우크라이나에서 전자전에 맞설 때 소형 드론의 양이 곧 질이다

우크라이나는 70톤짜리 레오파드 II 탱크부터 2파운드짜리 미니 드론까지 다양한 무기를 동원하여 전쟁을 치르고 있다. 이 전쟁은 다양한 기술과 전술의 잔인한 시험장이었지만, 드론의 보편화만큼 우크라이나 분쟁을 정의한 것은 없을 것이다.

중국산 DJI 매빅과 같은 저렴한 비행 로봇은 고급 모델도 수천 달러에 불과하지만 포격 목표물을 정확히 찾아내고, 매복해 있는 적에게 병력을 경고하고, 비행 급조 폭탄과 같은 사제 폭탄을 투하하고, 온라인 선전을 위한 동영상을 촬영할 수 있다.

드론은 너무 작고 느리고 낮아서 제트 전투기나 대공 미사일로 격추하기 어렵지만 우크라이나는 여전히 한 달에 약 5~10,000대, 매일 160대 이상의 드론을 잃고 있다. 지상에서의 총격도 일부 차지하지만, GPS 내비게이션 시스템을 교란하거나 원거리에 있는 운영자와의 무선 제어 링크를 교란하는 전자전(EW)으로 인해 드론이 무더기로 추락하고 있다. 사람의 지속적인 안내가 없으면 드론의 작은 컴퓨터 두뇌는 드론을 나무에 충돌시키거나 공중에 안전하게 떠서 새로운 명령을 기다리다가 배터리가 소진되어 땅에 떨어질 수 있다.

전쟁 중 가장 치열한 전투가 벌어진 바흐무트 같은 곳에서는 러시아의 전파 방해가 너무 심해 DJI 매빅과 유사한 기성 드론이 연결이 끊기지 않고 운영자로부터 수백 야드 밖에 비행할 수 없었다. 우크라이나의 한 드론 운영자는 지난 4월 가디언과의 인터뷰에서 "12월에는 3km(1.8마일)를 비행할 수 있었다"고 말했다. "이제 사람들은 500미터 이상은 날 수 없다고 말합니다."

미니 드론 군비 경쟁의 논리적 다음 단계는 전자전 공격에 대비해 드론을 강화하는 것 같지만, 몇몇 전문가들은 Breaking Defense에 그럴 가치가 없다고 말했다. 대신 더 많은 드론을 구입하고 비행하는 것이 답이다.

다시 한 번 말하지만, 전쟁에서 양은 그 자체로 질적인 측면을 가지고 있다. 특히, 자산이 더 저렴해지고 더 많아지면 한 대 또는 수천 대를 잃어도 더 비싼 시스템을 잃는 것만큼 큰 피해를 입지 않으므로 더 위험하고 더 많은 임무에 사용할 수 있다.

조지 메이슨 대학교의 정책 연구원인 재커리 칼렌본은 "자산을 잃어버려도 상관없기 때문에 더 공격적인 방식으로 사용할 수 있습니다."라고 말했다. 그는 한 인터뷰에서 수천 달러 상당의 드론을 희생하여 매복에 빠진 병사를 구하거나 잘못된 목표물에 개당 수천 달러의 가치가 있는 포탄 몇 발을 발사하는 것을 피하는 것은 투자 대비 큰 수익이라고 설명했다.

현재 우크라이나에서는 "상업용 쿼드콥터와 FPV(1인칭 시점) 드론이 소모품으로 취급되고 있습니다."라고 CNA의 사무엘 벤뎃은 Breaking Defense와의 인터뷰에서 말했다. "양측 모두 적의 전자파가 이러한 드론에 막대한 영향을 미친다는 것을 알고 있지만, 전자파에 대해 드론을 증명하는 것은 비용 효율적이지 않습니다. COTS(상용 기성품) 드론을 대량으로 구입하여 손실된 드론을 교체하는 것이 더 저렴하고 쉽습니다."

