드론이 미래 전장의 핵심 전력으로 자리 잡으면서 안정적인 통신링크 확보와 통신 음영지역의 사전 식별 및 대응이 중요한 기술적 과제로 떠오르고 있다.
드론의 비행거리와 체공시간이 충분하더라도 지상통제소와의 통신이 끊기면 정찰정보를 전달하거나 임무를 안정적으로 수행하기 어렵다. 특히 산악과 도시 구조물이 복합된 환경에서는 지형 차폐와 전파 감쇠로 인해 통신 품질이 급격하게 저하될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술적 접근이 디지털트윈(Digital Twin) 기반 드론 통신링크 성능 및 전파환경 분석이다.
디지털트윈은 실제 작전환경의 지형과 구조물 등을 가상공간에 구현하고 드론의 비행경로, 통신링크 품질 및 통신 음영지역을 분석하고, 공중 중계노드의 배치와 운용 경로에 따른 통신 성능을 사전에 검증할 수 있도록 지원한다.
이 글에서는 드론 통신링크의 구성과 통신 음영 발생 원인, 국내외 공중 중계드론 운용 사례를 살펴보고, 디지털트윈 기반 통신링크 성능 분석을 활용한 통신 취약구간 식별 및 공중 중계노드 운용 방안을 소개한다.
유·무인복합체계(MUM-T)에서 드론 통신이 중요한 이유
드론은 비행체를 넘어 전장의 정보노드로 진화하고 있다
유·무인복합체계(MUM-T, Manned-Unmanned Teaming)는 유인 전력과 무인체계가 정보를 공유하고 협력해 임무를 수행하는 운용 개념이다.
현대 전장에서 드론은 단순한 감시정찰 장비가 아니다. 유인전력보다 먼저 위험지역에 진입하여 표적과 지형, 위협 정보를 수집하고 이를 지휘소와 다른 전투자산에 전달하는 역할을 수행한다.
우리 군 역시 아미타이거(Army TIGER)를 통해 유·무인 정보자산 간 실시간 정보 공유, 공격드론과 연계한 원거리 정밀타격, 통신 중계 등 미래 전투개념을 시험하고 있다.
그러나 이러한 협력이 성립하려면 정보가 안정적으로 전달되어야 한다.
드론이 수집한 영상과 표적정보가 지휘소에 도착하지 못한다면 비행 자체가 성공했더라도 임무 효과는 제한될 수밖에 없다.
따라서 유·무인복합체계의 핵심은 개별 무인체계의 성능뿐 아니라 드론과 지휘통제체계, 전술 네트워크 간 안정적인 통신 연결성 확보가 필수적이다.
국가 드론 정책과 디지털트윈 실증체계
정부가 추진하는 국가 드론·대드론 정책에서도 디지털트윈 기반 실증체계가 중요한 기술적 방향으로 제시되고 있다.
주요 정책 방향은 다음과 같다.
- AI 기술지원 플랫폼 구축
- 디지털트윈 기반 가상·실물 연동 실증체계 구축
- 드론·대드론 시험환경 확충
- 관련 산업 클러스터 조성
- 범부처 통합 거버넌스 구축
이러한 정책은 드론을 독립적인 비행 플랫폼이 아니라 통신, 임무장비, 지휘통제, 실증환경이 결합된 복합체계로 발전시키려는 흐름을 보여준다.
드론 통신링크의 종류와 핵심 기능
드론 통신은 하나의 무선 연결로 구성되지 않는다.
드론과 지상통제소 사이에는 임무 목적에 따라 서로 다른 기능을 수행하는 통신링크가 존재한다.
대표적인 링크는 조종·통제 링크, 영상 전송 링크, 임무 데이터 링크다.
① 조종·통제 링크(C2·CNPC)
조종·통제 링크는 드론의 안전한 비행을 위해 필수적인 통신 경로다.
지상통제소는 이 링크를 통해 드론에 고도, 속도, 방향, 임무 명령을 전달한다.
반대로 드론은 위치와 속도, 배터리 상태, 통신 품질 등의 정보를 지상통제소에 전송한다.
무인항공기 운용에서는 비행 안전과 관련되는 제어·비탑재체 통신을 CNPC(Control and Non-Payload Communications)로 구분한다.
CNPC 링크에는 낮은 통신 지연시간, 높은 신뢰성, 안전한 양방향 통신이 요구된다.
② 영상 전송 링크
영상 전송 링크는 드론에 탑재된 EO/IR 센서 등으로 획득한 영상을 지상통제소와 전술 네트워크에 전달하는 통로다.
