드론 원격 관제 데이터링크 이중화 기술

2025-10-28, G25DR

1. 서론: 무인 항공 시대의 핵심, 데이터링크 신뢰성

드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)의 활용 범위가 농업, 물류, 감시, 군사 작전 등 인간의 시야를 벗어나는 비가시권(Beyond Visual Line of Sight, BVLOS) 영역으로 급격히 확장되고 있다.1 이러한 변화 속에서 지상 조종사와 드론을 연결하는 명령 및 제어(Command and Control, C2) 데이터링크는 단순한 연결 수단을 넘어, 임무의 성공과 비행 안전을 담보하는 핵심적인 생명선으로 자리 잡았다. 고신뢰도의 안전한 통신 기술 없이는 드론의 안정적인 제어 자체가 불가능하며, 이는 드론 산업 발전의 가장 중요한 전제 조건으로 평가된다.4

그러나 무선 통신 링크는 본질적으로 지형, 건축물과 같은 물리적 장애물, 다른 무선 기기와의 주파수 간섭, 혹은 적대적 재밍(Jamming) 공격 등 다양한 외부 요인으로 인해 언제든 단절될 위험에 노출되어 있다.5 C2 링크의 단절(Lost Link)은 단순히 기체 유실이나 임무 실패에 그치지 않고, 통제 불능 상태의 드론이 지상의 인명과 재산에 심각한 위협을 초래할 수 있는 대형 사고로 이어질 수 있다.2

이러한 근본적인 문제를 해결하기 위해, 단일 통신 경로의 실패에 대비하여 안정적인 예비 경로를 확보하는 ‘데이터링크 이중화(Datalink Redundancy)’ 기술이 필수적으로 요구된다. 이중화는 단순한 백업 체계를 넘어, 여러 개의 상이한 통신 경로를 유기적으로 결합하고 지능적으로 관리함으로써 링크의 가용성(Availability), 신뢰성(Reliability), 무결성(Integrity)을 극대화하는 핵심 전략이다.8

본 보고서는 드론 데이터링크 이중화의 개념적 원리부터 다양한 기술적 구현 방식, 핵심 통신 기술 비교, 상용 및 군용 시스템 적용 사례, 국제 표준 및 규제 동향, 그리고 인공지능(AI) 기반의 미래 기술 전망까지 총망라하여 심층적으로 분석하는 것을 목적으로 한다.

2. 데이터링크 이중화의 개념과 원리

2.1 이중화(Redundancy)의 공학적 정의

공학적 관점에서 이중화는 시스템의 특정 구성 요소에 장애가 발생하더라도 전체 시스템이 본연의 기능을 중단 없이 유지할 수 있도록, 하나 이상의 예비 요소를 추가하는 고신뢰성 설계 기법을 의미한다. 드론 데이터링크에 이중화 개념을 적용하는 궁극적인 목표는 통신 두절 확률을 공학적으로 실현 가능한 최저 수준으로 낮추고, 어떠한 상황에서도 데이터 전송의 연속성과 무결성을 보장하는 것이다.4 이중화 구성 방식은 단순히 동일한 시스템을 복제하여 하나는 활성, 다른 하나는 대기 상태로 두는 ‘1+1’ 구성부터, N개의 주 시스템에 대해 하나의 예비 시스템을 두어 비용과 공간 효율성을 높이는 ‘N+1’ 구성까지 다양하게 존재하며, 시스템의 중요도와 비용 제약 사이의 트레이드오프를 고려하여 설계된다.10

2.2 이중화 구현의 핵심 원리: 다양성(Diversity)

이중화 시스템의 신뢰성을 극대화하기 위한 가장 중요한 원리는 ’다양성(Diversity)’이다. 다양성은 단일 장애 지점(Single Point of Failure)이 시스템 전체에 치명적인 영향을 미치는 공통 모드 실패(Common-mode Failure)의 확률을 줄이기 위해, 의도적으로 서로 다른(Dissimilar) 특성을 가진 채널이나 기술을 조합하여 사용하는 전략이다.6 데이터링크 이중화에 적용되는 주요 다양성 기술은 다음과 같다.

주파수 다양성 (Frequency Diversity): 동일한 신호를 서로 다른 주파수 채널을 통해 동시에 전송하는 방식이다. 이는 특정 주파수 대역에 국한된 페이딩(Fading)이나 간섭(Interference) 현상이 발생하더라도 다른 주파수 채널을 통해 정상적인 통신을 유지할 수 있게 한다.11 특히 도심 환경에서는 주파수 대역별로 신호 감쇠 및 반사 특성이 다르게 나타나므로, 이 기술이 효과적으로 작용할 수 있다.12
경로 다양성 (Path Diversity): 데이터를 물리적으로 완전히 분리된 경로를 통해 전송하는 방식이다. 예를 들어, 서로 다른 이동통신사의 기지국을 동시에 사용하거나, 지상 중계기와 위성 링크를 함께 활용하는 경우가 이에 해당한다. 이를 통해 특정 경로에 물리적인 장애(예: 기지국 서비스 중단, 중계기 파손)가 발생하더라도 시스템 전체의 연결성은 유지된다.13
기술 다양성 (Technology Diversity): RF, 셀룰러, 위성 통신 등 근본적으로 다른 통신 기술들을 동시에 활용하여 각 기술이 가진 고유한 취약점을 상호 보완하는 가장 강력한 형태의 다양성 전략이다. 예를 들어, 셀룰러 통신이 불가능한 음영 지역에 진입하면 위성 링크로 자동 전환하고, 위성 링크의 높은 지연 시간이 문제가 되는 정밀 제어 구간에서는 저지연 RF 링크를 활용하는 방식이다.6
공간 다양성 (Space Diversity): 두 개 이상의 안테나를 물리적으로 분리된 위치에 설치하여, 다중 경로 페이딩으로 인해 특정 위치에서 신호가 약해지는 현상을 완화하는 기법이다.11
시간 다양성 (Time Diversity): 동일한 신호 패킷을 일정한 시간 간격을 두고 여러 번 반복하여 전송함으로써, 순간적으로 발생하는 돌발적인 잡음이나 간섭에 의해 데이터가 손실될 확률을 줄인다.11

2.3 이중화 구현의 핵심 원리: 다중화(Multiplexing)

다중화는 하나의 물리적 통신 매체를 통해 여러 개의 논리적 채널을 동시에 전송하여 전송 효율을 극대화하는 기술이다.16 이중화 시스템에서는 다양한 통신 자원을 효율적으로 관리하고 결합하는 기반 기술로서 중요한 역할을 한다.

