KR20170067195A - 드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 방법 - Google Patents

드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비행 제한·금지 구역에 침입한 드론을 탐지하고 규정을 위반하거나 안전사고 위험 등 위험 수준에 따라 비행을 제재 또는 제어할 수 있는 드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 그 방법에 대한 것으로, 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 장치는, 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 무선랜 모듈, 드론과 드론을 제어하는 무선기기 간의 RF(Radio Frequency)를 탐지하는 하나 이상의 지향성 안테나, 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 장착되는 메인 보드, 그리고 무선랜 모듈 및 지향성 안테나의 동작을 제어하여, 드론과 무선기기 간의 통신 주파수 대역의 데이터 패킷과 드론의 위치 정보를 획득하고, 획득된 정보를 분석하여 드론의 위험성 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR DETECTING AND CONTROLLING OF TRESPASSING DRONE AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 그 방법에 대한 것으로서, 구체적으로 비행 제한·금지 구역에 침입한 드론을 탐지하고 규정을 위반한 경우나 안전사고 위험 등 위험 수준에 따라 드론의 비행을 제재 또는 제어할 수 있는 드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 방법에 대한 것이다.
최근 들어 국내 및 해외의 드론 이용자 수가 크게 증가하고 활용되는 분야가 다양해짐에 따라 드론 비행의 안전 수칙 및 관리의 중요성이 부각되고 있다.
드론은 조종사 없이 무선 전파의 유도에 의해 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 군사용 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle / Uninhabited Aerial Vehicle)를 총칭하는 것으로, 2010년대를 전후로 군사적 용도 외에 다양한 민간 분야에도 활용되고 있다. 한편, 항공법상 드론의 정의는 초경량 비행장치에 해당하며, 국내 항공법 시행규칙 제14조는 자체 중량 150kg 이하의 드론을 초경량비행장치 중 무인비행장치로 분류하고 있다.
이러한 드론과 관련된 최근 현황을 살펴보면, 국내에 신고된 드론의 수는 2010년에는 144대에 불과하였으나 2015년 3월에는 423대로 증가하였다. 또 드론 조종 자격 취득자의 수도 2014년 64명에서 2015년 726명으로 급증하였고, 무인비행장치 관련 법규 위반 건수도 2010년 6건에서 2014년 49건으로 증가하였다.
한편, 드론 비행 조종에 사용되는 대부분의 무선 주파수 대역은 통상적인 Wi-Fi와 같은 802.11b/g/n를 사용하고 있어 기존 무선 보안 취약점이 그대로 발생하고 있다. 더구나 현재 사용되고 있는 드론은 자체적으로 보안 설계가 미약하여 악의적 이용의 위험성이 존재한다. 예를 들어, 드론과 조종/제어 장치 간의 무선 신호를 스니핑(sniffing)하거나, 정상 사용자의 조종/제어 장치와 드론 간의 통신을 강제로 단절하고 무단 장비로 접속하도록 하여 드론의 동작을 임의로 제어할 수 있는 위험성 등이 존재한다. 또 GPS 스푸핑(spoofing) 또는 GPS 방해 재밍(jamming)을 시도하거나, 드론의 내부에 저장된 정보가 암호화되지 않았을 경우 드론 내에 저장된 촬영 사진 및 영상 등을 유출하거나 도청 공격을 하는 등의 공격을 받을 가능성이 존재한다. 따라서 드론 자체의 분실이나 저장 데이터 유출 이외에도, 드론 사용자의 의도와 달리 드론이 악의적으로 동작할 수 있는 문제점이 존재한다.
