제5부 전자전·레이더·시그니처

5.8 전자전 환경에서의 무인기 생존성: 항재밍 설계·자율 복귀·전파 통제

5.8.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자

제5부의 앞 장들은 전자전을 한 갈래씩 풀었다. 틀과 의존 지도(5.1), 듣는 쪽의 물리(5.4), 레이더(5.5), 시그니처(5.6), 고출력 전자기(5.7)다. 재밍(5.2)과 기만(5.3)은 각자의 장이 맡는다. 이 장은 그 조각을 한 기체의 생존성으로 묶는다. 무엇이 먼저 붕괴하고, 어느 고리에서 사슬을 끊으며, 끊지 못하면 어떻게 안전하게 끝내는지를 방호·설계·평가의 언어로만 작성한다.

배우는 것:

• 생존성의 사슬 — 탐지 → 교란 → 영향 → 대응 → 복구·안전 종료, 그리고 피격성과 취약성의 구분.
• 의존 지점별 견딤과 항재밍 계층 — 5.1.10의 견디는 간섭 전력에서 출발해 링크·GNSS·안테나 계층이 각각 몇 dB를 얻는지.
• 항법의 연속성과 링크 상실 정책 — 링크와 GNSS를 함께 잃을 때의 판단 순서, 그리고 링크 상실 대기 시간이 관성 예산을 소진하는 계산.
• 방사 통제의 손익 — 송신 전력과 시간 비율을 줄일 때 탐지 거리와 링크 여유가 함께 줄어드는 모양, 그리고 그 대가.
• 다양성과 공통 원인 — 교란 구역 안에서 같은 종류의 수단을 늘리면 왜 값이 작은가.
• 시험과 평가 지표 — 기능 유지 시간·안전 종료 성공률·복귀 위치 오차와 허가된 환경.

선수 지식: 의존 지도와 견디는 간섭 전력은 5.1(5.1.5·5.1.10), 처리 이득과 재밍 마진은 3.18.5, 방출과 LPD는 3.18.7, 수동 탐지 거리는 5.4.10, GNSS 방호의 층은 4.6, 관성과 결합 항법은 4.3·4.4, 시각 항법은 4.7, 항법 구성은 4.13, 비상 절차는 2.6, 링크 상실 절차는 3.11.7, 공통 원인 모형은 2.5.4.3이다.

특히 중요한 독자: 엔지니어는 5.8.4·5.8.6·5.8.7·5.8.10의 계산을 자기 기체로 다시 돌린다. 군 획득·생존성 평가 담당자는 5.8.10과 5.8.11에서 요구를 숫자로 세우고 입증하는 틀을 본다. 인증 담당자는 5.8.11·5.8.16을, 정책·법무 담당자는 5.8.7.3(방사 통제와 식별 의무)과 5.8.16을 먼저 본다.

기준 시점과 경계. 이 장은 2026년 10월 기준이며 지식은 2026년 중반까지다. 수치는 모두 앞 장들이 둔 일반적 모형, 교육용 가정을 그대로 가져와 파이썬(math)으로 계산한 값이다(fig-src/5.8-calc.py, 앞 장의 모형 5.4-model.py·4.3-model.py·4.4-model.py를 불러 씀). 특정 기체·제품·체계의 성능이 아니며 제원은 (공개 주장치)로 구분한다. 이 장은 보호하고 평가하는 쪽에서만 작성한다. 특정 방공·대드론·전자전 체계를 피하거나 그 탐지 공백을 이용하는 전술·절차, 공격 임무를 위한 생존 전술, 특정 체계의 취약점은 작성하지 않는다. 재밍 대 신호비($J/S$)와 번스루 거리의 유도·계산은 5.2의 몫이다. 이 장은 수신기 입력에서의 견딤(5.1.10)과 재밍 마진(3.18.5)만 사용한다.

5.8.2 개념·직관 — 생존성은 사슬이다

이 장은 생존성을 "교란·탐지·고장을 겪어도 기체가 안전하게 기능을 유지하거나 안전하게 끝내는 능력"으로 정의해 사용한다. 군 항공기 생존성 교과서의 틀을 개념만 빌렸다. Ball의 교과서는 생존성을 적대적 환경을 피하거나 견디는 능력으로 보고 둘로 구분한다(Ball, 2003, 2차 자료로 확인, 원문 미열람). 피격성(susceptibility)은 피하지 못하는 정도, 곧 위협에 걸릴 확률이다. 취약성(vulnerability)은 걸린 뒤 견디지 못하는 정도다. 생존 확률은 $1-(\text{걸릴 확률})\times(\text{걸렸을 때 실패할 조건부 확률})$의 꼴이 된다.

이 틀을 전자전 환경으로 옮기면 "걸림"은 탐지되고 교란에 드는 것, "실패"는 제어 상실·위험 구역 낙하·노획처럼 안전하지 않게 끝나는 것이다. 민간에서는 적 대신 간섭 환경이 그 자리에 들어간다. 생존성은 다섯 고리의 사슬로 그릴 수 있다.

사슬에서 읽을 것은 셋이다.

