회전익·VTOL 기반 대드론 체계(Airborne C-UAS)

1. 서울 상공의 드론, 그리고 헬리콥터

2022년 12월 북한 소형 무인기가 군사분계선을 넘어 수도권까지 침투하면서 우리 군의 저고도 방공체계가 한계를 드러냈다. 군은 전투기와 공격헬기 등을 투입해 대응했지만, 침투한 무인기를 격추하는 데는 성공하지 못했다.

 

이 사건은 소형·저속·저고도로 비행하는 드론을 탐지하고 추적하는 문제뿐 아니라, 탐지한 표적을 실제로 요격하는 문제도 쉽지 않다는 사실을 보여줬다.

 

지상 레이더와 방공체계는 산악 지형이나 건물에 가려진 표적을 탐지하기 어렵고, 소형 드론은 레이더 반사 면적이 작아 조류 등 다른 표적과 구분하기도 쉽지 않다. 이러한 한계를 보완하는 방안으로 헬리콥터와 수직이착륙(VTOL) 플랫폼을 활용하는 공중 대드론 체계(Airborne Counter-Unmanned Aircraft System, Airborne C-UAS)가 주목받고 있다.

 

여기서 핵심은 헬리콥터가 직접 무장을 발사해 드론을 격추하는 데만 있지 않다. 회전익 항공기의 진정한 가치는 지상 방공망이 감시하기 어려운 공역을 보완하고, 공중 센서와 지상 방공체계, 무인 요격 수단을 연결하는 데 있다.

 

즉, 회전익 항공기를 단순한 요격 플랫폼이 아니라 여러 대드론 수단을 통합하는 '기동형 공중 대드론 노드'로 바라볼 필요가 있다.

2. 회전익 C-UAS의 운용 개념

2.1 지형에 따른 탐지 사각지대 보완

지상 레이더와 광학 센서는 산악 능선이나 고층 건물에 가려진 표적을 탐지하기 어렵다. 지상 재머 역시 전파가 장애물에 의해 차단되거나 약화되는 환경에서는 효과가 제한될 수 있다.

 

헬리콥터는 고도를 조절하면서 지형에 따른 탐지 사각지대를 줄이고, 공중에서 지상 방향을 관측하는 하향 감시(Look-down)를 통해 저고도 침투 표적을 탐지·추적할 수 있다.

다만 고도가 높아진다고 항상 탐지 성능이 향상되는 것은 아니다. 지면 반사에 따른 클러터, 표적의 크기와 속도, 센서의 탐지 특성 및 기상 조건 등을 함께 고려해야 한다.

 

따라서 회전익 C-UAS의 핵심은 단순히 감시 위치를 높이는 것이 아니라, 지상 센서가 확보하지 못한 표적 정보를 보완하고 여러 센서의 정보를 융합하는 데 있다.

2.2 신속한 공역 이동과 기동형 방어

고정형 방공체계는 특정 구역을 지속적으로 감시하는 데 유리하지만, 위협이 발생한 지역으로 이동하는 데는 한계가 있다.

헬리콥터는 기동성을 활용해 중요 시설과 전방 작전지역을 감시하고, 이동부대의 저고도 공역 방어를 지원할 수 있다. 특히 지상 방공체계가 충분히 배치되지 않은 지역이나 일시적으로 감시 공백이 발생한 지역에서 활용 가능성이 있다.

 

다만 항공기를 상시 대기시키려면 정비, 승무원, 연료 및 운용 비용이 발생한다. 모든 소형 드론에 헬리콥터를 투입하기보다는 위협 수준과 방어 대상의 중요도에 따라 임무를 배분하는 것이 합리적이다.

2.3 공중 지휘통제(C2) 노드

회전익 항공기는 센서와 무장을 탑재하는 플랫폼인 동시에 공중 지휘통제(Command and Control, C2) 노드로 활용할 수 있다.

지상 레이더와 방공체계, 공중 센서 및 무인 플랫폼에서 수집한 정보를 통합하면 위협 상황을 보다 넓은 범위에서 파악할 수 있다. 이를 바탕으로 유인 항공기가 직접 교전할지, 지상 방공체계에 대응을 맡길지, 무인 플랫폼을 활용할지 판단할 수 있다.

