수중 인식

음향 역량을 구축하기 위해 섬세한 접근법이 필요하다

사령관 (퇴역) 아르납 다스(Arnab Das) 박사/인도 해군

인도와 중국이 경제 및 정치 강국으로 부상하면서 인도양과 남중국해의 적도 연안해의 전략적 중요성이 커지고 있다. 이들 해역은 해군 배치는 물론 수중 시스템 배치면에서 독특한 위치를 차지하고 있다. 파도 아래로부터 위협이 계속 증가함에 따라 인도 태평양의 안보 파트너는 수중 영역 인식(UDA)을 달성하는 방법에 대해 새로운 시각을 가져야 한다. 비군사 이해당사자와 자금을 다투는 군은 공동의 목표를 달성하기 위해 다양한 커뮤니티를 한데 모아야 한다.

해양상황 인식(MDA, Maritime Domain Awareness)이라는 개념은 9/11 테러 공격 후 상당한 중요성을 확보했다. 전 세계가 한데 모여 해양상황 인식의 한계를 해결하기 위한 인프라와 역량을 구축했고 군은 연구 커뮤니티와 협력하여 해양상황 인식 역량을 강화했다. 인도양 지역의 경우 2008년 11월 뭄바이에서 일련의 테러 공격이 발생한 후 인도 정부는 해양상황 인식을 상당한 수준으로 고양하기 위한 작업을 착수했다. 인도 해군은 인프라와 역량 개발을 위한 야심찬 계획을 시작했다.

현재의 해양상황 인식 형태를 이해한 후, 여기에 수중 영역 인식을 연결하거나 새로운 관점에서 수중 영역 인식을 정의해야 한다. 2005년 10월 미국 국토안전부가 “해양 안보를 위한 국가 전략인 해양상황 인식 달성을 위한 국가 계획”에서 선언한 해양상황 인식 프레임워크는 수중 위협이나 완화 전략을 언급하지 않는다. 당시 미국은 수중 위협을 중요하다고 생각하지 않았다. 9/11 후 미국은 테러리스트가 미국의 국익을 해치기 위해 다른 영역을 사용할 수 있다는 것을 인식했지만 수중 위협을 명시적으로 전략적 계획에 포함시키지는 않았다.

미국 해군 소장 스티븐 C 보라즈(Steven C. Boraz)는 2009년 보고서에서 시대의 신화와 현실을 언급하고 해군 주도 해양상황 인식의 한계를 인정했다. 2015년
2월 말까지도 학술 논문은 수중 위협을 처리하는 데 미국의 역량에 한계가 있음을 인정했다. 항만, 수로, 해안 보안 임무를 통해 해양상황 인식을 담당하는 주요 기관인 미국 해안경비대는 해상 및 공중 자산은 물론 강화된 지휘 통제 역량에 막대한 투자를 했다. 하지만 임무를 수중 영역으로 확대하는 데는 거의 투자가 이루어지지 않았다.

한편 국가, 테러리스트, 범죄 조직의 수중 위협이 증가하고 있으며 여러 집단이 안보 기관의 위험 완화 전략을 능가할 수 있는 역량을 확보하고 있다. 북한, 중국, 러시아 같은 국가는 해양 자산에 막대한 피해를 줄 수 있는 수중 역량을 보유하고 있다. 모로 이슬람 해방 전선, 캄보디아 혁명군, 타밀일람 해방 호랑이 같은
비국가 주체는 수중 무기를 사용하여적을 공격하고 있다.

센서 문제

다양한 수중 감시 활동에 사용될 수 있는 수중 무선 센서 네트워크는 대역폭이 낮고, 전파 지연이 높고, 비트 오류율이 높은 가혹한 수중 채널 환경이라는 독특한 문제에 직면한다. 해류로 인한 음속 변화와 상당한 노드 이동성도 문제다. 이러한 수중 채널 왜곡과 현장에서 일어나는 문제에는 광범위한 UDA 애플리케이션의 사용을 제한하는 집중 완화 전략이 필요하다.

미국과 구 소련이 심해에 대대적인 투자를 하고 수중음파탐지 성능을 안정화하는 데 큰 성공을 거둔 냉전 기간 중, 수중 기술 개발, 더 구체적으로 말하면 음향 기술 개발이 성숙했다. 그 기간 동안 양국은 바다에서 대규모 현장 실험을 통해 알고리즘을 검증하고 매질 불확실성을 최소화했다.

냉전 후 해군이 연해로 초점을 옮겼을 때, 심해에서 수중음파탐지 성능의 안정을 가져왔던 원칙이 적용되지 않아 성능이 떨어졌다. 천해 음향 장비는 독특한 장애물이 있으며 필요한 실험은 개발도상국의 수단을 훨씬 뛰어넘기 때문에 접근이 어렵다.

