전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_2024.2 특집 요약 (p36~70)

무인 방위 2
직면하게 될 5가지의 위협

AI(인공지능)나 드론과 같은 민생기술과 우주기술의 일반화로 일본은 현재, 기존의 방위 인프라가 더 이상 제 역할을 하지 못하는 사태에 직면해 있다. 2023년 7월호 특집에서는 민생기술을 도입해 인적 자원을 최소화하는 새로운 방위체계인 '무인 방위'에 대해 소개했다. 이번에는 ‘극초음속 무기’, ‘스웜 공격’, ‘위성 공격 무기’, ‘사이버 공격’, ‘생성 AI’ 등, 방위의 미래에 있어서 임팩트가 큰 5가지의 위협의 실태와 대책을 소개한다.

제 1부: 일본이 마주하게 될 새로운 위협의 실태
기존 방위 체제는 구멍 투성이

세계 각국이 AI(인공지능)와 드론, 우주, 사이버 등 다양한 첨단기술을 도입해 방위력 강화를 도모하고 있는 가운데, 지금까지 상정하지 않았던 새로운 위협들이 대두되고 있다. 당연히 이러한 위협에 대해 현재의 일본의 방위 체계는 ‘구멍 투성이’인 상황이다. 1부에서는 안전보장에 있어서의 5가지 새로운 위협의 실태를 소개한다.

일본의 안전보장이 큰 전환기를 맞고 있다. 가장 큰 요인은 중국, 북한, 러시아 등 주변국들의 위협 증대로 전후 가장 심각하고 복잡한 안보 환경에 직면해 있다는 점이다. 러시아의 우크라이나 침공은 지금까지 국제질서를 형성해 온 룰의 근간을 순식간에 무너뜨렸으며 동시에, 기존에는 많은 사람들이 현실에서 일어날 수 없다고 여겨온 ‘대만 유사 사태’ 등의 위기가 ‘일어날 수 있는 것’임을 세계에 알렸다.

또한 우크라이나 침공에서는 전장에서 스마트폰과 태블릿, SNS 등이 사용되면서 드론과 위성 인터넷통신 등 민간의 첨단기술이 매우 중요한 전력이 되고 있다. 향후에는 AI, 우주, 양자 등 민간의 격렬한 경쟁으로 탄생한 첨단기술을 어떻게 방위 장비에 도입해 나갈 수 있을지 여부가 안전 보장에서의 우위성을 크게 좌우할 것이다.

이러한 첨단기술의 도입은 한편으로 위협 증대를 의미한다. 여기에서는 새로운 위협 가운데 임팩트가 큰 5가지를 소개하고 그 대책에 대해서도 언급한다. 5가지는 ‘극초음속 무기’, ‘스웜 공격’, ‘위성 공격 무기’, ‘사이버 공격’, ‘생성 AI’이다.

■ 극초음속 무기의 위협
중-러가 선도, 현재의 방위망 돌파, 일본 비밀 병기는 레일건

방위장비청과 해상자위대는 2023년 10월 17일, 세계 최초의 레일건(전자포)의 해상 사격 시험을 실시했다고 발표했다. 방위장비청이 개발을 추진하고 있는 레일건을 함정에 탑재해 실시했다.

방위장비청은 해상 사격 시험의 짧은 동영상을 X에 게시, ‘기존의 화포를 능가하는 고속 탄환으로, 상공과 해상의 위협으로부터 함정을 지키기 위해 레일건의 조기 실용화를 추진하고 있다’고 코멘트했다.

레일건은 전기에너지에서 발생되는 자기장을 이용해 탄환을 발사하는 무기이다. 화약을 이용하는 기존의 화포와 비교해 탄환의 초속을 크게 높일 수 있다. 주요 용도로 상정하고 있는 것이 '극초음속 무기(Hypersonic Weapons)'에 대한 대처이다.

이 극초음속 무기는 마하 5(음속의 5배, 1,702m/초) 이상의 극초음속으로, 통상적인 탄도 미사일보다 낮은 궤도를 장시간 비상하고, 더 나아가 임의의 타이밍에 속도나 고도를 바꿀 수 있는 기동성을 가진다. 이미 중국과 러시아는 미국보다 먼저 최전방 부대에 배치. 실질적인 효과는 확인되지 않았지만, 러시아는 우크라이나 전쟁에서 최초로 실전에서 사용한 것으로 알려졌다.

