공중보안을위한안티드론기술 2018 KRNet KOEX, Seoul 2018. 6.26 ( 화 ) 고려대학교김황남 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 1
드론운용특징 온라인 / 오프라인매장에서구입가능 조작이간단 가격이저렴하여여러대를소유하거나활용가능 원거리에서목표물로의세밀한접근이용이 다양한기구및물건운반가능 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 2
드론활용확대 통신용레저용농업용 드론활용분야의확대와함께드론성능및기능의확장이필요 수송용 탐지 / 탐사용 수색 / 정찰 / 구조용 기술적, 제도적미성숙으로인한많은부작용발생 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 3
불법또는오류 보안시설에드론침입 ( 청와대상공에무단침입한드론이지난해 37 건 ) 북한드론 ( 무인기 ) 정찰로인한군정보노출 드론으로인한물리적피해 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 4
안티드론기술필요 드론프로펠러로인해아이의눈이실명 미니드론의경우인식거리가짧아쉽게충돌 급격한배터리소모로안전장치없는드론추락 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 5
탐지및식별, 그리고대응 안티드론기술 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 6
RADAR 기반탐지 RADAR 센서사용 X Band Radar IEEE 규약에의해정해진 X band 주파수대역에서신호를송수신하는레이더장치 8~12 GHz 주파수대역사용 탐지거리및식별거리구분 FMCW 기술사용 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 7
RADAR 기반탐지 ELVIRA 네덜란드, Robin Radar Systems 社의드론전용탐지장치 최대탐지및분류거리구분 물체를탐지할수있는거리 탐지된새, 드론, 혹은다른비행물체들의차이를인지하는거리 Frequency: X Band 9650 GHz 360 o 전방위탐지 SharpEye SxV radar Kelvin Hughes 社의소형드론탐지용레이더 드론전용이아닌다양한용도로사용 탐지가능거리 : ~5km( 사람 ), ~15km ( 자동차 ) 빠르게이동하는드론도포착가능 재밍및간섭에강함 Frequency: X Band 9.2~ 9.5 GHz 360 도전방위로탐지 8
RF 기반탐지 드론이송신하는 RF 신호를포착하여드론을탐지 다른물체혹은신호송신기체와구분하기위해추가센서모듈사용 Aaronia Drone Detection System 실시간으로드론이발산하는 RF 신호를측정하여탐지 자체개발한 3D 추적안테나를사용해드론을탐지 드론모델별로식별가능 5km 이내탐지가능 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 9
오디오 / 비디오센서기반탐지 DroneSentinel 동시다발적드론공격 (Multiple simultaneous drone attacks) 감지 편대감지가능 주탐지장치 (Primary Detection Methods) RadarOne: Radar RfOne: RF detection 보조탐지장치 (Secondary Detection Methods) 카메라센서 DroneHeat(Thermal) & DroneOpt(Optical Cam) 탐지가능거리 : 0.6km( 소형드론 ), 2km( 대형드론 ) 음향센서 WideAlert 탐지가능거리 : 0.2m 10
오디오 / 비디오센서기반탐지 DroneTracker 음향센서 : 초음파까지감지하는 acoustic sensors (0 96 khz) 카메라센서 : 1080p HD Camera 그리고 Near Infrared HD Camera WiFi: 2.4 GHz/5 GHz ISM band 탐지가능거리 : 500m DroneDNA 드론에서발생되는소리, 신호등을음향, 시각, WiFi 센서로읽어들이는값들을기계학습기반의식별알고리즘 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 11
드론구성요소 Hopping sequence에기반한통신 433MHz, 2.4 GHz, 5 GHz와같은ISM 조종신호를무선으로전송 / 수신역할 Flight Controller에조종신호전달 band를사용 다양한전송기법 FHSS 기반반응속도가빠른 reactive jammer에 (Futaba), DSSS기반 (Spektrum) 취약함 주로 2.4 GHz 대역사용 비행정보전달및명령수신 주로 433 MHz, 900 MHz 대역을사용 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 12
RC/Telemetry 대응 RC Spoofing Time injection 기법활용 DSMx 계열 RC 대상 Aaronia Drone Detection System 드론탐지및대응시스템 위치파악후 Jammer 를이용해해당지역의통신을방해 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 13
드론구성요소 Direct 통신또는 Internet과 Cloud를통한드론제어 비행정보, 명령, 데이터송수신 WiFi, Bluetooth, 3G, LTE, Satelllite 등활용가능 Hacking 으로제어탈취 Denial-of-Service로제어불능 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 14