주파수 분할 다중화 (FDM, Frequency-Division Multiplexing): 사용 가능한 전체 주파수 대역을 여러 개의 작은 채널로 분할하여 각 채널에 서로 다른 신호를 할당하는 방식이다. 구현이 간단하지만, 채널 간 간섭을 막기 위한 보호 대역(Guard Band)이 필요하여 주파수 자원의 낭비가 발생할 수 있다.17
시분할 다중화 (TDM, Time-Division Multiplexing): 전송 시간을 매우 짧은 단위의 타임 슬롯(Time Slot)으로 나누어, 여러 신호를 순차적으로 번갈아 가며 전송하는 방식이다. 동기식 TDM은 데이터 전송 유무와 관계없이 고정된 타임 슬롯을 할당하여 슬롯 낭비가 발생할 수 있는 반면, 비동기식(통계적) TDM은 전송할 데이터가 있는 채널에만 동적으로 슬롯을 할당하여 전송 효율이 높다.17
코드 분할 다중화 (CDM, Code-Division Multiplexing): 각 신호에 고유한 확산 코드를 부여하여 동일한 주파수와 시간 자원을 여러 사용자가 동시에 공유할 수 있도록 하는 방식이다. 주파수 효율이 높고 수용 용량이 크지만, 시스템 구현이 복잡하다는 특징이 있다.17

2.4 이중화 시스템 아키텍처

드론의 이중화 아키텍처는 통신 링크에만 국한되지 않고, 하드웨어와 소프트웨어 전반에 걸쳐 다층적으로 구현된다. 데이터링크가 아무리 견고하게 유지되더라도 드론의 두뇌 역할을 하는 비행 제어 컴퓨터(Flight Control Computer, FCC)나 핵심 부품에 전원을 공급하는 시스템이 고장 나면 기체는 통제 불능 상태에 빠지기 때문이다. 따라서 진정한 의미의 시스템 신뢰성은 통신, 제어, 전원 등 모든 핵심 요소에 대한 다층적 이중화 설계를 통해 완성된다.

하드웨어 수준 이중화:
비행 제어 컴퓨터(FCC) 이중화: 두 개의 독립적인 FCC를 기체에 탑재하여, 주 FCC에 이상이 발생할 경우 예비 FCC로 즉시 제어권을 전환하는 방식이다. 일반적으로 와치독(Watchdog) 타이머와 같은 감시 회로가 주 FCC의 동작 상태(예: 주기적인 펄스 신호)를 지속적으로 모니터링하며, 신호가 멈추는 등 이상이 감지되면 하드웨어 스위칭 보드가 자동으로 제어권을 예비 FCC로 넘긴다.18 이는 통신 링크의 신뢰성을 넘어 드론 제어 시스템 전체의 생존성을 보장하는 근본적인 접근 방식이다.
전원 시스템(BEC) 이중화: FCC 및 각종 센서, 통신 장비에 안정적인 전원을 공급하기 위해 배터리 제거 회로(Battery Eliminator Circuit, BEC)와 같은 전원 공급 회로를 이중으로 구성한다.18
소프트웨어/링크 수준 이중화:
독립적 동시 구동 모드 (Active-Active): 두 개 이상의 통신 채널을 동시에 활성화하여 데이터를 전송하는 방식이다. 이 모드는 단순히 장애 대비를 넘어 성능 향상의 도구로 활용된다. 여러 링크의 대역폭을 하나로 묶어(Aggregation) 고화질 영상 전송과 같이 높은 데이터 전송률을 요구하는 임무를 수행하거나, 동일한 제어 데이터를 여러 링크로 복제하여(Duplication) 전송함으로써 패킷 손실 가능성을 최소화하고 링크의 신뢰성을 극대화할 수 있다.15 이는 이중화 기술의 패러다임이 수동적인 장애 방어에서 능동적인 성능 향상으로 진화하고 있음을 보여준다.
종속적 주/예비 모드 (Active-Standby): 하나의 주 채널을 우선적으로 사용하고, 다른 채널은 주 채널에 장애가 발생했을 때 활성화되는 백업용으로 대기시키는 방식이다.19 시스템은 주기적으로 하트비트(Heartbeat) 신호를 주 링크로 보내 응답을 확인함으로써 링크의 정상 동작 여부를 감시하며, 응답이 없거나 지연이 기준치를 초과하면 예비 링크로 신속하게 전환하는 알고리즘을 사용한다.6

3. 이중화를 위한 핵심 통신 기술 비교 분석

드론 데이터링크 이중화 시스템을 구축하기 위해서는 각기 다른 특성을 가진 통신 기술들을 조합해야 한다. 어떤 단일 기술도 모든 임무 환경을 완벽하게 지원할 수는 없으며, 각 기술이 가진 명확한 한계가 바로 서로 다른 기술을 결합하여 약점을 상호 보완하려는 ‘기술 다양성’ 기반 이중화 아키텍처의 근본적인 동인이 된다. 이 장에서는 이중화에 활용되는 핵심 통신 기술들의 특성과 장단점을 비교 분석한다.

