국내 연구진, 도심서 드론 무력화 ‘안티드론’ 기술 개발

최근 각국 정부가 공항과 국가 주요시설에서 무인항공기를 이용한 테러를 방지하기 위해 다양한 안티드론 시스템을 구축하고 있는 가운데, 국내 연구진이 원격에서 전자기파를 이용해 드론을 무력화하는 안티드론 기술을 개발했다.

카이스트(KAIST)는 31일 전기및전자공학부 김용대 교수 연구팀이 도심에서 사용이 가능한 협대역 전자기파를 원격에서 드론의 회로에 주입해 드론을 즉각 무력화하는 ‘안티드론’ 기술을 개발했다고 밝혔다.

김 교수 연구팀은 드론 제조사의 제어유닛보드가 전자파 주입에 따른 민감도가 다르다는 것을 발견하고 각 제조사별 수집된 민감도를 극대화한 주파수를 분석한 결과, 매우 좁은 대역의 협대역전자파를 주입하더라도 원격에서 드론을 즉각적으로 무력화시킬 수 있음을 입증했다. 

이 기술의 특징은 이렇게 좁은 대역으로 특정 주파수로 전자파를 주입할 경우 기존의 안티드론 기술과 달리 주변 전자 장치에 미치는 영향을 최소화할 수 있어 도심에서도 적용가능한 점이다.

같은 제어유닛보드를 사용하는 드론들을 이용한 군집 드론 공격 시 이들 드론을 동시에 추락시킬 수 있다. 가령 A 기종을 사용하는 100개의 적 드론과 B 기종을 사용하는 100개의 아군 드론이 동시에 비행하고 있을 때 아군 드론은 전혀 영향을 받지 않으면서 100개의 적 드론을 모두 격추시킬 수 있다.

드론 구동을 위하여 관성계측장치(IMU)는 다양한 센서값들을 제어유닛보드에 전달한다. 제어유닛보드는 이 센서값을 제어 알고리즘에 적용해 다음 드론의 움직임(로터의 회전수나 드론의 자세)을 계산한다. 

이번 연구의 핵심 아이디어는 이 관성계측장치와 제어유닛보드 간 통신을 방해시키면 제대로된 센서값을 받을 수 없고, 이 경우 다음 드론의 제어가 불가능해 진다는 것이다. 

통신을 방해하기 위한 기술로 연구팀은 전자파간섭(EMI) 취약점을 갖는 제어유닛보드에 대한 전자파 주입을 선택했다.

실험을 통해 동종의 제어 유닛 보드는 같은 주파수의 전자파에 민감하다는 것을 발견하고 이를 이용해 협대역의 전자기파를 주입할 경우, 주변 전자 장치에 영향을 끼치지 않을 뿐 아니라 군집 드론 공격에 효과적으로 대응할 수 있는 점을 확인했다고 연구팀은 밝혔다.

연구팀은 실내 전자파 차폐 시설을 이용해 10m 거리에서 호버링 비행 중인 드론을 즉각적으로 추락시킬 수 있음을 확인했으며, 공격 거리와 요구 전력 간의 관계를 도출했다. 10m 이상의 거리에 대해선 시뮬레이션을 통해 확인했다.

공동 제1 저자인 장준하 연구원은 “드론 제어유닛보드의 전자파간섭(EMI) 취약성을 이용하면 특정 영역의 드론들을 즉시 무력화하는 안티드론 기술로 활용할 수 있음을 보였다”며, “이는 기존의 안티드론 기술이 갖는 주변 전자 장치에 대한 영향을 문제를 해결한 도심에서 적용가능한 안티드론 기술”이라고 말했다.

김용대 교수는 “원천 연구가 이제 끝난 시점이고 실용화 연구를 통해 실제 제품 개발까지 이어질 수 있을지 확인이 필요하다”며 “추가로 제어유닛보드와 IMU 센서 간 통신회로와 함께 다른 회로의 취약점에 대한 연구도 필요한 시점”이라고 말했다. 

한국연구재단 무인이동체 보안을 위한 항재밍 및 무허가 무인이동체 탐지대응 기술 개발 사업과 정보통신기술기획원 융합보안 핵심인재 양성사업 그리고 미 공군과학연구실의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 보안최우수학회 중 하나인 ‘NDSS(Network and Distributed System Security)’ 심포지움 2023에 채택됐다.