 

이러한 운용 개념은 유·무인 복합체계(MUM-T)와 연결된다. 유인 항공기가 모든 임무를 직접 수행하는 대신 무인 플랫폼과 역할을 분담해 전체 방어체계의 효율성을 높이는 방식이다.

3. 탑재 센서와 대드론 대응 수단

회전익 C-UAS는 탐지·추적 센서와 표적 무력화 수단을 결합해 구성할 수 있다. 실제 탑재 장비는 항공기의 크기, 탑재중량, 전력 공급 능력, 임무 요구사항 및 안전성 검토에 따라 달라진다.

3.1 탐지·추적 센서

주요 센서는 소형 공중 표적용 레이더와 전자광학·적외선(EO/IR) 장비다.

레이더는 비교적 넓은 영역에서 표적을 탐지하고 추적하는 데 활용되며, EO/IR 센서는 표적의 형상과 움직임을 확인하는 데 도움을 준다. 두 센서의 정보를 융합하면 레이더만으로 구분하기 어려운 소형 비행체를 추가로 식별할 수 있다.

 

그러나 소형 드론은 레이더 반사 면적이 작고 비행 속도가 느린 경우가 많아 지면 클러터나 조류와 구분하기 어렵다. 따라서 센서 자체의 성능뿐 아니라 표적 분류, 오경보 감소 및 센서 데이터 융합이 중요하다.

3.2 소프트킬(Soft-kill): 전자적 무력화

소프트킬은 표적을 직접 파괴하지 않고 전자적 수단 등을 이용해 비행이나 임무 수행을 방해하는 방식이다.

공중 탑재형 RF 재머는 드론의 통신이나 위성항법(GNSS) 신호에 영향을 주는 수단으로 활용할 수 있다. 지상 장애물의 영향을 덜 받는 위치에서 전파를 방사할 수 있다는 장점이 있지만, 실제 효과는 주파수와 출력, 안테나 특성, 표적의 통신 구조 및 전파 환경에 따라 달라진다.

 

자율항법을 사용하는 드론이나 통신 연결 없이 임무를 수행하는 드론에는 재밍 효과가 제한될 수 있다. 아군의 통신·항법 장비에 영향을 줄 가능성도 있으므로 항공전자장비와의 전자파 적합성 및 운용 환경을 함께 검토해야 한다.

 

한편 DIRCM(Directed Infrared Countermeasures)은 적외선 유도 미사일의 탐색기를 교란하는 항공기 자기방어 장비다. 일반적인 대드론 레이저 무기와는 목적과 작동 개념이 다르므로 구분할 필요가 있다.

3.3 하드킬(Hard-kill): 물리적 요격

하드킬은 무장이나 요격용 무인 플랫폼을 활용해 표적을 물리적으로 무력화하는 방식이다.

유도 로켓	APKWS 등 레이저 유도 70mm 로켓	기존 로켓을 활용할 수 있으나 표적 지시와 유도 조건, 신관 구성을 고려해야 함
기관포·기관총	항공기 탑재 화기	직접 타격이 가능하지만 명중 가능성, 탄약 소모 및 지상 낙탄 위험을 고려해야 함
요격 무인기	공중 발사형 요격 드론	유인 항공기와 별도로 요격 임무를 수행할 가능성이 있음
지향성 에너지 무기	고출력 레이저 등	탄약 소모를 줄일 수 있지만 전력, 냉각, 빔 안정화 및 조사 시간에 제약이 있음

APKWS(Advanced Precision Kill Weapon System)는 2.75인치, 약 70mm 로켓에 반능동 레이저 유도 기능을 적용한 체계다. 기존 유도미사일보다 저렴한 요격 수단으로 활용할 가능성이 있지만, 표적 지시 방식과 표적의 크기·기동 특성, 교전 환경 및 신관 구성에 따라 효과가 달라진다.