이에 따라, 드론의 비행 관련 법규제를 위반하거나 제한·금지 구역으로 드론이 무단 침입하는 것을 분석하고 차단하는 기술과, 드론을 악용하는 고의성 위협 사고 예방을 위한 분석 및 통제 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 목적은 비행 제한·금지 구역에 침입한 드론을 탐지하거나 관련 법 등 각종 규정을 위반하거나 안전사고의 위험이 있는 드론의 비행을 탐지 및 추적하고, 그 위험 수준에 따라 비행을 제재 또는 제어할 수 있는 드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또 본 발명의 다른 목적은 드론 탐지 및 제어를 위한 각 구성이 일체형으로 구성되어 이동성을 확보할 수 있으며, 드론을 탐지하고자 하는 주파수 대역 및 탐지 범위에 따라 다양한 무선랜 모듈 및 지향성 안테나 등 구성을 자유로이 변경 적용할 수 있도록 함으로써 효과적으로 드론을 탐지 및 제어할 수 있는 드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 장치는, 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 무선랜 모듈, 드론과 드론을 제어하는 무선기기 간의 RF(Radio Frequency)를 탐지하는 하나 이상의 지향성 안테나, 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 장착되는 메인 보드, 그리고 무선랜 모듈 및 지향성 안테나의 동작을 제어하여, 드론과 무선기기 간 통신 주파수 대역의 데이터 패킷과 드론의 위치 정보를 획득하고, 획득된 정보를 분석하여 드론의 위험성 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
드론 침입 탐지 및 제어 장치는 일체형으로 구비되는 디스플레이를 더 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 다수의 무선랜 모듈 및 지향성 안테나 중 선택된 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 선택적으로 메인 보드에 착탈되게 한다. 또 메인 보드는, 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 장착되는 하나 이상의 슬롯을 구비한다. 이때, 각 슬롯은 드론 침입 탐지 및 제어 장치의 외부에 노출된 형태로 구비되게 한다.
실시예에 따라, 메인 보드가, 각 무선랜 모듈 및 각 지향성 안테나가 장착되는 다수의 슬롯과, 각 슬롯에 구비되며 각 무선랜 모듈과 각 지향성 안테나와 메인 보드 간의 전기적 연결을 온/오프하는 다수의 스위치를 포함할 수도 있다.
한편, 제어부는 획득된 데이터 패킷을 분석하여 드론과 무선기기를 검출하며, 드론의 GPS 통신 주파수 대역을 모니터링하여 GPS 정보를 획득하고, 획득된 GPS 정보를 분석하여 드론과 무선기기의 위치 정보를 획득한다. 또 제어부는 드론이 위험성이 있다고 판단되는 경우 드론의 제어권을 획득하여 드론의 동작을 제어한다.
또 드론 침입 탐지 및 제어 장치는, 드론과 관련된 법 규정의 정보, 비행 제한·금지 구역에 대한 정보, 드론의 행위에 따른 위험도 정보, 위험도에 따른 통제/제어 정책 정보 및 드론을 탐지하고 통제/제어한 정보 중 적어도 하나를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 드론 침입 탐지 및 제어 장치는, 드론과 관련된 법 규정의 정보, 비행 제한·금지 구역에 대한 정보, 드론의 행위에 따른 위험도 정보, 위험도에 따른 통제/제어 정책 정보 및 드론을 탐지하고 통제/제어한 정보 중 적어도 하나를 저장하는 외부 기기와 통신 연결될 수도 있다.
또 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 방법은, 하나 이상의 무선랜 모듈 및 하나 이상의 지향성 안테나를 이용하여 드론의 침입을 탐지하고 제어하는 방법으로서, 드론과 드론을 제어하는 무선기기 간의 통신 주파수 대역에서 드론과 무선기기가 주고받는 데이터 패킷을 획득하는 단계, 획득된 데이터 패킷을 분석하여 드론 및 무선기기에 대한 정보를 획득하는 단계, 드론의 GPS 통신 주파수 대역을 모니터링하여 드론의 GPS 정보를 획득하는 단계, 획득된 GPS 정보를 분석하여 드론의 위치 정보를 획득하는 단계, 획득된 정보를 분석하여 드론의 위험성 여부를 판단하는 단계, 그리고 드론이 위험성이 있다고 판단하는 경우 드론의 제어권을 획득하여 드론의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 드론과 무선기기 간의 사용 주파수 대역을 모니터링하는 단계와, 모니터링을 통해 드론과 무선기기 간의 통신 주파수 대역을 검출하는 단계를 더 포함한다.
또 데이터 패킷을 획득하는 단계에서, 통신 주파수 대역에서 제어 기능에 대한 데이터 패킷을 획득한다.
또 탐지하고자 하는 주파수 대역 및 탐지 범위에 따라, 다수의 무선랜 모듈 및 지향성 안테나 중 선택된 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 선택적으로 적용하여 동작시키도록 한다.
