[심승배의 국방&디지털⑦] 미래전은 무인자율시스템 대리전

무인시스템(Unmanned system)은 사람이 없는 상태에서 작동하는 시스템을 말하다. 시스템은 하드웨어와 같은 장비와 시설, 그리고 소프트웨어를 포함한다. 예를 들어, 무인 편의점에서 무인 주문기(키오스크)와 CCTV는 하드웨어, 편의점에 방문한 손님이 무인주문기를 통해 물건을 결제할 때 작동하는 것은 소프트웨어다. 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)와 드론(Drone)은 무인항공시스템(UAS: Unmanned Aircraft system)을 구성하는 하드웨어로 볼 수 있다. 미군의 대표적인 드론인 'MQ-9 리퍼(Reaper)'는 지상에 있는 파일럿이 원격으로 조종하는 무인항공기이며 사전에 프로그래밍된 경로로 자동 및 반자동으로 비행할 수 있다.

공중의 무인항공기(UAV)를 포함해 지상의 무인차량(UGV: Unmanned Ground Vehicle), 해상의 무인수상정(USV: Unmanned Surface Vehicle), 수중의 무인잠수정(UUV: Unmanned Undersea Vehicle) 등은 무인기(UV: Unmanned Vehicle)로 분류할 수 있다.

자율시스템(Autonomous system)은 인간의 개입을 최소화하고 독립적으로 판단하며 작동하는 시스템을 의미하며, 자율성의 정도는 시스템에 대한 감시와 통제 수준에 따라 달라진다. 예를 들어, 무인항공기를 인간이 원격으로 조종하는 경우가 가장 낮은 자율화 단계이며 다음 단계는 사전에 계획된 경로를 자동 비행하는 경우와 같이 특정 과업을 자동화하는 단계다. 과업 자동화 다음 단계는 특정 임무를 시스템이 독립적으로 수행하는 단계이며 통제나 의사결정이 필요한 시점에 인간이 개입한다. 마지막 단계는 인간이 정한 목표에 대해 시스템이 독립적으로 판단하고 작동하는 단계다.

무인시스템의 자율화 수준이 높아지면 무인시스템과 자율시스템 간에 엄격한 구분은 의미가 없다. 군의 무인자율시스템 분야와 유사한 민간 분야에서는 AI 기술을 어떤 목적이나 용도로 적용하고 있을까? 드론으로 물품을 배송하는 서비스가 대표적인 사례이며, 배송경로 최적화와 배송시간 예측에 AI 기술을 사용하고 있으며, 충돌 방지/회피나 비행 제어에도 AI 기술을 사용한다. 아마존, 월마트, 구글 등은 미국에서 교외 지역의 거주자를 대상으로 드론 배송서비스를 제공하고 있으며, 중국의 배달 서비스 기업인 메이투안은 공원 지역에서 음식을 배달하는 서비스를 제공하고 있다.

구글 웨이모는 2009년부터 시험주행을 시작했으며 2023년 8월에 샌프란시스코 당국의 무인택시 허가를 받았다. 운전자가 없는 자율주행 택시(로보택시)의 AI 기술은 화물을 운송하는 자율주행 트럭에도 사용할 수 있다. 원자재 공장에서 제조공장까지 이동을 퍼스트 마일(First Mile), 제조공장에서 물류센터까지의 이동을 미들 마일(Middle Mile), 물류센터에서 고객까지의 이동을 라스트 마일(Last Mile)로 정의한다면 자율주행 트럭은 미들 마일 물류의 핵심 수단이 될 수 있다.

유통업계는 아마존이 2018년 1월부터 운영하고 있는 아마존고(Amazon Go)를 포함하여 전세계적으로 무인매장이 증가하고 있다. 무인매장은 CCTV 카메라와 매장 내 다양한 센서를 AI 기술로 융합 분석하여 점원 없이 고객이 물건을 구입할 수 있는 매장이다. 제조업에서도 로봇을 이용한 공장 내 물류 효율화, 미래에 발생할 수 있는 고장에 대한 예측정비를 통한 비용 절감 등에 AI 기술을 활용하고 있다.