극초음속 무기는 기존의 방위 시스템을 돌파할 가능성이 있는 큰 위협이 되고 있어 세계 각국이 대책 기술개발을 서두르고 있다(‘극초음속 병기 대책’ 참조).

-- 미 해군은 개발 단념 --
무엇보다 레일건은 지금까지 전 세계에서 다수의 연구개발 사례들이 있지만, 군사적 용도로 실용화된 사례는 없다. 레일건 개발을 10년 이상 계속해 온 미 해군은 2022 회계년도로의 예산 계상을 단념했다. 육상에서의 실험에는 성공했지만, 함정 탑재형 개발에 이르지 못한 것이 원인이라고 한다.

그 최대의 과제가 전원의 크기이다. 방위장비청이 개발 목표로 내세우는 레일건에서는 1메가암페어(MA) 오더의 대전류를 출력할 수 있는 전원이 필요하다고 한다. 또한 방전 시간은 과거 방위장비청의 개발 사례로 볼 때 수 밀리초 오더일 것으로 보인다. 지금까지 대부분의 레일건 개발이 실패로 끝난 원인 중 하나는 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 전원기술이 없었던 것에 있다.

방위장비청은 레일건용 전원으로 같은 용량의 콘덴서가 다수 병렬 접속된 유닛인 ‘콘덴서 뱅크’의 사용을 상정하고 있다. 하지만 소형화에 대한 기술적 장벽은 매우 높을 것으로 여겨지고 있다.

이번 해상 사격 시험이 실시된 레일건이 이 기술을 사용하고 있는지, 전원 문제 해결 전망이 있는지 등은 현시점에서 불투명하다. 중요한 것은 미 해군이 개발을 포기한 함정 탑재형을 방위장비청이 실증했다는 점이다. 방위성은 2024년도 예산 개산 요구 가운데 레일건의 연구비로 238억 엔을 계상했다.

■ 스웜 공격의 위협
전장의 양상을 일변시키는 집단 공격, 레이저 및 마이크로파로 대처하는 것을 목표로

극초음속 무기는 일본에 닥칠 새로운 위협 중 하나에 불과하다. 지금, 전 세계 안전 보장 관계자들이 큰 위협이라고 보고 대책을 서두르고 있는 것이 드론을 사용한 ‘스웜 공격’이다. 러시아의 우크라이나 침공으로 드론은 그야말로 '전장의 게임 체인저'로서 그 능력이 증명되었다.

스웜 공격은 드론이 새떼처럼 무리를 형성해 폭격 등의 미션을 수행한다. 일본 정부가 2022년 12월에 책정한 '방위력 정비 계획'에서는 '위협이 급속히 높아지고 있는 드론 스웜의 위협에 대해 경제적이고 효과적으로 대처하기 위한 기술 획득과 조기 장비화를 목표로 한다'라고 기술되어 있다. 그 배경에는 세계 최고의 ‘드론 대국’인 중국이 스웜 비행에서도 미국을 능가하는 기술을 보유하고 있다는 사실이 있다.

방위성은 2023년부터 스웜 공격 대책을 위한 실증 연구를 개시했다. 구체적으로는, 날아오는 스웜을 요격하기 위해 필요한 기술과 방공용 스웜기술 연구를 실시할 방침이다.

-- 중국, 200대 스웜 비행에 성공 --
지바대학 명예교수이자 자율제어시스템연구소(현재의 ACSL)의 창업자이기도 한 노나미(野波) 씨에 따르면, 스웜기술 개발에서 선두를 달리고 있는 것은 중국과 스위스의 취리히 연방 공과대학교(ETH)이고, 그 뒤를 인도가 쫓고 있다고 한다. 중국과 인도는 안전보장 용도를 위한 개발이 중심이다.

'2023년판 방위백서'에는 이렇게 적혀있다. ‘중국은 2018년 5월, 중국전자과기집단공사(中國電子科技集團公司)가 AI를 탑재한 200대로 구성된 스웜 비행을 성공시켰고, 2020년 9월에는 중국의 국유 군수 업체가 무인항공기 스웜 시험 상황을 공개한 바 있다. 이러한 스웜 비행을 동반한 군사 행동이 이뤄지면 기존의 방공 시스템으로는 대처하기 어려울 것으로 예상된다’.