한편, 위치 정보를 획득하는 단계는, 드론을 지속적으로 모니터링하고 GPS 정보를 획득 및 분석하여 드론의 이동 경로 및 비행 궤적을 포함하는 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
또 위험성 여부를 판단하는 단계에서, 드론의 동작 및 이동 경로를 분석하여, 드론이 관련 법 규정을 위반하였거나, 비행 제한·금지 구역을 침입한 경우 위험성이 있는 것으로 판단한다.
또 드론의 동작을 제어하는 단계에서, 드론과 무선기기 간의 데이터 패킷을 인터셉트하고 이를 재가공함으로써 드론에 대한 제어권을 획득한다.
이상 설명한 바대로, 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 장치 및 그 방법은 비행 제한·금지 구역에 침입한 드론을 탐지하거나 관련 법 등 각종 규정을 위반하거나 안전사고의 위험이 있는 드론의 비행을 효과적으로 탐지 및 추적하고, 그 위험 수준에 따라 비행을 제재 또는 제어할 수 있다.
특히, 드론 탐지 및 제어를 위한 각 구성이 일체형으로 구성되어 이동성을 확보함으로써 드론을 효율적으로 추적하고 지속적으로 모니터링할 수 있다.
또 드론을 탐지하고자 하는 주파수 대역 및 탐지 범위에 따라 다양한 무선랜 모듈 및 지향성 안테나 등 구성을 자유로이 변경 적용함으로써 효과적으로 드론을 탐지할 수 있으며, 실측 범위를 수 km까지 확장할 수 있다.
또 정부 주요 시설물, 항공 및 항만 시설, 산업체 주요 빌딩 외곽 경비, 군사 경계 지역과 같이 공공, 상업, 민간 분야 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 과정의 흐름도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)는, 디스플레이(110), 메인 보드(120), 하나 이상의 무선랜 모듈(130), 하나 이상의 지향성 안테나(140), 제어부(150), 저장부(160) 및 전원부(170)를 포함한다.
드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)는, 장치 내에서 발생하는 열을 냉각 및 배출하는 냉각팬(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 드론은 이동성이 강하므로 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100) 역시 각 구성을 일체형으로 구성함으로써 이동성을 부여하여 차량이나 도보로 운반 및 이동이 가능하도록 하며, 이동시에도 드론 등 추적 대상 무인체를 지속적으로 추적하여 주파수 대역 감시와 정보를 탈취 및 재가공하여 드론의 제어권을 획득하고 해당 영공에서 드론을 밀어내거나 강제 착륙시킬 수 있도록 한다.
디스플레이(110)는 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)의 동작 정보를 디스플레이하는 구성으로서, 장치의 탐지 범위 내에서 탐지된 드론의 정보와 드론의 통제/제어를 위한 정보 등을 디스플레이한다. 또 디스플레이(110)에는 관리자가 드론 탐지 및 제어를 위해 기능을 선택/실행하거나 정보를 입력하기 위한 전용 UI가 제공될 수 있다. 이러한 전용 UI는 무선기기 및 드론 비행의 탐색, 탐지, 관리, 통제 및 분석에 최적화된 정보를 가공하여 제공한다. 디스플레이(110)는 LCD, OLED 등 다양한 디스플레이 장치가 사용될 수 있으며, 사용 편의성 및 이동성을 고려하여 20인치급으로 제공되는 것이 바람직하다. 또 디스플레이(100)는 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)에 별개의 구성으로 구비되어 연결 케이블 등으로 연결될 수도 있으나, 이동성을 고려하여 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)에 일체형으로 구비하는 것이 바람직하다.