1. 어느 고리에서 끊어도 된다. 들키지 않으면 교란이 오지 않는다. 교란을 견디면 영향이 없다. 영향을 알아채고 수단을 바꾸면 안전하게 끝난다. 설계는 고리마다 값과 비용을 견주는 일이다.
2. 뒤 고리는 원인을 묻지 않는다. 판단·복귀·안전 종료는 재밍·기만·고장·자연 간섭 어느 것에도 같은 방식으로 듣는다. 링크 상실 절차가 "위협이 아니라 결과에 반응"한다는 3.11.7의 원칙과 같다.
3. 약한 고리가 사슬을 정한다. 한 지점을 아무리 보호해도 가장 약한 의존 지점이 체계를 저하시킨다(5.1.11). 이 장의 계산은 대부분 "가장 약한 고리가 어디인가"를 찾는 계산이다.

세 축은 사슬의 끝을 다르게 정한다. 군용 드론은 임무를 이어 가는 것이 목표다. 민간 UAS는 간섭 속에서 안전하게 비행을 끝내고 그 사실을 기록·보고하는 것이 목표다. AAM은 강건성과 연속성을 인증의 언어로 입증하고 대체 수단을 갖추는 것이 목표다.

5.8.3 스펙트럼 의존 지점별 견딤 — 5.1.10에서 출발한다

결론부터: 의존 지점마다 견디는 간섭은 30 dB 넘게 다르다. 앞 장들의 방호를 적용하면 가장 약한 고리가 C2 상향에서 GNSS와 영상으로 옮겨 간다. 아래 표는 5.1.10의 $J_{\mathrm{tol}}$(그 기능을 잃는 수신기 입력의 간섭 전력)에 앞 장이 계산한 방호의 dB를 더한 것이다.

(계산. C2 상향의 보강 뒤 값은 10 MHz 잡음 $-96$ dBm을 넣어도 같다.)

세 가지를 읽는다. 첫째, 확산은 C2를 가장 약한 고리에서 강한 고리로 바꾼다. 상향은 37.9 dB, 하향은 35.1 dB가 오른다. 저속 명령 링크라서 가능한 값이다. 둘째, 값싼 GNSS 방호(+15 dB)로는 GNSS가 가장 약한 고리로 남는다. CRPA를 적용해야 C2와 같은 줄($-60$ dBm 안팎)에 선다. 그 대가는 6 kg 결합형에서 5.4 W, 비행 시간 2.9 %다(4.6.4.3). 셋째, 영상과 Remote ID는 다른 방식으로 다룬다. 영상은 잃어도 비행이 이어지는 기능으로 분류하고, Remote ID는 남의 수신기가 견딤을 정한다(5.1.10). 이 표는 수신기 입력에서의 값이며, 간섭원이 얼마나 멀리서 이 값에 이르는지는 5.2이 기하로 계산한다.

5.8.4 항재밍 설계의 계층 — 무엇이 몇 dB를 얻는가

5.8.4.1 계층별로 얻는 것

앞 장들은 계층마다 방호를 따로 유도했다. 여기서는 다시 유도하지 않고 각 계층이 얻는 것과 얻지 못하는 것을 한 표에 놓는다. 5.1.8의 다섯 범주로 보면 처리 이득은 부호, 도약은 주파수, 널은 공간, 인터리빙과 짧은 방사는 시간 범주다. 대체 항법·방사 통제·자율 복귀는 운용 범주이며 5.8.5~5.8.7이 맡는다.

5.8.4.2 계층을 합치는 규칙

계층의 값은 그냥 더해지지 않는다. 세 가지 규칙이 있다.

1. 서로 다른 차원에 작용할 때만 더한다. 공간(널)과 시간·대역(루프)은 더해진다. 4.6.11이 CRPA 33.4 dB에 루프 8 dB를 더해 41.4 dB로 둔 것은 이 가정 위에 있다. 같은 차원의 두 수단은 중복되는 몫이 있다.
2. 구현이 천장을 정한다. 널 깊이는 교정이 정하고(모형에서 35 dB 포화), 입력 간섭이 커지면 ADC가 먼저 한계가 된다(4.6.5.1). 이득을 더할수록 앞단의 동적 범위가 병목이 된다.
3. 가용성 수단은 무결성 수단을 대신하지 못한다. 확산·널·루프는 신호가 지워지지 않게 하는 일이다. 인증·교차 감시는 해를 믿어도 되는지 가리는 일이다(4.6.2). 부호·안테나·루프·배열을 아무리 쌓아도 기만된 해나 위조 명령을 알아채지 못하고, 인증과 필터의 검정은 끊김을 막지 못한다.

그래서 계층 설계의 질문은 "몇 dB인가"보다 "가장 약한 고리에서 무엇을 얻는가"다. 5.8.3의 표에서 그 고리는 GNSS였다. GNSS의 방호는 수신기에서 끝나지 않고 다음 절의 항법 연속성으로 이어진다.

5.8.5 항법의 연속성 — GNSS 없이 유지하는 시간

결론부터: 교란 구역에서 GNSS 방호의 마지막 층은 수신기가 아니라 GNSS 없이 유지하는 시간이다. 관성은 판단할 시간을 사고, 시각·지형 정합은 구역 안에서만 오차를 붙잡는다. 앞 장의 값을 같은 척도(수평 95 % 반경, 4.13.4)로 모은다.

