드론 관련 기술용어 [1:안티드론 기본정보]

■ 안티 드론

가. 안티드론 기술(Anti-drone Technology)란?

1) Anti-drone Technology 혹은 C-UAS(Counter Unmanned Aerial System)이라고도 하며, 한국에서는 안티드론시스템으로 통칭하여 표현함

2) 조종자가 불법 혹은 미인가 된 드론이 비행금지 및 제한구역(Prohibit Area, Restrict Area)에서 비행할 경우 심각한 영향을 줄 수 있기 때문에 이것을 방지 혹은 대안을 마 련 하고자 초경량비행장치(드론)을 탐지, 추적하는 시스템이 등장, 대표적으로는 드론탐 지를 위한 통합레이더(레이더,EO/IR카메라,Jamming Sensor), 드론탐지 RF센서가 있음

※단, 업체마다 명칭 하고자 하는 이름은 다를 수 있음

나. 한국에서 지정된 대표적인 드론 비행금지구역과 비행제한 구역

1) 비행금지구역: 안전, 국방상, 그 밖의 이유로 항공기의 비행을 금지하는 구역

2) 비행제한구역: 항공사격, 대공사격 등으로 인한 위험으로부터 항공기의 안전을 보호 하 거나 그 밖의 이유로 비행허가를 받지 않은 항공기의 비행을 제한하는 공역

3) 관 제 권: [항공 안전 법 제2조제25호]에 따른 공역으로서, 비행정보구역내의 B, C 또는 D등급 공역 중에서 시계 및 계기비행을 하는 항공기에 대하여 항공 교통관제업무를 제공하는 공역

4) 군 작전구역: 군 훈련 항공기를 IFR(Instrument Flight Rules, 계기비행) 항공기로부 터 분리시킬 목적으로 설정된 수직과 횡적 한계를 규정한 공역

나. 드론과 조종기, 탐지 시스템의 기본 원리

1) 드론: 드론의 비행은 조종기 명령에 따르며, 연결되 조종기 없이 혼자 비행할 수 없고 반드시 GCS나 조종기를 통해현현실적으로 비행이 가능함

2) 조종기: 조종기에는 드론의 ID, 프로토콜, 주파수, 기타정보의 데이터를 받을 수 있는 송수신 제어를 담당함

3) 탐지시스템: 드론 조종기에서 송수신되는 데이터를 스니핑하여 정보를 탐지/식별함, 성능에 따라 추적하고 무력화할 수 있는 기능을 보유하기도 함

4) UAS모니터링: 주로 드론의 이동경로나 비행거리, 비행고도 등을 표시하고, 실시간으로 움직이는 것을 확인가능한 Finger-point 형식으로 나타남. 드론에서 나오는 정보를 '스니핑' 기술을 이용하여 탐지.

(단, 데이터를 읽어내는 GCS 혹은 조종기가 오프되거나, 노콘현상이 일어나서 송수신이 끊긴 경우 탐지가 끊겨 이동로그가 표시되지 않음, 레이더의 경우는 제외하며 드론 또한 보안 알고리즘으로 인해 자동홈복귀 및 호버링을 실시하게 된다. 최악의 경우 실속에 의한 추락 등이 발생할때도있음)

5) 스니핑: Sniffing이라고 하며, 스푸핑(Spoofing)과는 조금 다른 개념을 지님. 통신 조종자와 통신기기(드론) 간의 통신

전파 링크를 가로채서 통신 사이의 위치, 고도, 위도, 정보 등을 빼내 안테나가 설치되어 있는 기기(레이더 혹 은 기타 탐지 시스템)에 직접 데이터를 송신하는 기술임. 이 기술을 통해 모니터링 시스템에 표출한다.

6) 스푸핑: Spoofing이라고 하며, 미확인된 드론의 시스템 권한을 탈취하여, 조종기의 권한을 가지게 되고 이를 통해 명령 알고리즘으로 특정 지역의 GPS를 주입한다. 즉, 이 공격을 통해 특정 지역에 착륙을 유도해서 드론을 포획 하거나 조종자가 처음 이륙했던 위치로 강제 홈 복귀 시킨다. 이 때 기존 조종기로 조종하는 조종자는 조종기 가 불능상태가 되어 시스템을 Reset 시킬 때까지 작동하지 못하는 사실상 통제불능상태가 된다.

7) GCS: 2.4Ghz, 5.8Ghz 주파수를 활용하여 조종기의 역할을 하는 랩탑형 시스템이다. 랩탑에는 안테나와 조종기가 있는 것이 있고, 안테나만 있는 것이 있다. 안테나만 있는 경우에는 키보드를 활용하여 정보를 입력한다. 사용자의 요청에 따라 명령 커맨드를 추가하거나 별도의 세팅을 가질 수 있다.

8) 주파수: RF, Radio Frequency라고 하며, 드론 주파수는 대체적으로 WIFI / 2.4Ghz / 5.8Ghz가 존재한다. 최근 중국 제품인 DJI의 경우 5.8Ghz를 활용한 드론이 출시되었는데, 5.8Ghz를 사용하게되면 전파간섭이 많이 줄어들게 된다. (와이파이의 경우 대부분 2.4Ghz를 사용하여 전파간섭을 유도함). 그렇기 때문에, 전파간섭이 많아질수록 드론 통신상태가 좋지 않아 ‘노콘’현상을 유발하여 드론 비행에 부담이 되거나 비행을 하지 못하는 상황이 된다.