메인 보드(120)에는 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)의 동작을 위한 회로가 구성되며, 무선랜 모듈(130)과 지향성 안테나(140)가 장착된다. 바람직하게는, 메인 보드(120)는 드론 및 드론을 제어하는 지상의 컨트롤러인 무선기기에서 사용하는 무선랜 표준인 IEEE 802.11b/g/n 등을 수용하고 확장성을 고려하여 무선랜 모듈을 교체하여 장착 가능하게 구성한다. 즉, 드론 및 무선기기를 탐지하고자 하는 대역 및 범위에 따라 각각의 무선랜 모듈(130)과 지향성 안테나(140) 중 적합한 무선랜 모듈과 지향성 안테나를 선택적으로 메인 보드(120)에 착탈 가능하게 구성한다. 이를 위하여, 메인 보드(120)는 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)가 장착되는 슬롯을 구비할 수 있으며, 무선랜 모듈 및 지향성 안테나의 착탈 편의성을 위하여 상기 슬롯은 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)의 외부에 노출된 형태로 구성될 수 있다. 또 드론 및 무선기기의 탐지 대역 및 범위에 따라 다수의 무선랜 모듈 및 지향성 안테나를 복합적으로 장착할 수 있으므로, 메인 보드(120)는 상기 슬롯을 다수로 구비할 수 있다. 이와 같이 상황에 따라 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 선택적으로 사용하거나 복합적으로 사용함으로써 드론 및 무선기기에 대한 실측 범위를 수 km까지 확장할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 메인 보드(120)는 다수의 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 모두 장착하고, 이들과의 전기적 연결 상태를 제어하는 형태로 구성될 수도 있다. 이를 위하여, 메인 보드(120)는 다수의 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)가 장착되는 다수의 슬롯과, 각 슬롯에 구비되어 각 무선랜 모듈과 각 지향성 안테나와 메인 보드(120) 사이의 전기적 연결 상태를 제어하는 다수의 스위치를 포함할 수 있다. 따라서 메인 보드(120)는 탐지하고자 하는 대역 및 범위에 따라 필요한 무선랜 모듈(130)과 지향성 안테나(140)와의 전기적 연결 상태를 온(on)으로 하고 나머지 무선랜 모듈 및 지향성 안테나와의 전기적 연결 상태는 오프(off)로 함으로써 필요한 대역과 범위의 드론을 탐지할 수 있다. 이때, 무선랜 모듈 및 지향성 안테나와의 전기적 연결을 온/오프하는 동작은 관리자의 입력에 의해 수행될 수 있다.
무선랜 모듈(130)은 메인 보드(120)에 장착되어 무선 통신을 수행하는 구성으로서, IEEE 802.11b/g/n 등 드론 및 무선기기가 사용하는 대역의 무선 통신을 지원한다. 무선랜 모듈(130)은 드론 및 무선기기의 탐지 대역 및 범위에 따라 하나 이상 구비될 수 있으며, 메인 보드(120)에 착탈식 또는 고정식으로 장착될 수 있다.
지향성 안테나(140)는 드론 및 무선기기의 RF(Radio Frequency)를 탐지하기 위한 고감도 안테나이다. 지향성 안테나(140)는 드론 및 무선기기의 위치와 방향 측정을 위해 무선랜 모듈(130)과 호환성 있는 안테나를 사용한다. 지향성 안테나(140) 역시 드론 및 무선기기의 탐지 대역 및 범위에 따라 하나 이상 구비될 수 있으며, 메인 보드(120)에 착탈식 또는 고정식으로 장착될 수 있다.
제어부(150)는 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)의 각 구성부의 동작을 제어하여 드론 및 무선기기를 탐지하고 통제/제어한다. 제어부(150)는 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 제어하고 저장부(160)와 연동하여 드론의 탐지 및 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 무선랜 표준(802.11b/g/n 등) 및 소형 항공기 통신 프로토콜(MAVLink 등)을 분석하여 드론 및 무선기기를 대상으로 주요 보안 취약점과 위협을 분석하고 점검한다. 또 제어부(150)는 드론의 무선 네트워크 채널과 신호를 감지하여 탐지 영역 내의 드론의 비행을 탐지하고, 탐지된 드론의 보안 상태(암호화 수준, 사용 채널, SSID 등)를 확인한다. 