실시간 영상은 많은 데이터량을 처리해야 하므로 상대적으로 넓은 대역폭과 안정적인 전파환경이 필요하다.
영상 링크가 불안정해지면 드론 조종은 가능하더라도 실시간 정찰과 표적획득의 효율은 크게 떨어질 수 있다.
③ 임무 데이터 링크
임무 데이터 링크는 표적좌표, 위치정보, 센서 데이터, 임무 관련 명령 등 구조화된 정보를 공유한다.
유·무인복합체계에서는 이러한 정보가 지휘결심과 타 전투자산의 임무 수행으로 이어지는 중요한 연결고리다.
세 가지 링크는 기능과 우선순위가 다르므로 드론 운용계획에서도 구분하여 분석해야 한다.
드론 통신 음영지역이 발생하는 네 가지 원인
드론 통신 음영지역(Communication Dead Zone)은 드론과 통제체계 사이의 무선 연결이 약화되거나 단절될 위험이 있는 구역이다.
동일한 드론을 사용하더라도 지형, 고도, 주파수, 운용거리, 전자기 환경에 따라 통신 품질은 달라질 수 있다.
① 산악지형에 의한 통신 차폐
산악지형에서는 능선과 계곡이 지상통제소와 드론 사이의 직접 전파 경로를 가로막을 수 있다.
이를 지형 차폐(Terrain Masking)라고 한다.
저고도 드론은 지형을 활용해 은폐할 수 있지만, 그만큼 지상통제소와의 가시선 확보가 어려워질 수 있다.
특히 산악지역에서는 드론과 통제소 사이의 직선거리가 짧더라도 중간 지형에 의해 직접 전파경로가 차단되어 통신이 제한될 가능성이 있다.
② 도시 구조물과 수목에 의한 신호 감쇠
도시지역에서는 고층건물과 복잡한 구조물에 의해 전파가 차폐되거나 반사되면서 다중경로(Multipath) 현상이 발생하여 통신 품질이 저하될 수 있다.
산림지역에서는 수목과 숲에 의한 전파의 흡수 및 산란으로 추가적인 신호 감쇠가 발생할 수 있다.
무선통신에서는 송수신 거리가 증가함에 따라 자유공간경로손실(FSPL, Free Space Path Loss)이 증가하며, 실제 작전환경에서는 건물과 수목 등의 장애물로 인한 추가적인 전파손실이 발생할 수 있다.
따라서 드론의 물리적인 비행 가능거리가 충분하더라도 지형 및 주변 전파환경에 따라 안정적인 통신이 가능한 거리는 제한될 수 있다.
③ 주파수와 통신링크별 요구조건 차이
일반적으로 낮은 주파수 대역은 상대적으로 회절 특성이 유리하고 전파손실이 작아 장애물이 존재하는 환경에서 통신 연결성 확보에 유리할 수 있다. 다만 대용량 데이터 전송에 필요한 넓은 채널 대역폭을 확보하는 데 제약이 있을 수 있다.
반면 높은 주파수 대역은 상대적으로 넓은 채널 대역폭을 활용할 수 있어 대용량 영상 데이터 전송에 유리하지만, 지형 및 구조물에 의한 전파 차폐와 추가 손실을 고려해야 한다.
이러한 주파수별 전파 특성과 링크별 요구 데이터율, 링크마진 등의 차이로 인해 동일한 작전환경에서도 조종·통제 링크는 유지되는 반면 영상 전송 링크의 품질이 먼저 저하될 수 있다.
특히 빔폭이 좁은 지향성 안테나를 사용하는 경우 드론의 자세 변화나 안테나 지향 오차로 인해 수신 신호가 감소하면서 통신링크 품질이 저하될 수 있다.
④ 전자기 간섭과 재밍
전자기 간섭(EMI)은 드론 통신 품질을 떨어뜨리는 또 다른 원인이다.
동일하거나 인접한 주파수 대역의 무선 장비가 밀집하면 동일채널간섭(CCI)이나 인접채널간섭(ACI)이 발생할 수 있다.
또한 적의 재밍(Jamming)과 스푸핑(Spoofing)은 통신 안정성과 신뢰성을 위협하는 요소다.
따라서 통신 음영 분석은 지형만을 고려하는 것이 아니라 주파수와 전자기 환경, 운용 방식까지 포함해야 한다.
LOS와 BLOS 통신의 차이
드론 통신의 안정성을 이해하려면 가시선 통신(LOS)과 비가시선 통신(BLOS)의 차이를 알아야 한다.