이는 비용, 무게, 개발 시간이 통제 불능이 될 때까지 난해하지만 선의의 기술 요구 사항을 쌓아 올리는 '금도금' 획득 프로그램의 길고 불행한 역사에서 미군이 배우기 위해 고군분투한 교훈이다.

'소모품이어야 한다'

최근 미 육군에서 2성 장군으로 퇴역한 패트릭 도나호는 "정교한 기능에 대한 열망으로 인해 모든 계층의 병사들에게 이러한 시스템을 제공해야 한다는 요구 사항을 놓치고 있습니다."라고 말했다. "이 시스템은 소모품이어야 하므로 링크가 끊어지거나 충돌이 발생하면 찾으러 갈 필요가 없습니다."

"보스니아에서 젊은 대위 시절, 저는 프레데터의 행방을 찾기 위해 하루 반나절 동안 부대원들을 추적했습니다."라고 그는 브레이킹 디펜스와의 인터뷰에서 말했다. "이라크에서는 대대장으로서 유프라테스 강에 추락한 레이븐를 찾기 위해 대원들과 이틀을 보냈습니다. 왜 우리가 그런 일을 해야 할까요?"

하지만 최근 미 육군도 변화의 조짐을 보이고 있다. 지난 5월, 미 육군은 6월 27일까지 미니 드론으로 폭탄을 투하하기 위한 제안서를 제출해 달라는 광범위한 기관 공고를 발표했습니다. 육군은 단순성을 강조하면서 이미 보급 체계에 있는 탄약 사용을 의무화하고, DEVCOM의 병기 센터에서 자체 개발 중인 수류탄 투하 드론만큼 치명적이어야 하며, "현장에서 병사들이 안전하게 탈부착할 수 있어야 한다"고 요구했다.

가장 중요한 것은 이 서비스를 이용하려면 국방혁신부(DIU)의 "블루 리스트"에서 이미 승인한 드론을 사용해야 한다는 점이다. 미 육군 기준으로는 비교적 소형이며, 중국산 매빅 프로 5대의 가격 정도인 약 1만 달러부터 시작하는 Skydio X2D와 같은 저렴한 상용 옵션이 있다. X2D는 비무장 상태이긴 하지만 이미 육군 소대에서 RQ-28A 단거리 정찰 시스템의 일부로 사용되고 있다.

실제로 많은 전문가와 일부 우크라이나 전투 참전 용사들은 유명한 프레데터나 터키에서 제작한 바이락타르 TB2와 같은 군용 중고도 장시간 체공 드론은 너무 크고 너무 높이 날기 때문에 더 작고 저공 비행하는 쿼드콥터를 발견하지 못하는 레이더 유도 대공 무기의 쉬운 먹잇감이 된다고 주장한다. 한 우크라이나 공군 장교는 작년에 미군의 프레데터 변형기인 그레이 이글에 대해 "지금 러시아의 방공 능력을 알기 때문에 격추될 확률이 90%라고 장담합니다."라고 말했다. "바이락타르가 훨씬 저렴하기 때문에 바이락타르를 잃어도 괜찮습니다."

하지만 가장 저렴한 베이락타르 모델도 최소 100만 달러로 프레데터/그레이 이글보다는 저렴하지만 스카이디오 X2D 100대나 매빅 프로 500대 정도에 불과하다. 물론 이 두 드론의 성능은 근본적으로 다르며, 대형 MALE은 훨씬 더 긴 항속거리와 더 큰 탑재량을 가지고 있다. 또한 특수 목적으로 제작된 군용 드론에는 전파 방해 방지 안테나, GPS가 고장 났을 때를 대비한 대체 내비게이션 시스템, 사람의 감독 없이 비행할 수 있는 자율 소프트웨어 등 전자전에 대한 보호 기능이 내장되어 있는 경우가 많다.

그러나 훨씬 작은 미니 드론에 이러한 전자전 방어 기능을 추가하면 무게, 전력 소비, 비용의 한계에 빠르게 부딪히게 된다.