또 제어부(150)는 드론과 무선기기 간의 통신 패킷을 통해 탐지된 드론을 식별하고 종류별로 분류하며, 드론의 GPS 통신 정보를 모니터링하여 드론의 위치와 무선기기, 즉 조정자의 위치를 분석할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 주파수 대역을 통한 드론의 동작 유무 검출 기법을 사용하여 드론 및 무선기기를 검출하며, 무선랜 모듈(130)과 지향성 안테나(140)를 제어하여 드론과 무선기기 간에 사용되는 주파수 대역(예를 들어 2.4 ~ 5GHz 대역)을 주기적이고 지속적으로 모니터링함으로써 드론과 무선기기 간의 통신 주파수 대역을 검출하고, 검출된 주파수에서의 데이터 패킷을 인터셉트하여 획득한다. 그리고 획득된 데이터 패킷을 분석하여 드론과 무선기기를 검출한다. 또 제어부(150)는 드론과 무선기기의 위치를 추적하기 위하여 GPS와의 통신 주파수 대역을 모니터링하여 GPS 정보를 획득하고, 획득된 GPS 정보를 통해 드론과 무선기기의 위치를 추적한다. 또 제어부(150)는 탐지된 드론의 동작 형태와 이동 경로와 대상 환경 및 상황을 분석하여 드론이 관련 법 규정을 위반하였거나 제한·금지 구역에 침입하였는지 판단하고, 법 규정을 위반하였거나 제한·금지 구역에 침입한 경우 위험도에 따라 드론을 통제하거나 제어권을 획득하여 드론을 제어한다. 예를 들어, 제어부(150)는 드론의 위험도에 따라 드론과 무선기기 간의 통신을 방해하거나 강제 추락시키거나 비행을 제어할 수 있다. 드론을 제어하는 방법으로는, 예를 들어 제어부(150)가 드론과 무선기기 간의 데이터 패킷을 분석하여 암호화 키를 알아내어 드론과 무선기기 간의 통신을 방해한 후 제어 명령이 포함된 데이터 패킷을 드론으로 전송하여 드론의 비행을 제어하는 방법이 있다. 제어부(150)는 무선랜 모듈(130)과 지향성 안테나(140)를 통해 드론으로 데이터 패킷을 전송할 수 있다. 드론의 비행을 제어하는 과정에 대하여는 이하에서 보다 상세히 설명한다.
저장부(160)는 드론의 탐지 및 제어를 위한 정보와 처리된 결과에 대한 정보를 저장한다. 구체적으로, 저장부(160)는 드론과 관련된 법 규정의 정보, 비행 제한·금지 구역에 대한 정보, 드론의 행위에 따른 위험도 정보 및 위험도에 따른 통제/제어 정책 정보 등을 저장한다. 또 저장부(160)는 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)가 드론을 탐지하고 통제/제어한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(160)는 드론의 탐지 시간과 탐지된 드론의 정보와 함께, 드론의 비행 형태가 위험 행위로 분류되어 통제/제어한 경우 그에 대한 정보를 저장할 수 있다. 드론의 정보로는, 예를 들어 드론의 식별정보, 드론의 종류, 비행 정보가 있으며, 필요시 조종자의 정보도 포함할 수 있다. 한편, 드론의 비행 형태가 법 규정을 위반하거나 비행 제한·금지 구역에 침입하는 등 위험 행위에 해당하는 경우, 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)는 저장부(160)에 저장된 해당 정보를 관련 기관 시스템으로 전송할 수도 있다.
한편 실시예에 따라, 상기 저장부(160)는 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)에 구비되지 않고 별도의 모바일 기기 또는 외부 시스템에 포함된 구성일 수 있다. 즉 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)는 별도의 저장부를 구비하지 않거나 저장부에 최소한의 정보만을 저장하고, 별도의 모바일 기기 또는 외부 시스템과 통신 연결되어 연동하여 관련 정보를 로드하거나 저장할 수 있다. 또 이 경우 모바일 기기 또는 외부 시스템을 통해 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)의 동작을 제어할 수도 있다.
전원부(170)는 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)의 각 구성부에 전원을 공급하는 구성이다. 전원부(170)는, 드론 침입 탐지 및 제어 장치의 이동성을 고려하여 교체 가능한 배터리 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 과정의 흐름도이다. 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 과정에 대하여 설명하면 이하와 같다.
드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)의 제어부(150)는 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 제어하여 드론과 무선기기 간의 사용 주파수 대역을 모니터링하고, 드론과 무선기기 간의 통신 주파수 대역을 검출한다(ST100, ST110).
