2020년 6월부터 사용이 불가능한 Mode 4 피아식별체계

  Mode 4는 약 50년전에 개발된 피아식별체계이다.

해당 기술은 진부하며 50년의 세월이 흐르는 동안 코드 해석과 신호 탐지, 기만과 관련된 기술은 발전하여 더 이상 피아식별 신뢰성과 기밀을 유지하기 어렵게 되었다.

이는 관련 연구와 시뮬레이션 등을 통해 입증된 바 있다.

 이 때문에 미국은 1990년대에 Mode 5 IFF 도입 프로그램을 만들면서 Mode 4 도태 스케쥴을 작성하여 프로그램에 반영하였다.

 미국 NSA(National Security Agency)가 2003년 10월에  Mode 4의 인증을 해제하고 2020년 6월 이후에는 더 이상 Mode 4 코드 생성을 중단할 예정이다. 즉, 2020년부터 Mode 4는 더 이상 사용할 수 없다.

 그러므로 미군과 연합 작전을 하는 한국 역시 육해공군의 주요 플랫폼의 Mode IFF를 모두 Mode 5로 시급히 교체해야 한다. Mode 4를 사용하는 플랫폼은 장차 미군 플랫폼과의 피아식별이 불가능하다.

 

 Mode 5 IFF 프로그램

 Mode 4를 2020년 6월 전후로 시급히 교체하지 않으면 미군(그리고 영국군과 호주군)과의 연합 작전뿐만 아니라 한국군에 한정된 피아식별에서도 문제가 발생할 것이다.

 이는 Mode 4가 신규 코드를 생성하지 않으면서 해당 알고리즘을 사용하는 IFF가 제공하는 피아식별정보를 더 이상 신뢰할 수 없기 때문이다.

 2020년에 마지막으로 만들어지는 코드를 교체없이 사용함에 따라서 적이 이미 확보하고 있는 코드로 언제든지 교란하여 차단하거나 기만할 수 있다.

 2020년 6월 이후에도 Mode 4를 사용할 경우, IFF가 생성한 피아식별정보와 실제 피아 여부가 일치하지 않을 가능성이 높아지고 미식별로 분류된 트랙이 아군일 가능성도 높아지게 된다.

더 이상 사용이 불가능할 정도로 신뢰성이 떨어지게 되는 것이다.

Mode 4의 낮은 신호 지향성으로 인한 높은 신호 노출 가능성은 이 문제를 더욱 심각하게 만들 것이다.

 심지어 Link 16 네트워크 설계(미 태평양 사령부에서 작성한 한반도 전구급 TADIL-J 네트워크 구성 설계)에 의해 동일한 C2 노드를 중심으로 하는 네트워크에 가입하더라도 Mode 4 피아식별과 연동되어 식별한 트랙은 신뢰성 문제 때문에 미군의 Link 16 네트워크 참여자와 공유할 수 없다는 점을 감안하면 심각한 문제다.

 한국군의 Link 16을 위한 네트워크 설계를 하면서  각개 플랫폼에 할당하는 네트워크 소스에는 미군 Link 16 플랫폼과 트랙 공유를 위한 네트워크 소스도 포함되어 있지만 이들은 장차 Mode 4와 Link 16이 연동되어 있는 한 사용하기 어렵다.

 Link 16 네트워크에서는 J 시리즈 메세지 중 J7.0부터 J7.7까지 일련의 J7.X 계열 메세지 교환을 통해 트랙 관리와 공유, 트랙 갱신 요청과 지정된 트랙 피아 식별 정보 공유 등이 이루어진다. 

각개의 네트워크 참여자가 생성하여 식별한 트랙들은 해당 참여자들이 네트워크 설계를 통해 할당받은 트랙 넘버를 부여하여 Link 16 데이터 링크 단말기(JTIDS, MIDS-LVT, MIDS-JTRS)를 통해 가입한 TADIL-J 네트워크에 유통된다.

 Mode 4 알고리즘을 사용하는 IFF로 생성한 트랙의 피아식별 정보가 신뢰성이 떨어지고 미식별기 분류가 많기 때문에 Mode 5를 사용하여 높은 품질의 피아식별 정보와 PPLI 정보 생성과 유통이 가능한 미군은 Mode 4로 생성한 피아식별 데이터를 포함하는 트랙의 네트워크 유통을 차단할 수 있다.

 

 Mode 5 피아식별시스템

 Mode 5는 기본적으로 Mode S에서 더욱 보안성이 강화된 시스템이라고 이해할 수 있다. (Mode S와 공통점이 많다).

Mode S는 24 비트 코드를 사용하는 반면, Mode 5는 32 비트 코드를 사용, 보안성이 더욱 강화되었다.

