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HEMP 및 IEMI 피해 사례 및 대응 방안 제언

2022. 07. 06

글. 금오공과대학교 전자공학부 이영순 명예교수

지금까지도 우리에게 다소 생소한 HEMP(High-altitude Electromagnetic Pulse) 및 IEMI(Intentional Electromagnetic Interference)의 공격에 의한 국내외적인 사례의 소개를 통해 그 피해의 심각성을 인식하는 계기가 되고, 미국의 전략적 대응 체계 및 방법의 소개를 통해 우리나라도 빠른 시간 내에 미국과 같이 국방 무기체계의 개발단계부터 HEMP내성(RS105) 규격도입 및 국가 민간주요시설에서도 이들의 공격에 대비하여 피해를 최소화 할 수 있는 관련법규(Act) 제정, 계획 수립 및 예산 확보를 위한 정부차원의 “HEMP 특별전문위원회(Task Force Team)”가 조직될 수 있는 계기가 되기를 희망한다.

HEMP 및 IEMI 란?

먼저 IEMI(Intentional Electromagnetic Interference)에 대해 설명을 하자면 의도적인 EMI(Electromagnetic Interference)를 의미하며 EMI는 전자파간섭 혹은 전자파장해로 번역이 된다. 국방 분야에서 대표적인 EMI 피해 사례는 베트남 전쟁 시기였던 1967년 7월 29일, 미 항공모함 Forrestal 함에 탑재된 전투기에서 항공모함 레이더 신호(추정된 EMI 신호원)에 의해 유도탄 작동회로가 오동작하여 미사일이 발사됨으로서 모함이 큰 피해를 입었을 뿐만 아니라 당시 탑승하고 있었던 선원 130여명이 사망한 사례이다[1]. 만약 당시 누군가 의도적인 군사적인 목적으로 고출력 전자파신호를 사용하여 유도탄이 오작동을 하였다면 이는 IEMI 공격문제로 인식이 될 수 있다.

이러한 IEMI 가운데서도 가장 강력하고 큰 피해를 줄 수 있는 무기체계가 바로 “HEMP(High-altitude Electromagnetic Pulse)”이다. 이는 “고고도 핵 전자파 펄스”로 번역되며, 그림 1에서와 같이 지상에서 20 ~ 40 km 이상의 고도에서 핵폭발로 발생하는 전자파 펄스(EMP)를 의미한다.

HEMP 출현의 역사적인 배경은 미국과 구소련의 핵폭발 실험으로 알려지기 시작했다. 미국은 1962 년 태평양 존스톤 섬 상공 400 km에서 핵폭발 실험 을 하였는데, 그 영향으로 무려 1,400 km나 떨어진 하와이에서 가로등과 신호등이 꺼지고 통신장비 등 이 오작동하는 사태가 발생했다. 그 원인 분석의 연구를 통해 지상에서 20 ~ 40 km 이상의 고도에서 핵 이 폭발할 때 발생하는 높은 에너지를 갖는 감마선이 대기 중의 기체를 이온화 시키는 콤프턴 효과로 전자가 발생하고, 발생된 전자가 지구의 자기장에 의해서 원운동을 반복하는 사이클로트론 운동을 함으로써 강력한 전자파펄스(EMP)가 발생하는 것으로 알려져 있다. 미국의 경우 HEMP를 자국의 무기 체계인 “전자폭탄(E-Bomb)”으로 개발하였고, HEMP 방호(Protection)를 위한 군수 규격으로 고정 시설 에(이동 시설 및 장비에) 관한 규격으로 MIL-STD- 188-125-1(2)를 제정하여 EMP 효과를 차폐하는 시설 구축 및 장비를 생산하고 있다.

그림1.  HEMP탄 개요도

HEMP 및 IEMI 피해 사례

실제 미국은 전투를 위한 목적으로 2003년 3월 20일에 이라크 침공으로 시작된 제2차 걸프전에서 HEMP탄 사용 으로 통신 시스템 및 송배전 시스템을 마비시킨 후 손쉽게 이라크를 항복시킨 사례가 있다.1)