드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)는 주파수 대역을 통한 드론의 동작 유무 검출 기법을 사용하여 드론 및 무선기기를 검출한다. 드론과 무선기기의 사용 주파수 대역이 특정 주파수 대역일 경우, 해당 주파수 대역의 무선랜 모듈과 적합한 지향성 안테나를 장착하여 드론과 무선기기를 검출하면 된다. 드론과 무선기기가 사용하는 주파수 대역으로는 2.4GHz ~ 5GHz까지 혼용해서 사용된다. 한편, 최근에는 주파수 왜곡에 대한 방해 전파 방지 기능과 자가 강화 기능을 내장한 드론들이 대부분이다. 또 저가형 드론의 경우에는 단순 주파수 대역이 40MHz ~ 80MHz의 대역폭을 가지므로 기존 2.4GHz 대역과의 혼용이 빈번하게 발생될 수 있다. 그리고 드론이 두개의 주파수 대역을 가질 경우, 다른 저가형 드론과 주파수 혼동으로 제어가 안 되는 경우도 발생한다. 한편 영상 전송을 위한 주파수 대역은 900MHz, 1.2GHz, 1.3GHz, 2.4GHz, 5.8GHz 등을 사용하고 있다. 이는 드론의 제어를 위한 주파수가 아니라 영상 전송을 위한 무선 주파수 대역이다. 현재 드론의 무선 제어 주파수는 Wi-Fi를 사용하기보다는 텔레메트리, 즉 위성에서 GPS 등과 지상 제어 무인항공기 제어 등에 사용되는 주파수를 사용하며 구동방식은 FS 또는 GCS라고 통칭한다.
일반적으로 2.4GHz 대역은 4채널을 중심으로 사용하는 방식이 많고 5GHz 대역을 이용한 방식도 활용하고 있다. 그러나 현재까지 국내 표준이 지정되지 않아 이에 대한 다양한 주파수를 혼용되고 있는 상황이다.
따라서 본 발명에 따른 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)는 해당 주파수 대역을 주기적이고 지속적으로 모니터링하고, 드론 침입 탐지 및 제어 장치의 탐지 가능 영역 내에 있는 드론과 무선기기 간의 통신 주파수 대역을 검출한다. 한편, 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)는 하나 이상의 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 메인 보드(120)에 착탈하면서 주파수 대역을 모니터링할 수도 있다. 또 각 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 메인 보드에 고정식으로 장착되어 있는 경우, 각 무선랜 모듈과 지향성 안테나의 전기적 연결을 온/오프하면서 각 주파수 대역을 모니터링할 수도 있다.
제어부(150)는 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 통해 검출된 주파수 대역에서의 드론과 무선기기 간의 데이터 패킷을 인터셉트하여 획득한다(ST120). 구체적으로, 제어부(150)는 해당 주파수 대역에서의 제어 기능에 대한 데이터 패킷을 획득한다.
제어부(150)는 획득된 데이터 패킷을 분석하여 드론 및 무선기기에 대한 정보를 획득하여 탐지 영역 내의 드론 및 무선기기를 탐지한다(ST130). 실시예에 따라, 제어부(150)는 탐지된 드론 및 무선기기에 대한 정보를 저장부(160)에 저장할 수 있다.
한편 제어부(150)는 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 통해 드론의 GPS 통신 주파수 대역을 모니터링하여 GPS 정보를 획득하고, 획득된 GPS 정보를 분석 및 추론하여 드론과 무선기기의 위치를 추적한다(ST140, ST150). 제어부(150)는 드론과 무선기기의 현재 위치를 추적하고, 지속적인 모니터링으로 GPS 정보를 획득 및 분석함으로써 드론의 이동 경로 및 비행 궤적 등의 정보를 산출한다. 제어부(150)는 획득된 드론 및 무선기기의 위치 정보와, 드론의 이동 경로/비행 궤적 등의 정보를 저장부(160)에 저장할 수도 있다.
제어부(150)는 탐지된 드론의 동작 형태와 이동 경로를 분석하여 해당 드론이 비행 제한 또는 금지 구역에 침입하거나 관련 법 규정을 위반하였는지 판단한다(ST160, ST170). 구체적으로, 제어부(150)는 ST130에서 획득된 드론과 무선기기 간의 제어정보 등의 정보와 ST150에서 획득된 드론의 위치 정보, 이동 경로 등의 정보를 분석하여 드론의 동작 및 이동 경로 등을 분석 및 추론한다. 또 저장부(160)의 관련 법 규정 및 비행 제한·금지 구역에 대한 정보 등과 상기 분석된 정보와 비교하여 해당 드론이 위험성이 있는지 판단한다. 또 저장부(160)에 저장된 위험도에 따른 통제/제어 정책에 따라 해당 드론을 통제하거나 강제로 제어해야 할 필요성이 있는지 판단한다.
