2015.08.12

소리로 하늘에 있는 드론을 떨어트린다...KAIST

Jeremy Kirk | IDG News Service
보이지 않는 무기를 사용해 하늘에 있는 드론을 떨어트릴 수 있다. 보이지 않는 무기는 바로 소리다.
드론 속에 있는 취약점은 모든 물체가 갖고 있는 자연적 속성인 공진(resonance)에서 기인한 것이다. 와인 잔을 놓고 유리의 자연적 공진 주파수와 일치한 소리를 내면 산산히 부서져 버린다.

드론 내부 부품에도 같은 원리를 적용한 것이다. 한국 대전에 소재한 한국과학기술원(KAIST) 연구원들은 드론의 주요 부품인 자이로스코프(gyroscope)에 대한 공진의 효과를 분석했다.

이 연구 논문은 8월 12일부터 14일까지 미국 워싱턴 DC에서 진행되는 24회 유즈닉스 보안 심포지엄(USENIX Security Symposium)에서 14일 오후 3시(미국 동부 시각)에 발표한다.

자이로스코프는 드론의 균형을 유지하고 자체 상하, 방향, 위치에 대한 정보를 제공해 드론이 하늘높이 날 수 있도록 미세 조정이 가능토록 한다. 취미용과 일부 상업용 드론은 집적 회로 패키지로 설계된 비싸지 않은 자이로스코프를 사용한다.

KAIST 전자공학과 김용대 교수는 "일부 자이로스코프는 가청 대역 이상의 공진 주파수를 갖고 설계됐다. 하지만 다른 것들은 여전히 가청 대역 내에 공진 주파수를 갖고 있으며, 의도적인 잡음으로부터 방해를 받을 수 있는 취약점을 갖고 있다"고 설명했다.

김용대 교수는 "자이로스코프의 공진 주파수를 일치시키는 것은 자체 비행에 영향을 미치는 잘못된 출력을 발생시키는 원인이 된다"고 말했다.

김용대 교수팀은 4개 벤더에서 15개의 자이로스코프를 연구했다. 대부분의 자이로스코프는 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)와 인벤센스(InvenSense) 2개의 업체에서 만들어졌다.
자이로스코프 가운데 7개는 자체 공진 주파수와 일치하는 소리와 맞닥뜨렸을 때 공진이 잘됐다. 김용대 교수는 "공진 주파수에서 자이로스코프들은 매우 이상한 출력을 뱉어냈다"고.

이를 보정하기 위해 많은 자이로스코프가 자체 공진 주파수를 가청 대역보다 높게 설계됐다. 예를 들어, 많은 게이밍용 마우스가 게임 간섭을 피하기 위해 공진 주파수의 일치를 회피하게끔 설계됐다.

소리를 사용한 이 공격은 일부 종류의 드론에 효과적으로 가능할 수 있다.

테스트를 위해 연구원들은 가까운 노트북에 무선으로 연결된 자그마한 소비자용 스피커를 드론에 부착했다. 이 드론은 정상적으로 이륙했다. 그러나 스피커를 통해 공진 주파수 대역의 잡음이 나오기 시작하면서 드론은 땅으로 추락했다.

김 교수는 "이 자이로스코프가 변동을 시작하면서 로터(rotor) 속도는 직접적으로 영향을 받았다"며, "140 데시벨에서 40미터 떨어진 드론에게도 영향을 줄 수 있다"고 말했다.
실제 공격에서는 드론에 스피커를 부착시켜 공격할 수는 없기 때문에 김 교수 팀은 좀더 현실적인 공격 시나리오와 함께 소리가 드론에게 영향을 줄 수 있는 거리를 분석해 실험했다.

주요 문제는 조준과 추적이었다. 김용대 교수는 "우리는 록히드 마틴(Lockheed Martin)이나 노스롭 그루먼(Northrop Grumman)이 아니다. 우리 연구소에서 이런 무기들을 만들 수 없다"고 말했다.