3.1 RF (Radio Frequency) 통신

RF 통신은 Wi-Fi, XBee, C-band 등 특정 주파수 대역을 사용하여 드론과 지상통제소(Ground Control Station, GCS)가 직접 통신하는 방식이다.4 주로 ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 비면허 대역인 2.4 GHz, 5.8 GHz나 무인기 전용으로 할당된 5030~5150 MHz 대역 등이 활용된다.21

장점: 별도의 통신 인프라가 필요 없어 통신망이 구축되지 않은 지역에서도 독립적으로 운용이 가능하다. 또한, 구현이 비교적 간단하고 비용이 저렴하며, 데이터가 중계기를 거치지 않고 직접 전송되므로 지연 시간이 매우 짧다는 장점이 있다.22
단점: 전파의 직진성으로 인해 기본적으로 가시선(Line-of-Sight, LOS) 확보가 필수적이다. 이로 인해 통신 거리가 수 km 내외로 제한되며, 지형이나 건물과 같은 장애물에 매우 취약하다.22 특히 Wi-Fi 등이 사용하는 비면허 대역은 주변의 수많은 무선기기와의 간섭에 노출될 위험이 커 도심 환경에서는 연결 안정성이 저하될 수 있다.5

3.2 셀룰러 (Cellular) 통신 (4G/LTE, 5G)

셀룰러 통신은 전 세계적으로 광범위하게 구축된 이동통신 사업자의 지상 기지국 인프라를 활용하여 드론을 네트워크에 연결하는 방식이다. 이는 현대 BVLOS 운용의 핵심 기술로 부상했다.1

장점:
광범위한 커버리지: 기지국이 설치된 지역이라면 사실상 거리 제한 없이 장거리 BVLOS 비행이 가능하다.23
높은 데이터 전송률: 4G/LTE만으로도 고화질 영상의 실시간 스트리밍이 가능하며, 대용량 데이터 전송에 매우 유리하다.26
인프라 활용: 운영자가 별도의 통신 인프라를 구축하고 유지할 필요가 없어 초기 투자 비용을 크게 절감할 수 있다.22
단점:
커버리지 음영: 산악, 해상, 사막 등 기지국이 없는 지역에서는 사용이 불가능하다.20
고도 문제: 셀룰러 기지국의 안테나는 지상의 사용자에게 신호를 효율적으로 전달하기 위해 아래쪽으로 기울어져 있다. 이 때문에 드론이 일정 고도 이상으로 비행할 경우, 여러 기지국의 신호가 간섭을 일으키거나 신호 품질이 급격히 저하되는 문제가 발생할 수 있다.6
네트워크 종속성: 통신망에 사용자가 몰려 부하가 발생할 경우 지연 시간이 증가하거나 연결이 불안정해질 수 있다. 또한, 공용망을 사용하므로 해킹 등 사이버 공격에 대한 추가적인 보안 대책이 필수적이다.22
5G의 혁신: 5G 이동통신은 4G/LTE 대비 10배 이상 향상된 초고속( $\sim$ 20 Gbps), 초저지연( $\sim$ 1 ms), 초연결(1 $km^2$ 당 100만 기기) 특성을 바탕으로 드론의 활용 가능성을 무한히 확장시키고 있다.1 5G를 통해 수십 대의 드론이 동시에 협력하는 군집 비행, 실시간 AI 영상 분석, 원격 수술 지원과 같은 고도의 정밀성과 신뢰성을 요구하는 임무 수행이 가능해진다.26

3.3 위성 (Satellite, SATCOM) 통신

위성 통신은 지구 궤도를 도는 인공위성을 중계기로 사용하여 지상의 GCS와 드론이 통신하는 방식으로, 셀룰러 음영 지역을 포함한 전 지구적 커버리지를 제공하는 궁극적인 솔루션이다.20

GEO (정지궤도 위성): 고도 약 36,000 km 상공에서 지구 자전 속도와 동일하게 움직여 항상 같은 위치에 있는 것처럼 보이는 위성이다. 위성 한 기로 매우 넓은 지역을 커버할 수 있지만, 거리가 매우 멀어 신호의 왕복 지연 시간이 수백 ms에 달해 실시간 제어에는 한계가 있다.29 또한, 단말기 크기가 크고 무거우며 서비스 비용이 비싸다.
LEO (저궤도 위성): 고도 2,000 km 이하의 낮은 궤도를 빠르게 도는 위성들로 구성된 시스템이다. 지상과의 거리가 가까워 지연 시간이 수십 ms 수준으로 짧고( $\sim$ 2-27 ms), 단말기의 소형화 및 경량화가 가능해 드론 탑재에 유리하다.29 스페이스X의 스타링크(Starlink), 원웹(OneWeb)과 같은 대규모 LEO 위성 인터넷 서비스의 등장은 드론 통신의 새로운 가능성을 열고 있다.30
장점: 셀룰러나 RF 통신이 불가능한 해상, 극지, 산악, 사막 등 전 세계 어느 곳에서나 통신 연결을 제공한다. 이는 군사 작전, 국경 감시, 재난 지역 통신망 복구 등 국가적 차원의 중요 임무에 필수적이다.33
단점: 서비스 이용 요금이 다른 통신 방식에 비해 월등히 비싸다. 또한, 위성 통신 단말기는 상대적으로 크고 무거워 소형 드론에는 탑재가 어려운 크기, 무게, 전력(Size, Weight, and Power, SWaP) 제약이 따른다.20

과거 위성 통신은 높은 지연 시간과 큰 단말기 크기 때문에 군용 등 특수 목적을 제외하고는 드론에 널리 적용되기 어려웠다.27 그러나 스타링크와 같은 LEO 위성 서비스가 이러한 단점을 상당 부분 해소함에 따라, 도심에서는 5G 셀룰러를 사용하고 도심을 벗어나 산악이나 해상 지역으로 진입하면 자동으로 LEO 위성 링크로 전환하는 ‘심리스(Seamless) 하이브리드’ 통신 모델이 기술적으로 가능해졌다.29 이는 드론의 운용 범위를 이론상 전 지구적으로 확장하는 게임 체인저가 될 수 있으며, 미래 드론 데이터링크 이중화의 표준 모델로 자리 잡을 가능성이 매우 높다.