중국이 세계의 첨단을 달리고 있는 증거 중 하나가 스웜 비행으로 삼림을 빠져나가는 기술개발을 추진하고 있다는 사실이다. ‘계속해서 나타나는 수목 사이에서 어느 위치에 기체의 중심을 두면 통과할 수 있는지를 심층학습이 끝난 AI로 순식간에 판단해 비행한다”(노나미 명예교수)`고 한다.

이러한 고도의 스웜 비행 실현에는 AI를 활용한 자율 기능이나 대량의 정보를 순식간에 처리하는 온보드 컴퓨팅 등 기술개발의 여지는 크다고 볼 수 있지만, 만약 실용화되면 방위 측에 있어서 큰 위협이 되는 것은 틀림없다.

-- 고출력 레이저로 드론 격추 --
현재, 드론 공격에 대한 대책으로 각종 기술이 개발되고 있다. 고출력 레이저(HEL: High Energy Laser)나 고출력 마이크로파(HPM: High Power Microwave)를 조사해 격추하는 기술, 드론의 제어 신호와 같은 주파수의 방해 전파를 보내 비행을 저지하는 전파 탐지·방해 기술, 더 나아가 드론이 수상한 드론에 접근해서 그물을 발사해 공중에서 ‘생포’하는 기술 등이 있다.

방위장비청은 스웜 공격 대처를 염두에 두고 고출력 레이저나 고출력 마이크로파로 드론을 격추하는 시스템을 개발 중이다. 고출력 레이저로 드론을 격추하는 시스템은 “1발당 수십~수백 엔 레벨의 전기료가 소요. 성능에 따라 다르지만, 수 초에서 수십 초에 1발을 쏠 수 있다”(방위장비청). 또한 전원 공급이 계속 되는 한, ‘탄환’이 모자랄 걱정이 없는 것이 장점이라고 한다.

가와사키중공업은 출력이 100kW로 높은 레이저 장치를 트레일러 타입의 차량에 탑재한 시스템을 2023년에 방위장비청에 납품. 방위장비청이 2023년 4월부터 야외에서 실험을 개시했다. 이 시스템의 사정거리는 2km로, 멀티로터형 소형 드론뿐 아니라 고정익형 드론과 박격포탄, 로켓탄 격추에도 사용할 수 있다고 한다.

■ 위성 공격 무기의 위협
인프라 파괴로 사회가 대혼란, 우주 상황 감시 체제 강화 시급

2040년대에는 세계에서 지금의 3배 이상인 약 150조 엔 규모로 성장할 것이라는 예측도 나오고 있는 우주 산업이지만, 그 근간을 크게 뒤흔들 위협이 증대하고 있다.

그 상징적 사례로는 러시아가 2021년 11월 15일에 실시한 안티 위성무기(ASAT: Anti-Satellite Weapon)에 의한 폐기 위성 파괴 실험이다. 구 소비에트연방 시대인 1982년에 발사되어 현재는 운용이 종료된 군사 위성 ‘Cosmos 1408’을 ‘A-235 PL-19 Nudol’이라는 ‘직접상승형 위성 공격 미사일’로 파괴하는 데 성공. 이로 인해 1,700개 이상의 우주쓰레기가 발생했다.

그 많은 우주쓰레기 중 일부가 국제우주스테이션(ISS)에 접근해 체류 중이던 우주비행사가 피신하지 않으면 안되었다. Cosmos 1408은 고도 480km의 지구 저궤도상에 있어 고도 400km 부근의 궤도를 주회하는 ISS와 비교적 가까운 위치에 있었기 때문이다.

이러한 ASAT에 의한 폐기 위성 파괴는 과거에 미국과 중국, 인도가 실시했다. 예를 들어 중국은 2007년 1월, 자국의 노후화된 기상 위성을 ASAT로 파괴하는 실험을 실시했다.

미국의 해리스 부대통령은 2022년 4월 8일, 우주쓰레기가 우주비행사나 우주개발에 미치는 위험이 증대하고 있다고 밝히며, 미국은 앞으로 ASAT 발사 시험을 하지 않겠다고 발표했다. 또한 실험 금지를 우주 이용의 새로운 규범으로 확립할 방침을 강조했다.

-- 우주가 전투 영역으로 변모 --
미국의 GPS를 비롯한 측위 위성, 지표의 화상이나 각종 데이터를 수집하는 지구관측위성(정보수집위성), 기상위성, 통신위성 등, 이제 위성은 일상의 사회∙경제 활동뿐만 아니라, 안전보장에 있어서도 불가결한 존재이다.

