현대 군사작전에서 피아식별(Identification Friend or Foe, IFF)은 항공자산의 생존성과 임무 성공을 결정짓는 핵심 요소다. 특히 항공기와 지상·해상 방공체계가 복잡하게 얽히는 전장에서, 피아식별은 단순한 장비 기능을 넘어 작전 안전, 지휘통제 신뢰성, 연합작전 상호운용성을 동시에 보장한다.
본 기고문에서는 회전익 항공기의 피아식별장비 체계에 대한 전반적인 이해를 제공하고, MODE 4에서 고도화된 암호기능을 갖춘 MODE 5로 전환되면서 변화되는 점들을 기술한다. 더불어 MODE 5로의 전환을 위한 필수 절차인 AIMS 인증 제도에 대해 다룬다.
본 기고를 통해 독자는 피아식별장비의 보안성과 상호운용성 강화의 흐름을 큰 그림에서 조망할 수 있다. 아울러 AIMS 인증이라는 국제 기준 속에서 피아식별 체계가 어떻게 자리 잡는지를 이해하는 데 도움을 얻을 수 있다.
서론
피아식별장비(IFF, Identification Friend Or Foe)는 항공기, 선박, 전차, 지상 레이더 기지 등에 설치해 아군을 식별하는 장비이다. 우리 군은 그동안 MODE 4 방식의 피아식별장비를 운용해왔으나, 노후화된 알고리즘에 의한 보안성 우려로 美측의 MODE 4 암호키 생산중단을 결정하였고, MODE 5로의 전환이 시작되었다. 이로써 우리 군도 MODE 5로의 전환점을 맞이하게 되었다. 본 기고에서는 피아식별장비의 구성과 피아식별 과정, 피아식별 MODE와 상태, MODE 4에서 MODE 5로의 전환에 대해서 설명함으로써 피아식별장비 전반에 대해 설명한다. 다음으로 MODE 5로의 전환을 위한 핵심단계인 AIMS 인증의 목적과 절차에 대해서도 기술하였다.
피아식별장비 개요
피아식별장비 구성
피아식별장비는 질문기, 응답기, 암호조립체와 암호키로 구성된다. 각 구성품의 역할은 다음과 같다. 질문기는 코드화된 질문 신호를 송출하고 응답기로부터 회신받은 신호를 처리하여 데이터를 추출해 적/아를 구분하는 역할을 한다. 응답기는 질문기로부터 들어온 질의를 해석해 MODE별 응답에 따라 송신하는 역할을 한다. 마지막으로 암호조립체는 MODE 4/5의 암호화된 통신을 사용할 때 쓰는 장비로 암호키가 암호조립체에 장입되어 사용된다. 질문기와 응답기 예시는 다음 그림과 같다.
질문기
응답기
그림 1. 질문기와 응답기 예시
피아식별 과정
피아식별의 과정은 다음과 같다. 먼저 질문기와 응답기 간 상호 주파수 일치 여부를 확인한다. 일치할 경우, 미확인 항공기로 인지한 후 다음 단계로 넘어가고, 주파수가 불일치할 경우 적으로 간주된다. 다음 단계는 IFF MODE 동일 여부를 확인한다. 동일할 경우, 다음 단계로 넘어가고, 동일하지 않을 때는 적기로 분류된다. 마지막 단계는 암호화 MODE 확인 단계이다. 질문기에서 송출하는 연속적인 식별코드를 응답기에 장착된 암호조립체에서 변조하여 송출한 신호가 일치하면 아군으로 판명된다. 이때 암호키는 전자파일의 형태로 암호키 주입기에 의해 암호조립체에 사전에 장입된다. 이 단계에서 잘못된 답이라고 판명될 경우, 허위 표적으로 간주하여 적으로 분류될 가능성이 높다. 다음 그림은 암호키 장입부터 적아를 판단하는 과정을 도식화한 것이다.