(결합 필터 행은 4.4의 1축 모형을 단절 시작에 180° 선회하도록 돌린 계산이다. 시각 오도메트리는 RMS의 1.73배로 옮겨 표에서 보간했다.)

세 가지를 읽는다. 첫째, 센서를 좋게 해도 유지하는 시간은 천천히 는다. 오차가 제곱·세제곱으로 자라기 때문이다(4.3.7.2). 둘째, 결합 필터는 전술 MEMS의 시간을 1.6배 늘린다(96 s에서 158 s). 단절 전에 GNSS를 오래 받을수록 바이어스를 더 배운다. 셋째, 붙잡는 방식은 조건이 있다. 조도·텍스처·지도가 있는 구역에서만 성립하므로 구역 판단(4.7.10)이 구성의 일부다.

기만은 더 까다롭다. 재밍은 해를 지워서 알리지만 기만은 틀린 해를 정상처럼 남긴다(4.5.5). 그래서 GNSS 상실의 판정 자체가 늦어질 수 있고, 그 지연은 다음 절의 시간 예산에 그대로 더해진다. 탐지의 한계는 예측의 품질, 곧 관성과 필터가 정한다(4.13.8.1). 관성은 유지하는 시간과 기만을 알아채는 능력을 함께 산다.

5.8.6 링크 상실 정책과 자율 복귀

5.8.6.1 판단 순서

링크와 GNSS는 같은 교란 구역에서 함께 사라지기 쉽다. 그때의 판단 순서를 2.6.6·3.11.7·4.7.10·4.13.9의 절차로 이으면 다음과 같다.

핵심은 두 번째 판단이다. GNSS를 믿을 수 있으면 링크 상실은 평소의 절차다. 기체는 정해진 시간 $T_w$를 기다리고 GNSS로 귀환한다(2.6.5). GNSS를 믿을 수 없으면 사정이 다르다. 관성 오차가 자라는 시계가 이미 돌고 있으므로 기다리는 시간이 곧 잃는 거리다. 대체 항법이 사용할 수 있는 구역이면 정합하며 귀환하고, 아니면 현위치에 착륙한다. 마지막 방어선인 비행 종료 장치는 교란 구역에서 명령 링크도 끊길 수 있으므로 자체 트리거(자세·고도 한계, 독립 하드웨어 펜스)가 있어야 한다(2.6.8.2).

5.8.6.2 시간 예산 — 대기가 관성 예산을 소진한다

결론부터: GNSS를 함께 잃은 상황에서 링크 상실 대기 시간은 복귀 반경을 거리 $2vT_w$만큼 깎는다. 전술 MEMS급에서 30 s 대기는 반경의 약 3분의 2를 소진한다.

동시 상실 지점이 기지에서 $d$만큼 떨어져 있다고 하자. 기체는 대기 $T_w$ 동안 직전 경로를 계속 가고, 판정 뒤 돌아온다. 상실 뒤 도착까지 걸리는 시간이 95 % 반경이 허용 $E$에 닿는 시간 $t^{*}_{E}$보다 짧아야 한다.

$$t_{\mathrm{arr}}=\frac{d}{v}+kT_w\le t^{*}_{E}\qquad\Longrightarrow\qquad d_{\max}=v\left(t^{*}_{E}-kT_w\right)$$

허용 $E$는 기지 상공 100 m(착륙 마커를 잡는 거리, 4.3.11)로 두고 $k=2$로 계산했다.

(계산. 결합 필터 행은 GNSS 300 s 뒤 단절, 대기 동안 직진하고 판정 때 180° 선회. 시각 오도메트리는 오차가 비행 거리 $d+2vT_w$에 비례한다고 본 값이다.)

세 가지를 읽는다. 첫째, 대기는 비싸다. 전술 MEMS에서 30 s 대기는 반경을 1.34 km에서 0.50 km로, 곧 63 % 줄인다. 대기 동안 제자리에서 돌면($k=1$) 0.92 km로 손실이 절반이 된다. 둘째, 5 km는 항법급으로도 경계다. 대기 10 s이면 도착이 380 s이고 95 % 반경이 정확히 100 m다. 대기 30 s이면 420 s에 121 m로 넘는다. 셋째, 대기 시간의 정답은 GNSS 상태에 따라 다르다. 링크만 끊긴 평소에는 일시 끊김의 오경보를 줄이려고 길게 기다리는 편이 낫다(3.11.6.2). GNSS까지 믿을 수 없을 때는 늦은 판정의 비용이 오경보의 비용보다 크다. 상태에 따라 대기와 대기 중 행동을 바꾸는 정책이 이 계산의 결론이다. 오경보로 돌아오면 임무를 잃고, 늦게 돌아오면 기체를 잃을 수 있다.

고출력 전자기에 노출된 경우도 같은 예산에 든다. 노출 동안 링크와 GNSS 수신기는 정문으로 포화되고(5.7.5.2), 비행 제어가 되돌아오는 시간이 $T_w$에 더해진다(5.7.9). 기만이라면 GNSS 불신을 판정하기까지의 지연이 더해진다.

