전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_2023.7 특집 요약 (p26~30)

무인 방위 시대
무인기, AI, 인공위성을 최대한 활용

일본의 안보를 둘러싼 환경이 점점 엄중해지고 있다. 가시화되고 있는 중국의 대만 침공, 북한의 미사일 위협 확대, 그리고 러시아의 우크라이나 침공이 보여준 새로운 전쟁 형태. 이러한 것들이 일본에 방위력의 근본적 강화를 압박하고 있다.

이러한 상황 속에서 중요한 이슈로 떠오르고 있는 것이 AI(인공지능)나 무인기와 같은 민간의 첨단 기술들을 적극적으로 도입해 인적 리스크를 최소화하는 새로운 방위 체제, 즉 '무인 방위'이다.

제1부: 총론
방위력의 근본적 강화의 핵심은 ‘무인’, 일본 판 DARPA를 방위성이 설립

정부는 2022년 12월, '국가안보전략' 등 3개의 안보 관련 문서 개정을 국무회의에서 결정. 방위비를 대폭 증액하는 데 합의했다. 해마다 엄중해지고 있는 일본의 안보를 둘러싼 환경에 대응하기 위해서이다. 방위력의 근본적 강화에 있어서 키워드는 '무인 방위'. AI(인공지능)와 무인기 등, 민간의 첨단 기술들을 적극 활용해 인적 리스크를 최소화하는 새로운 방위 체제이다.

방위성 방위장비청은 이를 위한 새로운 연구조직을 2024년 이후에 설립하기 위해 검토를 진행하고 있다. 그 컨셉은 ”방위 장비품에 이노베이션을 일으킬 수 있는 연구 테마에 투자하는 것.

현재의 연구개발 제도에서는 방위성의 요구를 충족시키지 못하면 위약금을 물어야 하지만, 그러한 제약을 없애고 실패를 허용할 것이다”(방위장비청 장비정책부의 마쓰모토(松本) 장비정책과장)라고 한다. 구체적으로는, AI와 무인기, 양자컴퓨터 등 첨단기술개발을 지원한다.

그 배경에는 일본이 현재 처한 안보의 심각성이 있다. 정부는 2022년 12월 16일, 향후 10년간 외교 및 방위 정책의 기본방침이 될 '국가안보전략' 등 3개의 안보 관련 문건 개정을 국무회의에서 결정했다. 국가안보전략을 개정한 것은9년 만이며, 기존의 ‘방위계획대강(防衛計劃大綱)’은 ‘국가방위전략’으로, ‘중기(中期)방위력정비계획’은 ‘방위력정비계획’으로 개정되었다.

새롭게 개정된 국가안보전략에는 이렇게 적혀 있다. ‘우리나라(일본)는 전쟁 후 가장 엄중하고 복잡한 안보 환경에 직면해있다’. 특히 중국에 대해서는 ‘대외적인 자세나 군사 동향 등은 우리나라와 국제사회의 심각한 염려 사항’, ‘법의 지배에 근거하는 국제 질서를 강화하는데 있어서 지금까지 없었던 최대의 전략적인 도전’이라고 명기되어 있다.

또한 일본이 지향해야 할 방위 목표를 설정한 ‘국가방위전략’에서는 방위 능력을 근본적으로 강화해나간다고 명기되어 있다.

3개의 안보 관련 문서 개정이 일본 안보의 전환점으로 보이는 요소 중 하나가 ‘스탠드-오프 방위능력’ 보유를 새롭게 내세웠다는 것이다. 이것은 자위 목적으로 적의 미사일 거점 등에 대한 타격력을 가짐으로써 적의 공격을 멈추게 하는 반격 능력이다.

그리고 무엇보다 주목해야 할 것은 민간의 첨단 기술이 방위에 있어서 불가결한 요소가 되고 있다고 명기된 것이다. ‘과학기술의 급속한 진전이 안보의 형태를 근본적으로 변화시키고 있는 가운데 각국은 미래의 전투 양상을 일변시키는, 이른바 게임 체인저가 될 수 있는 첨단 기술을 개발하고 있다’(국가방위전략에서).

방위장비청의 마쓰모토(松本) 장비정책과장은 “예전에는 군용품이 대부분 기계공의 작품이었지만, 현재는 모든 무기에 전자부품이 들어가 있어 컴퓨터로 제어할 수 있게 되었다. 모든 장비품에서 민과 군이 융합되어 있다”라고 말했다.