냉전 중에는 국가 안보를 위해 무조건적인 군사 투자와 기술 개발이 이루어졌다. 하지만 냉전이 끝나자 국가 안보 장비는 동일한 수준의 지원을 받지 못하고 여러 프로젝트가 중단됐다. 음향 감시 시스템은 1949년에 미국이 GIUK 공해에서 소련 함정을 감시하기 위해 추진한 대형 수중 센서 네트워크다. 북대서양에서 해군 요충지를 형성하는 GIUK 공해는 그린란드, 아이슬란드, 영국을 의미하는 약어다. 냉전이 끝을 향해 가면서, 감시 시스템용 연안 기지국들은 운영 및 유지 비용을 감당하기 위해 학술 연구에 기지국을 개방해야 했다. 프로젝트로 수중 음향 부문 연구가 크게 발전하면서 다양한 비군사용 심해 수중음파탐지 성능이 안정화됐다.

1958년 문을 연 캘리포니아주 포인트수 해군 실험실은 예산 부족으로 1984년 폐쇄됐다. 선박 충격 테스트 시설과 저주파 수중음파탐지 체계는 비영리 단체인 천연자원 보호협회가 환경을 문제 삼아 반대하자, 재배치하고 규모를 축소해야 했다. 협회는 해군을 압박하여 1990년대 초 처음으로 환경 영향 평가서를 제출하게 만들었다. 1996년, 좀처럼 길을 잃지 않는 부리 고래 13마리가 그리스 해상에서 길을 잃고 발견됐다. 아테네 대학교의 생물 학자 알렉산드로스 프란치스(Alexandros Frantzis) 는 고래 인근에서 수중음파탐지 기능을 사용한 것이 원인이라고 주장했다. 당시 북대서양조양기구는 고출력 저주파 수중음파탐지를 이용한 합동 국제 실험에 참여하고 있다. 이 사건으로 해당 실험을 중단하라는 대규모 환경 집회가 일어났다. 미국 해군은 그러한 실험이 해양 동물에 끼치는 영향을 연구하는 데 자금을 지원해야 했다. 이 사건은 국가 안보와 사회경제적 니즈의 균형을 맞춰야 하는 지리정치적 변화를 반영한다.

해양상황 인식은 여전히 사건 중심 구조다. 9/11 공격으로 미국에서 해양상황 인식에 대한 대규모 노력이 일어났고 인도 정부도 뭄바이 공격 후 해양상황 인식 개발을 적극적으로 추진했다. 두 이니셔티브는 여전히 안보를 중심으로 하고 있으며 다른 이해당사자로부터 별다른 지지를 받지 못하고 있다. 안보 담당자들은 기밀 데이터가 국가 안보에 해를 줄 수 있다며 정보를 엄격히 기밀로 유지하고 있다. 인도와 인도 태평양의 기타 국가 등 개발도상국의 큰 문제는 다른 중요 과제 때문에 안보에 대규모 예산을 할당할 수 없다는 것이다. 이렇게 자원 부족과 국가적 접근법의 부재로 해양 영역 인식은 여전히 제한되어 있다. 안보 중심 구조의 수중 영역 인식은 자원 집약적 특성 때문에 자금을 확보하기 매우 힘들고, 이에 정치적으로도 지원을 받기 힘들다.

수중 위협이 증가하고 수중 위험 완화 전략이 첨단 역량을 가진 국가의 전유물이 되면서 더욱 섬세한 접근법이 필요하다. 수중 영역 인식은 해양상황 인식의 단순한 확대와 독점적인 안보 구조로 취급하기보다 훨씬 복잡한 구조를 취해야 한다.

음향 능력 및 역량 구축

냉전 후 수중 영역 인식 분야에서 두 가지 주요 변화가 일어났다. 그 첫째는 수중 안보 활동이 연해로 이동한 것이고, 둘째는 효과적인 음향 능력과 역량 구축이다. 21세기 초 열대 연해 문제를 극복하기 위해 음향 능력 및 역량 구축이 다시금 부상하고 있다. 여기서 우리는 세 가지 핵심 요소에 주목해야 한다.

1. 보기 – 센서 네트워크가 인식 제공
2. 이해 – 음향 분석 및 해석
3. 공유 – 네트워크가 실행 가능한 정보를 실시간 전송

전통적으로 소수 국가가 센서를 제작하고 가용성을 통제했다. 수중 센서를 자체 생산하는 것이 가장 바람직하겠지만 인도 태평양 국가의 경우 수입한 센서를 이용할 수 있다.