5.8.6.3 자율 복귀의 설계 원칙

자율 복귀는 "링크 없이 계획을 이어 가는 능력"이고 그 자체로 전자보호다(5.1.4). 설계 원칙은 다섯이다.

1. 판단은 기체 안에서 끝나야 한다. 귀환 경로·대체 착륙지(2.6.7)·구역별 대체 항법 가능 여부(4.7.10)를 비행 전에 실어 둔다. 판단에 지상의 입력이 필요하면 링크가 없는 바로 그때 판단할 수 없다.
2. 관성 예산을 상태로 들고 다닌다. 예측 오차 $\sigma(t)$와 허용 $E$의 비가 모드 전환의 변수다(4.13.9). 한계 상태의 비율(예: $E$의 절반)은 임무 요구로 정하고 시험한다.
3. 복구는 자동으로 이전 모드로 돌아가지 않는다. 링크가 돌아오면 재인증·재동기 뒤에 열고, 끊긴 동안 쌓인 낡은 명령은 유효 시간으로 버린다(3.11.7). 링크 복구의 순간은 하이재킹의 기회이기도 하다(8.16). GNSS가 돌아오면 재수락 기준을 거친다(4.13.8.2).
4. 기록을 남긴다. 교란의 시작·판단·전환을 기록해야 사후에 원인을 가리고 내성을 고친다(8.23). 공개 사건에서도 첫 발표와 정정이 불일치한 경우가 있었다(4.5.8.2).
5. 위임의 범위를 미리 정한다. 링크 없이 무엇을 계속해도 되는가는 사전에 위임된 범위로 정한다(16.9). 무장 체계에서 링크 상실 뒤의 자율은 의미 있는 인간 통제의 쟁점이며(19.3), 이 장은 비행 안전과 복귀만 다룬다.

5.8.7 방사 통제 — 방출을 줄여 탐지 거리를 줄인다

방사 통제(EMCON, emission control)는 방출을 선택적으로 통제해 탐지·상호 간섭을 줄이는 운용이다. 미 육군 교범 ATP 3-12.3은 이를 "전자기·음향 또는 다른 방사원을 선택적이고 통제된 방식으로 사용해서, 지휘통제 능력을 최적화하면서 운용 보안을 위해 최소화하는 것"으로 정의한다(미 육군 기고문의 인용으로 확인, 교범 원문 미열람). 미 국방부 용어사전의 같은 정의는 최소화할 대상으로 적 센서의 탐지, 아군 체계 사이의 상호 간섭, 기만 계획에 대한 적의 간섭을 든다(2차 확인). 3.16.7·3.18.7.2의 방사 통제와 같은 말이다. 이 절은 특정 탐지 체계를 피하는 방법이 아니라 방출과 탐지 거리의 일반 관계를 설계·평가의 언어로 작성한다.

5.8.7.1 전력 — 같은 dB가 양쪽을 줄인다

결론부터: 송신 전력을 낮추면 탐지 거리와 링크 통달거리가 같은 비율로 준다. 그래서 낮출 수 있는 양은 운용 거리의 여유가 정하고, 전력 제어의 이득은 지상국 가까이에서 운용할 때 크다.

수동 탐지도 링크도 편도 전파라서 자유공간에서 거리가 $10^{-\Delta P/20}$배가 된다(5.4.3.1). 링크 여유를 목표 $M_t$에 맞추도록 전력을 제어하면, 운용 거리 $d$와 탐지 거리 $D$의 비가 상수가 된다.

$$20\log_{10}\frac{D}{d}=M_t+\Delta_L,\qquad \Delta_L=\left(S_{\mathrm{link}}-S_{\mathrm{det}}\right)+\left(G_d-L_d\right)-\left(G_{\mathrm{GS}}-L_{\mathrm{GS}}\right)$$

$\Delta_L$은 탐지 수신 측의 우위다. 탐지 수신기는 필요 SNR이 낮은 대신 안테나 이득이 작다(5.4.3.1). 기준 링크(지상국 8 dBi, 감도 $-98$ dBm)와 5.4.10의 센서로 계산하면 잡음 불확도 ±1 dB에서 6.4 dB, 이상적 검출에서 11.9 dB다. $M_t=10$ dB이면 $D/d$가 6.6~12.4다.

(목표 여유 10 dB, 계산.)

네 가지를 읽는다. 첫째, 전력 제어는 탐지 반경을 운용 거리에 비례하게 만든다. 고정 전력이면 기체가 어디 있든 41.5 km에서 들린다. 전력 제어로는 1 km 운용에서 6.6 km다. 둘째, 멀리 운용할 때는 거의 얻는 것이 없다. 5 km에서는 2 dB만 낮출 수 있어 33 km가 남는다. 셋째, 탐지 수신 측의 우위는 전력으로 바뀌지 않는다. 선이 평행하기 때문이다. 비율을 바꾸는 것은 방향이다. 지상국 쪽으로만 방사하는 지향 안테나는 다른 방향의 EIRP를 낮춘다(3.18.7.2). 넷째, 수평선이 한도인 곳에서는 처음 몇 dB가 아무것도 얻지 못한다. 이상적 검출은 자유공간으로 77.7 km라서 3.1 dB를 낮출 때까지 54.2 km의 수평선이 거리를 정한다. 높이가 오르면 수평선이 넓어진다. 300 m에서 오래 방사하는 공중 중계기는 10 m 센서에게 84.4 km까지 시선이 열린다(5.4.3.3·3.16.6).

