DQS 매거진

국내 HEMP 방호 관련 산업 및 기술 현황

글. 금오공과대학교 전자공학부 이영순 명예교수

현재 국내에서의 HEMP(High-altitude Electromagnetic Pulse) 및 전자폭탄(E-Bomb)의 공격으로부터 군 및 특정 핵심시설 또는 사회의 주요 기반시설의 전자장비 등을 방호하는 차폐 시설 구축을 위한 산업현황 그리고 개발이 완료된 HEMP 방호용 CCTV 시스템 및 과 GPS 수신기와 같은 제품의 기술소개를 통해 우리나라의 HEMP 방호 관련 산업 및 기술의 우수성을 알리는 계기가 되고, 이러한 산업 현황 및 기술소개가 지금부터라도 우리나라의 국방 감시체계 및 무기체계 개발 단계에서부터 HEMP내성 규격을 포함시킬 수 있는 판단에 참고가 되기를 희망한다.

HEMP(High-altitude Electromagnetic Pulse) 란?

평소 HEMP(고고도 전자파펄스) 방호 기술과 관련된 소식에 관심이 많은 제가 최근 한국표준과학연구원(KRISS)의 공식블로그에서 전자파펄스를 감지할 수 있는 측정(센서)기술을 개발했다는 반가운 소식을 접하게 되었고, 그 블로그에 소개된 글이 HEMP의 피해의 심각성과 국내외의 방호 기술 현황을 쉽게 이해하는 데에 도움이 될 것으로 사료되어 참고로 아래와 같이 그 글을 소개한다.

“번개가 번쩍하는 듯하더니, 일순간 사방이 고요해집니다. 모든 것을 삼킨 칠흑 같은 어둠 속에서 느껴지는 것은 오직 사람들의 풍경과 비명소리부터 신호등이 멈춘 도로는 아수라장이 돼버렸고 모든 메신저와 휴대폰은 먹통상태입니다. 의료·금융 시스템은 물론 정부의 핵심 정보시스템까지 마비돼버린 상황 지금 도대체 무슨 일이 벌어지고 있는 걸까요? 소리 없는 폭탄‘EMP’ 공격으로 인해 대한민국의 모든 전력공급 시스템이 한순간에 무력화된 건데요. 현대전에 많이 활용되는 EMP는 상공에서 핵무기등을 이용해 인공적으로 발생시키는 강력한 파장이 펄스 형태로 방출되는 전자기파를 말합니다. 전자기 펄스가 전자 기기의 금속도체에 도달하면 순간적으로 강력한 전류로 바뀌게 되는데 바로 이때 이 강력한 전류에 의해 전자 기기내부의 회로가 완전히 파괴되어 버리는 겁니다. 이렇게 단 한 번의 공격만으로도 그 시대의 모든 통신, 전자기기에 치명적인 손상을 입히기 때문에 대부분의 사회기반시설들이 자동 전산화 되어 있는 현대사회에서 ‘EMP탄’은 ‘대량파괴무기’로 규정되고 있습니다. IT강국으로 손꼽히는 우리나라는 대부분의 공공인프라 시설이 첨단정보통신체계로 운용되고 있어서 EMP 공격에 그만큼 취약할 수밖에 없기 때문에 사전방호시스템을 구축하는 일이 무엇보다 중요한데요. 그게 말처럼 쉬운 일만은 아닙니다. 미국, 러시아, 독일, 일본, 영국, 스웨덴, 노르웨이 등은 EMP 공격에 대한 방호대책과 매뉴얼을 보유하고 있는 나라들로 EMP 방호와 관련된 모든 정보를 가장 높은 등급의 군사 기밀로 분류해 관리하고 있습니다. 때문에 관련 정보를 수집·분석해서 우리나라만의 독자적인 ‘EMP 탐지 및 차폐기술’을 개발하기란 거의 불가능에 가까운 일이었죠. 국내 산업 현장, 국방 분야에서 쓰이는 수십억 원대의 EMP 시스템 역시 대부분 수입에 의존할 수밖에 없는 실정입니다. 과학기술이 곧 국력이라고 했던가요?! 국내 기술력의 부재로 국가의 안위와 직결된 핵심 장비를 수입품에 의존해야만 하다니 잔고가 얼마 남지 않은 텅~장을 보는 것 마냥 어딘가 허전하고 왠지 실망스런 기분까지 느껴집니다. 하지만 여러분, 벌써부터 실망하실 필요는 없어요. 여러분의 허전한 마음을 달래줄 시작된 따끈한 연구성과 소식이 있거든요. KRISS 5G플러스팀이 불굴의 집념으로 수많은 난관을 돌파한 끝에 ‘초고출력 전자파 펄스 측정기술’ 개발에 성공했다는 소식인데요. 수년간 국방과학연구소와 함께 진행해 온 ‘EMP 방호’에 관한 공동연구가 마침내 빛을 보게 된 거죠[1].