이 연구팀은 계속 연구 중이다. 하나의 실험에서 김교수 팀은 경찰 방패 속에 오디오 모듈을 탑재했다. 여기에서 문제는 드론을 방해하기 위해 지속적으로 추적하기 어렵다는 점이었다.
이 공격이 처음부터 성공적이었다하더라도 이 드론이 이상하게 움직이기 시작하면 추적하기가 힘들게 될 것이다.

"연구할만한 과제는 상당히 많으나 상당히 어렵다."

또다른 연구에서 이 연구팀은 스피커들을 아치형태로로 구성해 일종의 음향 벽을 만들었다. 여기에서 문제는 드론이 공격 지역을 빠르게 지나갈 때다.

그러나 소리와 연관된 공격이나 방어 기기들은 이미 시장에 나와 있다. 예를 들어, 엘라드 코퍼레이션(LRAD Corporation)은 지향성 음파 무기(acoustic hailing device)인 450XL을 만든다. 이는 운송 수단이나 삼각대에 실을 수 있는데, 1,700미터 떨어진 곳에 음성 메시지를 투사할 수 있다.

일본인 어부는 그들의 고래잡이를 방해하려는 환경 운동가들에 대응해 음향 기기를 통해 극심하고 커다란 소리를 사용했다. 추적 레이더와 결합하면 이런 기기들은 좀더 실행 가능한 드론을 공격하는 용도로 만들 수 있다.

그렇다면 소리 공격에 대응한 방어는 무엇일까? 열쇠는 간섭으로부터 차폐 또는 격리를 통해 이 자이로스코프를 보호하는 것이다. 김 교수는 "좋은 방법이다. 이를 통해 소리 공격의 대부분을 막을 수 있다"고 말했다.

이 연구 논문의 공동 저자는 손윤목, 신호철, 김동관, 박영석, 노주환, 최기범, 최중우 등 모두 KAIST 소속이다. editor@itworld.co.kr


2015.08.12

소리로 하늘에 있는 드론을 떨어트린다...KAIST

Jeremy Kirk | IDG News Service
보이지 않는 무기를 사용해 하늘에 있는 드론을 떨어트릴 수 있다. 보이지 않는 무기는 바로 소리다.
드론 속에 있는 취약점은 모든 물체가 갖고 있는 자연적 속성인 공진(resonance)에서 기인한 것이다. 와인 잔을 놓고 유리의 자연적 공진 주파수와 일치한 소리를 내면 산산히 부서져 버린다.

드론 내부 부품에도 같은 원리를 적용한 것이다. 한국 대전에 소재한 한국과학기술원(KAIST) 연구원들은 드론의 주요 부품인 자이로스코프(gyroscope)에 대한 공진의 효과를 분석했다.

이 연구 논문은 8월 12일부터 14일까지 미국 워싱턴 DC에서 진행되는 24회 유즈닉스 보안 심포지엄(USENIX Security Symposium)에서 14일 오후 3시(미국 동부 시각)에 발표한다.

자이로스코프는 드론의 균형을 유지하고 자체 상하, 방향, 위치에 대한 정보를 제공해 드론이 하늘높이 날 수 있도록 미세 조정이 가능토록 한다. 취미용과 일부 상업용 드론은 집적 회로 패키지로 설계된 비싸지 않은 자이로스코프를 사용한다.

KAIST 전자공학과 김용대 교수는 "일부 자이로스코프는 가청 대역 이상의 공진 주파수를 갖고 설계됐다. 하지만 다른 것들은 여전히 가청 대역 내에 공진 주파수를 갖고 있으며, 의도적인 잡음으로부터 방해를 받을 수 있는 취약점을 갖고 있다"고 설명했다.

김용대 교수는 "자이로스코프의 공진 주파수를 일치시키는 것은 자체 비행에 영향을 미치는 잘못된 출력을 발생시키는 원인이 된다"고 말했다.