우크라이나 전쟁이 우리에게 재인식시킨 것은 지금 민간의 첨단 기술을 방위 장비품에 신속히 도입하지 않으면 주변국들의 위협에 더 이상 대항할 수 없다는 점이다. 이러한 근본적 강화를 위해 정부는 방위비를 대폭 늘릴 방침이다.

2023~2027년도 예산은 5년간 총 약 43조엔으로, 지난 5년간과 비교해 1.6배 증가한 것이다. 지금까지의 GDP 대비 1% 수준인 방위비 기준을 철폐하고 2027년에 이것을 2%까지 높일 예정이다.

-- 키워드는 '무인 방위' --
정부가 방위력의 근본적 강화에 있어서 핵심 중 하나로 내건 ‘무인기’는 향후 방위에 매우 중요한 기술로 자리잡을 것이다. 무인기를 활용하면 인적 위험을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 성인화(省人化) 및 저비용화도 가능하기 때문이다. 전수(專守) 방위인 일본에서는 무인기나 AI를 활용한 '무인 방위' 구축이 시급하다.

우크라이나 전쟁에서는 군용 고정날개형부터 민생용 멀티콥터형까지 다양한 드론이 성과를 올리고 있다. 예를 들어, 민생용 멀티콥터는 적진 정찰뿐 아니라, 폭탄을 탑재해 전차 장갑이 얇은 부분을 노리는 공격 등에도 사용되고 있다.

반대로 말하면, 방위의 관점에서 드론은 매우 성가신 존재이다. 전투기나 미사일과 비교해 기체가 작고 속도가 느리다. 레이더로 포착하기 어렵기 때문에 지금까지의 방공 시스템이 통용되지 않는다. 또한 가격이 저렴하다. “저렴한 무기로 적에게 타격을 줄 수 있다”(방위장비청 기술전략부 기술전략과의 가토(加藤) 과장보좌).

향후 큰 위협이 될 것으로 꼽히는 것이 다수의 드론 비행을 제어해 목표를 향하게 하는 '스웜 공격'이다. 드론 강국 중국은 이 기술로 세계를 선도하고 있다.

드론 공격에 대한 대책으로 각종 기술이 개발되고 있다. 운용하는 것에 따라 다르지만, 모두 시스템에 의한 자율적인 대처, 즉 ‘무인 방위’를 가능하게 하는 기술들이다(제2부: 기술 편 [드론 대책] 참조).

드론 제어 신호와 동일한 주파수의 방해 전파를 발생시켜 비행을 막는 '전파 탐지 및 방해'와 수상한 드론에 접근해 그물을 방출해서 '생포'하는 기술은 주로 주요 인프라나 경기장 등 경비용으로 민간기업이 판매하고 있다.

한편, 방위장비청은 고출력 레이저나 고출력 마이크로파로 드론을 격추하는 기술 개발을 추진 중이다. 스웜 공격에 대한 대처를 염두에 두고 있다. 고출력 레이저로 드론을 손상시켜 격추하는 시스템은 실증 단계로, 올해 100kW이라는 고출력 타입의 야외 실증실험을 시작했다. 소형의 멀티콥터형뿐만 아니라 고정날개형에도 대응할 수 있다고 한다.

현재는 시작(試作) 단계이지만, 스웜 공격에 대한 대처 능력이 높아 방위장비청이 기대를 걸고 있는 것이 고출력 마이크로파를 이용한 드론 격추 시스템이다.

마이크로파를 조사해 드론 비행을 제어하는 회로에 강한 전류가 흐르도록 해 전자부품을 파괴하거나 오동작을 일으키는 시스템이다. 시작기는 위상배열 방식을 채택함으로써 장치의 방향을 물리적으로 바꾸지 않고도 마이크로파의 조사 방향을 전자적으로 변경할 수 있다고 한다.

“레이저는 선으로 공격하는 데 반해, 마이크로파는 원뿔 형상으로 퍼지기 때문에 1회의 조사로 광범위하게 대처할 수 있다. 또한 레이저의 경우는 빛을 반사하는 금속으로 드론 표면을 덮으면 열을 흡수하지 않아 효과가 없을 가능성이 있다.

한편, 마이크로파의 경우에는 통신용 안테나나 레이더 개구부가 있으면 효과가 발휘될 수 있을 것으로 본다”(가토 과장 보좌). 시작기는 실험실에서 그 효과를 확인하고 있지만 실용화를 위해서는 시스템의 소형화 및 고출력화 등의 개선이 필요하다.