3.4 메시 네트워크 (Mesh Network)

메시 네트워크는 중앙 기지국이나 제어 허브 없이, 개별 노드(드론)들이 서로 직접 통신하여 그물망 형태의 네트워크를 자율적으로 구성하는 방식이다. 드론을 이용한 메시 네트워크는 특별히 비행 애드혹 네트워크(Flying Ad-hoc NETwork, FANET)라고도 불린다.4 이 네트워크에서 각 드론은 데이터의 종단점이자 동시에 다른 드론의 데이터를 중계하는 라우터 역할을 수행한다.4

장점: 별도의 통신 인프라가 없는 재난 현장이나 적진 등에서 드론 군집(Swarm)을 운용하는 데 최적화되어 있다. 일부 드론의 통신 링크가 끊어지더라도 네트워크가 자동으로 다른 경로를 찾아 통신을 유지하는 자가 치유(Self-healing) 특성을 가지고 있어 강인한 네트워크를 구성할 수 있다.37
단점: 드론들이 고속으로 이동하기 때문에 네트워크 토폴로지가 매우 빠르게 변하며, 이로 인해 링크 단절이 빈번하게 발생하고 안정적인 경로를 설정(Routing)하기가 매우 복잡하다. 또한, 네트워크에 참여하는 드론의 수가 많아질수록 제어 및 관리의 복잡성이 기하급수적으로 증가하는 확장성 문제가 발생할 수 있다.4

<표 1> 핵심 통신 기술별 특성 비교 분석

구분	핵심 원리	통신 범위	데이터 전송률	지연 시간	이동성/고도 제약	인프라 의존성	SWaP 영향	비용
RF (비면허/전용)	점대점 직접 통신	수 km (LOS 제한)	중~고	매우 낮음	LOS 확보 필수, 장애물에 취약	없음	매우 낮음	낮음
셀룰러 (4G/5G)	지상 기지국 인프라 활용	수십~수백 km (커버리지 내)	매우 높음	낮음 (5G는 매우 낮음)	고고도 비행 시 성능 저하	높음	낮음	중
위성 (GEO)	정지궤도 위성 중계	전 지구적	중	매우 높음	제약 적음	높음	매우 높음	매우 높음
위성 (LEO)	저궤도 위성군 중계	전 지구적	높음	중~낮음	제약 적음	높음	높음	높음
메시 네트워크	드론 간 직접 통신 (Ad-hoc)	노드 수와 밀도에 따라 가변	중	낮음	고속 이동 시 불안정	없음	낮음	중

4. 다중 링크 결합(Bonding) 및 상용 솔루션 분석

서로 다른 통신 기술의 약점을 보완하고 장점을 극대화하기 위해, 여러 개의 이종 통신 링크를 하나의 논리적인 채널로 묶어 사용하는 링크 결합(Link Aggregation 또는 Bonding) 기술이 BVLOS 통신의 핵심 솔루션으로 부상했다. 이는 하드웨어 자체의 성능 경쟁을 넘어, 소프트웨어를 통해 통신 자원을 지능적으로 관리하는 시대로의 전환을 의미한다.

4.1 링크 결합(Link Aggregation/Bonding) 기술

링크 결합 기술은 소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN) 개념에 기반하여, 물리적으로 분리된 여러 통신 링크(예: 서로 다른 통신사의 4G LTE, 5G, 위성, RF 등)를 하나의 가상 파이프라인으로 추상화하는 기술이다.15 이를 통해 드론 운영자는 개별 링크의 상태를 일일이 신경 쓸 필요 없이, 항상 최적의 상태로 유지되는 단일하고 강인한 통신 채널을 확보하게 된다.

대역폭 집성 (Aggregation): 활성화된 모든 링크의 대역폭을 합산하여 데이터 전송 용량을 극대화한다. 예를 들어, 10 Mbps의 LTE 링크 두 개를 결합하여 20 Mbps에 가까운 대역폭을 확보함으로써, 4K급 고화질 영상을 끊김 없이 전송하는 것이 가능해진다.40
데이터 분할 및 복제 (Splitting & Duplication): 전송할 데이터를 패킷 단위로 잘게 쪼개어 여러 링크로 분산 전송함으로써 전송 시간을 단축하거나(Splitting), 조종 명령과 같이 극히 중요한 C2 데이터는 동일한 내용을 여러 링크로 동시에 복제하여 전송함으로써(Duplication) 일부 링크에서 패킷 손실이 발생하더라도 데이터가 유실되지 않도록 보장한다.15
지능형 링크 스위칭 (Intelligent Link Switching): 시스템이 각 링크의 품질 지표(지연 시간, 패킷 손실률, 신호 강도 등)를 실시간으로 정밀하게 모니터링한다. 만약 특정 링크의 품질이 기준치 이하로 저하되면, 해당 링크로 전송되던 트래픽을 다른 정상적인 링크로 수 밀리초(ms) 내에 자동으로 재라우팅(Rerouting)하여 통신 두절을 사전에 방지한다.6

이러한 링크 결합 솔루션은 개별 드론 운영자가 직접 여러 통신 시스템을 구축하고 통합하는 복잡성과 비용 문제를 해결해주는 ‘플러그 앤 플레이’ 형태의 솔루션으로 제공된다.41 이는 기술적 장벽을 낮춤으로써 소규모 기업이나 스타트업도 안정적인 BVLOS 운용을 시도할 수 있게 만들어, 결과적으로 전체 드론 서비스 시장의 혁신을 가속하는 촉매제 역할을 한다.