ST170에서 해당 드론이 통제/제어의 필요성이 없다고 판단되면, 즉 탐지된 드론이 적법하게 동작 중인 것으로 판단되면, 제어부(150)는 탐지 영역 내의 드론을 탐지하고 기 탐지된 드론의 동작 역시 지속적으로 모니터링한다.
한편, ST170에서 해당 드론이 통제/제어될 필요가 있다고 판단되는 경우, 제어부(150)는 저장부(160)에 저장된 정책에 따라 해당 드론을 통제하거나 제어권을 획득하여 강제로 제어한다(ST180). 구체적으로, 제어부(150)는 해당 드론과 무선기기 간의 통신 주파수 대역을 지속적으로 감시하여 데이터 패킷을 탈취한 후 이를 재가공하여 드론의 제어권을 획득한 후, 드론의 동작을 제어하여 침입한 영공에서 드론이 벗어나도록 하거나 강제로 착륙시킬 수 있다. 한편, 드론의 위험도에 따라 강제 추락시키는 방법도 고려될 수 있는데, 이 경우 인근 지역의 민간 혹은 시설물 파손과 대인 피해의 가능성이 있으므로 최대한 지양해야 하는 통제 방법이다.
ST180에서 드론의 제어권을 획득하여 드론을 강제로 제어하는 일 실시예로서, 기존의 무선 방식의 취약점을 이용하여 제어권을 획득하는 방법이 사용될 수 있다. 즉 드론과 무선기기 간에 명령(데이터 패킷)이 송수신되지 못하도록 방해하는 일종의 무선 스푸핑 공격 방식을 통해, 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)가 드론에 대한 제어권을 획득할 수 있다. 이에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 제어부(150)는 드론과 무선기기 사이에 주고받는 데이터 패킷을 분석하여 드론과 무선기기 간 통신 방식의 암호화 키를 획득한다. 제어부(150)는 ST120에서 획득된 데이터 패킷을 분석하여 드론과 무선기기 간 통신 방식의 암호화 키를 획득할 수 있으며, 이러한 분석 및 암호화 키 획득 과정은 ST130에서 수행될 수도 있다. 실시예에 따라, 저장부(160)는 상용되는 드론과 무선기기 간의 통신 방식의 암호화 키에 대한 사전의 분석 데이터를 저장할 수 있으며, 제어부(150)는 이를 이용하여 탐지된 드론과 무선기기 간 통신 방식의 암호화 키를 획득할 수도 있다.
이후, 제어부(150)는 가짜 데이터 패킷을 생성한 후 무선랜 모듈(130) 및 지향성 안테나(140)를 제어하여 가짜 데이터 패킷을 드론과 무선기기 간의 통신 주파수 대역으로 전송한다. 이 경우, 드론과 무선기기가 통신하는 사이에 가짜 패킷으로 인한 주파수 혼선이 발생하고 무선기기의 명령 제어권이 흔들리게 된다. 가짜 데이터 패킷을 전송하는 과정은 생략될 수도 있다.
이후, 제어부(150)는 획득된 암호화 키를 이용하여 데이터 패킷을 생성하고 이를 드론으로 전송함으로써 제어권에 혼란을 주고, 동시에 무선기기의 주파수보다 더 강한 주파수로 데이터 패킷을 드론에 전송한다. 이 경우, 무선의 특성상 주파수 간 간섭이 발생하며, 제어부(150), 즉 드론 침입 탐지 및 제어 장치(100)가 드론에 대한 제어권을 획득할 수 있게 된다.