 

중동 지역에서는 전투기에서 발사한 APKWS를 이용해 드론을 요격한 사례가 보도됐다. 다만 전투기에서의 운용 사례가 헬리콥터에서도 동일한 성능과 운용 조건을 보장하는 것은 아니다.

 

AHEAD(Advanced Hit Efficiency And Destruction)는 표적 앞에서 다수의 자탄을 분산시키는 공중폭발형 탄약이다. 주로 30mm·35mm급 방공체계와 관련해 알려져 있으며, 이를 특정 헬리콥터에 적용하려면 포와 탄약의 통합, 사격통제, 안전성 및 항공기 구조에 대한 별도 검토가 필요하다.

 

기관포와 기관총을 이용한 요격은 비교적 단순한 수단으로 보일 수 있지만, 실제 운용에서는 표적 추적과 사격 안정성, 탄약의 비행 특성 및 지상 낙탄 위험을 종합적으로 고려해야 한다.

4. 공중 발사형 요격 드론과 MUM-T

회전익 C-UAS의 발전 방향 중 하나는 유인 항공기가 모든 표적을 직접 요격하는 방식에서 벗어나 무인 플랫폼과 임무를 분담하는 것이다.

 

미군의 ALE(Air-Launched Effects)는 항공기에서 발사되는 무인 효과체를 포괄하는 개념이다. 최근에는 Launched Effects라는 명칭도 사용된다. 임무에 따라 정찰, 전자전, 통신 중계 등 다양한 역할을 수행할 수 있다.

 

다만 ALE가 곧 요격 드론을 의미하는 것은 아니다. 실제 임무는 개별 체계의 설계와 탑재 장비에 따라 달라진다.

MUM-T 환경에서는 유인 헬기가 상황을 파악하고 지휘통제를 담당하며, 무인 플랫폼이 감시나 통신 중계 등 일부 임무를 분담할 수 있다. 요격용 무인기를 활용하는 경우에는 유인 항공기가 직접 표적에 접근해야 하는 부담을 줄일 가능성도 있다.

이러한 체계를 실제 전력으로 구현하려면 다음과 같은 요소가 필요하다.

• 유인 항공기와 무인 플랫폼 간 통신 및 임무 통제
• 표적 위치와 센서 정보의 실시간 공유
• 센서 융합과 위협 평가
• 통신 두절 시 안전한 자율 운용
• 아군·민간 항공기의 안전 확보
• 지상 방공체계와의 교전 조정
• 플랫폼 간 상호운용성과 개방형 시스템 구조

개방형 아키텍처와 표준 기반 인터페이스도 중요하다. STANAG 4586은 무인항공기 시스템의 통제와 상호운용성을 지원하는 표준이며, UAI(UAS Control Segment Common Interface)는 무인항공기 통제체계 간 공통 인터페이스와 관련된 접근이다. FACE(Future Airborne Capability Environment)는 항공전자 소프트웨어의 이식성과 재사용성, 상호운용성을 지원하기 위한 개방형 기술 환경이다.

 

이들 표준이 모두 동일한 기능을 수행하는 것은 아니다. 적용 계층과 범위는 서로 다르지만, 다양한 제조사의 센서·임무컴퓨터·통제체계를 연결하는 시스템 통합 관점에서 검토할 가치가 있다.

 

특히 다수의 무인 플랫폼을 동시에 운용할 때는 개별 드론의 성능보다 전체 공역의 상황을 관리하고, 중복 교전과 오인 교전을 방지하는 통합 지휘통제 능력이 중요하다.

5. VTOL로의 확장: 틸트로터와 VTOL 무인기

대드론 플랫폼이 반드시 전통적인 헬리콥터일 필요는 없다. 틸트로터와 VTOL 무인기를 활용하면 임무에 따라 속도와 체공 시간, 탑재 능력을 다르게 구성할 수 있다.

5.1 틸트로터 및 고속 회전익

틸트로터는 수직이착륙 능력과 비교적 빠른 순항 속도를 결합한 플랫폼이다. 헬리콥터보다 빠르게 위협 지역으로 이동할 수 있다면 기동형 C-UAS 노드의 대응 시간을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

 

반면 기체와 운용체계가 복잡하고 획득·유지 비용이 높을 수 있어 저가형 드론 한 대를 요격하는 용도로는 경제성이 떨어질 가능성이 있다.