4.2 상용 솔루션 아키텍처 분석: Elsight Halo

이스라엘의 Elsight사가 개발한 ’Halo’는 현재 드론용 다중 링크 결합 솔루션 시장을 선도하는 대표적인 제품이다.42 Halo의 아키텍처는 드론 통신 시장의 가치 중심이 하드웨어에서 소프트웨어 및 서비스로 이동하고 있음을 명확히 보여준다.

아키텍처 구성:
온보드 유닛 (Halo): 드론에 탑재되는 소형 하드웨어 모듈로, 4개 이상의 통신 모뎀(셀룰러, 위성, RF 등)을 연결할 수 있는 인터페이스를 제공한다. 이 모듈은 전송할 데이터를 암호화된 패킷으로 분할하거나 복제하여 여러 링크로 동시에 송신하는 역할을 수행한다.15
지상 유닛/클라우드 (Halo GCS/Cloud): 지상 통제소(GCS) 측에 설치되거나 클라우드 기반으로 제공되며, 여러 링크를 통해 분산 수신된 패킷들을 원래의 순서대로 재조립하여 완전한 데이터 스트림으로 복원한다.15
핵심 알고리즘 (6th Sense): Halo 시스템의 두뇌 역할을 하는 AI 기반 소프트웨어 알고리즘이다. 실시간으로 연결된 모든 통신 채널의 상태를 분석하여 최적의 데이터 분배 및 전송 경로를 동적으로 결정함으로써, 어떠한 상황에서도 끊김 없는 연결을 보장하는 핵심 기술이다.15
특장점: Halo는 특정 통신 기술이나 통신 사업자에 종속되지 않는 유연성(Carrier-agnostic)을 제공한다. 사용자는 가용한 모든 통신 자원(예: KT 5G, SKT LTE, Starlink 위성)을 자유롭게 조합하여 최상의 연결성을 확보할 수 있다.15

4.3 주요 상용 솔루션 제공 업체 및 동향

다중 링크 통신 솔루션 시장은 Elsight가 선도하는 가운데, 다양한 업체들이 각자의 강점을 바탕으로 경쟁하고 있다.

Elsight: 다중 셀룰러, 위성, RF 링크를 결합하는 본딩 솔루션 분야의 선두 주자이다.44
Rajant: 드론 간 통신을 통해 네트워크를 형성하는 키네틱 메시 네트워크(Kinetic Mesh®) 기술에 특화되어 있으며, 인프라가 없는 환경에서의 군집 운용에 강점을 보인다.45
Palomar: 군용 및 방산 분야에 특화된 보안 통신 시스템을 제공하며, TEMPEST 인증 등 높은 수준의 보안 요구사항을 충족한다.46
Venn Telecom: 최근 급부상하는 저궤도 위성 통신에 주목하여, 스타링크(Starlink) 위성 통신을 셀룰러 네트워크와 통합하는 솔루션을 제공한다.47

이 외에도 다수의 업체들이 특화된 데이터링크 솔루션을 제공하고 있으며 48, 최근에는 하드웨어 모듈 판매를 넘어 월 구독료 기반으로 안정적인 통신 서비스를 보장하는 C2CSP(Command and Control Link Communication Service Providers)라는 새로운 비즈니스 모델이 부상하고 있다.49

5. 군용 및 특수 목적 드론의 데이터링크 이중화

군용 드론의 데이터링크는 민간용 드론과는 차원이 다른 위협 환경에 노출된다. 민간 드론의 주된 위협이 ’신호 단절’이라면, 군용 드론은 적의 의도적인 전파 방해 공격인 ’재밍(Jamming)’과 GPS 신호 교란을 통한 ‘스푸핑(Spoofing)’ 등 훨씬 심각하고 적대적인 위협에 직면한다.11 이러한 위협의 종류와 강도의 차이는 군용 데이터링크가 단순한 이중화를 넘어 항재밍, 저피탐(Low Probability of Intercept, LPI), 고도의 암호화 등 복합적인 전자전(Electronic Warfare, EW) 대응 능력을 갖추도록 진화하게 만든 핵심 동인이다.

5.1 고신뢰성 군용 데이터링크 시스템

군용 드론은 임무의 중요성과 적대적 환경을 고려하여 극도의 신뢰성, 보안성, 생존성을 갖춘 데이터링크 시스템을 요구한다.11

사례 분석: MQ-9 Reaper
이중화 아키텍처: 미 공군의 주력 공격 드론인 MQ-9 리퍼는 비행 단계별 요구사항에 최적화된 이중화 구조를 채택한 전형적인 ‘기술 다양성’ 사례다. 기지 내에서의 이착륙 및 접근 시에는 저지연 통신이 가능한 C-band 가시선(LOS) 데이터링크를 사용하고, 주 임무가 수행되는 비가시권(BVLOS) 장거리 비행 중에는 광범위한 커버리지를 제공하는 Ku-band 위성통신(SATCOM)을 사용한다.52
시스템 구성: 기체인 RPA(Remotely Piloted Aircraft)와 지상통제소(GCS)로 구성되며, GCS는 비행 제어뿐만 아니라 탑재된 센서와 무장을 원격으로 통제하는 역할을 한다.52 데이터링크는 비행 안전을 위해 암호화 기능이 기본적으로 탑재되어 있다.52
사례 분석: RQ-4 Global Hawk
통신 시스템: 고고도 장기체공 정찰기인 RQ-4 글로벌 호크는 군용 X-Band 위성 시스템과 공통 데이터 링크(Common Data Link, CDL)를 사용하여 GCS와 통신한다.56 특히 일부 기체는 전장 공중 통신 노드(Battlefield Airborne Communications Node, BACN) 페이로드를 탑재하여, 서로 다른 통신 규격을 사용하는 아군 자산(전투기, 지상군 등) 간의 통신을 중계하는 ‘하늘의 기지국’ 역할을 수행한다. 이는 데이터링크가 단순히 드론 제어를 넘어 전장 네트워크의 핵심 허브로 기능할 수 있음을 보여주는 사례다.57