그림 2. 피아식별장비 운용 개념도
상태 및 MODE
피아식별장비의 상태는 정상상태, 비상상태, 대기상태, OFF 상태가 있다. 정상상태는 대기상태 또는 비상상태가 아닐 때 진입하는 상태로, 모든 MODE에서 유효한 질문을 인식하며 응답을 전송한다. 비상상태는 아(我)가 비상상태나 조난에 처해있을 때 모든 지상 관제기구에 MODE 1, 2 및 3/A에 특수하게 코드화된 비상신호를 송신하는 데 사용된다. 응답기는 MODE 선택 가능 설정 여부와 상관없이 모든 MODE에 대해 유효한 질문에 응답한다. 비상상태는 응답기 대기 명령에 우선한다. 대기상태는 장비에 전원이 인가되면 회로에 전압을 가해져 워밍업 이후에 임의의 작동 MODE를 즉시 시작할 수 있도록 하는 상태이다. 응답기의 대기 MODE가 활성화되어 있을 때에는 질문은 수신되나 응답은 생성되지 않도록 한다.
다음으로 피아식별장비의 MODE에 대해 설명한다. MODE는 MODE 1, 2, 3/A, C, 4, 5로 총 6개가 있다. MODE 1은 피아식별을 하기 위한 MODE로 2자리 수로 구성된다. 첫 번째 코드가 0~7, 두 번째 코드가 0~3으로 이루어져 32개의 코드가 조합되어 제공되며 이 중 하나를 선택하여 사용하게 된다. MODE 2는 항공기 식별을 위한 MODE로, 네 자리로 구성되어 각 자리는 0~7로 설정 가능하다. 따라서 총 4,096개의 코드로 이루어지며 이륙 전 응답기 전면부의 MODE 2 스위치를 눌러 코드를 사전 장입한다. MODE 3/A는 항로 식별을 위한 코드로 MODE 2와 마찬가지로 4,096개의 코드가 제공되며 이 중 하나가 선택된다. MODE C는 항공기의 압력 고도를 코드로 변환하여 나타낸다. MODE 4는 암호조립체와 결합하여 피아식별을 위한 비밀 작동 코드 중 1개를 선택하도록 해준다. MODE 4의 암호코드는 24시간마다 변경된다. MODE 5는 MODE 4와 마찬가지로 암호조립체와 결합하여 작동하며 암호코드는 초 단위로 변경된다. 다음 표는 MODE별 설명을 나타냈다.
MODE 4에서 MODE 5로의 전환
이번 장에서는 MODE 4에서 MODE 5로의 전환에 대해 살펴보겠다. 피아식별장비 체계는 1940년대에 단순한 식별번호 회신 방식으로 시작되었고, 1960년대에는 고도 보고와 암호 기반 식별 기능이 추가되었다. 이 체계가 바로 MODE 4이다. MODE 4는 이후 미국 국방부(DoD) 주도로 NATO 동맹국 전반에 표준으로 자리 잡았다.
1995년 미 합참이 MODE 4를 대체할 새로운 암호화 모델인 MODE 5 개발을 지시하면서 차세대 군용 피아식별장비 개발이 시작되었다. MODE 5에는 최신 변조, 부호화, 암호화 기술을 적용해 MODE 4의 성능 및 보안 한계를 극복하였다. 또한 GPS 위치와 다른 항공기 데이터를 안전하게 송신할 수 있는 확장된 데이터 처리 능력을 제공할 수 있게 되었다. MODE 5는 확산 스펙트럼 기술을 적용하여 기존 질문/응답 주파수(1030/1090 MHz)에 추가 데이터를 겹쳐 송신하면서도 간섭을 증가시키지 않는다. 미국과 NATO 동맹국들은 MODE 4를 2020년 6월 공식 퇴역시키며, MODE 5으로의 전환이 이루어졌다. 다음은 MODE 4와 MODE 5를 비교한 표이다.
AIMS 인증
AIMS 인증 개념
이번 장에서는 MODE 5의 성능 검증과 암호키 사용을 위해서 미 정부 정책에 의해 필수적으로 받아야 하는 AIMS 인증에 대해 살펴보겠다. AIMS(Air Traffic Control Radar Beacon System, Identification Friend or Foe, Mark XII/XIIA Systems, 항공통제 및 피아식별 시스템) 인증이란 실제 무기체계 운용 환경에서 MODE 5 피아식별기능이 정상적으로 구현 여부를 확인한 후 MODE 5가 해당 구성품 및 체계에 사용하기 적합하다는 인증을 받는 것이다.