그러나 보다 심각한 문제는 최근에는 군사 목적이 아닌 전기장 세기가 수백 V/m에서 수백 kV/m에 이르는 비핵 전자파 펄스(NNEMP)로 IEMI를 발생시킬 수 있다는 점이다. 근래에 손가방 크기로 거리 1 m에서 120 kV/m 전기장 세기를 가지는 고출력 전자기파를 내는 장치가 독일에서 개발되어 출품되었고, 러시아 등에서는 고출력 펄스 발생기와 자동차 정지용 고출력 전자파 펄스 발생기를 인터넷으로 구입할 수 있는 것으로 알려져 있다.2) 실제로 2011년 개최되었던 URSI 심포지움[2]에서는 IEMI 의 피해 사례로 ‘상트페테부르크에는 범죄자가 가정용 전자레인지보다 더 복잡한 반복적인 고주파 발생기로 감시 및 경보 시스템을 무력화하여 보석상을 강탈한 사례’를 포함한 표 1과 같은 다양한 사례를 발표하였다. 이러한 IEMI 문제를 고려하여 HEMP 방호RS(복사성 내성)에 관한 국제 규격으로 IEC 61000-4-23이 제정되어 있다.

표1. IEMI 사례

Case 피해 사례 내용
은행 협박 런던에서는 은행이 전자기 방해 장치의 사용으로 IT 시스템이 위협을 받을 것이라는 협박 시도의 대상이 된 사례가 있었음
보석상 강탈 상트페테르부르크에서는 범죄자가 가정용 전자레인지보다 더 복잡한 반복적인 고주파 발생기로 경보시스템을 무력화하여 보석상을 강탈한 사례
jamming으로 공항관리 시스템 혼란 야기 뉴욕 공항에서 GPS 기술을 기반으로 하는 중요한 공항 관리 시스템을 전파 방해(jamming) 장치가 큰 혼란을 야기한 사례
반란군의 경찰 무선통신 무력화 체첸 반란군 사령관은 러시아 다게스탄 키젤 야르에서 공습 중 RF 방해기를 이용하여 경찰 무선통신에 장애를 입힌 사례
범죄 유럽의 여러 도시에서는 범죄자가 리무진 보안 시스템을 비활성하기 위해 GSM-jammers를 사용
보복성 범죄 네덜란드에서는 개인의 대출을 거부했기 때문에 지방 은행의 IT 네트워크를 혼란에 빠뜨렸다. 서류 가방 크기의 EM 장애물을 만들었는데, 그는 인터넷에서 구축하는 방법을 배웠다. 은행 관계자는 그들이 가해한 사실이나 가해자가 잡힐 때까지 붕괴를 초래한 원인을 알지 못했다.
기타 1) 모스크바에서는 전화선에 전압을 원격으로 주입하여 자동 전화 교환국의 정상 작동을 중지시킴. 결과적으로 20만명이 하루동안 전화 연결을 할 수 없었음.
2) 일본에서는 범죄자들이 게임기 컴퓨터를 방해하기 위해 전자 방해기를 사용하여 승리를 거두지 못하게 함.

우리나라의 IEMI 피해 사례

우리나라에서는 공식적으로 IEMI 피해 사례가 확인되어 보고된 적은 없다. 그러나 언론을 통해 밝혀진 2013년 11월 23일에 발생한 “북한의 연평도 포격 도발”과 관련된 한 신문기사3)를 보면 “지난달 23일 북한의 연평도 포격 도발에 제대로 대응하지 못한 원인인 대포병레이더의 오작동이 고장이나 병사의 미숙 때문이 아니라 북한의 전자전(電子戰) 때문인 것으로 드러나 충격을 주고 있다. 군은 올해 8월 북한이 유사한 전자전 테스트 도발을 한 것을 확인하고도 이에 대한 뾰족한 대응책을 마련하지 못했다는 비판이 나오고 있다. 군 관계자는 “대포병레이더가 1차 포격 원점을 찾지 못한 것은 물론이고 K-9 자주포가 자동 입력된 무도기지 좌표로 발사한 ○○발 가운데 ○○발이 해상으로 떨어진 것도 전자기파의 영향일 수 있다고 말했다. 북한의 EMP 연구는 상당한 수준에 이른 것으로 추정되고 있다. 2008년 미국 하원 EMP 소위원회의 보고서는 러시아와 파키스탄, 중국의 과학자들이 북한에서 EMP 무기를 연구하고 있으며 북한은 이미 상당한 수준의 EMP 기술과 관련 무기를 보유했거나 몇 년 안에 무기 개발을 완료할 것으로 전망했다. 특히 핵무기를 상공 80km 이상에서 폭발시킬 경우 강력한 EMP 무기가 되어 한 방에 수도권의 모든 전자기기를 파괴할 수 있다. 이 경우 교통 통신을 비롯해 군 지휘 시스템을 무력화시킬 수 있다. 이런 위력 때문에 북한은 EMP 무기에 상당한 매력을 느끼고 개발에 박차를 가한 것으로 알려졌다”라고 밝혀져, 이러한 신문기사 내용을 참고로 볼 때 우리나라가 북한의 핵 리스크로 가공할 무기인 HEMP 공격에 자유롭지 못하다는 점을 직시해야할 것으로 사료된다.

