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[단독] 60년 만의 혁명…美, 교란 불가능한 GPS 만든다 [밀리터리 인사이드]

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입력 :ㅣ 수정 : 2022-02-06 13:46 밀리터리 인사이드 섹션 목록 확대 축소 인쇄

美 고등연구계획국 ‘락엔 프로젝트’ 추진 공식화

100㎞ 떨어진 표적 원 안에 낙하하는 국산 지대지 미사일. 먼 거리에 날아간 미사일이 정확히 표적에 도달하기 위해서는 GPS 기술이 필수다. 국방과학연구소 홈페이지 캡처

▲ 100㎞ 떨어진 표적 원 안에 낙하하는 국산 지대지 미사일. 먼 거리에 날아간 미사일이 정확히 표적에 도달하기 위해서는 GPS 기술이 필수다. 국방과학연구소 홈페이지 캡처

전투기와 함정이 특정 위치에 있는지 확인하려면 ‘GPS’(위치정보시스템)를 반드시 이용해야 합니다. 미사일을 쏴서 특정 지역을 타격하는 공격뿐만 아니라 정찰, 군수, 전술 등 모든 군사 분야에서 GPS는 없어선 안 될 중요한 기능입니다. 물론 민간분야도 마찬가지입니다. 예를 들어 차량 네비게이션이 갑자기 멈춘다면 대혼란이 일어날 겁니다.

실제로 GPS 교란 작전은 빈번하게 일어납니다. 2018년 11~12월 러시아는 미군과 북대서양조약기구(NATO) 합동 군사훈련을 방해하기 위해 GPS 교란 작전을 하다 항의를 받았습니다. 2016년 4월엔 북한이 군사분계선(MDL) 인근에서 GPS 교란 작전을 해 한국 여론이 들끓기도 했습니다.

●GPS 교란 100% 대응은 불가능…대안은?

GPS는 ‘위성’을 활용하기 때문에 전파 교란을 100% 막는 것은 불가능합니다. 24개의 항법위성이 지구를 돌면서 위치 정보를 쏴주고 있기 때문입니다. 지구 어떤 곳에서도 4개의 위성이 보이도록 돼 있고, 위성이 고장나면 바로 대체할 수 있도록 6개의 예비 위성이 함께 돌고 있습니다. 그래서 ‘위성항법장치’로도 불립니다.

GPS 기술을 만든 것은 미국입니다. 미국이 위성을 관리하지만, 독점 권한을 풀어 전 세계인이 자유롭게 사용하도록 허용한 겁니다.
미군은 1960년대 폭격 정확도를 높이기 위해 GPS를 개발하기 시작했고, 1994년 24개 위성체제가 완성됐습니다. 2000년 들어 민간에도 정밀도 제한을 대폭 완화해 누구나 자신의 위치를 알 수 있도록 했습니다. 기술 발달로 현재의 군사용 GPS 오차는 1m로 알려져 있습니다. 민간용 GSP 수신시스템도 위성 교차 수신 기술을 강화해 정확도가 나날이 높아지고 있습니다.

미국과 갈등을 빚는 러시아나 중국도 각각 ‘글로나스’, ‘베이더우’라는 군사용 GPS 시스템을 갖고 있습니다. 전쟁이 발발해 GPS 교란이 시작되면 모든 군사작전이 멈출 수 있어 대안으로 마련한 것입니다. 북한도 종종 이들 국가의 GPS를 이용합니다.

서두가 길었네요. 미국이 이런 GPS 기술을 완전히 뒤집는 새로운 연구에 착수했습니다. 이번에는 아예 위성 없이 위치를 측정하기로 했습니다. 이 기술이 완성되면 지역 GPS 교란은 사실상 불가능해집니다. 관련 기술 개발이 시작된 지 60년 만에 ‘혁명’이 일어나는 겁니다. 예상 연구 기간은 4년입니다.
현재 지구 주변을 도는 GPS 위성은 30개로, 24개의 주 위성과 6개의 예비 위성으로 구성돼 있다. 주 위성은 지구 주변을 55도 각도씩 나눈 6개의 궤도에 4개의 위성이 돌면서 위치정보 서비스를 제공한다. 위키피디아 제공

▲ 현재 지구 주변을 도는 GPS 위성은 30개로, 24개의 주 위성과 6개의 예비 위성으로 구성돼 있다. 주 위성은 지구 주변을 55도 각도씩 나눈 6개의 궤도에 4개의 위성이 돌면서 위치정보 서비스를 제공한다.
위키피디아 제공

GPS는 3개의 위성 위치 정보로 ‘3각 측량’을 한 다음 1개의 위성으로 시간 오차를 보정하는 방식을 사용합니다. 2만 2000㎞ 고도에서 고속으로 회전하는 이 위성이 정확한 위치정보를 보낼 수 있는 이유는 ‘원자시계’ 때문입니다.