5.2 VTOL 무인기

VTOL 무인기는 활주로 없이 함정이나 전방기지, 이동부대 인근에서 운용할 수 있다는 장점이 있다. 유인 항공기보다 작은 플랫폼을 활용해 감시와 통신 중계 임무를 분담하는 방안도 고려할 수 있다.

 

그러나 탑재중량과 체공 시간에 제약이 있으므로 레이더, EO/IR, 재머 및 요격체를 모두 탑재하기는 어려울 수 있다. 임무별로 플랫폼을 나누거나 유인 항공기와 연계하는 구성이 필요하다.

5.3 현실적인 역할 분담

유인 회전익 항공기는 공중 지휘통제와 상황 인식, 표적 정보 통합을 담당하고, VTOL 무인기와 공중 발사형 무인 플랫폼은 감시와 통신 중계 등 일부 임무를 분담하는 구조를 생각할 수 있다.

 

이러한 역할 분담은 고가의 유인 항공기가 모든 임무를 직접 수행해야 하는 부담을 줄이고, 다양한 위협에 대응할 수 있는 유연성을 높일 수 있다.

6. 해외 사례와 기술 성숙도

해외 사례를 살펴볼 때는 개념 검토, 시험·실증, 실제 교전 및 정식 운용을 구분해야 한다.

6.1 우크라이나의 헬리콥터 기반 드론 대응

우크라이나 전쟁에서는 Mi-8 등 헬리콥터에 기관총을 탑재해 샤헤드 계열 공격 드론에 대응하는 사례가 공개 보도를 통해 알려졌다.

이는 비교적 저속으로 비행하는 공격 드론에 대해 기존 항공기의 기동성과 화기를 활용할 수 있다는 점에서 의미가 있다.

 

다만 실제 효과는 표적의 비행 특성, 기상과 시계, 교전 조건 및 승무원의 운용 능력에 따라 달라진다. 특정 사례의 성공이 모든 드론에 대한 일반적인 요격 능력을 의미하지는 않는다.

6.2 이스라엘의 공격헬기 활용

이스라엘에서도 공격헬기를 활용해 접근하는 드론에 대응한 사례가 알려져 있다. 공격헬기는 센서와 무장을 갖추고 있어 특정 상황에서 공중 표적에 대응할 수 있다.

 

그러나 개별 교전 사례와 특정 대드론 체계의 정식 전력화는 구분해야 한다. 실제 운용 여부를 판단하려면 항공기 기종, 사용 무장, 교전 상황 및 공식 발표나 신뢰할 수 있는 보도 자료를 함께 확인할 필요가 있다.

6.3 APKWS를 이용한 드론 요격

미국과 중동 지역에서는 전투기에서 APKWS를 발사해 드론을 요격한 사례가 보도됐다.

이는 기존 유도 로켓을 활용해 고가의 공대공 미사일 사용 부담을 줄일 수 있다는 가능성을 보여준다. 다만 전투기에서의 운용과 헬리콥터에서의 운용은 속도와 비행 특성, 표적 지시 방식 및 무장 통합 조건이 다르므로 동일하게 취급해서는 안 된다.

6.4 개념 검토와 정식 운용의 차이

개념 검토	기존 플랫폼과 무장을 활용할 가능성 평가	기술적 적용 가능성 및 요구조건
시험·실증	제한된 조건에서 성능 확인	시험 결과와 검증 자료
실전 사용	실제 작전에서 사용	개별 교전 및 작전 기록
정식 운용	훈련·정비·교리·안전성 등을 포함해 체계적으로 운용	공식적인 운용 및 전력화 자료

AH-64E 아파치와 APKWS의 조합은 대드론 임무에 적용할 가능성을 검토할 수 있는 사례다. 그러나 특정 로켓과 신관의 조합이 실제로 시험되었는지, 해당 구성이 정식 운용 단계에 있는지는 별도로 확인해야 한다.