5.8.7.2 시간 — 거리보다 기회를 줄인다

송신 시간 비율 $\delta$를 줄이면 무엇이 주는지는 탐지 수신 측이 어떻게 듣느냐에 달려 있다. 5.4의 에너지 검출 모형(잡음 불확도 ±1 dB, $P_D=0.9$, $P_{FA}=10^{-6}$)으로 계산했다.

(계산. 창 평균은 무작위 신호 모형의 정규 근사로, 연속 송신에서 정확값 $-1.4$ dB와 같은 값을 낸다.)

방호 쪽이 믿을 수 있는 값은 탐지 수신 측이 고르는 가장 작은 값이다. 시간 비율은 거리를 크게 줄이지 못하고 탐지의 기회를 줄인다. 그 효과는 사슬의 뒤 고리일수록 크다. 방향탐지는 적분 후 SNR이, TDOA 위치 결정은 여러 센서의 동시 수신이 필요하기 때문이다(5.4.5.5). 전력과 달리 시간 비율은 링크 여유를 깎지 않는다. 대신 갱신율과 지연으로 값을 치른다.

5.8.7.3 대가 — 여유·상황 인식·법적 의무

방사 통제는 공짜가 아니다. 대가는 세 가지다.

• 링크 여유. 목표 여유를 낮추면 페이딩에 따른 끊김이 는다. 레일리 페이딩에서 여유 20 dB의 중단 확률은 1.0 %, 10 dB는 9.5 %다(3.7.7.1). 공대지 채널은 가시선 성분이 있어 대개 이보다 낫지만(3.4), 끊김이 잦아지면 5.8.6의 링크 상실 절차가 더 자주 불린다.
• 상황 인식. 텔레메트리와 영상을 줄이면 운용자가 덜 보고 늦게 안다. 앞의 미 육군 기고문도 더 제한적인 방사 수준이 지휘관의 기동 통제와 적시 보고를 줄인다고 적었다. 방출은 스위치가 아니라 조절기로 설계하는 편이 맞다.
• 법적 의무. 민간에서는 방출이 의무인 곳이 있다. 미국 14 CFR Part 89의 Remote ID는 방송을 요구하고(2.13.6.1), 공역에 따라 트랜스폰더·ADS-B Out이 요구된다(2.13). 민간과 AAM에서 방사 통제는 규정 출력 안의 적응 전력까지이며, 이것도 같은 대역의 이웃을 덜 간섭한다는 이점이 있다(3.19).

링크만 통제하면 다른 방출원이 남는다. 레이더 고도계·영상 송신기·LiDAR·적외선 비콘이다(3.18.7.3·4.11). 방출의 목록 전체를 한 번에 봐야 방사 통제가 성립한다.

5.8.8 시그니처와 내성 — 다른 예산과 잇기

5.8.8.1 가장 먼 시그니처

관측하는 쪽은 가진 수단 중 가장 먼저 알아채는 것을 사용한다(5.6.9). 5.6.9의 2 kg 쿼드콥터 네 시그니처 옆에 5.4.10의 방출 탐지 거리를 놓는다. 센서 가정이 서로 달라 절대 비교는 아니고 자릿수 비교다.

개활지에서 방출은 다른 시그니처보다 한 자릿수 멀리 들린다. 같은 모형에서 방출 탐지 거리를 레이더의 2.49 km까지 줄이려면 24.4 dB를 낮춰야 하고, 그때 여유 10 dB를 남기는 링크는 0.38 km만 닫힌다(계산). 전파를 내면서 다른 시그니처 수준으로 숨는 것은 이 모형에서 거의 불가능하다. 그래서 방출이 지배하는 기체의 시그니처 예산은 사실상 두 갈래다. 방출을 받아들이고 사슬의 뒤 고리(교란 견딤·복귀)에 투자하거나, 방출 자체를 없애는(자율·광섬유, 3.17) 쪽이다. 단, 들리는 것은 식별되는 것이 아니고 위치 오차는 거리에 비례해 자란다(5.4.10). 탐지는 사슬의 첫 고리일 뿐이며 분류·위치 결정·대응에는 시간이 걸린다(11.1). 그래서 생존성 평가는 탐지 거리 하나가 아니라 사슬 전체로 한다. 시그니처 균형의 원리는 5.6.11의 견해를 따른다.