이후, 제어부(150)는 획득된 제어권을 통해 드론을 제어함으로써 제한·금지 구역 밖으로 이동하도록 하거나, 강제로 착륙하게 하는 등 위험 상황을 해소할 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 드론의 제어권을 획득하는 방법은 하나의 실시예로서 이외에도 다양한 방법이 사용될 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 특정 용어들을 사용하여 기재하였으나, 그러한 기재는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
100: 드론 침입 탐지 및 제어 장치 110: 디스플레이
120: 메인 보드 130: 무선랜 모듈
140: 지향성 안테나 150: 제어부
160: 저장부 170: 전원부

Claims (18)

  1. 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 무선랜 모듈;
    드론과 상기 드론을 제어하는 무선기기 간의 RF(Radio Frequency)를 탐지하는 하나 이상의 지향성 안테나;
    상기 무선랜 모듈 및 상기 지향성 안테나가 장착되는 메인 보드; 및
    상기 무선랜 모듈 및 상기 지향성 안테나의 동작을 제어하여, 상기 드론과 상기 무선기기 간의 통신 주파수 대역의 데이터 패킷과 상기 드론의 위치 정보를 획득하고, 획득된 정보를 분석하여 상기 드론의 위험성 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    일체형으로 구비되는 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    다수의 무선랜 모듈 및 지향성 안테나 중 선택된 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 선택적으로 상기 메인 보드에 착탈되는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 보드가, 상기 무선랜 모듈 및 상기 지향성 안테나가 장착되는 하나 이상의 슬롯을 구비하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각 슬롯이 상기 드론 침입 탐지 및 제어 장치의 외부에 노출된 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 보드가,
    상기 각 무선랜 모듈 및 상기 각 지향성 안테나가 장착되는 다수의 슬롯; 및
    상기 각 슬롯에 구비되며, 상기 각 무선랜 모듈과 상기 각 지향성 안테나와 상기 메인 보드 간의 전기적 연결을 온/오프하는 다수의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 획득된 데이터 패킷을 분석하여 상기 드론과 상기 무선기기를 검출하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 드론의 GPS 통신 주파수 대역을 모니터링하여 GPS 정보를 획득하고, 상기 획득된 GPS 정보를 분석하여 상기 드론과 상기 무선기기의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 드론이 위험성이 있다고 판단하는 경우 상기 드론의 제어권을 획득하여 상기 드론의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    드론과 관련된 법 규정의 정보, 비행 제한·금지 구역에 대한 정보, 드론의 행위에 따른 위험도 정보, 상기 위험도에 따른 통제/제어 정책 정보 및 드론을 탐지하고 통제/제어한 정보 중 적어도 하나를 저장하는 저장부를 더 포함하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 드론 침입 탐지 및 제어 장치가,
    드론과 관련된 법 규정의 정보, 비행 제한·금지 구역에 대한 정보, 드론의 행위에 따른 위험도 정보, 상기 위험도에 따른 통제/제어 정책 정보 및 드론을 탐지하고 통제/제어한 정보 중 적어도 하나를 저장하는 외부 기기와 통신 연결되는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 장치.
  12. 하나 이상의 무선랜 모듈 및 하나 이상의 지향성 안테나를 이용하여 드론의 침입을 탐지하고 제어하는 방법으로서,
    상기 드론과 상기 드론을 제어하는 무선기기 간의 통신 주파수 대역에서 상기 드론과 상기 무선기기가 주고받는 데이터 패킷을 획득하는 단계;
    상기 획득된 데이터 패킷을 분석하여 상기 드론 및 상기 무선기기에 대한 정보를 획득하는 단계;
    상기 드론의 GPS 통신 주파수 대역을 모니터링하여 상기 드론의 GPS 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 GPS 정보를 분석하여 상기 드론의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 정보를 분석하여 상기 드론의 위험성 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 드론이 위험성이 있다고 판단하는 경우 상기 드론의 제어권을 획득하여 상기 드론의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 드론과 상기 무선기기 간의 사용 주파수 대역을 모니터링하는 단계; 및
    상기 모니터링을 통해 상기 드론과 상기 무선기기 간의 상기 통신 주파수 대역을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 획득하는 단계에서,
    상기 통신 주파수 대역에서 제어 기능에 대한 데이터 패킷을 획득하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    탐지하고자 하는 주파수 대역 및 탐지 범위에 따라, 다수의 무선랜 모듈 및 지향성 안테나 중 선택된 무선랜 모듈 및 지향성 안테나가 선택적으로 적용하여 동작시키는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 위치 정보를 획득하는 단계가,
    상기 드론을 지속적으로 모니터링하고 GPS 정보를 획득 및 분석하여 상기 드론의 이동 경로 및 비행 궤적을 포함하는 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 위험성 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 드론의 동작 및 이동 경로를 분석하여, 상기 드론이 관련 법 규정을 위반하였거나, 비행 제한·금지 구역을 침입한 경우 위험성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 드론의 동작을 제어하는 단계에서,
    상기 드론과 상기 무선기기 간의 상기 데이터 패킷을 인터셉트하고 이를 재가공함으로써 상기 드론에 대한 상기 제어권을 획득하는 것을 특징으로 하는 드론 침입 탐지 및 제어 방법.
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