참고로 다른 IEMI 사례 및 북한의 HEMP 개발 보유가능성에 관하여 참고문헌 [3]에서는 국회 국정감사, 대정부 질문 자료집(2010) 참고로 하여 “북한은 1970년대 후반부터 전자전 역량을 강화하여왔으며, 이의 일환으로 평양인근에 1개의 전자전연대, 전장 4개 군단마다 전자전 대대가 배치되어있다. 또한 북 한의 GPS 교란이 2010년 8월 23일 민항기, 서해안의 주요 통신사 기지국 등에 피해를 주었으며, 2011년 3월 4일 민항기, 군함, 어선 등에 피해를 주었고, 이 때 경기 일부 지역에서는 핸드폰 등 일부 통신장비에 장애를 가져오는 현상이 발생하기도 하였다. 그리고 2012년 4월 28일 민항기 330여대에 GPS 교란을 주는 행위가 있었다.

2008년 7월 발간된 미국 하원 EMP 소위원회의 EMP 관련 보고서는 북한, 이란 등 미국의 잠재적 적국들이 EMP를 개발하여 미국을 위협할 가능성이 있음을 보고 하였고, 미국 하원 군사위원회 바틀렛 의원도 러시아, 파키스탄, 중국 과학자들이 EMP 폭탄을 연구 중이며 가까운 미래에 개발을 완료할 것으로 보인다고 하였다“라고 밝혔다.

HEMP에 의한 피해 예측

2008년 공개된 미국 하원의 의회보고서를 보면 “2007년 9월 볼티모어 세이지 정책 그룹과 IAN 연구소는 볼티모어, 워싱턴, 리치먼드가 HEMP 공격을 받은 것으로 가정해 피해를 추계한 결과 심각한 것으로 밝혀졌고, 40~100 km 상공에서 폭발하면 피해 반경이 800km에 달하며, 전력 및 통신망은 최대 50%가 파괴되고 경제는 25% 위축된다. 피해 금액은 7700억 달러로 연간 국내총생산(GDP)의 7%에 해당 한다4)”고 하였다. 이 보고서를 근거로 참고문헌 [3]에서는 우리나라의 경우 HEMP 공격의 주요 목표물을 국가전력, 이동통신, 위성, 금융 및 전산, 운송, 국가기관 통신망 등 국가 전반의 사회를 이루고 있는 국가 주요 기반 시설로 보고, 국방체계의 피해로 “움직이는 목표물 일지라도 HEMP탄에 통신과 정보신호센서 탐지용 전자 지원 계측(ESM : Electronic Support Measures) 체계를 갖추게 된다면 포착이 가능해져 비행기나 함대 등의 순간제어기능 상실을 유도 해 추락 및 침몰을 시킬 수 있게 된다. 또한 컴퓨터와 전자 ․ 통신 기술에 크게 의존하는 최첨단 C4ISR체계, 정밀유도무기, 탄도미사일방어시스템 GPS, 항공기 시스템, 인터넷망 등을 삽시간에 가동중단 또는 오작동을 일으켜 국방부, 한미연합사 등에 마련된 군사안보시스템을 송두리째 파괴 ․ 마비 ․ 교란 시킬 수 있다”고 밝혔으며, 경제적 피해를 예측해 보았을 때 “우리나라 주요 SOC 및 기간서비스산업의 공급 능력이 20% 훼손될 경우 국민경제적 손실액은 추정한 연구에 따르면 원자력산업의 경우 5조 3,747억 원, 도시가스산업 경우 3,096억 원 그리고 통신서비스 산업의 경우 9조 8,016억 원으로 추정 된다”고 밝혔다.

한국의 대응 현황 및 결언

참고문헌 [4]에서는 우리나라의 대응 현황을 “국방 분야는 표 2의 방호등급 기준으로 주요시설에 대해 어느 정도 체계적인 HEMP 방호공사에 대한 계획과 시행이 이루어나가고 있다. 그러나 급수, 전력, 통신, 의료, 금융 등 민간분야에 대해 표 3과 같은 방호등급으로 대응 분류되어 있으나 관련 법규 미제정, 예산부족 등으로 아직 계획수립조차도 못하고 있는 실정이다.