5.8.8.2 고출력 전자기 — 누설 예산과 복구

5.7.10이 이 장에 넘긴 값은 넷이다. 6 kg 결합형의 항전 상자는 교육용 매개변수에서 요구 차폐 36.5 dB에 개선 설계 57.0 dB로 20.5 dB의 여유가 있다. 정문(2.4 GHz 안테나 단자)에는 +37 dBm이 들어오므로 리미터와 링크 상실 절차가 받는다. 비행 제어는 수십 ms 안에 돌아와야 하며 50 ms면 6 kg 결합형이 0.7 m를 간다(5.7.9). 생존성의 관점에서 고출력 전자기가 갖는 뜻은 둘이다. 노출은 링크·GNSS 동시 상실과 같은 판단 순서로 들어간다(5.8.6.1). 그리고 같은 상자·같은 배선의 채널을 함께 치는 공통 원인이다(5.7.2). 후자가 다음 절의 주제다.

5.8.9 다양성과 공통 원인 — 같은 대역·같은 안테나·같은 시계

결론부터: 평시에는 수단을 둘로 늘리면 상실 확률이 자릿수로 준다. 교란 구역 안에서는 같은 종류의 수단을 늘려도 2~4배밖에 줄지 않는다. 교란이 수단 하나하나의 상실 확률 $u$ 자체를 키우기 때문이다. 값을 높이는 것은 개수가 아니라 교란에 걸리지 않는 다른 물리다.

2.5.4.3의 β-요인 모형을 3.11.5.1처럼 사용한다. 독립 감시 장치가 공통 원인의 하한에 걸린다는 1.16.7.1의 논리를 전자전 환경에 옮긴 것이다. 같은 종류의 수단 $n$개가 모두 기능을 잃을 확률은 다음이다.

$$P_{\mathrm{all}}(n)=\beta u+\big((1-\beta)u\big)^{n},\qquad P_{\mathrm{pair}}=\beta\min(u_1,u_2)+(1-\beta)^{2}u_1u_2$$

서로 다른 두 수단을 짝지으면 다음과 같다(교란 구역 안, $u$와 $\beta$는 가정).

같은 대역의 이중화는 거의 나누기가 아니다(5.1.11의 견해와 같다). 다른 물리를 짝지으면 두 자릿수가 준다. 전자전 환경에서 $\beta$를 키우는 공통 원인은 다음과 같다.

"같은 시계"는 놓치기 쉽다. 대역이 다른 링크라도 GNSS 시각으로 동기를 맞추면 GNSS와 독립이 아니다. 짧은 귀환에서는 시계가 유지하지만 긴 GNSS 거부에서는 공통 원인이 된다.

5.8.10 수치 예시·워크스루 — 6 kg 결합형의 생존성 예산

6 kg 결합형(1.11.7, 순항 13.9 m/s)이 지상국에서 5 km 떨어진 구역을 감시한다. 이 구역에서 C2와 GNSS 대역의 간섭이 함께 예상된다고 가정한다. 앞 절의 값으로 생존성 예산을 한 장에 세운다. 두 구성을 견준다. 구성 A는 전술 MEMS와 값싼 GNSS 방호(패턴+루프)다. 구성 B는 4.13.12가 고른 항법급 관성·시각 정합에 4소자 CRPA와 위성 링크를 더한 구성이다.

1단계 — 견딤. C2를 10 MHz로 확산하면 상향의 $J_{\mathrm{tol}}$이 $-68.2$ dBm이다. GNSS는 A가 $-78.0$ dBm이라 A의 가장 약한 고리는 GNSS다. B는 CRPA와 루프로 $-51.6$ dBm이 되어 C2보다 강해지지만 CRPA만으로 비행 시간 2.9 %를 낸다(4.6.4.3).

2단계 — 방출. 5 km에서 기준 링크의 여유는 12.0 dB라서 여유 10 dB를 남기면 2 dB만 낮춘다. 개활지의 좋은 센서에게는 33 km에서 들린다. 이 임무에서 방사 통제는 거의 사지 못한다. 같은 기체가 1 km에서 운용한다면 6.6 km다.

3단계 — 동시 상실. 5 km에서 링크와 GNSS를 함께 잃었다. A의 결합 필터 반경은 대기 10 s에서 1.97 km라서 5 km를 돌아오지 못한다. 시각 오도메트리가 사용할 수 있는 구역이면 반경 5.82 km로 돌아오고, 아니면 현위치 착륙이다. B는 순수 관성으로도 도착 380 s에 95 % 반경 100 m로 경계에 걸리고, 결합 필터로는 5.80 km 반경 안이다. 정합 구역이면 여유가 크다.

4단계 — 내성과 다양성. 항전 상자는 57.0 dB로 요구를 20.5 dB 넘는다. A처럼 C2를 2.4 GHz 두 개로 이중화하면 교란 구역 안의 동시 상실이 0.45이고, B처럼 가시선과 위성으로 짝지으면 0.10이다(위성 단말의 질량·전력은 3.13).

예산이 말하는 것은 셋이다. 첫째, 이 임무의 생존성은 항법 연속성이 정한다. A는 견딤과 내성이 충분해도 5 km에서 동시 상실을 겪으면 돌아오지 못한다. 둘째, A를 살리는 가장 싼 수단은 고가 센서가 아니라 정책과 계획이다. 대기를 줄이면 반경이 1.97 km에서 2.20 km로 늘고, 이미 실린 카메라의 시각 항법이 되는 구역 안에 임무를 두면(4.7.10·16.3) 약 세 배(5.82 km)가 된다. 셋째, 방사 통제는 운용 거리를 바꾸지 않는 한 이 임무에서 값이 작다. 이 결론은 교육용 가정 위에 있으며 실제 기체는 측정값으로 바꿔 넣는다.