Wireless NIC & Networking 대응 Hacking 기반대응 드론들과 GCS 의취약한네트워크지점활용 기존프로토콜들을적용한경우이들을통해접근 Wi Fi 등의기존통신방식을통한드론제어일경우기존해킹방식을통해취약점파악 MAC Spoofing: 대응기기를제어기기인것처럼속임 DoS 기반대응 GCS와드론간, 드론간데이터송수신불능상태야기 GCS 및드론데이타처리불능상태야기 Distributed Denial of Service (DDoS) 대응자를파악하지못하도록하여지속적으로대응가능 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 15
Wireless NIC & Networking 대응 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 16
드론구성요소 전자기충격파 (EMP) 와마이크로파등전자기파에취약 센서로부터정보를받아현재상태파악 현재상태와 RC controller로부터의입력을바탕으로모터제어 Kalman filter( 현재상태파악 ), PID 제어 ( 자세, 속도, 위치제어 ) ESC에서보내는전력으로 Flight controller로부터받은회전정보로모터속도제어 PWM 방식으로속도정보를수신 전압의위상을조절하여모터를제어 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 17
비행제어부대응 EMP 표적드론을향해 EMP를총과같은형태로발사 표적드론의전자회로를태우거나방해전파를이용해무인기추락 마이크로파 안테나와고주파장치를통해발생시킨마이크로파를통해표적드론의전자시스템교란 미육군, 미해군, 러시아군등에서도연구개발 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 18
드론구성요소 Jamming과 spoofing 방식으로센서교란가능 드론비행또는임무수행에필요한정보및주변환경정보수집 GPS, Camera, LIDAR 등 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 19
드론장착용센서대응 드론은비행을위해외부정보습득을위한각종센서 (GPS, Camera, LIDAR 등 ) 장착 센서를통해잘못된정보가전달될경우, 비행안정도및임무수행에악영향 Jamming과 spoofing 방식으로센서교란시도 Jamming 센서수신대역내의주파수로방해신호를송신하는방식 전자방해전술 (Electronic Counter Measures) 의일종 대역폭이공개되어있는센서또는약한신호를검출하는센서들은 Jamming 에취약 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 20
드론 장착용 센서 대응 자이로 센서 jamming 드론의 자세제어를 위해 탑재 된 자이로센서에 특정 주파수 소음을 보내 작동을 방해 GPS jamming GPS 는 각종 전파교란 문제에 노출된 상태 GPS jamming은 잡음을 강하게 발생시켜 원 신호를 감지 불능상태로 만듦 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 21
드론장착용센서대응 Spoofing 드론비행시사용하는신호모사 대상이사용하고있는통신및신호기술에대한기술적으로세밀한정보필요 신호를모사하므로, 해당신호로할수있는모든것을수행가능 (GPS 모사를통한원하는위치로의비행등 ) Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 22
드론장착용센서대응 GPS spoofing 인공위성에서들어오는 GPS 신호를지상에서모사한신호를통하여덮어씌우는기술 GPS Spoofing 은오랜기간위협으로각종방어방법이존재 대상의방어방법에대한파악이선행되어야효과적인 Spoofing 구현가능 GPS Spoofing 사례 2009 년이란이 GPS Spoofing 을이용하여미국 CIA 무인공격기탈취 이란의엔지니어는 GPS 가미국의무인공격기중가장취약한부분이라고주장 2013 년 University of Texas, Austin 의학생들이호화유람선을 GPS Spoofing 을이용해탈취시연하는데성공 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 23
드론포획 그물활용 포등을이용해그물을쏘거나널어뜨린그물을통해표적드론을포획 사람이직접요격하거나드론에달아공중에서요격 이후그물과연결된낙하산을이용해낙하 24
드론포획 맹금류활용 독수리를훈련시켜표적드론포획 비행금지장소에표적드론이침입할경우에맹금류를투입해포획 네덜란드경찰 25
드론파괴 레이저기반 미해군의레이저무기시스템 표적드론이나소형배등의목표물을향해레이저발사 패트리어트미사일 현존무기체계중가장확실 2017 년초, 쿠웨이트군이 IS 의공격으로추정되는드론격추를위해 PAC 3 미사일활용 드론가격대비운용비용이비싸비효율적 26
드론파괴 TIKAD, 미국 드론에기관총, 수류탄발사기등무기를탑재하도록만든장치 이스라엘방위군과제휴하여시험중에있음 Suicide Drone, 이란 이란해군이드론에폭발물을적재하여표적물에충돌 / 파괴방법 IS가드론에폭발물을탑재해테러를진행한사례 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 27
편대활용시작 RC Control Telemetry Wireless NIC Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 28
드론편대 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 29
안티드론기술현황 안티드론관련국내특허출원은매우적음 국내기업들의안티드론기술개발이나시장진입이글로벌기업과비교해활발히이루어지지못하고있음 국내전파법상군이나일부인프라시설을제외한민간에서행해지는전파교란행위가불법 Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 30
감사합니다. Copyright (C) 2018 Hwangnam Kim 31