미국은 2018년 3월, ‘국가 우주 전략’을 공표. ‘적대국이 우주를 전투 영역으로 바꿨다’라는 인식을 밝혔다. 그리고 중국과 러시아 등 일부 국가가 ASAT의 성능을 강화. 우주에서의 군사적 우위성을 확보하기 위해 타국의 우주 이용을 방해하는 능력을 높이고 있다고 지적했다.

-- 중국, 위성 포착 실험에 성공 --
대량의 우주쓰레기를 발생시키는 위성 공격 미사일 등의 사용에 대해 국제적인 비판이 고조됨에 따라 중국과 러시아는 최근 킬러위성 등의 방해 수단 개발에 주력하고 있는 것으로 관측되고 있다.

2022년 1월, 중국의 실험 위성 ‘실천(實踐) 21호’가 이미 폐기 취급되고 있던 자국의 네비게이션 위성 ‘북두(北斗) 2호’에 접근해 포획, 정지 궤도에서 ‘묘장 궤도’(역할을 끝낸 위성을 이동시키기 위한 보다 고도가 높은 궤도)에 진입시키는 데 성공했다.

이 사례는 구미 등의 우주 관계자들에게 중국의 기술력을 보여준 점에서 큰 임팩트가 있었다. 안전 보장 관계자 중에는 타국의 위성에 대해 도발적으로 접근하는 공격 능력을 중국이 이미 보유하고 있다는 것을 과시한 것으로 보는 사람도 있었다.

고속으로 궤도를 도는 위성에 접근해 포획하는 기술은 아직 세계에서 실증된 사례가 적은 첨단 기술이다. 중국은 이 기술을 곧바로 킬러위성에 응용할 가능성이 있다.

-- 방위성, 우주작전군 신설 --
이 같은 우주의 ‘전투 영역화’에 대응하기 위해 세계 각국은 우주상황감시(SSA) 체제 강화를 서두르고 있다. 일본도 마찬가지이다. 2020년 5월, 우주를 전문으로 하는 최초의 자위대 부대인 ‘우주작전대’를 항공자위대에 신설했다. 그리고, 2022년 3월에는 그 상부 조직인 ‘우주작전군’을 항공자위대 후추기지(府中基地, 도쿄)에서 발족시켰다. 70명 규모 체제로 출발했다.

우주작전군은 야마구치(山口) 현에 건설 중인 지상 배치형 감시용 레이더가 완성된 후 2023년부터 본격 운용을 목표로 하고 있다. 또한 2026년까지 정지 궤도로의 발사를 목표로 하고 있는 SSA 위성을 운용해 감시할 예정이다.

■ 사이버 공격의 위협
구멍 투성이의 일본에 닥칠 위기, 공격자의 타깃은 돈이 아니다

“일본이 우크라이나 전쟁에서 배울 필요가 있는 것은 우선 ‘사이버’이다. 향후, 어떠한 유사시가 현실로 일어나기 전에 먼저 중요 인프라 등에 대한 사이버 공격이 실시될 것이다. 실제로 러시아는 2022년 2월 24일, 우크라이나를 침공하기 전에 사이버 공격을 시작했다. 미국도 그것을 알고 있었고, 침공 전에 사이버군대를 우크라이나에 파견했다는 것을 미국의 국방부장관이 증언했다”.

전 방위장비청 장관이자, 현재는 방위기술협회 이사장인 와타나베(渡辺) 씨는 우크라이나 전쟁의 교훈 중 하나로 사이버 방위의 중요성을 지적한다.

세계 각지에서 발생하는 사이버 공격에 대해 상시 조사하고 있는 트렌드마이크로에 따르면, 러시아의 우크라이나에 대한 사이버 공격은 이전부터 격렬하게 시행되고 있었지만, 2022년 1월에 들어 한층 더 격화되었다고 한다. 우크라이나 내 공격 대상은 정부 기관이나 군, 미디어, 중요 인프라 등 다양했다. (‘사이버 공격 대책’ 참조)

침공 전날인 2022년 2월 23일과 당일인 24일에는 와이퍼(Wiper)라고 불리는 공격형 멀웨어가 발견. 실제로 피해가 나왔다고 한다. 와이퍼는 표적이 되는 시스템에 침투해 데이터를 없애거나 암호화하는 것을 목적으로 만들어진 프로그램이다.