농업도 예외가 아니다. 잡초를 AI 기술로 식별 후 제거하고 재배 중인 작물의 성장에 필요한 최적 환경을 만들어주기 위해 다양한 센서를 AI 기술로 제어한다. 인간에게 유해한 농약을 살포할 때도 AI 기술이 적용된 지능형 방제기를 사용한다. 농작물의 생산성을 높이는 동시에 농부의 안전성을 높이는 기술이 AI 기술인 셈이다. 2022년 11월말에 등장한 OpenAI의 ChatGPT는 전자행정 서비스 혁신의 촉매가 되었다. 고객의 서비스 문의를 AI 상담원이 응대하고 직장인의 업무를 AI 인턴이 보조한다. 각종 문서를 정리(요약)하고 회의록을 작성하고 회의 일정을 잡는 행정업무는 이제 AI의 몫이다. AI는 24시간 지치지 않고 일할 수 있기 때문에 전세계를 대상으로 AI 상담원이 서비스를 제공할 수 있으며, 밤새 세계 도처에서 발생하는 뉴스를 수집하고 분석하여 다음 날 아침에 요약 보고서를 제공할 수도 있다.

무인·자율시스템이 확산되고 있는 상황은 군도 마찬가지다. 국방 분야에서도 미국 방위고등연구계획국(DARPA)에서 추진하고 있는 ACE(Air Combat Evolution) 프로그램이 대표적인 사례다. 2019년에서 2020년까지 ACE 프로그램으로 진행한 AI 파일럿과 유인 파일럿 간 공중전 대결(Alpha Dogfight)에서 AI 파일럿이 승리했으며, 2023년부터 F-16을 개조한 AI 전투기(X-62A VISTA)로 시험비행을 시작했으며 2024년 5월에는 미 공군의 장관이 조종석에 탑승한 채로 유인 전투기와의 공중전 시험비행에 성공했다.

미래의 전투는 미국 국방부가 2023년 8월에 발표한 Replicator Initiative에서 목표로 하는 것처럼 수천 대의 무인기가 동시에 작전을 수행하는 형태로 전망된다. 이는 공중에만 국한되는 이야기가 아니다.

DARPA의 무인차량 프로젝트(‘RACER’)와 무인 잠수정(UUV) 프로젝트(‘Manta Ray’)와 같이 지상과 수중에서도 공중과 유사한 방향으로 발전하고 있다. 본고에서는 우리 군의 무인자율시스템 분야에서 초점을 두어야할 업무를 살펴보고 AI를 도입하여 성과를 낼 수 있는 문제를 식별하여 제시하고자 한다.

무인자율시스템 분야에서 민간과 국방에서 동시에 사용할 수 있는 대표적인 사례는 자율주행차량, 자율비행항공기, 자율운항선박이며 특히 1000대 이상 드론이 비행하며 빛을 발산하는 공연(드론 라이트 쇼)을 국방분야에 적용하면 군집드론을 활용한 전투가 될 수 있다. 제조 분야는 국방의 군수품 생산 및 정비 분야와 유사하기 때문에 생산 공정의 모니터링 및 품질 관리, 군수품에 대한 고장 예측 등에 AI 기술을 사용할 수 있다. 자율주행 트럭이 배송한 부품을 사용하여 로봇이 조립한 드론을 수송용 드론이 전투부대 드론 기지에 전달하고 유사 시 드론 기지에서 수십대에서 수백대의 드론이 동시에 출격하여 군집드론의 형태로 작전을 수행하는 드론 전쟁의 시대가 멀지 않았다. 자율무기를 보유한 군대와 모든 전투원이 수동으로 무기를 제어하는 군대가 싸우면 어느 군대가 유리할까? 아군의 인명 피해를 최소화하면서 전쟁을 승리로 이끄는 핵심 수단이 디지털 기술이며, 그 중심에 인공지능 기술이 있다.

앞서 제시한 민간과 국방의 사례들을 참고하여 무인자율시스템 분야에서 AI를 도입하여 성과를 낼 수 있는 문제를 정리해보면 다음과 같다.