5.2 SWaP(Size, Weight, and Power) 제약 극복

다중 통신 장비, 고성능 프로세서, 대용량 배터리 등은 필연적으로 드론의 크기(Size), 무게(Weight), 전력 소모(Power)를 증가시킨다. 이 SWaP 제약은 드론의 비행 시간, 임무 반경, 탑재 가능 중량을 결정하는 가장 핵심적인 기술적 난제다.60 과거 SWaP 감소 노력이 개별 부품을 더 작고 가볍게 만드는 데 집중했다면 62, 통신, ISR, EW 등 더 많은 기능을 요구하는 현대의 군용 드론은 60 서로 다른 기능들을 하나의 칩(SoC)이나 모듈에서 통합 처리하는 방향으로 나아가고 있다. 이는 하드웨어 설계 패러다임을 ’개별 부품의 조합’에서 ’고도로 통합된 단일 시스템’으로 바꾸고 있다.

부품 소형화 및 통합: 통신 모듈, 안테나, 고주파 커넥터 등 모든 전자 부품의 소형화 및 경량화는 SWaP 감소의 기본이다.62
고집적 회로 설계: 고밀도 상호연결(High-Density Interconnect, HDI), 다층 PCB, 그리고 구부러지는 기판인 Rigid-Flex PCB 기술을 적용하여 제한된 공간에 더 많은 회로를 집적하고 PCB 면적을 최소화한다.65
통합 항공전자 시스템 (Integrated Avionics): 과거에는 별개의 장비였던 비행 제어 컴퓨터, 임무 컴퓨터, 통신 시스템, I/O 컨트롤러 등의 기능을 하나의 고집적 SoC(System-on-Chip)나 통합 항공전자 컴퓨터(Avionics I/O Computer)로 통합하는 기술이다.66 이는 SWaP를 획기적으로 줄일 뿐만 아니라, 시스템 내부의 복잡한 배선을 제거하여 신뢰성을 높이고 전력 소모를 줄이는 효과도 있다.
저전력 설계: 송신 출력을 효율적으로 관리하고, 저전력으로도 장거리 통신이 가능한 고효율 모뎀을 사용하여 배터리 사용 시간을 극대화하는 설계가 필수적이다.69

5.3 항재밍 및 보안 강화 기술

군용 데이터링크의 생존성을 보장하기 위해 다양한 전자 방해 대응 기술이 적용된다.

주파수 도약 (Frequency Hopping): 1초에 수백, 수천 번씩 통신 주파수를 미리 약속된 패턴에 따라 무작위로 빠르게 변경하여, 특정 주파수에 집중되는 재밍 공격을 회피하는 고전적이면서도 효과적인 기술이다.24
스마트 항재밍: 실시간으로 전파 환경을 스캔하고 분석하여 간섭이나 재밍 신호가 없는 가장 깨끗한 주파수 채널을 인공지능이 자동으로 찾아내 통신하는 한 단계 더 진화한 기술이다.24
암호화 통신: 군용 표준 암호화 알고리즘(예: AES-256)을 사용하여 데이터링크를 통해 전송되는 모든 제어 신호와 영상 데이터를 암호화함으로써, 적의 감청이나 데이터 위변조를 원천적으로 차단한다.21
보안 인증: 통신을 시작하기 전에 드론과 GCS가 사전에 교환된 암호키나 디지털 인증서를 통해 서로가 합법적인 장비임을 확인하는 상호 인증 절차를 거쳐, 비인가된 장비의 접근이나 ’중간자 공격(Man-in-the-middle attack)’을 방지한다.4

6. 데이터링크 신뢰성 관련 표준 및 규제

드론의 BVLOS 비행이 보편화되기 위해서는 기술 발전뿐만 아니라, 안전성을 보장하기 위한 명확한 표준과 규제 체계가 반드시 필요하다. 규제 기관은 특정 기술 구현 방식을 강제하기보다는, ’C2 링크는 충분히 신뢰할 수 있어야 한다’는 식의 목표 기반 규제(Objective-based Regulation) 접근 방식을 취하는 경향이 있다. 이는 Elsight와 같은 기업들이 링크 결합, AI 기반 스위칭 등 혁신적인 기술을 통해 규제가 요구하는 ‘신뢰성’ 목표를 달성할 수 있는 유연성을 제공하며, 결과적으로 안전성이라는 명확한 목표 아래 기술 혁신을 유도하는 역할을 한다.

6.1 미 연방항공청 (FAA): Part 107 BVLOS 운용 허가

규정: 미국의 소형 무인기 규정인 ’14 CFR Part 107’의 107.31 조항은 조종사가 항상 드론을 직접 육안으로 볼 수 있는 범위 내에서만 비행해야 한다고 규정한다. 따라서 BVLOS 비행을 위해서는 이 조항에 대한 특별 면제(Waiver)를 FAA로부터 받아야 한다.74
C2 링크 요구사항: FAA는 BVLOS Waiver 신청 심사 시, C2 링크의 성능과 신뢰성을 가장 핵심적인 요소로 평가한다. 신청자는 C2 링크가 끊어지는 ‘Lost Link’ 상황이 발생하더라도 드론의 현재 위치, 고도, 자세 등의 상태 정보를 지속적으로 파악할 수 있는 수단을 제시해야 한다.77 또한, 사용하려는 C2 링크의 주파수, 송신 전력, RF 전파 특성, 예상되는 간섭 요인 및 완화 대책 등을 상세하게 기술하여 해당 링크가 제안된 운용 환경에서 ’충분히 신뢰할 수 있음(Sufficiently reliable)’을 입증해야 한다.77 이는 사실상 강력한 이중화 시스템이나 대체 통신 수단의 확보를 요구하는 것과 같다.