랜섬웨어(감염된 컴퓨터를 잠그거나 파일을 암호화해 사용할 수 없게 한 후, 원래대로 되돌리는 대신 ‘몸값’을 요구하는 메시지를 표시하는 멀웨어)와는 달리, 와이퍼에 의해 암호화되면 데이터를 복호화 할 수 없기 때문에, 공격을 받은 시스템이나 데이터는 사용이 불가능해진다. 와이퍼의 목적은 돈이 아니라 상대에 대한 공격이다.

마이크로소프트는 위스퍼게이트(WhisperGate)라는 신종 와이퍼를 발견, 이것을 조사한 결과, 공격자는 OS(기본 소프트웨어)의 기동에 필요한 정보가 쓰여진 마스터부트레코드(MBR)의 소거, 디스크 내용 덮어쓰기, 디스크유틸리티 소프트웨어의 악용, 프로그램 덮어쓰기 등을 실행하는 것으로 판명되었다고 한다. 이러한 사이버 공격에 대해 현재의 일본 방위 체제는 취약하다고 지적하는 전문가들이 많다.

■ 생성 AI의 위협
누구나 쉽게 사회를 뒤흔들 수 있는 이미지를 만들 수 있어, 이젠 간파할 수 없게 된 딥페이크

“프롬프트 하나로 할 수 있는 자유도가 최근 들어 비약적으로 높아졌다. 지금까지 원래 이미지의 얼굴을 다른 사람의 것으로 바꾸려면 나름대로 기술과 비용이 들었지만, 이제는 AI에게 무엇을 생성해야 할지 방향성을 제시하는 지시 정보인 프롬프트를 입력하는 것만으로 누구나 원하는 이미지를 쉽게 얻을 수 있게 되었다”.

국립정보학연구소(NII) 연구 주간이자, 도쿄대학대학원 정보이공계 연구과 교수이기도 한 에치젠(越前) 씨는 생성 AI의 급속한 진화에 수반되는 ‘딥페이크’의 위협이 한층 높아지는 것에 우려를 나타낸다. ( ‘딥페이크 대책’ 참조)

딥페이크에서 최근 큰 이슈가 된 것은 러시아의 우크라이나 침공 이후인 2022년 3월, 유튜브와 페이스북 등에 게시되면서 확산된 젤렌스키 우크라이나 대통령의 가짜 동영상이다. 동영상에서는 대통령이 우크라이나 국민에게 무기를 내려놓고 러시아에 항복할 것을 당부했다.

제 2부: 극초음속 무기 대책
신형미사일 등 3단계 구조로 요격

기존의 방공망을 돌파할 가능성이 있는 극초음속 무기의 배치 및 개발을 중국과 러시아, 북한이 적극적으로 추진하고 있다. 정부는 이 상황을 큰 위협으로 보고 대책 기술 개발을 서두르고 있다.

제 3부 : 사이버 공격 대책
일상화되는 사이버 공격 위협, ‘능동적 사이버 방어’의 실현성에 물음표

사이버 공격은 우리가 평화롭게 일상생활을 하는 동안에도 세계 곳곳에서 일어나고 있다. 대만 유사시가 되면 지금까지 경험해 본 적 없는 격렬한 공격이 예상된다. 일본 정부는 새로운 국가 안전보장 전략으로 ‘능동적 사이버 방어’라는 과감한 시책 도입을 내걸었다.

제 4부 :딥페이크 대책
딥페이크를 간파하는 툴, 조작을 자동 복구하는 백신도

생성 AI(인공지능)의 진화로 악의를 가진 사람이 사회에 혼란이나 동요를 가져올 수 있는 이미지를 간단하게 만들 수 있게 되었다. 향후 유사시에는 딥페이크 이미지의 대량 확산도 예상된다.

 -- 끝 --

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Breakthrough 特集1
무인방위 2 -- 일본이 마주하게 될 5가지 위협
• 제 1부 :총론
일본이 마주하게 될 새로운 위협의 실태, 기존의 방위 체계는 구멍 투성이
• 제 2부 : 극초음속 무기 대책
쉽지 않은 '극초음속 무기', 신형 미사일 등 3단계 구조로 요격
• 제 3부: 사이버 공격 대책
일상화되는 사이버 공격 위협, ‘능동적 사이버 방어’의 실현성에 물음표
• 제 4부: 딥페이크 대책
딥페이크를 간파하는 툴, 조작을 자동 복구하는 백신도
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