무장 통합이 가능하다는 것과 시험에서 성능을 확인했다는 것, 실제 작전에서 사용할 수 있다는 것은 서로 다른 단계이기 때문이다.

7. 한국형 회전익 C-UAS의 적용 시나리오

한국형 체계를 검토할 때는 모든 센서와 무장을 헬리콥터 한 대에 통합하는 방식보다, 기존 지상 방공체계와 연동하는 공중 센서·정보 중계 노드부터 접근하는 방안이 현실적이다.

7.1 1단계: 공중 감시와 표적 정보 공유

수리온 계열 기동헬기나 LAH(소형무장헬기)와 같은 플랫폼을 활용해 공중 감시 및 표적 정보 중계 능력을 검토할 수 있다.

이 단계에서는 EO/IR 센서와 데이터링크를 활용해 저고도 공역의 상황을 파악하고, 관련 정보를 지상 지휘통제체계와 공유하는 개념을 우선 검토한다.

 

다만 특정 기종에 해당 장비를 탑재하고 실시간 표적 정보를 공유할 수 있는지는 실제 탑재 여건과 통신체계, 임무컴퓨터 및 소프트웨어 통합 상태를 확인해야 한다.

7.2 2단계: 지상 방공체계와의 연동

공중에서 확보한 표적 정보를 기존 지상 방공체계와 공유하면 지상 센서의 탐지 공백을 보완하는 데 도움이 될 수 있다.

비호복합과 천호 등 지상 방공체계와의 연동 가능성을 검토할 때는 단순한 정보 전달뿐 아니라 표적 정보의 정확도와 갱신 주기, 통신 지연, 교전 권한 및 아군 식별 문제까지 고려해야 한다.

 

공중 플랫폼이 표적을 발견했다고 해서 자동으로 지상 무장의 교전이 가능해지는 것은 아니다. 실제 교전을 지원하려면 정보의 품질과 지휘통제 절차, 체계 간 기술적 연동이 확보되어야 한다.

7.3 3단계: 소프트킬과 저비용 요격 수단 검토

플랫폼의 탑재 여유와 전력 공급, 전자파 적합성 및 안전성이 확인되면 임무에 맞는 전자전 장비나 물리적 요격 수단을 추가하는 방안을 검토할 수 있다.

 

이 단계에서는 개별 장비의 성능뿐 아니라 항공기 중량과 비행 성능에 미치는 영향, 정비 부담, 감항성 및 운용 비용을 종합적으로 평가해야 한다.

7.4 4단계: MUM-T와 공중 발사형 무인 플랫폼

장기적으로는 유인 회전익 항공기가 지휘통제와 표적 정보 통합을 담당하고, 무인 플랫폼이 감시와 통신 중계 등 임무를 분담하는 체계를 고려할 수 있다.

요격용 무인 플랫폼까지 연계하려면 통신과 자율 운용, 임무 통제 및 안전성 검증이 추가로 필요하다.

한국형 회전익 C-UAS의 핵심은 특정 항공기에 무장을 추가하는 것보다, 공중과 지상의 탐지·지휘통제·교전 수단을 하나의 체계로 연결하는 데 있다.

8. 회전익 C-UAS의 기술적·경제적 한계

8.1 비용 교환비

대드론 체계의 핵심 과제는 요격 성공률뿐 아니라 비용 효율성이다.

저가형 드론 한 대를 요격하기 위해 고가의 헬리콥터를 출격시키고 유도무기를 사용한다면 장기적인 작전 지속 능력이 떨어질 수 있다. 항공기 운용 비용에는 연료뿐 아니라 정비, 인력, 부품 및 수명주기 비용도 포함된다.

 

따라서 드론과 요격 수단의 단가만 비교해서는 안 된다. 탐지와 추적, 출격, 교전, 재장전 및 정비까지 포함한 전체 비용을 평가해야 한다.

효율적인 운용을 위해서는 위협의 수준과 상황에 따라 전자적 무력화, 저비용 요격 수단, 유도무기 및 지상 방공체계를 적절히 조합하는 계층적 방어가 필요하다.