네트워크 기술 개발에 상당한 진전이 있었다. 하지만 인도양 지역 연안에서 음향을 분석하려면 현장별 매질 왜곡을 극복하기 위한 맞춤형 노력이 필요하다. 이를 위해 대규모 천해 음향 측정 실험으로 음향 데이터를 수집한 후 신호 처리를 거쳐 수중 채널과 주변 잡음을 모델링해야 한다.

천해 음향 측정 실험에는 두 가지 입력, 즉 수중 영역 곳곳을 접근하기 위한 플랫폼과 의미 있는 입력을 도출하기 위한 신호 처리 능력이 필요하다. 선박에서 센서를 배치하는 재래식 방법은 원하는 결과를 제공하지 못하며 연구가 필요한 넓은 지역을 조사하는 데 많은 비용이 든다. 수중 글라이더는 수중 음향 조사를 수행하는 데 가장 적합한 플랫폼으로 입증됐다. 부력 엔진 구동 글라이더는 느리지만, 저렴하고, 내구성이 좋고, 소음이 적다. 이들을 다수 배치하여 넓은 지역을 연구한 후 한데 모아 데이터를 분석할 수 있다. 수중 글라이더는 자율 주행 수중 차량으로 최근 개발됐으며 프로펠러로 추진하지 않기 때문에 소음이 적고 내구성이 좋아 음향 데이터 분석에 적합하다.

여전히 음향 분석 역량은 오스트레일리아, 프랑스, 일본, 미국, 노르딕 음향 협회 회원국을 비롯한 소수 국가만 보유하고 있다. 연해 대잠전은 최근에 일어난 현상이며 일부 인도 태평양 국가는 이러한 역량에 투자하고 있다. 미국은 20세기가 저물면서 남중국해를 중심으로 해양 영역에서 나타난 중국의 호전성에 우려를 표하기 시작했다. 아시아해양 국제 음향 실험은 대규모 천해 음향측정 프로젝트로서 21세기 초에 시작됐다. 처음에는 워싱턴 대학교가 주도하는 여섯 개 미국 대학교가 프로젝트의 1단계를 계획했고, 2단계에는 중국, 타이완, 기타 국가의 대학교 20개가 포함됐다.

이 프로젝트는 지정학적으로 큰 의미를 가졌다. 미국은 남태평양의 열대 연해 문제를 극복하기 위한 데이터가 필요했기 때문에 해군연구실이 자금을 지원했고, 실험은 대학이 진행했다. 아시아 해양 국제 음향 실험은 시작에 불과했다. 곧 미국 정부는 남중국해에서 음향 센서를 이동하고 수중 드론을 배치하여 정기적으로 음향 데이터를 수집했다. 중국은 그러한 대규모 천해 음향 측정 실험을 추진하는 데 자신의 한계를 인식하고 인정했고, 배움을 위해 미국의 연구에 동참했다. 중국의 활동은 수중 만리장성 프로젝트로 정점을 찍었다. 2016년 12월 중국은 USNS 보디치호가 배치한 미국 수중 드론을 나포했다. 이 사건은 중국이 자체 음향 개발 프로그램을 진행하는 데 관심이 있다는 것을 공식 선언한 것이었다.

2014년 3월 말레이시아 항공 370편이 말레이시아 쿠알라룸푸르에서 중국 베이징으로 비행 중 사라졌을 때 중국은 수색 작업을 주도하려 했다. 당시 추락한 비행기의 승객 90퍼센트 이상이 중국인이었기 때문이다. 하지만 인도 태평양 파트너들은 그 역할을 오스트레일리아에 맡기고 3년 수색 기간 중 대규모 음향 능력 및 역량 개발에 중국의 개입을 제한했다.

열대 연해에서 음향 능력 및 역량 개발은 대규모 천해 음향 측정 실험이 있어야만 가능하다. 자원이 매우 많이 필요하고, 천문학적 자금이 필요하고, 첨단 기술의 지원이 있어야 한다. 성공을 위해 인도 태평양 파트너는 자원을 모으고 노력을 조율해야 한다.

수중 영역 인식 프레임워크는 투명성을 가져올 것이다. 일반적으로 다음의 4대 수중 영역 인식 이해당사자가 수중 영역의 이해를 도모하여 이익을 강화하려 한다.

국가 안보 기구: 수중 영역의 비접근성과 불투명성은 파괴적인 요소를 감시하고 확인하는 데 복잡한 문제를 가져온다. 비국가 행위자가 개입하면 문제는 더욱 복잡해진다. 안보 측면에서 수중 인식의 중요성은 바다와 연해에 대한 접근성을 제한하기 위한 잠수함과 기뢰 역량의 확산으로부터 해양교통로, 연해, 다양한 해양 자산을 지키는 것을 의미한다.