6.2 유럽 항공안전청 (EASA): SC-UAS 및 SAIL

규정: EASA는 운용에 따른 위험도를 기반으로 드론 운용을 ‘개방(Open)’, ‘특정(Specific)’, ’인증(Certified)’의 세 가지 카테고리로 분류한다. BVLOS와 같이 상대적으로 높은 위험을 수반하는 운용은 ‘특정’ 또는 ‘인증’ 카테고리에 해당한다.78
SAIL (Specific Assurance and Integrity Level): ‘특정’ 카테고리 운용을 위해, EASA는 SORA(Specific Operations Risk Assessment)라는 체계적인 위험 평가 방법론을 사용한다. SORA는 지상 위험과 공중 위험을 종합적으로 평가하여 해당 운용에 요구되는 안전성 보증 및 무결성 수준인 SAIL 등급(I~VI)을 결정한다.79 SAIL 등급이 높을수록 C2 링크를 포함한 모든 시스템에 더욱 엄격한 수준의 신뢰성과 무결성이 요구된다.
SC-Light-UAS: EASA가 발표한 중위험(SAIL III/IV) 운용을 위한 경량 UAS 인증 기준(Special Condition)이다. 이 기준은 C2 링크의 잠재적 고장 상태를 분석하고, 그 영향을 완화하기 위한 설계 요구사항을 명시하고 있다. 특히, C2 링크는 번개, 고강도 방사 필드(High-Intensity Radiated Fields, HIRF)와 같은 외부 전자기 환경 요인에 대한 내성을 입증해야 한다.78

6.3 항공무선기술위원회 (RTCA): C2 링크 성능 표준

RTCA는 FAA와 항공 산업계가 참조하는 항공 시스템의 기술 표준을 개발하는 비영리 민간 기구로, C2 링크의 신뢰성과 안전성을 위한 핵심 표준들을 제정하고 있다. 이러한 표준화된 C2 링크는 개별 드론의 안전을 넘어, 수많은 드론이 하늘을 나는 미래 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM) 시대의 통합 항공 교통 관리(Unmanned Aircraft Systems Traffic Management, UTM) 시스템을 구축하기 위한 필수적인 초석이다.

DO-362 (MOPS): 지상 기반(Terrestrial) C2 데이터링크 시스템의 최소 운용 성능 표준(Minimum Operational Performance Standards)을 정의한다. 이 문서는 주로 L-band(960-1164 MHz)와 C-band(5030-5091 MHz) 주파수 대역을 사용하는 C2 링크의 RF 호환성 확보에 중점을 둔다. 즉, 동일한 주파수 대역을 사용하는 여러 드론이 서로 간섭 없이 안전하게 운용될 수 있도록 전송 전력, 대역폭, 시간 분할 방식(TDD), 보안 요구사항 등을 상세히 규정한다.80
DO-377 (MASPS): C2 링크 시스템 전체에 대한 최소 항공 시스템 성능 표준(Minimum Aviation System Performance Standards)을 정의한다. DO-362가 개별 무선 장비의 RF 특성에 집중하는 반면, DO-377은 특정 기술이나 주파수 대역에 종속되지 않는 상위 수준의 엔드-투-엔드(End-to-End) 성능 요구사항을 제시한다. 여기에는 링크의 가용성(Availability), 연속성(Continuity), 무결성(Integrity), 지연 시간(Latency) 등 핵심 성능 지표가 포함된다.84 최신 버전인 DO-377A는 Ku/Ka-band 위성통신을 C2 링크로 사용하는 경우의 시스템 성능 요구사항까지 포함하고 있다.84
표준화 동향: RTCA는 유럽의 EUROCAE와 협력하여, 5G와 같은 상용 셀룰러 네트워크를 인증 기체(Type Certificated UAS)의 C2 링크로 활용하기 위한 새로운 표준을 개발하고 있다.49

6.4 기타 표준 (ASTM 등)

ASTM F3201-16: UAS에 사용되는 소프트웨어의 신뢰성, 즉 안전성(Safety)과 보안성(Security)을 보장하기 위한 표준 지침을 제공한다. C2 링크의 제어, 암호화, 링크 스위칭 등을 담당하는 임베디드 소프트웨어의 개발, 테스트, 품질 보증 프로세스 전반에 적용될 수 있다.88

7. 도전 과제 및 미래 전망: 지능형 데이터링크

데이터링크 이중화 기술은 상당한 발전을 이루었지만, 미래의 복잡한 운용 환경은 새로운 차원의 도전 과제를 제시하고 있다. 과거의 통신 위협이 지형지물과 같은 ‘정적인’ 장애물이나 예측 가능한 간섭이었다면, 미래의 도심 및 전장 환경은 지능형 재머, 수많은 IoT 기기, 다른 드론 등 ‘동적이고 예측 불가능한’ 위협으로 가득할 것이다. 이러한 복잡한 환경에 대응하기 위해, 미리 설정된 규칙 기반의 이중화 시스템을 넘어, 실시간으로 환경을 학습하고 스스로 최적의 대응책을 찾아내는 지능형 데이터링크 기술이 요구된다.

7.1 주요 위협 및 기술적 도전 과제

주파수 간섭 및 혼잡: 특히 Wi-Fi, 블루투스 등이 사용하는 비면허 대역은 수많은 기기와의 간섭으로 인해 통신 품질 저하가 심각한 문제로 남아있다.5
재밍 및 스푸핑: 의도적인 전파 방해(재밍)나 GPS 신호 조작(스푸핑)은 드론의 제어권을 탈취하거나 무력화시킬 수 있는 가장 심각한 보안 위협 중 하나이다.24
사이버 보안: 데이터링크를 통해 전송되는 제어 신호나 영상 데이터를 중간에서 가로채거나 위변조하는 사이버 공격은 드론의 오작동이나 민감한 정보 유출로 이어질 수 있다.73
통신 지연 (Latency): 원격 조종 시 발생하는 통신 지연은 조종의 정확성을 떨어뜨리며, 특히 고속 비행이나 정밀 작업을 수행할 때 사고 위험을 크게 높인다. 영상 전송이 끊기는 현상 또한 관제 효율을 저해하는 주요 요인이다.91