8.2 회전익 항공기 고유의 제약

회전익 플랫폼을 대드론 임무에 활용할 때는 다음과 같은 기술적 요소를 고려해야 한다.

• 로터 영향: 회전하는 블레이드가 레이더 신호와 센서 관측 환경에 영향을 줄 수 있다.
• 진동과 다운워시: 진동과 로터 하강풍은 EO/IR 센서의 안정화와 영상 품질에 영향을 줄 수 있다.
• 체공 시간: 임무 중량과 비행 조건에 따라 체공 시간이 달라지며, 장시간 감시에는 운용 부담이 따른다.
• 소음과 생존성: 로터 소음은 항공기의 존재를 노출할 수 있으며, 위협 환경에서는 생존성도 고려해야 한다.
• 표적 특성: 저속 드론에 대한 대응 가능성이 고속 표적에 대한 대응 능력까지 보장하는 것은 아니다.

이러한 요소는 센서 배치와 항공기 개조, 임무 프로파일을 설계할 때 함께 평가해야 한다.

8.3 항공기 자체의 생존성

분쟁 지역에서 대드론 임무를 수행하는 헬리콥터는 휴대용 대공미사일(MANPADS), 대공화기 및 전자전 위협에 노출될 수 있다.

따라서 임무 지역의 위협 수준에 따라 경보장비와 대응장비, 운용 전술 및 안전성 확보 방안을 검토해야 한다. 항공기 자기방어체계와 대드론 임무 장비가 서로 간섭하지 않는지도 확인할 필요가 있다.

8.4 도심지 교전과 부수적 피해

도심에서 기관포나 폭발성 탄약을 사용하면 표적을 격추하더라도 탄약과 파편이 지상으로 떨어져 인명과 시설에 피해를 줄 수 있다.

따라서 교전 가능 구역과 지상 위험을 평가하고, 상황에 따라 전자적 무력화나 다른 대응 수단을 우선 검토해야 한다. 대드론 체계의 성능은 표적을 격추할 수 있는 능력뿐 아니라 격추 과정에서 발생할 수 있는 부수적 피해를 통제하는 능력으로도 평가해야 한다.

8.5 센서·통신·C2 통합

레이더가 표적을 탐지하더라도 EO/IR 등을 통해 표적을 식별하고, 그 정보가 지휘통제체계에 전달되어야 실제 대응으로 이어질 수 있다.

여러 플랫폼이 동시에 운용되는 환경에서는 정보 갱신 지연과 통신 장애, 표적 정보의 불일치 및 아군 식별 문제도 관리해야 한다.

결국 회전익 C-UAS는 단순한 항공기 개조 사업이 아니다. 센서 융합, 전자전, 무장 통합, 데이터링크, 지휘통제 및 안전성 검증이 결합된 시스템 통합 사업으로 접근해야 한다.

9. 결론: '드론을 잡는 헬리콥터'에서 '기동형 공중 대드론 노드'로

회전익·VTOL 기반 대드론 체계는 지상 방공망의 탐지 사각지대를 보완하고 저고도 침투 드론에 대한 대응 범위를 넓힐 수 있는 방안이다.

레이더와 EO/IR을 통한 공중 감시, RF 재밍 등의 소프트킬, 유도 로켓과 화기 등의 하드킬, 공중 발사형 무인 플랫폼을 연계하면 위협의 특성에 따라 다양한 대응 수단을 활용할 수 있다.

 

그러나 모든 드론을 헬리콥터가 직접 요격하는 방식이 최선은 아니다. 항공기 운용 비용과 생존성, 민간 피해 위험, 무장 통합 부담을 함께 고려해야 한다.

 

앞으로의 발전 방향은 개별 항공기의 무장을 강화하는 데 그치지 않고, 지상 방공망과 공중 센서, 유·무인 플랫폼을 하나의 지휘통제체계로 연결하는 것이다.

 

회전익 C-UAS의 본질은 단순히 드론을 격추하는 헬리콥터가 아니다. 지상 방공체계가 대응하기 어려운 공역을 감시하고, 공중과 지상의 탐지·지휘통제·요격 수단을 연결하는 기동형 공중 대드론 노드다.