그림 1 전자파펄스 감지를 위한 크리스탈로 제작된 비금속 센서(KRISS 제공)

이 글에서 보는바와 같이 미국 및 유럽과 같은 선진국에서는 만일에 발생할 수 있는 HEMP의 공격에 대한 대비가 우리나라에 비해 매우 잘 되어있음을 알 수 있고, 참고로 이 글에서 수십억 원대의 EMP 시스템이라고 하는 것은 HEMP의 복사 내성 및 전도성 내성 시험을 위한 PCI와 관련된 시험 장비 및 시스템을 의미하는 것으로 사료된다. 그림 1은 KRISS에서 개발한 기존의 금속센서 대신 ‘비금속센서’인 크리스탈로 제작한 1 ㎣ 크기의 신개념 센서 사진으로 초경량이어서 드론과 같은 소형 장비에도 탑재할 수 있을 것으로 기대된다.

국내 HEMP 방호 현황

우리나라의 경우도 2000년 초부터 핵무기를 보유한 북한의 핵 HEMP 공격으로부터 안전 할 수 없다는 판단 하에 국방 주요 관제 및 지휘 본부를 HEMP 차폐 시설로 해둔 상태이다. 그림 2에 HEMP 및 전자폭탄의 공격으로부터 군 및 특정 핵심시설 또는 사회의 주요 기반시설의 전자장비 등을 보호하는 차폐 시설을 생산하는 국내 W사의 사진을 제시하였다.

그림 2 국내에서 제작 및 생산이 되고 있는 HEMP 방호 시스템 및 차폐실 구조

국내 HEMP 필터 개발 및 공급 이력

그림 2에서 보는바와 같이 차폐시설의 경우 차폐재와 HEMP 필터가 주 구성 품임을 알 수 있다. 차폐재의 경우 그동안 여러 산업체에서 무선 통신 시험을 위한 전자파 무반사실과 같은 챔버 구축을 위한 차폐재료 생산 및 무반사실 구축을 해왔기 때문에 큰 문제가 없을 것으로 사료된다. 반면에 HEMP 필터의 경우 경험이 없어, 필터 개발은 2000년 전기연구원등 연구기관을 중심으로 연구가 진행 되었고 본격적인 개발은 2012년 국방과학연구소(ADD) 주관으로 전도성 HEMP 방호장치 국산화 과제 수행함으로써 본격적으로 시작되었다. 국내 산업체인 I사는 전도성 HEMP 방호장치 국산화 개발 과제에 참여하여 과제를 성공적으로 수행하였으며 그 기술을 국방과학연구소로 부터 이전 받아 판매권을 확보 하고 추가로 AC380V 3Φ 4W 400A 전원용 대용량 필터를 개발하여 2014년 **교육청 HEMP 방호시설에 국내 최초로 400A급 전원용 HEMP 외 다수의 필터를 공급함으로써 다양한 필터의 국산화를 선도하였다. 2015년에는 HEMP 필터에 대해 국내 최초 개발 신제품 인증서인 NEP 인증과 우수 조달 물품에 등록하며 그 가치를 인정받았다. 이어서 2016년에는 00 HEMP 방호 장치 구축사업에 대 규모로 HEMP 필터를 공급하였다. 이후 계속되는 HEMP 방호 시설 구축사업에 타 국내 업체(C전기, E사 등)들이 HEMP 필터를 공급하는 계기가 되어 현재는 국내 EMP 방호 시설에 국산품 수요가 증가하고 있다. 그림 3에는 국내에서 생산 중에 있는 전원용, 대용량 전원용, 신호용 및 RF용 HEMP 필터 등 다양한 필터 사진을 제시하였다.

