무인기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV, 무인비행장치, 드론)는 오랜 역사를 지니고 있으며, 그 종류와 용도 또한 다양하다. 아마존에서 드론(drone)을 활용한 도서 배달을 시도하는 등 상업적 용도로 사용되는 사례가 증가하고 있으며, 고고도 무인 정찰기(HUAV) ‘글로벌호크(Global Hawk, RQ-4)’나 우크라이나 전쟁과 같이 군사적 목적으로도 적극적으로 운용되고 있다.
뿐만 아니라, 항공 촬영을 비롯하여 영화 및 드라마 촬영 등 다양한 분야에서 활발히 활용되고 있다. 이에 본 글에서는 역사와 분류를 중심으로 다양한 측면에서 살펴보고자 한다.
역사
흔히 ‘드론’이라 불리우며 조종사가 탑승하지 않는 항공기를 의미한다. 비행은 항공기에 내장된 컴퓨터를 통해 자동으로 이루어지거나, 지상에 있는 조종사가 원격 조종 장치를 이용하여 조작할 수 있다.
크기, 형태, 구성에 따라 다양한 형태로 제작되며, 초기에는 단순한 리모컨을 이용한 무선 조종 방식이 주를 이루었다. 그러나 최근에는 항공기에 컴퓨터를 내장하여 자율 비행이 가능한 형태로 발전하고 있다. 주로 군사적 목적이나 특수 작업(위험한 임무 수행) 등에 활용되며, 최근에는 항공 촬영 등의 용도로도 널리 활용되면서 그 쓰임새가 점점 확대되고 있다.
역사는 19세기 중반으로 거슬러 올라간다. 당시 오스트리아는 베니스를 공격하기 위해 폭탄을 실은 풍선을 이용하였으며, 이는 초기의 형태로 볼 수 있다. 오늘날과 유사한 형태는 20세기 초에 등장하였으며, 주로 군인의 사격 연습용으로 활용되었다.
이후 지속적인 개발이 이루어졌으며, 제1차 세계대전 중에는 데이턴 라이트 비행기 회사(Dayton-Wright Airplane Company)에서 설정된 시간이 지나면 폭발하는 공중 어뢰를 개발하였다. 또한, 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)는 무인 전투 지휘 차량을 설계하였으며, 휴이트-스페리 자동비행기(Hewitt-Sperry Automatic Airplane)를 비롯한 여러 종류의 원격 조종 비행기가 제1차 세계대전 기간 동안 제작되었다.
제2차 세계대전이 발발하면서 개발은 더욱 활발해졌으며, 1935년에는 영화배우이자 모형 비행기 애호가였던 레지널드 데니(Reginald Denny)가 원격 조종 비행기를 개발하였다. 전쟁 기간 동안 다양한 형태가 연구·개발되었고, 나치 독일 또한 여러 종류의 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)를 생산하였다.
제2차 세계대전 이후부터 베트남전쟁 이전까지도 개발은 지속되었으며, 비치크래프트(Beechcraft)와 같은 항공기 제조사에서는 제트 엔진을 적용한 텔레다인 라이언 파이어비 I(Teledyne Ryan Firebee I)의 프로토타입을 개발하기도 하였다.
1958년 미국에서는 미 공군이 적대국과의 교전에서 조종사 손실을 줄이기 위한 목적으로 개발이 시작되었다. 이러한 계획은 1960년, 프란시스 게리 파워스(Francis Gary Powers)가 조종하던 U-2 정찰기가 소비에트연방(Soviet Union, 구 소련)에 의해 격추되고, 그가 포로로 잡히는 사건을 계기로 더욱 강화되었다.
1964년, ‘빨간마차(Red Wagon)’라는 코드네임으로 본격적인 개발이 시작되었으며, 베트남전에서 첫 임무를 수행하였다. 그러나 초기에는 추락하는 사례가 많았으며, 미국 정부는 보안상의 이유로 이에 대한 공식적인 언급을 회피하였다.