가시선 통신(LOS)
LOS(Line-of-Sight)는 지상통제소와 드론 사이에 전파가 직접 도달할 수 있는 통신 조건을 의미한다.
평지나 개활지에서는 상대적으로 안정적인 LOS 확보가 가능하지만 산악지형과 도시지역에서는 장애물로 인해 직접 전파 경로가 차단될 수 있다.
비가시선 통신(BLOS)
BLOS(Beyond Line-of-Sight)는 지상통제소와 드론 사이의 직접 가시선 확보가 어려운 환경에서도 위성, 지상 통신망, 공중 중계노드 등을 활용해 연결성을 유지하는 방식이다.
BLOS는 작전반경과 운용 유연성을 높일 수 있지만 중계 경로에 따른 지연시간, 보안, 주파수 관리, 노드 생존성 등을 함께 고려해야 한다.
결국 BLOS는 단순히 드론을 더 멀리 운용하는 기술이 아니라 드론을 전술 네트워크에 안정적으로 연결하기 위한 운용 개념이다.
해외 공중 중계드론 기술과 운용 사례
미 육군의 Aerial Tier Network(ATN)
미 육군은 지상 통신망의 한계를 보완하기 위해 공중계층 네트워크(ATN, Aerial Tier Network) 개념을 검토하고 시험해 왔다.
이는 항공기나 무인항공체계를 공중의 통신 거점으로 활용하여 지상과 공중의 전술 네트워크를 연결하는 방식이다.
미 육군의 Project Convergence 계열 실험에서는 공중 노드를 활용한 통신 중계와 네트워크 연결성 확대 가능성이 시험되었다.
핵심은 통신장비의 출력을 높이는 것이 아니라 장애물로 인해 차단된 통신 경로를 공중 노드를 통해 우회하는 데 있다.
K1000ULE 장기체공 무인기
Project Convergence Capstone 4에서는 Kraus Hamdani Aerospace의 K1000ULE 장기체공 무인기가 공중 중계 플랫폼으로 활용되었다.
K1000ULE은 전기·태양광 기반의 장기체공 무인항공체계로 약 18,000ft(약 5.5km) 고도에서 통신 중계 임무를 수행했다.
당시 미 육군 관계자는 해당 고도에서 운용할 경우 약 1,200제곱마일 규모의 Fort Irwin 국가훈련센터 전체를 포괄할 수 있는 통신 범위를 확보할 수 있다고 설명했다.
이는 시험 사례에서 제시된 운용 가능 범위로, 모든 환경에서 동일한 통신 커버리지가 보장된다는 의미는 아니다.
이 사례는 공중 중계노드의 운용고도와 위치가 통신 커버리지를 결정하는 중요한 변수임을 보여준다.
우크라이나 Dovbush T10 마더십 드론
러시아·우크라이나 전쟁에서 주목받은 Dovbush T10 마더십 드론도 공중 노드 운용의 사례로 볼 수 있다.
공개 보도에 따르면 이 플랫폼은 FPV 드론을 목표지역 인근까지 운반하며 필요에 따라 지상 운용자와 FPV 드론 사이의 통신을 중계할 수 있는 구조로 소개되었다.
통신 구조는 다음과 같이 이해할 수 있다.
지상통제소 ↔ 마더십 드론 ↔ FPV 드론
이와 같은 2단 링크(Two-hop Link) 구조는 직접 통신이 제한되는 환경에서 공중 노드를 이용해 통신 경로를 재구성하는 개념을 보여준다.
국내 드론 통신중계 기술 개발 동향
SK텔레콤의 저주파 통신중계 드론
국내에서도 군용 드론의 통신 운용범위를 확대하기 위한 기술 개발이 추진되고 있다.
2025년 SK텔레콤은 국내 방산기업과 군용 통신중계 드론 개발을 위한 업무협약을 체결했다고 발표했다.
관련 계획에는 800MHz 대역의 전파 도달 및 회절 특성을 활용하여 통신 가능 범위를 확대하는 방향으로 기술 개발이 추진되고 있다.
또한 복수의 통신중계 드론을 운용하면서 노드 간 핸드오버 기술을 적용하는 구상도 제시되었다.
이러한 구조는 특정 중계드론이 임무를 지속할 수 없는 상황에서도 다른 중계노드를 활용해 통신 연결성을 유지하는 것을 목표로 한다.
다만 이는 발표된 개발 방향이며 실제 성능과 운용 효과는 시험 및 검증 결과로 평가해야 한다.
저궤도위성 기반 군 통신체계
방위사업청은 상용 저궤도위성(LEO)을 활용한 군 통신체계 개발도 추진해 왔다.