9) 비행거리: Flight Distance, 드론의 비행거리는 드론에 들어간 보안 프로토콜(예를 들어, Ocusync2.0 등)과 주파수(2.4/5.8Ghz)가 매우 많은 영향을 미친다. 5.8Ghz의 경우, 와이파이와 함께 사용하는 2.4Ghz보다 혼선과 간섭이 덜 하지만 2.4Ghz보다 비행 거리가 짧아진다. 예를 들어, 2.4Ghz로 8km까지 날릴 수 있다고 하면, 5.8Ghz은 4km정도밖에 날지 못한다. 하지만, 2.4Ghz의 경우 간섭이 많기 때문에 날리는 도중 ‘노콘’현상을 많이 일으켜 평야지대가 아니고서야 늘 간섭이 존재하지만, 5.8Ghz의 경우 간섭이 보다 덜 하기 때문에 비행 안전성을 좀 더 우위에 있다. 다시 말해, 주파수 대역이 높으면 높을수록 더 많은 데이터를 받아들일 수 있기 때문에 안정적으로 비행을 할 수가 있다. 주파수 대역이 낮을수록 반사가 잘되고 장애물을 어느 정도 회피할 수 있기 때문에 장거리 비행 시 보다 원활하다고 볼 수 있으나 데이터 전송이 느려 깨끗한 영상을 보거나 그럴 수는 없다.

아주 간단한 예시를 들면, 레이싱 드론의 경우 저주파수 대역을 사용하는 드론이 존재하는데, 드론과 조종기에 사용되는 주파수가 저주파수인데 함께 사용하는 고글이 HD영상의 데이터를 받아들이는 2.4 / 5.8Ghz를 사용한다면 지연시간이 생겨 실제 드론 비행 위치를 확인할 수 없어 비행에 어려움이 있기 때문에 흑백의 화질이 좋지 않은 고글영상을 사용한다. 최근에는 HD영상을 지연율 없이 읽을 수 있는 제품도 등장했다.

10) 노콘현상: No control, 직역하면 주파수 간섭/혼선/교란에 의해 ‘노콘’현상이 일어나서 드론 조종이 되지 않는 상태이다. 중국 제품 DJI의 경우 ‘노콘’현상이 일어나게 되면 자동적으로 홈 복귀하는 기능이 있고 홈 복귀를 선택할 수도 있다. 홈 복귀를 선택하지 않을 경우 드론은 호버링 상태가 되거나 바람 실속에 의해 이동 장소를 벗어나 버리기도 한다. ‘노콘’현상이 오면 조종기는 신호가 끊겨 명령을 할 수가 없고, 드론 탐지 시스템도 주파수 신호 데이터를 읽을 수 없어 탐지가 중지된다.

11) RF간섭: 주파수 간섭의 종류는 여러 가지가 있는데, 간섭/혼선 사례의 대표적으로는 다음과 같다. 첫째, WIFI, 블루투스 등 여러 전자기기가 많이 설치되어 있는 대도시, 소도시, 빌딩 등에 의한 혼선/간섭. 둘째, 빌딩 혹은 드론 비행 인근 지역에 있는 송전탑에서 송수신 되는 강력한 주파수에 의한 혼선/간섭. 셋째, 훈련 지역에서 전투기, 헬리콥터 등이 주고받는 주파수에 의한 혼선/간섭. 넷째, 특정 지역 보안 범위 설정에 의한 혼선/간섭. 마지막으로, 태양풍등을 통한 지구자기장 지수 수치 증가에 의한 간섭/혼선이 있으며, 이 사례는 드론에 가장 큰 영향을 주기 때문에 비행할 때 반드시 유의해야 하고 최악의 경우 추락 및 인명피해가 발생할 수도 있다.

※지구 자기장 수치

- 안전단계: 4 이하

- 주의단계: 5

- 금지단계: 6이상(운행금지/수동조작(Attitude Mode)

· Attitude Mode란?

- 드론에 GPS기능을 소멸시켜 호버링을 되지 않도록 하고, IMU를 통한 고도만 유지시켜 준다. 이때부터는 자동 차로 치면 매뉴얼모드이기 때문에, 바람의 방향, 속도와 조종자의 조종 숙련도에 영향을 많이 받는다.

8) 보안 프로토콜: 드론에는 비행 안전성을 위한 보안 프로토콜이 존재한다. 이것이 업그레이드 될수록 장거리 비행 시 신호 끊김 현상이라던가, 신호 간섭 및 혼선에 대한 작용이 현저히 줄어들게 되고, 배터리가 떨어질 때까지 비행하는데 문제가 없도록 제공해주는 역할을 한다. 뿐만 아니라, 보안 프로토콜에는 드론 해킹을 방지하기 위해 보안성이 강화되는데, 이러한 드론의 순항적인 역할이 대조적으로 사용되기도 한다.