또한 방위장비청은 올해부터 스웜 공격에 대처하기 위해 “어떤 기체가 공격하러 오고 있는지를 식별해 위협에 대응할 수 있는 무기를 자동으로 할당하는 기술개발에 착수하고 있다”(가토 과장 보좌)라고 한다.

-- 육·해·공 무인기로 방어 --
일본은 사방이 바다로 둘러싸여 있다. 방위에 있어서 걸프나 연안의 감시 및 경비는 매우 중요한 미션이다. 그렇다고 해도 일본 해안선의 총 길이는 세계 6위인 약 3만5,000km로, 지금까지와 같은 공해 전술로는 도저히 지켜낼 수 없다. 그래서 중요한 것이 육·해·공 무인기를 총동원해 자율적으로 감시 미션을 수행하는 시스템이다(제2부: 기술 편 [무인감시] 참조).

방위부는 무인 에셋(장비품) 방위와 관련해 무인항공기(드론) ‘UAV(Unmanned Aerial Vehicle)’, 무인지상차량 ‘UGV(Unmanned Ground Vehicle)’, 무인수상정 ‘USV(Unmanned Surface Vehicle)’, 무인잠수기 ‘UUV(Unmanned Undersea Vehicle)’를 이용한 걸프 연안 방어체제 이미지를 공개했다. 미쓰비시중공업은 이와 같은 체제 실현을 위한 자율 무인기 네트워크형 감시시스템을 개발하고 있다.

“현재는 드론 활용 사례가 많지만, 앞으로는 사람이 가기 어려운 수중에서도 무인기의 활용이 확대될 가능성이 있다. 무인 장비품의 능력 향상은 전투 방식을 바꿀 수 있다”라고 가토 과장 보좌는 말한다.

우주도 방위력 강화를 위한 경쟁이 격화되고 있는 영역이다.(제2부: 기술 편 [우주] 참조). 방위성은 2022년 3월, 우주 영역에서의 활동을 내실화하기 위해 항공자위대에 '우주작전군'을 새로 편성했다. 그리고 2027년까지 항공자위대의 명칭을 ‘항공우주자위대’로 개칭한다.

방위성의 계획으로는 능력 강화책으로 인공위성에 접근하는 위성이나 우주쓰레기 등의 물체를 파악하는 우주 상황 파악(SSA) 시스템의 본격 운용을 올해 개시. 그리고 2026년에 우주 영역 파악(SDA) 위성 운용을 개시할 예정이다.

우주 영역에서는 지금까지의 조기경보위성으로는 탐지가 어려운 극초음속 무기를 저궤도 위성 컨스텔레이션을 활용해 탐지 및 추적하는 기술개발도 중요해진다. “위성을 이용한 극초음속 미사일(HGV)의 탐지·추적에 대해서는 미국과의 제휴 가능성도 포함해 검토를 진행하고 있다”(방위성 보도실)라고 한다.

-- 에코시스템을 구축하지 못하면 약체화 --
일본 방위력의 근본적 강화를 실현하기 위해서는 민간기업으로부터 첨단 기술을 신속히 도입하고 민간기업에게 이익 등을 환원하는 에코시스템 구축이 필수적이다. “방위 산업의 에코시스템이 구축되지 않으면 장비품을 만들 수 없고, 수입품을 들여오는 수밖에 선택지가 없기 때문이다”(마쓰모토 장비정책과장)

그러나 현재로서는 과제가 많다. 실제로 최근 들어 방위 산업에서 철수하는 국내 기업들이 잇따르고 있다. 방위 장비품에는 시장 가격이 없다. 지금까지는 방위성이 원가를 계산해 이익률을 평균 8%로 설정해 왔다. 그러나, 구입처가 한정되어 있고, 납품까지 시간이 걸려 원재료 가격의 급등 등의 영향을 받기 쉽다. 실질적인 이익률은 2% 정도라고 한다.

방위성은 올해부터 품질이나 납기 등의 실적을 기업별로 평가해 이익률을 최대 10%로 설정. 또한 원자재 급등 등 조달 비용 변동 분으로 최대 5%를 계약 연수에 따라 부여하는 구조를 도입했다.

하지만 이것만으로는 ‘사업 규모가 확대되지 않는다’라는 문제는 해소되지 않는다. 중요한 것은 개발한 기술이 방위 장비품뿐만 아니라, 민간용 제품이나 시스템에서도 활용되는 ‘듀얼 유스(Dual use)’의 기술로써 민간 산업 발전에 기여하는 것이다. 예를 들어, 이스라엘에서는 군의 강렬한 수요가 이노베이션을 탄생시키고 있다.