 이 때문에 Mode 5는 Mode 4와 같은 32 비트(bit) 코드를 사용하지만 Mode 1과 Mode 2, 그리고 Mode C에서 식별하는 소속 국가와 부대, 임무, 항공기 일련 번호(테일 넘버), 비행 고도 등이 추가되었다.

 Mode 4와 구별되는 Mode 5의 가장 큰 특징은 직교성이 있는 대역 확산 코드를 사용하여 파형을 비화한다는 점, LPI(Low Probability of Intercept) 기법을 사용함으로써 심문 신호를 받는 아군 플랫폼 이외의 다른 플랫폼의 신호정보수집 수단에는 노출되지 않는다는 점, 짧은 시간 간격 이내로 코드가 갱신된다는 점이다.

ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)와 TCAS(Traffic Alert and Collision Avoidance System)가 통합적으로 구현된다는 점 역시 Mode 5의 특징이다.

 구형 Mode 4의 경우에는 응답기(transponder)가 송출한 응답 신호(3 펄스)의 송출 시간 간격으로 식별하지만(파장으로 식별한다고 봐도 무방하다) Mode 5는 파형(waveform)을 32 비트 분산 스펙트럼 코드를 사용하여 비화함으로써 더욱 보안성이 강화되었다.

 무엇보다 이와 같은 보안성이 높은 코드는 적대적인 신호정보수집체계에 신호를 노출시키지 않음으로써 우수한 저피탐성능(LPI)을 달성한다는 점이 장점이다.

 코드 자체의 보안성도 강화되었지만 코드가 갱신되는 주기도 Mode 4의 그것과 비교하기 어려울 정도로 짧아졌다는 점도 Mode 5의 보안성을 Mode 4의 그것보다 더욱 높은 수준으로 끌어 올렸다.

Mode 4는 반나절(12 시간) 간격으로 코드를 갱신하는 반면, Mode 5는 불과 수 초 간격으로 코드를 교체하기 때문에 적이 암호 코드를 확보하더라도 이를 무용지물로 만들 수 있다.

 Mode 5는 보안성이 강화된 코드를 사용한 LPI 기법 이외에도 지향성을 높이는 방식도 LPI 기법으로 사용하고 있다.

반송파에 펄스를 실어서 송출할 때 피아식별대상 표적에 에너지를 집중함으로써 피아식별대상이 아닌 다른 플랫폼의 ESM 또는 신호정보수집체계에는 수신 가능한 에너지 최저 준위 이하로만 에너지가 흘러갈 수 있도록 설계되었다.

 Mode 5는 ADS-B와 TCAS의 응답기 기능도 보유하고 있다.

 IFF는 심문과 응답 모두 UHF 대역에 포함되어 있는 L 밴드를 사용한다.

그러므로 지상의 관제소에서 UHF 대역 통신중계위성을 노드로 사용하여 비행 중인 항공기의 Mode 5 단말기에 L 밴드 질의 신호를 보내고, 항공기는 자체 항법 데이터와 항공기 고유 식별 데이터, 그리고 지형추적레이더와 기상 레이더 등을 사용하여 생성한 지형 추적 데이터와 기상 정보 등을 Mode 5의 응답기로 송출하여 역시 통신위성을 중계 노드로 하여 지상의 관제소와 타 항공기들에게 전송하게 된다.

 ADS-B 기능은 위성항법데이터를 사용하기 때문에 정밀한 위치 데이터 송신을 하게 된다. Mode 5 통합을 위해서는 정밀한 M-코드 GPS 수신 시스템 통합이 함께 수반되어야 함을 의미한다.

 ADS-B 기능을 구현함으로써 Mode 5를 보유한 항공기는 거리, 고도, 지형 등의 이유로 지상의 관제소 등과 직접 관제 질의, 응답 신호 교환이 어려운 상태에서도 항공 관제를 받을 수 있게 된다.

그리고 관제소에서도 관제를 위한 감시 수단(레이더)의 사각에서 비행하는 항공기의 항적도 정밀하게 추적할 수 있다.

 무엇보다 보안성이 높은 암호 체계를 사용하는 Mode 5를 통해 ADS-B를 구현함으로써 관제소에 자체 항적 데이터 등을 송출하면서도 적대 세력에 해당 항적 데이터를 노출시키지 않음으로써 저고도 침투 또는 스텔스 성능을 활용한 침투를 하면서도 안정적인 관제를 받을 수 있다.

 Mode 5의 또 다른 장점은 조종사의 실수로 인한 피아식별 실패 가능성을 최소화한다는 점이다. 기존의 Mode 4는 은밀한 침투를 위해 적 공역에 진입한 후 단말기 작동을 중단하다가 임무 후 이탈한 후에도 단말기 작동을 중단한 상태를 유지하면 자칫 아군에게 적으로 오인될 수 있다.

 반면 Mode 5는 임무 후에 아군 공역으로 진입하면서 자동으로 작동을 시작하여 이러한 위험을 방지할 수 있다.

[디펜스투데이]