김용대 교수팀은 4개 벤더에서 15개의 자이로스코프를 연구했다. 대부분의 자이로스코프는 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)와 인벤센스(InvenSense) 2개의 업체에서 만들어졌다.
자이로스코프 가운데 7개는 자체 공진 주파수와 일치하는 소리와 맞닥뜨렸을 때 공진이 잘됐다. 김용대 교수는 "공진 주파수에서 자이로스코프들은 매우 이상한 출력을 뱉어냈다"고.

이를 보정하기 위해 많은 자이로스코프가 자체 공진 주파수를 가청 대역보다 높게 설계됐다. 예를 들어, 많은 게이밍용 마우스가 게임 간섭을 피하기 위해 공진 주파수의 일치를 회피하게끔 설계됐다.

소리를 사용한 이 공격은 일부 종류의 드론에 효과적으로 가능할 수 있다.

테스트를 위해 연구원들은 가까운 노트북에 무선으로 연결된 자그마한 소비자용 스피커를 드론에 부착했다. 이 드론은 정상적으로 이륙했다. 그러나 스피커를 통해 공진 주파수 대역의 잡음이 나오기 시작하면서 드론은 땅으로 추락했다.

김 교수는 "이 자이로스코프가 변동을 시작하면서 로터(rotor) 속도는 직접적으로 영향을 받았다"며, "140 데시벨에서 40미터 떨어진 드론에게도 영향을 줄 수 있다"고 말했다.
실제 공격에서는 드론에 스피커를 부착시켜 공격할 수는 없기 때문에 김 교수 팀은 좀더 현실적인 공격 시나리오와 함께 소리가 드론에게 영향을 줄 수 있는 거리를 분석해 실험했다.

주요 문제는 조준과 추적이었다. 김용대 교수는 "우리는 록히드 마틴(Lockheed Martin)이나 노스롭 그루먼(Northrop Grumman)이 아니다. 우리 연구소에서 이런 무기들을 만들 수 없다"고 말했다.

이 연구팀은 계속 연구 중이다. 하나의 실험에서 김교수 팀은 경찰 방패 속에 오디오 모듈을 탑재했다. 여기에서 문제는 드론을 방해하기 위해 지속적으로 추적하기 어렵다는 점이었다.
이 공격이 처음부터 성공적이었다하더라도 이 드론이 이상하게 움직이기 시작하면 추적하기가 힘들게 될 것이다.

"연구할만한 과제는 상당히 많으나 상당히 어렵다."

또다른 연구에서 이 연구팀은 스피커들을 아치형태로로 구성해 일종의 음향 벽을 만들었다. 여기에서 문제는 드론이 공격 지역을 빠르게 지나갈 때다.

그러나 소리와 연관된 공격이나 방어 기기들은 이미 시장에 나와 있다. 예를 들어, 엘라드 코퍼레이션(LRAD Corporation)은 지향성 음파 무기(acoustic hailing device)인 450XL을 만든다. 이는 운송 수단이나 삼각대에 실을 수 있는데, 1,700미터 떨어진 곳에 음성 메시지를 투사할 수 있다.

일본인 어부는 그들의 고래잡이를 방해하려는 환경 운동가들에 대응해 음향 기기를 통해 극심하고 커다란 소리를 사용했다. 추적 레이더와 결합하면 이런 기기들은 좀더 실행 가능한 드론을 공격하는 용도로 만들 수 있다.

그렇다면 소리 공격에 대응한 방어는 무엇일까? 열쇠는 간섭으로부터 차폐 또는 격리를 통해 이 자이로스코프를 보호하는 것이다. 김 교수는 "좋은 방법이다. 이를 통해 소리 공격의 대부분을 막을 수 있다"고 말했다.

이 연구 논문의 공동 저자는 손윤목, 신호철, 김동관, 박영석, 노주환, 최기범, 최중우 등 모두 KAIST 소속이다. editor@itworld.co.kr


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