"DJI 드론은 수영장 사진을 찍거나 슬로프를 내려가는 스노보더를 촬영하기 위한 것이지, 정교한 전자전을 치르기 위한 것이 아니며, 전파 방해, 전자전을 극복하기 위해 사용하는 기존의 접근 방식 중 적어도 일부는 이 작은 드론에서는 잘 작동하지 않습니다."라고 Kallenborn은 말한다. 더 좋은 안테나는 더 무겁고 더 많은 공간을 차지하기 때문에 쿼드콥터에는 여유가 없으며, 더 강력한 송신기는 더 많은 전력을 필요로 하고 쿼드콥터의 배터리를 더 빨리 소모하여 이미 제한된 비행 시간을 단축시킨다.

드론을 위한 AI?

미래의 발전은 특히 컴퓨팅 성능과 인공 지능과 관련하여 작고 저렴한 플랫폼에 더 많은 기능을 탑재할 수 있게 해줄 것이다. 이론상으로는 AI 드론은 조종사와의 실시간 연결 없이도 비행할 수 있다: 이륙 전에 지시를 받고, 지정된 구역을 스스로 비행하고, 물체 인식 소프트웨어를 사용하여 잠재적 표적을 인식하고, 실시간 비디오 대신 압축되고 암호화된 간략한 보고서를 전송할 수 있다.

칼렌본은 오늘날의 일부 DJI 드론도 이미 지정된 목표물을 추적할 수 있다고 말한다. 하지만 현재 하이엔드 AI는 서버 팜이 너무 비싸서 ChatGPT가 응답할 때마다 손해를 볼 정도로 크고 강력한 컴퓨터에서 실행되며, 쿼드콥터 크기의 디지털 두뇌에는 적합하지 않다. 그는 "정교한 자동화된 인텔리전스 처리를 위해서는 소형 드론에서는 사용할 수 없는 상당한 컴퓨팅이 필요합니다."라며 "자율성과 AI가 분명 도움이 될 수 있지만, 현재로서는 그 능력의 한계를 고려할 때 만병통치약은 아닙니다."라고 말했다.

조지타운 대학교의 보안 및 신흥 기술 센터의 연구 분석가인 카일 밀러는 "AI가 단기적으로 EW 공격과 드론 방어의 균형에 영향을 미치지는 않을 것이며, 단기적인 것 이상의 것은 추측하기 어렵습니다."라고 동의했다. "첫째, AI, 특히 컴퓨터 비전 모델은 운영자와의 지속적인 연결 없이 작동할 수 있는 수준의 성능을 갖추지 못했습니다. 둘째, 우크라이나에서 사용되는 대부분의 COTS 드론은 애초에 최첨단 컴퓨터 비전 모델을 효과적으로 실행하기에 충분한 온보드 처리 능력을 갖추지 못했습니다."

실제로 AI 드론은 제어 링크의 전파 방해에는 더 탄력적일 수 있지만, 센서를 마비시키는 전자파에 취약하고 복잡한 소프트웨어에 의해 전적으로 제어되기 때문에 해킹에 더 취약할 수 있다. 취리히 보안 연구 센터의 선임 연구원인 마우로 길리는 "[데이터링크] 방해와 같은 일부 유형의 EW에는 훨씬 더 저항력이 강하지만 다른 유형에는 그렇지 않을 수 있습니다."라고 말했다. "EW가 제공하는 악성 소프트웨어의 경우... 자율 시스템이 원격으로 제어되는 시스템보다 더 취약할 수 있습니다."

"확실히 COTS 드론은 전자전에 특히 취약하지만, 작동을 위해 전자기 스펙트럼에 의존하는 모든 플랫폼은 정의상 전자전에 취약합니다."라고 Gilli는 Breaking Defense에 말했다. "효과적인 전자전 대응은 기술적으로 까다롭고 비용이 많이 들기 때문에 저렴한 플랫폼을 덜 취약하게 만드는 것이 경제적으로 합리적일지 여부는 정말 큰 문제입니다... 제 생각에는 대부분의 COTS 드론의 경우 비용이 이득의 가치가 없다고 생각합니다."