그림 3 국내에서 생산 중인 다양한 HEMP 필터(I사 제공)

국내에서 개발된 HEMP 방호용 제품 및 기술

최근 W사의 경우 독자적인 기술로 CCTV의 내부에서 공급되는 전원부 및 팬 틸트 등을 독립적으로 설계하고, CCTV 카메라에 적합하고 필요한 전원용 HEMP 필터 등을 자체 기술로 설계 및 제작을 한 HEMP 방호용 CCTV 시스템 개발에 성공 및 완료하여 한국산업기술시험원으로(KTL로)부터 복사성 내성[2] 및 전도성 내성[3] 인증 시험 성적서를 확보한 상태이다. 그림 4에는 복사성 내성(RS 105) 시험 중에 있는 CCTV 시스템 사진을 제시하였다.

그림 4 W사에서 개발한 HEMP 방호용 CCTV 시스템의 RS 105 내성 시험 장면

또한 H사의 경우도 HEMP 방호용 GPS 수신을 위해 독자적인 기술로 FSS Radome, 차페형 안테나 및 고 이득 LNA 등을 설계 및 제작을 하여 복사성 내성[2] 및 전도성 내성[3] 인증 시험 성적서를 확보하여 HEMP 방호용 GPS 수신기 개발이 완료된 상태이다. 그림 5에는 H사에서 개발된 HEMP 방호용 GPS 수신의 내부 사진을 제시하였다.

그림 5 H사에서 개발한 HEMP 방호용 GPS 수신기 내부 사진

국내 HEMP 내성 시험 기관 소개

국가 주요 기반시설(고정시설)의 경우 차폐재의 차폐효과(SE) 및 필터의 삽입손실, 잔류전류 등의 특성을 만족하는 구성품을 사용하여 그림 2과 같은 차폐실을 설계하여 구축을 하면 된다. 그러나 고정시설이 아닌 이동용 장비 및 기기는 MIL-STD-461G(RS 105)의 복사성 내성(RS) 시험 및 MIL-STD-188-125-1의 PCI 시험과 같은 전도성 내성(CS)을 필요로 한다. 이와 같은 내성 시험을 할 수 있는 국내 시험 기관을 표 1에 정리하여 제시하였다. 특히 한국산업기술시험원(KTL)의 경우 고가(Montena)의 PCI 시험장비 및 시험실을 구비하고 있을 뿐만 아니라, 실외에서 통신 및 전자 장비를 탑제한 트럭 크기 이상이 되는 정도의 이동 물체에 대한 RS 105 복사성 내성 시험을 할 수 있는 시험 환경을 구축해놓았다. 그림 6에는 KTL의 실외 시험장에서 RS 105 복사성 내성 시험을 하고 있는 W사의 HEMP 방호용 CCTV 시스템의 사진을 제시하였다.

그림 6 KTL의 실외 시험장에서 복사성 내성 시험을 하고 있는 HEMP 방호용 CCTV 시스템

국내 HEMP 방호 관련 기술의 우수성 및 결언

앞서 언급한 바와 같이 HEMP 방호를 위한 차폐실 구축을 위해 필요한 차폐재 및 필터는 국내생산이 되고 있고, 특히 필터의 경우 소요되는 핵심 부품인 MOV(Metal Oxide Varistor) 고성능 커페시터 등과 같은 부품의 국산화도 완료되었고, 그 부품 개발 기술 수준은 미국 영국 프랑스 등의 세계선도 기업들과 동등한 수준으로 파악 되며 성능과 다양성 면에 있어서도 결코 뒤지지 않아, 응용성과 사후관리(AS) 측면에서 국산 필터 사용이 유리할 것으로 사료된다. 또한 KRISS에서 개발한 전자파펄스 센서, W사 및 H사에서 개발한 HEMP 방호용 CCTV 시스템 및 GPS 수신기 기술 등은 우리가 독자적으로 개발한 기술로 세계적으로 주목받을 수 있는 기술인 것으로 판단된다. 특히 필터 전문기업인 I사의 경우 세계 최초로 2017년에는 저 누설형 EMP 필터와 세계 최대용량인 1,250A 급 HEMP 필터 시제품을 개발하고 성능 인증을 완료하였으며, 그 기술력을 인정받아 올해 2022년은 ****사령부, **센터, **은행 등 여러 사업에 참여하여 HEMP 필터를 공급하고 있으며, 인도의 방위산업체와 컨소시엄을 구성하여 수출을 계획하고 있어, 국내 HEMP 필터의 기술 수준은 국산화뿐만 아니라 수출에도 기여하여 미래 시장에서는 미국(ETS-Lindgren), 영국(MPE), 프랑스 (Eurofarad)와 경쟁하는 제품으로 성장할 것으로 예상된다.

