관련 통계자료 다운로드 유비쿼터스 국방 뉴런체계의 기본구도와 요소
◆최남희 국립청주과학대학 행정전산학과 교수 (drnhchoi@cjnc.ac.kr)
21세기형 차세대 국방정보화의 방향은 바로 눈, 코, 귀, 피부, 뇌, 팔, 다리, 세포들이 하나의 신경망으로 연결된 우리 몸의 뉴런 구조와 유사한 유비쿼터스 통합 뉴런시스템을 구축하는 것이다. 3세대 유비쿼터스 통합 뉴런시스템은 모든 지휘통제소, 전투부대와 지원부대, 무기나 장비 같은 모든 군사 사물들이 하나의 네트워크로 연결돼 언제, 어디서나, 어떤 네트워크와 단말로도 스스로 정보를 수·발신하고 명령 및 행동화가 가능하도록 해준다.
특히 국방분야에서의 ‘유비쿼터스 국방 감각뉴런시스템’은 군사적 활동과 관련된 모든 공간(부대, 작전공간, 비무장지대, 주둔지, 훈련장, 막사, 벙커, 보급창고 등)과 사물(무기, 장비, 탄약, 물자, 질, 철책선, 군사시설, 군견)에 ‘시스템 온 칩(System-on-chip)’화 되어 있는 각종 센서(바이오 칩, 초소형정밀기계를 응용한 센서, RFID-태그, 스마트 라벨 등)를 심어 이들을 지능화하고 센서 네트워크로 연결함으로써 구현된다. 작전환경과 군사 사물들의 공간적 위치와 형태, 진동, 압력, 굴절, 밀도, 농도, 속도, 온도, 기계의 이상유무와 결함, ID 확인 및 인증, 성분검출, 유체흐름, 화학반응 여부 등과 같은 변화들을 감지, 분석, 감시, 추적할 수 있게 해주는 이들 센서와 센서 네트워크들은 실시간으로 전장환경과 군사 사물들의 상황변화를 정확히 인식 또는 추론하는데 필요한 신선한 정보와 지식(공간지와 사물지)을 전술정보시스템에 수·발신하는 핵심적인 기능을 수행한다. 실제로, 최근 미 국방부 산하 정보처리기술국(IPTO)은 유비쿼터스 컴퓨팅 기술과 유비쿼터스 네트워크를 기반으로 모든 군사공간에 ‘신선한 정보 파이프라인(fresh information pipeline)’을 구축하고 이들 신선한 정보를 전술정보시스템에서 통합적, 지능적으로 사용하기 위한 방법을 연구중이다.
‘유비쿼터스 국방 운동뉴런시스템’은 국방공간의 군사사물들을 의식적으로 조작하지 않아도 사람을 대신해 스스로 행동을 취하거나 언제, 어디서나, 어떤 네트워크와 단말로도 작동을 명령할 수 있도록 마이크로머신(MEMS), 바이오 마이크로머신(bio-MEMS), 마이크로 모터와 기어, 마이크로 펌프, 로봇, 인공지능 시스템 등을 무기나 장비 등에 탑재하고 지능화된 구동체(actuator)들을 네트워크로 연결함으로써 구축될 수 있다.
‘유비쿼터스 국방 인터뉴런시스템’은 유비쿼터스 국방공간의 척추와 같다. 따라서 차세대 초고속 유비쿼터스 국방정보통신네트워크는 수십억 혹은 수백억 개의 단말, 수천억 개의 센서·칩 그리고 수조개의 RFID 태그들 간의 대용량 정보를 실시간으로 관리하고 처리할 수 있는 광대역 IP액세스망이 바람직하다. 물론, 유비쿼터스 국방정보통신네트워크는 국가 안위와 직결되는 만큼 장병들이 입거나 들고 다닐 수 있는 모든 디바이스와 군사사물에 식제된 모든 센서 및 칩들을 이음매 없이(seamless) 연결할 수 있는 속도와 용량이 보장돼야 한다. 또 유선망, 모바일, 무선망, 위성 등 네트워크간의 완전한 통합과 IP망의 품질(QoS) 보증 및 유연성 확장, IPv6의 조기정착, 분산 및 집중 처리능력이 뛰어난 통신시스템 환경 구축, 정보흐름의 무결성, 안전성, 신뢰성 보장 그리고 서명·인증·보안이 안전하게 이루어질 수 있는 고도의 기반 시스템(플랫폼)이 연동된 네트워크가 요구된다. 특히 유비쿼터스 국방정보통신네트워크는 용량 면에서 모든 군사사물과 부대 및 장병들을 연결하고 대용량·실시간 상황정보를 처리할 수 있도록 지금보다 최소한 수만 배 이상 빠른 초대용량 IP기간망과 접속규모를 갖는 가입자망이다. 따라서 많은 투자와 기술개발이 선행돼야 할 것이다.
고등동물일수록 뉴런의 숫자가 많다는 것은 잘 알려진 사실이다. 우리나라의 국방역량이 고도화 되기 위해서도 유비쿼터스 국방공간의 도처에 유비쿼터스 뉴런(u-neuron)이 편재돼야 한다. 모든 생명체가 있는 곳에 뉴런이 있듯이 유비쿼터스 시대에는 국방공간과 군사사물이 있는 곳에 센서와 칩이 심어지는 것이 장병을 잘 훈련시키는 만큼이나 핵심적인 과제다.