“정부가 군의 수요에 집중적으로 투자, 전직 군인이 벤처 기업을 설립해 민간에 기술을 스핀오프하고 있다”(마쓰모토 장비정책과장). 일본과 이스라엘은 안보를 둘러싼 사정이 크게 다르지만, 이러한 듀얼 유스는 일본 이외의 많은 나라에서 이미 이루어지고 있다. 일본에서도 최근 들어 듀얼 유스에 주력하는 기업들이 늘고 있다.

일본의 방위 산업 발전을 가로막고 있는 요인 중 하나가 방위 장비 이전의3가지 원칙에 따라 수출이 제한되고 있다는 것이다. 현재 살상능력이 있는 무기 수출은 미국 등 안보협력국과의 공동 개발 생산의 경우로 한정되어 있다. 그래서 정부는 이 규제를 완화하고 장비품의 해외 수출을 촉진하기 위한 검토를 시작했다.

그리고 무엇보다 첨단 기술을 창출하기 위한 연구개발 체제의 내실화가 중요하다. 방위성은 기업과 대학의 기초연구 중 유망한 선진 기술에 투자하는 ‘선진 기술의 가교 연구’에 대한 연간 예산을 2022년의 9억 엔에서 올해에는 188억 엔으로 대폭 늘렸다.

또한 서두에서 소개한 새로운 연구조직을 통해 보다 장기적인 시점에서의 이노베이션 창출을 목표로 한다. 롤 모델은 인터넷의 원형과 GPS를 탄생시킨 미국 국방부(DoD) 산하의 ‘DARPA(방위고등연구계획국)’이다.

■ 전문가 인터뷰
1. 방위기술협회의 와타나베(渡辺) 이사장
전 방위장비청 장관이 말하는 기술 전환

일본을 둘러싼 안보 환경이 엄중해지고 있는 가운데, 일본의 방위 체제 강화가 매우 중요한 과제도 떠오르고 있다. 그 해결에 참고가 되는 것이 러시아의 침공으로 시작된 우크라이나 전쟁이다.

제2부
● 기술 편 (드론 대책)
고출력 레이저 격추부터 그물을 이용한 공중 포획까지, 위협이 가중되는 드론 공격에 대한 대응 기술

우크라이나 전쟁에서는 드론이 전장의 게임체인저로 크게 성과를 올리고 있다. 사용되는 것은 군용 고정날개형 드론뿐만이 아니다. 저렴한 민생용 멀티콥터도 상대에 위협이 되고 있다.

■ 전문가 인터뷰
2. 게이오기주쿠대학(慶應義塾大学) 종합정책학부의 후루타니(古谷) 교수
AI 활용의 자동화 기술로 전장을 무인화, 민∙군의 기술 융합이 우크라이나 전쟁에서 두드러져

중국의 대만 침공 위험, 북한의 미사일 위협 확대 등, 일본을 둘러싼 안보 환경이 엄중해지면서 일본의 방위 체제 강화가 시급한 과제로 떠오르고 있다.

● 기술 편 (무인 감시)
육·해·공 자율 무인기로 대규모 감시, 어두운 밤 10km 앞의 선박도 식별 가능한 카메라

방위에 있어서 ‘자율형 무인기’의 활용은 향후, 그 중요성이 크게 확대될 것이다. 특히, 사방이 바다로 둘러싸인 일본은 육∙해∙공 무인기를 이용한 감시 시스템의 수요가 높다.

● 기술 편 (우주)
IHI 등이 소형 감시위성 개발 추진, 미 국방부의 대규모 광위성통신 실증

우크라이나 전쟁은 우주 영역이 안보에 점점 더 중요한 존재가 되고 있다는 것을 재인식시켰다. 그 상징이 미국 스페이X의 위성통신 서비스로, 우주의 역할은 통신 이외에도 정찰, 수상한 위성 감시, 미사일 탐지 추적 등 다양하다.

제3부: 듀얼 유스 편
무인 잠수기, 방위기술의 듀얼 유스 활발화

방위 장비 사업의 가장 큰 약점은 '수익이 나지 않는다'는 것이다. 민간용 제품과 같이 양산화에 의한 저비용화를 통해 수익을 확대해나가는 비즈니스는 바랄 수 없다. 최근 방위용으로 단련한 기술을 스핀 오프해 민간에서도 활용하는 ‘듀얼 유스’가 활발해지고 있다.

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