2023년 발표된 신속시범사업에는 군 전용 게이트웨이, 소형기지국, 위성단말 등의 연구개발과 시범운용 계획이 포함되었다.
이러한 접근은 지상망에만 의존하지 않고 공중과 우주 기반 통신 자산을 연동하여 작전지역의 연결성을 보완하는 방향이다.
앞으로 드론 통신체계는 지상·공중·우주 계층을 함께 활용하는 다계층 통신망으로 발전할 가능성이 있다.
디지털트윈 기반 드론 통신링크 성능 분석 및 평가
공중 중계드론을 활용하더라도 지형 및 구조물에 의한 전파 차폐, 통신거리 증가에 따른 경로손실 등 다양한 제약요인이 발생할 수 있다.
따라서 공중 중계노드의 효과적인 운용을 위해서는 임무 수행 이전에 통신 취약구간을 식별하고, 드론의 비행경로와 중계노드의 배치 위치 및 운용고도에 따른 통신 성능을 사전에 분석할 필요가 있다.
이를 위한 기술적 접근이 디지털트윈 기반 통신링크 성능 분석이다.
디지털트윈을 기반 통신환경 분석 및 평가
디지털트윈 기반 분석은 실제 작전환경의 지형, 고도, 구조물, 드론 비행경로 등을 가상공간에 구현하고 전파환경과 통신링크의 성능을 분석·평가하는 접근이다.
주요 분석 요소는 다음과 같다.
- 지형 및 구조물에 의한 가시선(LOS) 확보 여부와 비가시선(NLOS) 조건 분석
- 드론 비행고도 및 임무경로에 따른 통신링크 품질 변화 분석
- RF 전파환경과 통신 성능 지표 평가
- 작전지역 내 통신 가능 범위 및 통신 취약구간 식별
- 조종·통제 링크와 영상 전송 링크의 통신 요구조건에 따른 성능 비교
- 공중 중계노드의 배치 위치와 운용고도에 따른 통신 경로 및 링크 성능 비교
이러한 분석을 통해 임무 수행 이전에 통신 품질이 저하되거나 직접 통신이 제한될 가능성이 있는 구간을 사전에 식별하고, 비행경로 조정 및 공중 중계노드 배치 등 통신 연결성 확보를 위한 운용방안을 검토할 수 있다.
STK 기반 드론 통신 시뮬레이션
STK(Systems Tool Kit)는 항공우주 및 임무체계의 경로와 통신 연결성 등을 분석하는 데 활용되는 시뮬레이션 도구다.
원문에서 소개된 STK 기반 분석 예시는 세 가지 요소를 보여준다.
첫째, 2D 지형정보 기반의 드론 임무 비행경로다.
둘째, 3D 가상환경에서의 드론 임무 수행과 통신영역 검증이다.
셋째, 임무 비행시간에 따라 변화하는 반송파 대 잡음비(C/N) 등의 통신 신호 품질 분석이다.
특히 C/N과 같은 링크 품질 지표를 비행경로와 함께 확인하면 드론이 어느 구간에서 통신 취약상태에 진입할 가능성이 있는지 검토할 수 있다.
중계노드 배치도 데이터 기반으로 검증해야 한다
공중 중계드론은 단순히 높은 고도나 목표지역 가까이에 배치한다고 해서 최적의 통신 성능을 확보할 수 있는 것은 아니다.
중계노드의 효과적인 운용을 위해서는 지상통제소와 중계노드, 중계노드와 임무 드론 사이의 통신구간을 모두 고려해야 하며, 운용고도와 배치 위치에 따른 가시선(LOS) 확보 여부, 전파 경로손실, 링크마진 및 통신 가능 범위 등을 종합적으로 분석할 필요가 있다.
디지털트윈 환경에서 공중 중계노드의 후보 위치와 운용고도에 따른 통신성능을 비교하고, 중계노드 투입 전후의 링크마진 변화와 통신 복원 가능 구간을 정량적으로 분석·평가할 수 있다.
이러한 분석 결과는 드론의 임무경로와 중계노드 운용계획 수립을 위한 기술적 판단 근거로 활용될 수 있다.
디지털트윈과 유·무인복합체계의 발전 방향
미래의 드론 운용은 단순히 비행성능과 탑재장비를 개선하는 것만으로 충분하지 않다.
드론이 수집한 정보가 지휘결심과 다른 전투자산의 임무 수행으로 이어지기 위해서는 통신 연결성이 확보되어야 한다.
이를 위해 다음과 같은 접근이 중요하다.