미래의 전쟁은 물리공간(제1공간)이나 전자공간(제2공간)이 아닌 물리공간과 전자공간이 하나가 된 유비쿼터스 공간, 즉 제3의 전쟁공간 위에서 진행될 것이다. 특히 무기 및 정보획득기기의 무인시스템화와 자율시스템화가 보편화될 것이다. 이는 언제, 어디서든, 어떤 수단을 통해서든지 목표물에 대한 정보를 획득하고 추적하며, 정확한 타격을 가하기 위해서다.
유비쿼터스 컴퓨팅이 차세대 국방정보화에서 중요한 의미를 갖는 이유도 산재해 있는 작전공간에서 시시각각 변하는 아군과 적군의 전술적 상황정보(병력, 장비, 무기, 군수물자, 지형, 기상, 생태 등)를 실시간으로 수집하고 이를 지휘통제에 활용하며, 작전활동의 결과에 대한 정보를 다시 센싱, 추적하는 순환과정을 통합할 수 있다는데 있다. 물론 이러한 전술정보의 순환과정은 언제, 어디서, 누구나 유선, 무선, 위성 등의 모든 네트워크와 단말기기 간의 상호운용성과 상호접속성이 이음매 없이 확보된 유비쿼터스 네트워크를 기반으로 이루어진다.
따라서 향후 우리나라 국방부문의 전술적 역량도 기반통신 네트워크로서의 유비쿼터스 네트워크, 센서시스템 네트워크, 실시간 상황인식 정보를 활용할 수 있는 지휘통제시스템 네트워크, 그리고 전술운용과 지능적, 자율적 작전(타격 등) 임무를 수행하는 구동체시스템 네트워크라는 4대 시스템 네트워크의 구축과 통합에 의해 좌우된다. 유비쿼터스 컴퓨팅과 네트워크 기술을 활용해 유비쿼터스 국방 역량을 확보하는 방향으로 차세대 국방정보화의 기본방향이 시급히 정립돼야 한다.
◆스마트 먼지와 스마트 구동체
유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 군사부문에서 응용하고 있는 사례들은 센서, 칩, 태그 등을 이용한 유비쿼터스 상황감지(sensing)와 추적(tracking), 감시(monitoring) 등에 집중되고 있다. 여기서 유비쿼터스 컴퓨팅과 네트워크 기술을 활용한 가장 대표적인 응용사례로는 앞으로 실전에서의 활용이 확실시되는 ‘스마트 먼지(smart dust)’를 들 수 있다.
스마트 먼지는 1㎣ 크기의 실리콘 모트(silicon mote)라는 입방체 안에 완전히 자율적인 센싱(autonomous sensing)과 통신 플랫폼(communication platforms) 능력을 갖춘 보이지 않는 컴퓨팅 시스템이라고 할 수 있다. 미 국방부 고등연구계획국(DARPA)과 캘리포니아(버클리)대에서 연구중인 스마트 먼지는 마이크로 프로세서, 센서, 레이저, 통신용 송수신장치, 배터리(태양전지), 마이크로머신(MEMS) 등과 같은 하위 시스템들로 구성되는데 보통 100m 또는 그 이상의 무선 송수신 능력이 있으며 가벼워 떠다닐 수도 있다.
군사적으로 이용되는 스마트 먼지는 작전공간에 수천, 수만 개가 뿌려져 기상상태, 생화학적 오염, 병력과 장비의 이동 등을 감지하거나 스스로 주어진 임무를 수행할 수 있는 능력을 갖는다. 스마트 먼지의 가장 중요한 기능은 서로간에 커뮤니케이션할 수 있는 수천, 수만 개의 모트들을 하나의 통합된 센서 네트워크와 센서 기지로 연결하는데 있다. 이렇게 구성된 센서네트워크가 바로 유비쿼터스 컴퓨팅과 네트워크 기술을 응용한 차세대 전술상황정보 인식시스템의 핵심이라고 할 수 있다.
마이크로 머신(MEMS)이나 무인이동체시스템을 사용할 경우에는 사람을 대신해 캡슐 혹은 박격포탄 정도 크기의 무기 및 장비를 이동시키고 언제 어디서든 주어진 시간과 위치에서 스스로 폭발하거나 명령된 신호를 보내는 것 등 다양한 구동체(actuator)로서의 역할도 수행할 수 있다. 이같은 ‘지능형 전술구동체 시스템(smart actuator system)’에는 통신프로토콜로서의 주소(이동IPv6)가 부여되는 동시에 스스로 공간의 위치를 인식하는 기능과 통신할 수 있는 기능이 포함된다. 때문에 센서네트워크와 마찬가지로 하나의 통합된 네트워크를 형성할 수 있다.
이러한 유비쿼터스 컴퓨팅과 네트워크 기술을 이용한 스마트 먼지와 스마트구동체 개념을 국방부문에 응용할 수 있는 범위는 무궁무진하다.
★관련 그래프/도표 보기