AIMS의 인증 주최는 AIMS 사업단으로 통상 AIMS PO(Program Office)라고 불리며 1977년 설립되었다. 설립목적은 항공통제 및 피아식별장비 시스템 구성제어/감독을 위함이며 미 국방부 소속이다. 주요업무로는 피아식별장비의 장비/플랫폼 단위 인증시험, 인증서 발급 및 기술지원이 있다.
AIMS 인증단계은 구성품 단위 인증인 Box 레벨과 체계 단위 인증인 Platform 레벨로 구성된다. Box 레벨은 구성품 업체가, Platform 레벨은 해당 사업에서 수행한다.
그림 3. AIMS 인증서 예시
AIMS Platform 레벨 인증 절차
본 장에서는 AIMS Platform 레벨 인증시험 절차에 대해 알아보겠다. 인증 절차에 대해서 간단히 살펴보면, AIMS 인증 규격문서 기반으로 작성된 시험 계획과 절차서를 기반으로 시험을 수행하여 AIMS PO의 피드백에 대해 반영 후 AIMS 인증서가 발행된다. 다음 그림은 AIMS Platform 레벨 인증시험의 약식 절차이다.
그림 4. AIMS Platform 인증 약식 절차도
AIMS 인증절차에 대해 세부적으로 살펴보겠다. 본 AIMS 인증절차는 질문기 없이 응답기만 장착된 회전익 항공기의 AIMS 인증 절차를 기반으로 작성되었으며, 질문기 유무 및 무기체계에 따라 차이가 있을 수 있다. 먼저, ①사업단에서 AIMS PO에서 요구하는 양식(박스/플랫폼 단위 여부, 응답기/질문기/통합 등 시험 요청 단위, 안테나 종류 등 체크 포함)을 작성하여 AIMS PO로 시험을 요청한다. 이를 AIMS PO에서 검토 후 승인한다. 다음은 ②시험 요구도 및 계획서/절차서 개발 단계이다. 해당 플랫폼이 필요한 데이터가 무엇인지를 정의하고 식별하여 인증 시험 기준을 작성하고, 이를 AIMS PO와 협의하여 확정한다. 예를 들어 응답기만 있는 플랫폼과 응답기와 질문기가 모두 있는 플랫폼은 AIMS 규격서에서 적용되어야 하는 데이터의 종류와 개수가 달라진다. 다음은 앞선 절차에서 확정된 필요 데이터들을 어떤 시험을 통해 확보할지에 대한 시험계획, 절차서를 작성하고 AIMS PO의 검토 및 승인을 받게 된다. 다음 그림은 절차 ①, ②에 대한 주최별 역할을 나타내었다.
그림 5. AIMS 인증시험 절차 I
다음은 ③지상시험 준비 단계이다. AIMS PO에게 입회 요청하기 전 사전 테스트하는 절차로 이 단계를 Dry-run이라고 부르며, AIMS PO에서 정한 지상시험 요구도 충족 여부를 확인한다. 해당 시험 결과는 AIMS PO로 제출되고 AIMS PO에서 검토 후, 특이사항이 없을 시 다음 단계로 넘어간다. ④ AIMS PO 입회 하에 응답기 지상시험을 수행한다. 시험 결과 불일치 사항 또는 결함이 생기면 AIMS PO는 Discrepancy Letter를 작성하여 해당국에 수정을 요청하며 해소 시, 다음 단계로 넘어간다. 다음 그림은 절차 ③, ④에 대한 주최별 역할을 나타내었다.
그림 6. AIMS 인증시험 절차 II
다음은 ⑤지상시험 종료 후 비행 시험 수행이다. 비행 시험은 실제 대상 전력의 운용 환경 하에서 질문-응답 시험을 수행한다. 검증 범위는 안테나 신호 출력, 위치 오차, 다양한 항공기 자세에서 정상응답 여부 등 이다. 응답기만 장착된 전력의 경우, AIMS PO는 지상시험만 입회하고 비행시험은 결과값만 제출받는다. 비행 시험 후 시험 결과를 AIMS PO에 제출하게 되며, 모든 시험이 완료되면 최종적으로 ⑥AIMS 인증서가 발급된다. 다음 그림은 절차 ⑤, ⑥에 대한 주최별 역할을 나타내었다.