이후 1973년 2월 25일, 미군은 공식적으로 동남아시아(베트남)에서 운용하였음을 발표하였다. 베트남전 동안 총 3,435회의 임무를 수행하였으며, 이 과정에서 554대가 작전 중 손실되었다.
1972년, 미 공군 조지 브라운(George S. Brown) 사령관은 “우리가 무인기를 필요로 하는 이유는 불필요한 조종사의 희생을 방지하기 위함이다”라고 언급하였다. 같은 해, 최고전략사령부(Strategic Air Command)의 사령관인 존 메이어(John C. Meyer) 또한 “드론은 조종사의 생명을 보호하기 위해 높은 위험과 손실이 예상되는 임무에 투입될 것이다”라고 밝히며, 전략적 중요성을 강조하였다.
미국은 군과 중앙정보국(CIA)이 각각 무인기를 운용하고 있다. 군에서는 일반적인 군사 작전에서 활용되지만, CIA는 주로 비밀 임무를 수행하는 데 사용된다. CIA에서 본격적으로 운용하기 시작한 것은 2001년 9·11 테러 이후이며, 아프가니스탄, 파키스탄, 예멘, 소말리아 등에서 정보 수집 및 표적 공격 목적으로 활용되고 있다.
이스라엘은 1973년 욤 키푸르(Yom Kippur) 전쟁에서 소련제 지대공 미사일에 의해 많은 전투기를 상실한 이후, 자체적인 개발에 착수하였다. 1982년 레바논 전쟁에서는 실시간으로 제공하는 영상과 레이더 교란 기능이 시리아 방공 체계를 무력화하는 데 중요한 역할을 하였다. 이를 통해 전익기(飛行翼機, flying wing)의 비행 제어 및 3축 벡터 추력 제어 개념을 실전에서 입증하는 계기가 되었다.
1980년대부터 1990년대까지 기술적 개량이 지속적으로 이루어졌으며, 특히 소형화 및 정밀 타격 능력 향상에 중점을 두었다. 1990년대 미국 국방부는 이스라엘의 Mazlat사와 미국 AAI사와 공동 계약을 체결하였고, 두 회사가 공동 개발한 AAI 파이오니어(AAI Pioneer)를 미 해군이 도입하였다.
이렇게 개발된 무인기는 1991년 걸프전에서 적극적으로 운용되었다. 조종사 없이 운용 가능하다는 점에서 전투 위험을 줄일 수 있었으며, 비교적 저렴한 비용으로 뛰어난 작전 수행 능력을 발휘할 가능성을 보여주었다. 초기에는 정찰 및 감시 목적이 주였으나, 이후 MQ-1 프레데터(Predator)와 같은 공격용 무인기는 AGM-114 헬파이어(AGM-114 Hellfire) 공대지 미사일을 탑재하며 공격 능력을 갖추게 되었다. 이렇게 무장을 갖춘 무인기는 ‘무인 전투 항공기(UCAV, Unmanned Combat Air Vehicle)’로 불리며, 현대전에서 중요한 역할을 담당하게 되었다.
공격용에서 가장 뛰어난 성능을 자랑하는 기종은 프레데터(Predator)로, AGM-114 헬파이어(Hellfire) 미사일을 탑재하여 목표물을 정밀 타격할 수 있다.
프레데터는 정찰 기능 또한 우수하여, 오사마 빈 라덴(Osama Bin Laden)의 모습을 여러 차례 포착하고 영상을 전송한 바 있으며, 목표물에 대한 레이저 조준이 가능하다. 프레데터는 총 2,073회의 임무를 수행하였으며, 그중 242회는 실제 공습 작전에 투입되었다.