표 1. 국내 EMP 성능 평가 가능 기관

NO. 기관 적용 규격 가능 항목 적용 대상 장비
1 국방과학연구소 MIL-STD-464D
MIL-STD-461G
EMP, RS105 육군/공군 무기체계 및 장비
MIL-STD-188-125-1 SE, PCI, CWI, TLI 육군/공군/해군 무기체계 및 장비
2 한국전자파연구소 MIL-STD-464D HPM, Bonding 육군/공군 무기체계 및 장비
MIL-STD-461G RS105 육군/공군/해군 전자 장비
MIL-STD-188-125-1 &2 SE 육군/공군/해군 무기체계 및 시설
IEC 61000-4-36 UWB 육군/공군/해군 전자 장비
3 한국산업기술시험원 MIL-STD-461G RS105 육군/공군/해군 전자 장비
MIL-STD-188-125-1 SE, PCI, CWI, TLI 육군/공군/해군 공정형 시설
4 한국전파진흥협회 MIL-STD-188-125-1 SE, PCI 육군/공군/해군 공정형 시설
5 한국화학융합연구원 MIL-STD-188-125-1 SE, PCI 육군/공군/해군 공정형 시설
6 한국조선해양기자재연구원 MIL-STD-461G RS105 육군/공군/해군 전자 장비
7 국립전파연구원 MIL-STD-461G RS105 육군/공군/해군 전자 장비
MIL-STD-188-125-1 SE, PCI, CWI, TLI 육군/공군/해군 공정형 시설
IEC 61000-4-36 UWB, DS 육군/공군/해군 전자 장비
8 한국전력연구원 IEC 61000-2-9 RS105 전력망 소형 전기, 전자장비
MIL-STD-188-125-1 SE, PCI, TLI 전력망 전기, 전자장비 및 시설
IEC 61000-4-36 UWB, DS 전력망 전기, 전자장비 및 시설

그럼에도 불구하고 국내에서 구축중인 HEMP 방호장치에는 국산화된 HEMP 필터를 대부분 적용하고 있지만 일부 시설에서는 국산품의 적용 실적 미비와 도 입품 선호 경향으로 수입품을 적용하고 있다. 국내 시설에 수입품 HEMP 필터가 적용되면 HEMP 방호 시설에 대한 규모와 방호 수준이 외국으로 노출되어 국가 안보에도 영향을 줄 우려가 있다. 따라서 국가 주요 HEMP 방호 시설에는 필수적으로 국산품이 적용 되어야 할 것으로 판단된다.

결론적으로 본 기고문이 국방 감시체계 및 무기체계에도 HEMP 내성 규격을 빠르게 도입하기 위한 정책 입안에 참고가 되기를 희망하고, 이러한 일들이 결과로 이어져 국내 HEMP 방호 관련 산업이 활성화될 수 있는 계기가 되기를 바란다.

참 고 문 헌
  • 1. 1. KRISS 표준백과사전, “제3화 소리 없는 폭탄! EMP탄을 막아줄 측정 기술” ,한국표준과학연구원, 2022년 9월 16일.
  • 2. MIL-STD-461G(RS 105), “Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment”, 2015.
  • 3. MIL-STD-188-125-1, “High-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) Protection For Ground-Based C4I Facilities Performing Critical, Time-Urgent Missions, Part1: Fixed Facilities,” 1998.