그림 7. AIMS 인증시험 절차 III
결론
피아식별장비는 항공작전의 안전성과 작전 효율성을 담보하는 핵심 장비이다. 질문기와 응답기의 신호 교환을 통해 아군 여부를 판별하며, 이를 기반으로 항공관제, 충돌 방지, 오인사격 예방 등의 기능을 수행한다. 단순한 장치 하나가 아니라, 항공작전 전반을 뒷받침하는 신뢰성의 근간이라 할 수 있다.
운용 개념 측면에서 피아식별장비는 항공기 간 충돌 방지와 임무 효율성을 높이고, 연합작전 환경에서는 다국적군 간 상호 신뢰성을 확보한다. 또한 전자전 환경에서는 재밍과 스푸핑에 대응해 신뢰할 수 있는 식별을 제공함으로써, 아군 생존성과 지휘 통제의 안정성을 보장한다. 즉, 피아식별장비는 단순한 항공전자 장비가 아니라 작전 안전성과 연합작전 호환성을 동시에 책임지는 체계다.
그러나 이러한 기능적 완성도는 국제적 표준과 제도적 신뢰 위에서만 담보된다. 미 공군 AIMS Program Office가 주관하는 AIMS 인증은 실제 장비와 플랫폼이 해당 표준을 충족하는지를 공식적으로 검증한다. 장비 단품 시험을 넘어 플랫폼 전체의 설치·연동·운용시험까지 확인하는 AIMS 인증은, 곧 연합작전에 참여할 수 있는 “국제적 자격증”이라 할 수 있다.
따라서 한국군이 추진 중인 Mode 5 전환 과정은 단순한 장비 개량이 아니라, 국제적 신뢰 확보와 연합작전 상호운용성 보장이라는 전략적 의미를 가진다. 피아식별장비의 기능과 AIMS 인증 확보는 결국 한국군 항공자산이 미래 전장 환경에서 연합군과 어깨를 나란히 하며 작전을 수행할 수 있는 기반이며, 이는 우리 군의 전투력과 신뢰성을 동시에 높이는 출발점이라 할 수 있다.
- 참고문헌
-
- Woo-Hyun Kim, Se-Young Jung, Yun-Soo Lee, Se-Myong Chang, “Mark XIIA(Mode 5) IFF System Integration and Certification Test for Surface to Air Missile System”, Journal of the KIMST, Vol. 25, No. 2, pp. 160-168, 2022
- Sangwan No, Soonyoung Lee, Min-Soo Kim, Younghoon Lee. "The study of the IFF MODE 5 to apply to Helicopter System”, SASE 2018 Spring Conference
- Defense Acquisition Program Administration(DAPA), “HELICOPTER,UTILITY”, KDS 1520-4001, Korea
- KyuJin Park, Dohun Kim, HyungGyu Kim, "The study of the KT1T IFF Mode 4/5 design and operation", KSAS 2018 Fall Conference
- 항공기 실전원리(4)-적을 아는 원리, Aerospace industry, no.99, 2008년, pp.52 - 53
- DoD AIMS Program Office, “Technical Standard for The Mark XIIB Electronic Identification System,” pp. 1-7, April, 2018
- DoD AIMS Program Office, “Mark XIIA and Mode S & Mark XIIB Interrogator Installation Test Requirements,” pp. 7-49, July, 2018.
- DoD AIMS Program Office, “Mark XIIA and Mode S & Mark XIIB Interrogator Operational Test Requirements,” pp. 1-7, July, 2018.
- DoD AIMS Program Office, “Mark XIIB(Mode 5) Handbook,” pp. 53-65, June, 2020.
- Ki-Hong Lee․Myeong-Hoon Jo․Yong-Wook Kwon․Seong-Ho Sim․Ki-Won Lee, IFF Function Design and Mode 5 AIMS Certification Test for CSR-II”, THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE, Vol. 34, No, 9, pp. 683∼695, 2023