모든 위성에는 6000년에 1초 오차가 날까말까한 원자시계가 3개씩 장착돼 있습니다. 각각의 위성시계가 정보를 주고받으며 시간을 보정하는 기능도 있습니다. 이 원자시계를 기동하는 함선이나 전투기에 직접 장착하는 것이 미국의 목표입니다.

이런 기술을 개발한다는 얘기는 몇 년 전부터 조금씩 흘러나왔습니다. 하지만 미 국방부 산하 고등연구계획국(DARPA)이 공개적으로 연구를 시작한다고 발표한 것은 이번이 처음입니다. 6일 DARPA에 따르면 DARPA 국방과학국은 지난달 20일 ‘락엔’(ROCkN) 프로그램을 가동한다고 공식 발표했습니다. 이달 3일에는 방위산업기업으로부터 사업 제안을 받겠다고 공지했습니다.
북한이 2016년 공개한 사거리 3000㎞ 이상의 무수단 중거리 탄도미사일(화성-10) 발사 모습. 북한은 자체적으로 러시아나 중국의 GPS 시스템을 활용하는 것으로 알려져 있다. GPS 교란에 대응하기 위한 목적이다. 연합뉴스

▲ 북한이 2016년 공개한 사거리 3000㎞ 이상의 무수단 중거리 탄도미사일(화성-10) 발사 모습. 북한은 자체적으로 러시아나 중국의 GPS 시스템을 활용하는 것으로 알려져 있다. GPS 교란에 대응하기 위한 목적이다. 연합뉴스

타티아나 추르치치 DARPA 국방과학국 프로그램 책임자는 발표에서 “‘락엔시계’는 기존 ‘마이크로파 (세슘원자)시계’보다 정밀도가 100배 높고 오차가 훨씬 적을 것”이라며 “미래 네트워크 시계를 설계하는 핵심 기술이 될 것”이라고 말했습니다.

문제는 크기와 전력, 온도입니다. 전력, 냉각 등 고려해야 할 장치들이 많기 때문에 연구실 밖에서 이용할 있는 저렴한 휴대용 장치로 만드는 것이 쉽지 않습니다. DARPA는 전투기나 함선, 심지어 ‘야전 텐트’ 안에 들어갈수 있는 작은 장치를 만든다는 목표입니다.

●“기존 원자시계보다 정밀도 100배 높게 만든다”

미국의 목표는 우선 ‘락엔시계’를 고속으로 기동하고 흔들림이 많은 전투기나 차량에 장착하고도 최소 100초 동안 ‘피코초’(1조분의1초)의 정확도를 유지하도록 하는 것입니다.

다음으로 GPS를 30일간 사용하지 못하더라도 함선이나 야전텐트에서 지금의 GPS와 똑같이 사용할 수 있는 나노초(10억분의1초)급 오차 원자시계를 만드는 것이 두번째 기술 목표입니다. 2년 동안은 직접 시연할 수 있을 정도의 기술을 확보하고 나머지 2년 동안은 완성된 시계를 만드는 것이 계획이라고 합니다.
북한의 GPS 교란으로 출어했던 어민들이 큰 불편을 겪은 1일 조업을 마치고 돌아온 어선들이 속초 동명항에 정박해 있다. 어민들은 GPS 이상으로 항해를 제대로 하지 못한 것은 물론 어선위치와 어장위치 등을 확인하지 못해 애를 먹었다고 말했다. 2016.4.1 연합뉴스

▲ 북한의 GPS 교란으로 출어했던 어민들이 큰 불편을 겪은 1일 조업을 마치고 돌아온 어선들이 속초 동명항에 정박해 있다. 어민들은 GPS 이상으로 항해를 제대로 하지 못한 것은 물론 어선위치와 어장위치 등을 확인하지 못해 애를 먹었다고 말했다. 2016.4.1 연합뉴스

락엔시계는 ‘인터넷’이나 ‘비트코인’ 아이디어의 연장선으로 보입니다. 적의 공격이나 해킹을 방어하기 위해 위험을 분산시키기 때문입니다.

따라서 이 기술을 완성할 경우 미국의 군사력은 획기적으로 강화될 것으로 보입니다. 적국이 위치 정보를 교란하려고 해도 일부만 가능할 뿐 전체를 마비시키는 것은 불가능해지기 때문입니다. 이 기술에 전 세계의 관심이 집중될 수 밖에 없는 이유입니다.

정현용 기자
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