프레데터는 조종사가 약 7,500마일(약 12,000km) 떨어진 거리에서도 인공위성을 통해 원격 조종할 수 있는 방식으로 운용된다. 반면, 글로벌 호크(Global Hawk)는 거의 완전한 자동화 시스템을 갖추고 있어, 조종사는 단순히 이착륙을 버튼으로 명령하는 것만으로 작동이 가능하다. 이륙 후에는 자동으로 비행하며, 미국 서부 샌프란시스코(San Francisco)에서 동북부 메인(Maine)까지 왕복할 수 있을 정도의 장거리 운항 능력을 보유하고 있다.
일부는 조종사가 손으로 직접 던져 발사할 수 있을 정도로 소형화되어 있으며, 대표적인 예로 레이븐(Raven)이 있다. 레이븐은 이라크와 같은 도시 지역에서 저항 세력을 탐지하는 데 유용하게 사용된다. 또한, 하루 정도 지속적으로 비행할 수 있어 실용성이 더욱 높으며, 이로 인해 저항 세력은 개활지에서 숙박하거나 휴식하는 것을 두려워했다고 전해진다.
군사적 용도 외에도 수색 및 구조 작업에 활용되는 도구로서, 붕괴된 건물에 갇힌 사람을 찾거나 광야, 산악 지대, 바다에서 조난된 인명을 수색하는 데 쓰인다. 2013년 2월 기준, 이란, 이스라엘, 중국을 비롯한 전 세계 50여 개국에서 다양하게 제작·운용되고 있는 것으로 보고되었다.
분류
기본범주
일반적으로 다음 여섯 가지 범주로 구분된다.
- 표적 및 유인용: 적 항공기나 미사일을 모방하여 지상에서 공중사격 훈련에 활용됨.
- 정찰용: 전장에서 정보 수집 및 제공을 담당함.
- 전투용: 위험성이 높은 작전에 투입됨.
- 물류용: 화물 운송을 수행함.
- 연구 및 개발용: 기술 개발 및 실험을 목적으로 운용됨.
- 민간 및 상업용: 비군사적 목적으로 활용되며, 다양한 산업 분야에서 이용됨.
범위 및 고도에 따른 분류
운용 고도와 작전 범위에 따라 다음과 같이 분류된다.
- 소형(Small): 고도 2,000ft(600m), 작전 범위 약 2km.
- 근거리(Close Range): 고도 5,000ft(1,500m), 작전 범위 10km 이상.
- NATO형(NATO Type): 고도 10,000ft(3,000m), 작전 범위 50km 이상.
- 전술형(Tactical): 고도 18,000ft(5,500m), 작전 범위 약 160km.
- 중고도 장기체공형(MALE, Medium Altitude Long Endurance): 고도 30,000ft(9,000m), 작전 범위 200km 이상.
- 고고도 장기체공형(HALE, High Altitude Long Endurance): 고도 30,000ft(9,100m) 이상, 작전 범위 무제한.
- 극초음속형(Hypersonic): 초음속(마하 1~5) 또는 극초음속(마하 5 이상), 고도 50,000ft(15,200m) 이상 또는 준궤도, 작전 범위 200km 이상.
- 궤도형(Orbital): 저궤도에서 마하 25 이상의 속도로 운용됨.
- CIS형(Cis-Lunar): 지구와 달 사이 궤도에서 운용됨.
- CACGS(Computer Assisted Carrier Guidance System): 컴퓨터 기반 항법 시스템.
미군 분류
미군(공군, 해병대, 육군 등)은 각 군별로 별도의 분류 체계를 운영하고 있다. 주요한 체계는 다음과 같다.
- 미래 전투 시스템(FCS, Future Combat Systems, 미 육군 소속)
- 미 공군(USAF)
- 미 해병대(USMC)
- 미 육군(USA)
마치며
지금까지 무인기(드론)의 역사에 대해 알아보았다. 군사적 용도로 시작되어 상업, 연구, 구조, 방송뿐만 아니라 개인 취미 영역에까지 필수적인 도구로 자리 잡았다. 앞으로 과학기술과 인공지능(AI)의 발전에 따라 그 역할은 더욱 커지고 그 중요성도 증가할 것으로 예상된다.
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참고자료 : Unmanned aerial vehicle