7.2 AI/강화학습 기반 지능형 링크 관리

인공지능, 특히 강화학습(Reinforcement Learning)은 드론 데이터링크가 동적인 위협 환경에 능동적으로 대응할 수 있게 하는 핵심 기술로 주목받고 있다. AI 에이전트는 실시간 통신 환경과 임무 요구사항을 지속적으로 학습하여, 인간의 개입 없이 최적의 통신 링크를 선택하거나 여러 링크를 조합하는 방식을 자율적으로 결정한다.92

지능형 링크 스위칭: 강화학습 에이전트는 드론이 특정 경로를 비행할 때 예상되는 통신 품질(예: 셀룰러 수신 강도 맵)을 사전에 학습한다. 이를 통해 통신 단절이 예상되는 구간에 진입하기 전에, 미리 다른 안정적인 통신 링크(예: 위성)로 선제적으로 전환하는 최적의 정책(Policy)을 스스로 학습하게 된다.94 이는 단순한 장애 발생 후 대응(Reactive)을 넘어선, 예측 기반의 예방적(Proactive) 링크 관리 방식이다.
경로 최적화: 통신 품질을 보상 함수(Reward Function)의 핵심 요소로 포함시켜, 단순히 최단 거리가 아닌 가장 안정적인 통신 링크를 지속적으로 유지할 수 있는 최적의 비행 경로를 자율적으로 계획한다. 즉, 통신을 위해 비행 경로를 수정하는 새로운 차원의 운용이 가능해진다.94

7.3 인지 무선 (Cognitive Radio) 기술

인지 무선(CR)은 드론이 마치 인간처럼 주변의 무선 스펙트럼 환경을 스스로 ’인지(Sense)’하고, 현재 사용되지 않고 비어있는 유휴 주파수 대역(Spectrum Hole)을 동적으로 찾아내 통신에 활용하는 지능형 무선 통신 기술이다.97

장점:
주파수 효율 극대화: 혼잡한 주파수 대역을 능동적으로 회피하고 깨끗한 채널을 찾아 통신함으로써 간섭 문제를 근본적으로 해결하고 통신 신뢰성을 획기적으로 높일 수 있다.99
동적 재밍 회피: 특정 주파수에 대한 재밍 공격을 받으면, 이를 유해한 간섭으로 인지하고 즉시 사용 가능한 다른 주파수로 채널을 변경하여 공격을 무력화할 수 있다.100
에너지 효율 향상: 안정적인 채널을 사용함으로써 불필요한 패킷 재전송을 줄이고, 이는 드론의 한정된 배터리 자원을 아끼는 데 기여한다.100

7.4 6G 및 미래 통신 기술과의 융합

미래의 데이터링크는 단순히 정보를 전달하는 파이프라인을 넘어, 드론이 주변 환경과 상호작용하고 더 높은 수준의 지능적 판단을 내리게 하는 ‘확장된 신경망’ 역할을 수행하게 될 것이다. 이는 고도화된 지능형 데이터링크 없이는 진정한 의미의 완전 자율 비행이 불가능함을 의미한다.

6G 시대의 비전: 6G 이동통신은 지상의 셀룰러망과 위성, HAPS(High-Altitude Platform Station) 등 비지상 통신망(Non-Terrestrial Network)이 하나의 네트워크처럼 유기적으로 통합된 ‘초공간(Hyper-space)’ 네트워크를 지향한다. 이는 드론이 지상, 해상, 공중 어디에 있든 끊김 없는 통신을 제공하는 궁극적인 기반이 될 것이다.30
기술 융합: 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 엣지 컴퓨팅 기술이 데이터링크와 더욱 긴밀하게 통합될 것이다.2 미래의 드론은 촬영한 대용량 데이터를 그대로 전송하는 단말기가 아니라, 엣지 컴퓨팅을 통해 현장에서 데이터를 스스로 처리하고 분석하여 61, GCS에는 핵심적인 분석 결과나 이상 징후와 같은 정보만을 전송하는 지능형 엣지 노드(Intelligent Edge Node)로 진화할 것이다.

8. 결론: 적응형 커넥티비티를 향하여

드론 원격 관제 데이터링크 이중화 기술은 단일 통신 링크의 장애에 대비하는 수동적 백업 시스템에서 출발하여, 서로 다른 특성을 가진 여러 통신 기술을 유기적으로 결합하고(기술 다양성), 이들을 지능적인 소프트웨어로 관리하여(링크 결합), 통신 신뢰성과 성능을 동시에 극대화하는 방향으로 발전해왔다.

현재는 4G/5G 셀룰러, RF, 위성 통신을 결합한 다중 링크 결합 솔루션이 BVLOS 운용의 현실적인 대안이자 핵심 기술로 자리 잡고 있다. 그러나 미래의 통신 환경은 더욱 복잡하고 예측 불가능한 위협으로 가득할 것이다. 이에 대응하기 위해 데이터링크 기술은 AI, 강화학습, 인지 무선 기술과 융합하여, 드론 스스로가 처한 환경과 임무를 실시간으로 인지하고, 가용한 수많은 통신 자원 중 최적의 조합을 동적으로 선택하고 구성하는 ’지능형 적응형 커넥티비티(Intelligent Adaptive Connectivity)’로 진화할 것이 자명하다.

결론적으로, 안전하고 효율적인 무인 항공 시대를 열기 위해서는 혁신적인 통신 기술 개발에만 머무르지 않고, FAA, EASA, RTCA 등이 제시하는 국제 표준 및 규제를 준수하여 시스템의 신뢰성을 객관적으로 확보하는 통합적인 접근이 무엇보다 중요하다. 미래 드론 산업의 성패는 기술, 아키텍처, 그리고 표준의 조화로운 발전에 달려있을 것이다.

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