 높은 전투기·구축함 등 기술 고도화가 필요한 일부 군용 무기에 주로 사용되곤 했습니다.드론 탐지용으로 크기와 무게, 원가를 대폭 줄이는 방법을 고민하고 신호 처리 알고리즘과 하드웨어 구조 등을 복합적으로 연구하고 최선의 방법을 알아냈습니다.잘 그래픽 카드로 불리는 GPU을 활용하고 송수신 데이터 처리 용량을 대폭 늘리고 레이더의 크기를 대폭 줄였습니다. 또 레이더 신호 처리의 핵심인 소음을 최소화하기 위해서, 부분 공간 기반의 초고 해상도 레이더 신호 처리 기술을 융합시켰습니다.(최)기술 개발 과정에서 미국 캘리포니아 주립 대학의 김·용욱 교수 연구 팀과 공동 연구했다고 들었는데요. 김 교수는 인공 지능과 관련된 레이더 분야의 세계적인 선구자라고 알고 있습니다. 김 교수와 연구는 어떤 과정으로 진행되었는지 궁금하네요https://img0.yna.co.kr/etc/inner/KR/2021/06/22/AKR20210622042000504_02_i_P2.jpg

드론과 새를 크기로만 구분하면 드론과 비슷한 크기의 새도 레이더에 모두 탐지됩니다.(다섯)2017년 과학 기술 정보 통신부로부터 연구 운영비 지원을 받아 김·용욱 교수와 공동 연구가 시작되었습니다. 우리의 레이더 시스템의 인공 지능 연구를 주로 담당하셨습니다.드론 탐지 레이더 시스템에 왜 인공 지능이 탑재되는지 의문에 생각할지도 모릅니다만. 이는 시스템에 매우 중요한 부분입니다. 새와 드론을 정확히 구분하는 역할을 하기 때문입니다.만약 드론과 새를 크기로만 구분하면 드론과 비슷한 크기의 새도 레이더에 모두 탐지할 것입니다. 이는 레이더의 목적성에 어긋날 뿐 아니라 드론에 대한 신속·정확한 대응에도 큰 악영향을 미칩니다.이 문제를 해결하기 위해서, 우리는 레이더 시스템에 “생성적 적대 뉴럴 네트워크(GAN)”라는 인공 지능을 융합시켰습니다. 이 인공 지능 기술은 비행체의 크기, 움직임·동선 등을 두루 파악하는 드론과 새를 명확히 구분할 수 있도록 지원하는 핵심 기술입니다. 김 교수는 우리와 주 1~2차 화상 회의 및 실시간 소통을 통해서 인공 지능과 레이더를 융합시키는 데 크게 기여했습니다.드론 탐지 레이더, 다방면에 활용 기대