청해 경제 주체: 무역 그리고 세계화는 에너지와 식량 안보 보장에 도움이 된다. 바다는 자원의 보고로써 국가의 경제적 안녕에 기여할 수 있다. 제약, 석유 및 가스, 해저 채굴, 물류, 해운을 비롯한 다양한 부문의 대규모 기회가 실현되기를 기다리고 있다.

환경 규제 및 재해 관리 당국: 바다는 여러 가지 자연 재해가 시작되는 곳이기도 하다. 자연 재해를 막는 것은 불가능할지라도 조기 경보로 생명과 재산 손실을 최소화할 수는 있다. 해양 영역 내 인간 활동이 환경 훼손을 야기하고 지속적인 성장에 위협이 되고 있다. 규제 및 관리 당국은 준비를 강화하여 미래 문제에 대응해야 한다.

과학 기술 제공자: 수중 영역에서는 언제나 안전하고 지속 가능한 성장을 도모해야 한다. 과학 기술은 항상 그러한 노력의 핵심 동인으로 작동할 것이다. 해저 생태계, 생태계 여러 요소 간의 상호 작용, 인간 개입이 생태계에 미치는 영향을 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요하다.

장기간 자금 확보를 위한 경쟁을 고려할 때 이해당사자가 자체적으로 수중 영역 인식 개발을 추진하는 기존 접근법은 심각한 한계를 갖는다. 이러한 이유로 수중 영역 인식은 소수 국가만이 활동하는 분야가 되었다. 이제 분쟁을 최소화하고 국제 평화와 화합을 가져올 수 있는 보편적인 시스템을 구축해야 한다.

그림 1은 수중 영역 인식 프레임워크을 포괄적으로 보여준다. 모든 이해당사자는 기본적으로 수중 영역의 상황을 파악하고, 이해한 후, 효과적이고 효율적으로 대응해야 한다.

방대한 규모의 수중 영역 인식은 수직 및 수평 구조로 이해해야 한다. 수직 구조는 기술, 인프라, 역량, 능력 면의 자원 가용성이 될 것이다. 핵심은 여전히 음향 능력 및 역량 구축이지만 육면체의 4면으로 표현된 이해당사자들은 구체적인 요건을 갖는다. 수직 구조는 종합 수중 영역 인식을 수립하는 위계다. 첫 번째 레벨은 수중 영역을 탐지하여 위협, 자원, 활동을 알아내는 것이다. 두 번째 레벨은 데이터를 이해하여 안보 전략, 보존 계획, 자원 이용 계획을 수립하는 것이다. 다음 레벨은 현지, 국가, 글로벌 차원에서 규제 프레임워크와 감시 메커니즘을 마련하는 것이다.

그림은 이해당사자가 참여하고 상호 작용하는 방법을 종합적으로 보여준다. 각 육면체는 조치가 필요한 특정 측면을 나타낸다. 특정 육면체가 나타내는 사용자 요건, 학계의 조언, 산업 인터페이스를 기반으로 사용자 및 산학 파트너십을 원활하게 구성할 수 있다. 이를 통해 보다 집중적인 접근법과 잘 정의된 상호 작용형 프레임워크를 구현할 수 있다. 적절한 자극을 고려할 때 수중 영역 인식 프레임워크는 개발도상국이 직면한 여러 문제를 해결할 수 있다. 제안된 수중 영역 인식 프레임워크는 모든 이해당사자의 자원 공동 이용과 노력 조율을 장려하여 모두에게 안전하고 지속 가능한 성장을 증진한다.

인도양에서 수중 영역 인식의 중심 역할은 해양 충돌을 예방하는 것이다. 비국가 행위자가 추가되면서 체제 전복 요소에 늘 내재된 비대칭적 우위가 문제를 더욱 복잡하게 만든다. 이러한 현장별 물리적 과제를 극복하려면 특별한 노력이 필요하다. 음향 능력과 역량 구축에 즉각적이고도 전폭적인 관심이 필요하다. 지역 내 경제 및 정치적 제약 때문에 대규모 군사 투자를 할 수 없기 때문에 자원을 모으고 노력을 결합하는 것만이 유일한 방법이다.

개발도상국은 각자의 장애물, 즉 자원 제한, 기술 문제, 거버넌스 문제 등을 안고 있다. 이들 개도국들은 체계적이고 포괄적인 전략적 접근법으로 장기전에 임해야 한다. 수중 영역 인식 프레임워크는 제안된 바와 같이 단순히 해양상황 인식을 수중으로 확장하는 것이 아니라 인도 태평양 전략 공간에 매우 중요한 안전하고 지속 가능한 성장을 종합적으로 다루고 있다.