반면 미국의 경우 방호와 관련된 법(SHIELD Act)을 제정하여, 민간분야에 대한 HEMP 방호 세부추진계획을 마련하여 2011부터 시행 중이다“라고 밝히고 있다. 당연히 빠른 시간 내에 우리나라도 민간주요시설에 대해 HEMP 방호 뿐 만아니라 범죄 및 테러로 사용될 IEMI 방호를 위한 관련 법규제정이 필요하다고 사료된다. 그러나 우리나라의 대응 현황을 보면 국방 주요시설에 대한 방호 시설 구축으로 만족하고 있는 현실이 우려되고, 전차, 함정, 전투기 등의 전투체계 및 레이더, 유도무기 등의 무기체계의 개발단계에 아직도 HEMP 내성(RS105) 규격을 적용하고 있지 않다는 점은, 우리나라의 2010년 국회 국정감사 대정부 질문 자료집 그리고 미국의 2008년 발간된 미국 하원 EMP 소위원회의 EMP 관련 보고서 및 연평도 포격도발 사건 등을 참고로 볼 때 매우 우려되는 상황으로 사료된다. 미국의 경우 전투체계 및 무기체계에 HEMP 내성(RS105) 규격을 적용하고 있다는 하나의 증거로 그림 2에 항공기에 HEMP 내성실험을 하고 있는 미 국가항공작전센터의 사진을 제시하였다. 더불어 최근 IEMI에 의한 고출력 전자파펄스는 국가 안전시스템 전체에 막대한 피해를 줄 수 있는 만큼 미국・러시아는 물론, 일본・독일・영국・스웨덴・노르웨이 등은 방호대책 관련 기술기준을 비롯해 다양한 대응전략 마련에 나서고 있다. 특히 미국은 2003년부터 하원에 전자파펄스위원회를 설치해 국가 주요기반시설에 대한 대응방안을 강구하고 있다.

우리나라의 안보 현실을 감안할 때 미국 및 주요 국가의 대응조치는 우리에게 시사를 하는 바가 크다고 사료된다. 지금부터라도 우리나라도 국방 주요시설 뿐만 아니라 민간 주요시설까지도 확대된 HEMP 및 IEMI 공격에 대한 방호대책 및 국방 전투무기체계에도 개발단계에서부터 HEMP내성 규격을 포함시키기 위한 계획수립 및 예산확보를 위한 정부차원의 “HEMP 특별전문위원회(Task Force Team)”가 조직될 수 있도록 빠른 시간 안에 강구해 나가야 할 것으로 사료된다.

표2. 국방 EMP 방호 등급

방호등급 시설물 종류 방호범위
지휘통제 통신/자료 저장 유틸리티 이중 방호 필요
특급 특급방호시설
1급 지휘통제실 -
통신소
중계소
송신소
위성국
2급 사단급 이상 지휘통제실 -
관제탑 - -

표3. 국가/민간 EMP 방호 등급

방호등급 특급 1급 2급
국가/민간 시설물 종류 통신, 전력, 급수, 교통 제어 등 대형 의료기관, 금융기관 등 중형 의료기관, 교육기관, 일반 대기업 등
그림3.  HEMP 피해실험을 하고 있는 미 국가항공작전센터
(출처) Electromagnetic Pulse, Wikipedia, the free encyclopedia.
http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_pulse, 2014. 1. 30.
1) 출처: 2017년 9월 10일에 dongA.com의 구자홍, 이정훈 기자가 쓴 “EMP탄 전자장비 ‘먹통’ 만들 가공할 무기”에서 부분 발췌하였음.
2) Internet News Article (2010.03.01.), “Have a ‘high electromagnetic wave’ safety manual,” http://www.dt.co.kr/contents.html?article_no=20100 30202012769650002
3)“[北, 연평도 포격 도발]軍, 전자전에 속수무책”, 동아일보/정치, 2013년 12월 3일.
4) 2008년 7월 미국하원 군사위원회 ‘EMP 소위원회’ 의회보고서(CRS report)
참 고 문 헌
  • 1. 박우철, “EMP 위협과 방호시설 시험평가,” 전자공학회지, 제41권, 7호, pp.68~p.81, 2014.
  • 2. F. Sabath, “What can be learned from documented Intentional Electromagnetic Interference (IEMI) Attacks?,” in Proc. General Assem. Sci. Symp., 2011 30th URSI., Aug. 2011.
  • 3. 정주섭, “국가원수 경호적 측면에서의 EMP(Electro Magnetic Pulse) 방호시스템에 대한 고찰”, 한국경호경비학회지, 제41호, pp. 37-66, 2014.
  • 4. 윤상호, “HEMP 한반도 피해 위협과 민군 대응태세”, 한국건축시공학회지, 제16권, 3호, pp. 18-22, 2016.