대구 경북 과학 기술원(DGIST)근처의 드론 비행장에서 드론 탐지 레이더로 탐지 테스트를 하는 모습.(최)성공적인 공동 연구였군요. 그 노력으로 작년 6월 세계 최초로 레이더 분야의 세계적 학술지”IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters”에 게재되었어요.함께 연구·개발한 인공 지능 레이더 식별 기술에 관한 내용은 여러가지로 큰 도움이 된다고 생각합니다. 우리 나라의 국방 과학 기술의 지위를 높이어 준 것에 감사하고 나도 기쁜 성과입니다.”(하하)진심으로 축하 드립니다!그럼 드론 탐지 레이더 시스템은 앞으로 어떤 분야에 활용 가능할까요?(오)제일 먼저 떠오르는 것이 역시 군사 분야죠. 최근 드론과 무인기가 정찰만 아니라 공격 임무까지 수행할 수 있게 되어 장병과 군사 시설을 드론의 위협으로부터 지킬 열쇠가 되었습니다.우리의 드론 탐지 레이더 시스템은 이 일에 최적입니다. 한발 더 나아 국가 보안 시설이나 기업의 주요 시설을 지키는 데도 도움이 됩니다.인천 국제 공항은 32억원을 투자하고 올해 3월에 안티 드론(Counter-UAS)시스템 시험 운영을 개시했습니다. 이어 전국의 발전소·댐 등 주요 기간 시설에도 드론 탐지 레이더 시스템을 도입하려는 움직임이 점점 늘어날 것으로 예상됩니다. 최고 수준의 성능을 갖추고 있는 만큼 해외 시장 진출도 다각도로 모색하고 있습니다.기상 레이더를 운영하는 제주 고산 기상대(최)나도 군사 분야라고 하는 연구원의 생각에 동의합니다. 레이더는 국방 분야 외에도 지하 자원 탐사 차량·선박 충돌 방지, 벽과 숲의 투과 탐지 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.특히 기상 레이더의 경우에는 실시간으로 빗방울, 눈송이, 우박 등의 분포를 탐지하는 소식, 재해 관리, 농·수산업, 야외 활동에도 많이 기여하고 있습니다. 드론 탐지 레이더 시스템 역시 지금은 군사 분야에 힘쓴다 해도 쓸모가 점차 확산되는 것을 기대합니다.(다섯)네, 노력할께요.(하하)국방 레이더 분야의 전문가로서 한국의 레이더 기술의 전망은 어떠세요?(최)아시다 시피 지난해 한국 국방 과학 기술 수준은 미국의 약 80%수준인 세계 9위로 평가되었습니다. 과거에는 국내 기술 수준이 높지 않아 부득이 국외에서 레이더를 구입하고 있었지만 지금은 한국 기술로 제작한 우수한 성능의 레이더가 국방에 책임을 지고 있습니다.연구원 동무도 그렇고, 국내 유수 기업들이 레이더 기술의 고도화를 위해서 노력하고 있고, 국방 과학 기술 분야만은 선진국을 따라잡는 것은 시간 문제라고 생각합니다.(다섯)나도 그렇게 생각합니다. 향후 계획되고 있는 부분은 어떤 내용입니까?(최)우리가 역할에 대해서 깊이 고민하고 있습니다. 특히 전문성을 갖추는 것이 무엇보다 중요하다고 생각하고 팀의 전문성 향상에 노력하고 있습니다. 규정과 절차에 따르고 업무를 수행해도 차지하는 무기 체계에 대한 기본적인 지식과 이해가 없으면 사업 관리에 어려움이 따를 것이니까.레이더 사업 팀은 연초부터 레이더 연구회를 조직하며 레이더 관련 전문 지식을 공유하고 매달”레이더 신기술 workinggroup”을 운영하는 등 전문성 향상에 힘쓰고 있습니다. 연구원 씨와 레이더 광학 센서 융합 연구 팀의 계획은 어떻습니까?기술 개발은 마무리 단계···기술의 신뢰성 확보가 남은 과제, 전 세계 어디든 활용 가능함을 증명해야(다섯)먼저 말씀 드렸듯이 드론 탐지 기술 개발은 거의 끝났습니다. 지금 기술의 신뢰성을 확보하는 것이 남아 있습니다.드론 탐지 레이더 시스템에서 중요한 2개가 지형과 기후예요. 지형의 경우, 산지가 많은 한국에서 개발이 진행되어 지금까지 시험을 통해서 자연스럽게 해결된 상황이어서 문제는 기후예요.한국은 사계절이 뚜렷합니다만, 러시아와 아프리카처럼 극단적인 기후를 보이는 것은 없습니다. 기온과 날씨가 어려운 지역에서 드론 탐지 레이더 시스템을 시험 운용해서 전 세계 어디든지 활용할 수 있다는 것을 증명해야 합니다.이 과정이 끝나면 기술 이전 혹은 합작 법인 설립을 통하고 이르면 올해 말, 늦어도 내년 중에는 시스템 상용화에 돌입할 예정입니다”(최) 그렇군요. 바쁘신 와중 시간을 주셔서 감사합니다. 앞으로도 더 좋은 연구 성과를 기대하고 다시 만나게 되기를 바랍니다. 그리고 방위 사업청에도 많은 관심과 애정을 부탁합니다. :)본 게시물은 방위사업청 웹진 <정아람> 101호 ‘다파가 만나다’를 활용하여 제작되었습니다.청아람 :: 방위사업청매거진방위사업청, 청아람, 웹진, 매거진 dapa-magazine.kr청아람 :: 방위사업청매거진방위사업청, 청아람, 웹진, 매거진 dapa-magazine.kr청아람 :: 방위사업청매거진방위사업청, 청아람, 웹진, 매거진 dapa-magazine.kr

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