첫째, 링크별 통신 요구조건을 구분해야 한다. 조종·통제 링크와 영상·임무 데이터 링크는 요구되는 신뢰성 등이 다르므로 각 링크의 특성에 적합한 성능 기준을 적용하여 평가해야 한다.
둘째, 통신 취약구간을 사전에 분석해야 한다. 실제 지형과 예상 임무경로를 반영하여 통신 음영 발생 구간을 식별할 필요가 있다.
셋째, 지상·공중·우주 기반 통신망의 연계를 고려해야 한다. 복수의 중계수단과 네트워크 계층을 활용하여 연결성의 복원력을 높이는 방향이 요구된다.
넷째, 디지털트윈 기반 검증을 운용계획에 반영해야 한다. 임무를 수행한 이후 통신 문제를 확인하는 방식에서 벗어나 사전에 위험을 식별하고 보완하는 체계를 마련해야 한다.
결국 디지털트윈 기반 통신 분석의 가치는 단순한 시뮬레이션에 있지 않다.
실제 작전환경에서 발생할 수 있는 통신 제약을 데이터로 분석하고, 그 결과를 드론 운용계획과 유·무인복합체계 설계에 반영하는 데 있다.
자주 묻는 질문(FAQ)
Q1. 디지털트윈 기반 드론 통신 분석이란 무엇인가요?
실제 지형과 구조물, 드론 비행경로 등을 가상공간에 구현하고 전파환경과 통신링크 성능을 분석·평가하는 기술적 접근이다. 이를 통해 임무경로와 중계노드 배치에 따른 통신 성능을 비교할 수 있다.
Q2. 드론 통신 음영지역은 왜 발생하나요?
산악지형과 건물에 의한 전파 차폐, 수목 및 구조물에 따른 감쇠, 주파수별 전파 특성, 전자기 간섭 등 다양한 요인으로 발생한다.
Q3. LOS와 BLOS의 차이는 무엇인가요?
LOS는 지상통제소와 드론 사이에 직접 가시선이 확보된 통신 조건을 의미한다. BLOS는 직접 가시선 확보가 어려운 환경에서 위성이나 중계노드 등을 활용해 연결성을 유지하는 방식이다.
Q4. 공중 중계드론은 어떤 역할을 하나요?
지상통제소와 임무 드론 사이에서 통신 신호를 중계하여 직접 연결이 어려운 구간에서 대체 통신 경로를 제공하는 역할을 한다.
Q5. STK로 드론 통신 음영지역을 분석할 수 있나요?
STK를 활용하면 지형과 비행경로, 가시선 조건, 전파 링크 품질 등의 분석을 수행할 수 있다. 다만 실제 환경과의 일치 수준은 입력 데이터와 전파 모델, 설정 조건에 따라 달라지므로 실측 검증도 중요하다.
유·무인복합체계에서 드론의 성능은 비행거리와 체공시간만으로 평가할 수 없다.
드론이 획득한 정보가 지휘통제체계와 다른 전투자산으로 안정적으로 전달될 때 비로소 임무 효과가 실현될 수 있다.
디지털트윈 기반 드론 통신링크 성능 분석은 통신 음영지역을 사전에 식별하고, 비행경로와 공중 중계노드의 운용방안을 검토하기 위한 중요한 기술적 수단이다.
앞으로 유·무인복합체계의 발전에서는 드론 플랫폼의 성능뿐 아니라 통신링크의 품질, 네트워크 복원력, 다계층 통신망 연동성, 디지털트윈 기반 사전검증 역량이 함께 중요해질 것이다.
참고자료 및 출처
- 홍성준·지정근·이기영, 「디지털트윈 기반 드론 통신연결성 분석과 유·무인복합체계 구현」, 『국방과 기술』 10월호, pp.144~151.
- 국무조정실·국무총리비서실, 「정부 드론·대드론 통합 TF」 보도자료, 2026.05.07.
- NASA, UA CNPC System Waveform Trade Studies, 2014.
- U.S. Army, Soldiers Look to the Sky to Extend Communications, 2022.
- DefenseScoop, Army Tests High-Altitude Network Extension at Project Convergence, 2024.
- The War Zone, Watch A Ukrainian Uncrewed Aerial Mothership Launch Kamikaze Drones, 2024.
- SK텔레콤 뉴스룸, 「SKT, 군(軍) 통신 중계 드론 개발 MOU 체결」, 2025.
- 방위사업청, 「다국적 민간위성 활용해 군 통신체계 개발한다」, 2023.
문의
- 대표 전화 : 02-420-3203
- 홈페이지 : 기술 문의하기