5.8.11 시험과 평가 지표 — 허가된 환경에서

생존성은 지표로 재야 비교할 수 있다. 지표는 사슬의 고리마다 다르다.

성공률은 비행으로만 보이기 어렵다. 무실패 $n$회로 실패 확률의 상한 $p$를 신뢰도 95 %로 보이려면 $n=\lceil\ln 0.05/\ln(1-p)\rceil$이다. $p$가 1 %이면 299회, 0.1 %이면 2,995회다(4.13.10.2의 식). 교란 시나리오를 그만큼 비행할 수는 없으므로 모의와 HITL이 증거의 대부분이 되고, 비행시험은 모형을 확인하는 데 사용한다(8.19·8.20).

시험은 허가된 환경에서만 한다. GNSS 거부 비행시험의 표준 방법은 전파를 내는 것이 아니라 GNSS 입력을 소프트웨어로 차단하는 것이다(4.13.10.1). 링크 상실도 같은 방식으로 주입한다. 간섭을 실제 전파로 내는 시험은 승인된 시험장과 허가가 있어야 하며(3.20.9·18.9), 이 책은 그 절차를 작성하지 않는다. 지표는 같은 조건에서 어떤 설계가 더 견디는가를 견주는 잣대이지 보증이 아니다(3.18.5.3).

5.8.12 공개 사례의 교훈 — 공개 수준에서

사례의 사실과 출처 평가는 4.5.8·13.3·13.8가 맡는다. 여기서는 생존성 설계에 남긴 교훈만 공개 수준에서 정리한다.

공개 사례에는 선택 편향이 있다. 보도되는 것은 성공한 공격이나 극적인 사건이고, 안전하게 끝난 비행은 기록되지 않는다. 사례는 원리를 확인하는 데 사용하고 성능 수치의 근거로 사용하지 않는다.

5.8.13 설계 트레이드오프 — 견딜까, 줄일까, 끝낼까

5.1.11은 스펙트럼 의존에 대한 세 태도(줄이기·보호하기·나누기)를 세우고 최종 구성을 이 장에 넘겼다. 생존성 사슬로 보면 선택지는 고리에 따라 셋이다.

① 견딘다(교란 고리). 항재밍 계층으로 $J_{\mathrm{tol}}$을 올린다. 측정할 수 있고 입증이 쉽다. 대가는 SWaP·비용·수출통제이며 가장 약한 고리를 놓치면 소용이 없다.

② 줄인다(탐지·교란 고리). 의존과 방출을 줄인다. 대체 항법·자율·광섬유·방사 통제다. 교란에 걸리지 않는 다른 물리를 산다(5.8.9). 대가는 질량·운용 제약이며, 방사 통제는 운용 거리가 가까울 때만 값이 크다.

③ 안전하게 끝낸다(대응·복구 고리). 판단 순서·관성 예산·비행 종료에 투자한다. 원인을 묻지 않고 모든 실패에 듣는다. 대가는 임무를 잃는 것이다.

견해: 소형·중형 기체에서는 ③을 기반으로 하고, 그 위에 ②의 "다른 물리"를 추가하고, ①은 가장 약한 고리에만 사용하는 배합이 비용 대비 가장 낫다고 본다. 근거는 셋이다. 첫째, 5.8.10에서 생존성을 정한 것은 견딤이 아니라 항법 연속성이었고, 그것을 세 배로 늘린 것은 고가 센서가 아니라 시각 항법의 구역 계획과 대기 정책이었다. 둘째, 교란 구역 안에서 같은 종류의 이중화는 2~4배만 얻지만 다른 물리는 두 자릿수를 얻는다(5.8.9). 셋째, ③은 고장·자연 간섭·의도적 교란에 같은 방식으로 들어 민간과 AAM의 안전 논증에 그대로 사용된다. 5.1.11의 견해("나누기가 가장 값싸다")는 이렇게 다듬어진다. 나누기는 다른 물리로 나눌 때만 교란 구역 안에서 값이 있다. 반대 입장도 분명하다. 임무 지속이 목적인 고가 군용에게 ③은 실패의 다른 이름이며, ①과 ②가 중심이어야 한다. 인증 범주 AAM은 ①과 ③을 함께 입증해야 한다. 이 판단은 교육용 모형에 근거하며 특정 체계의 평가가 아니다.

5.8.14 세 축 비교

세 축은 사슬의 서로 다른 끝에 위치한다. 군용은 앞 고리(탐지·교란)를 줄이려 하고, 민간은 뒤 고리(안전 종료)를 다진다. AAM은 모든 고리를 입증 가능한 숫자로 바꿔야 한다. 같은 물리를 두고 실패가 무엇인가의 정의가 다르다.

5.8.15 관련 규격·프로토콜

생존성 자체를 정량 요구로 정한 공개 민간 표준은 찾지 못했다. 군의 생존성 요구는 획득 문서가 정하며 대개 공개되지 않는다. 유료 표준의 본문은 옮기지 않았다. 규격의 지형은 9.1, 색인은 A.6다.

5.8.16 관련 규제·인증 요구와의 연결

5.8.17 함정과 한계

이 장의 한계도 밝힌다.

• 모든 수치는 앞 장 모형의 재조합이다. 간섭은 잡음형 하나, 관성은 1축 모형, 시각 항법은 합성 모형이다. 파형·기하·기체가 다르면 값이 크게 달라진다.
• $J/S$와 거리의 관계를 계산하지 않았다. 견딤은 수신기 입력의 값이며, 어느 거리에서 그 값에 이르는지는 5.2이 다룬다. 서로 다른 수신기의 $J_{\mathrm{tol}}$ 비교는 간섭이 각 수신기에 같은 세기로 든다는 단순화 위에 있다.
• $u$와 $\beta$는 가정이다. 교란 구역 안의 조건부 상실 확률은 측정 자료가 없으며 시나리오마다 다르다.
• 생존성의 공개 정량 표준이 없다. 이 장의 지표는 평가의 틀을 제안한 것이며 규정된 기준이 아니다.

5.8.18 체크포인트·연구 질문

체크포인트

1. 생존성을 피격성과 취약성으로 나누고, 생존성 사슬의 다섯 고리를 각각 어느 쪽에 넣는지 설명하라.
2. 5.1.10의 견딤에 10 MHz 확산과 GNSS 패턴+루프를 적용하면 가장 약한 고리가 어디로 옮겨 가는가? 계층의 dB를 그냥 더하면 안 되는 이유 세 가지를 말하라.
3. GNSS를 믿을 수 없을 때 링크 상실 대기 시간이 복귀 반경을 $2vT_w$만큼 깎는 이유를 식으로 보이고, 전술 MEMS에서 30 s 대기가 반경을 얼마나 줄이는지 계산하라.
4. 전력 제어로 링크 여유를 10 dB에 맞추면 탐지 거리와 운용 거리의 비가 상수가 되는 이유를 탐지 수신 측의 우위 $\Delta_L$로 설명하라. 5 km 운용에서 방사 통제의 이득이 작은 이유는 무엇인가?
5. 교란 구역 안에서 같은 대역의 이중 링크가 거의 이득이 없는 이유를 β-요인 모형으로 설명하고, "같은 시계"가 공통 원인이 되는 예를 들어라.
6. 안전 종료 성공률 99 %를 신뢰도 95 %로 보이려면 무실패 몇 회가 필요한가? 그만큼 비행할 수 없을 때 증거를 어떻게 짜는가?

연구 질문 — 이 장에서 파생되는 열린 주제(25.7에 모은다)

1. 생존성의 공개 지표 — 방출 탐지 거리·견딤·기능 유지 시간·안전 종료 성공률을 하나의 비교 가능한 생존성 지표로 묶는 공개 평가 틀은 무엇인가(5.4.16·5.6.16의 연구 질문과 연결)?
2. 상태 의존 링크 상실 정책 — GNSS 신뢰도·관성 예산·구역 지도에 따라 대기 시간과 대기 중 행동을 바꾸는 정책을 오경보 비용과 늦은 판정 비용으로 최적화할 수 있는가(3.11.6.2와 연결)?
3. 교란 구역 안의 $\beta$ — 같은 교란 사건에서 서로 다른 수단이 함께 붕괴하는 비율을 운용 기록과 시험에서 어떻게 추정할 것인가(8.23·8.19와 연결)?
4. 방사 통제의 최적화 — 링크 여유·갱신율·상황 인식의 손실과 탐지 거리 감소를 한 목적 함수로 놓고 전력·시간·방향을 함께 정하는 방법은?

1차 출처(이 장)

• Ball, R. E., The Fundamentals of Aircraft Combat Survivability Analysis and Design, 2nd ed., AIAA Education Series, 2003(생존성·피격성·취약성의 틀, 2차 자료로 확인, 원문 미열람).
• McGovern, R., "Adapting to Multi-Domain Battlefield: Developing Emissions Control SOP", army.mil, 2025-04-22(ATP 3-12.3의 방사 통제 정의 인용).
• IEC 61508-6(β-요인 모형, 2.5에서 확인); EASA SIB 2022-02 개정 4(4.5에서 확인); 14 CFR Part 89·ASTM F3411-22a(2.13에서 확인).
• 앞 장의 계산 모형: fig-src/5.4-model.py(수동 탐지), 4.3-model.py(관성), 4.4-model.py(결합 필터)와 그 장들의 1차 출처(Urkowitz, 1967; Tandra·Sahai, 2008 등).

출처를 찾고 판을 추적하는 방법은 0.9에서 다룬다.

다음 장: 6.1에서 제6부가 시작된다. 무인기가 무엇을 보고 재는가, 곧 임무 탑재체를 임무별 센서 선택과 성능 지표(SWaP·해상도·NIIRS)의 언어로 개관한다. 이 장이 보호하려 한 링크와 항법은 결국 탑재체가 만든 정보를 나르고 그 정보에 위치를 붙이는 수단이다.