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C204 실습가이드 - 무전 음성 스푸핑·딥페이크 탐지 실험

구 분 실습가이드 [교육용가상자료]

1. 실습 개요

본 실습은 탐지 학습용 합성 무전 신호로 위조 음성(TTS/VC 의심, 녹음 재생) 탐지·검증 파이프라인을 미션 단위로 구현하는 과정이다. 미션마다 정답 코드(C204_정답코드.md)의 해당 코드를 웹 파이썬 실행기에 붙여 넣어 실행하고, 출력된 수치가 평가 기준을 충족하는지 확인한 뒤 파라미터를 바꿔 보는 도전 과제를 수행한다. 미션별 코드는 서로 독립적이어서 어느 미션부터 실행해도 동작한다. 실습은 수신 측 탐지·검증만 다루며 음성을 만들거나 변조하는 기법은 다루지 않는다.

과제	C204 무전 음성 스푸핑·딥페이크 탐지 실험

난이도·유형	고급 / 코딩형

예상 소요시간	미션 10개, 총 27.5시간

준비물	C204_정답코드.md, 웹 파이썬 실행기(numpy·pandas·scipy·scikit-learn·matplotlib 사용 가능), 결과 기록용 문서

2. 진행 방법

• 정답코드 md에서 해당 미션의 코드 블록 전체를 복사해 실행기에 붙여 넣고 실행한다(부분 복사 시 합성 신호 생성·특징 추출 함수가 빠져 오류가 난다).

• 실행 결과를 md의 '실행 결과 예시'와 비교한다. 난수 시드가 고정되어 있어 정확도·건수는 같게 나오며, 처리 속도·지연(ms)만 실행기 성능에 따라 달라진다.

• 미션 2·4·5·8·9는 실행에 10~25초가 걸린다. 실행 중 다시 누르지 않는다.

• 도전 과제는 코드의 파라미터(임계값, 잡음 조건, 학습 데이터 구성 등)를 바꿔 다시 실행하고 변화와 이유를 기록한다.

• 그래프 글자는 영문, 표·출력은 한글이다. 한글이 깨지면 실행기 글꼴 문제이며 결과에는 영향이 없다.

• 실제 무전 녹음, 부대 호출부호, 주파수, 인증 체계는 입력하지 않는다. 진위 확정과 명령 전파는 통신보안관 확인과 지휘계통에 따른다.

3. 미션 진행 요약

미션	난이도·시간	핵심 확인 결과
M1. 전술 무전 음성 통신 환경 분석 및 딥페이크/스푸핑 음성 데이터셋 규격 설계	초급
1.5시간	정상 샘플 오류 0건, 주입 오류 6종 모두 검출
M2. 무전 잡음(전술 배경소음, 주파수 감쇄) 모델링 및 음향 특징(MFCC/스펙트로그램) 전처리 구현	초급~중급
2시간	처리 속도 약 3만 프레임/초 이상(목표 1,000건/초 달성), 오류율 0%
M3. 음향 스펙트럼 분석 기반 1차 무전 음성 변조 탐지 Baseline 모델 구현	중급
2.5시간	탐지 정확도 78.8%(목표 75% 달성), 재현율 74.0%, 오경보율 16.8%
M4. 음성 합성 인공지능(TTS/VC) 아티팩트 및 위조 음성 판별 딥러닝 탐지 엔진 고도화	중급
3시간	복합 위협 평균 재현율 96.2%, 시나리오 10/10 통과, 단일 클립 지연 수 ms(목표 200ms 이하)
M5. 전장 소음 환경 오탐 방지 및 무전 화자 진위 신뢰도 점수 산출 모듈 구현	중급~고급
3시간	즉시 경보 오경보율 27.6% -> 0.0%(감축 100%, 목표 40% 달성)
M6. 실시간 무전 음성 위조 경보 및 스펙트로그램 시각화 C2 보안 인터페이스 구현	중급
2.5시간	패널 4종 24회 갱신, 갱신 최대 1초 이내, 선택 응답 수 ms(목표 100ms 이내)
M7. 지휘관 긴급 음성 명령 수신 시 통신관 HITL 2차 육안/청음 검증 절차 설계	고급
3시간	자동 전파 0건, 규칙 위반 차단 5건, 로깅 성공률 100%
M8. 전자전 재밍 및 잡음 혼입 환경 모의 딥페이크 탐지 한계치 스트레스 테스트	고급
3.5시간	판정 불가 구간: SNR 0dB 이하(정확도 66.7%, 48.3%)
M9. AAR 기반 무전 위조 오판정 음성 분석 및 음향 특징 추출 파라미터 재보정	고급
3시간	재보정 전 오판정 121건(미탐 replay 53건 최다)
M10. 무전 음성 스푸핑·딥페이크 탐지 시스템 통합 및 C2 음성 보안 브리핑 패키지 완성	최고급
3.5시간	자체 점검 10/10 통과, E2E 성공률 100%, 함수 커버리지 100%

미션 1. 전술 무전 음성 통신 환경 분석 및 딥페이크/스푸핑 음성 데이터셋 규격 설계

난이도·시간	초급 · 1.5시간

| 진행 순서 | 1) M1 코드를 실행해 위협 유형별 탐지 단서 표를 읽고, 무전 채널이 단서를 가리는 이유를 정리한다. 2) 정상 샘플 20건 검증 결과와 오류 주입 6건이 어떤 규칙에 걸렸는지 표로 정리한다.

3) 데이터 명세 요약표에서 기상·위치오차·통신지연·재밍 여부 필드가 있는지 확인한다.

| 확인할 결과 | 정상 샘플 오류 0건, 주입 오류 6종 모두 검출

라벨 4종(bonafide, tts_art, vc_art, replay)과 채널·전술 필드가 명세에 정리됨

도전 과제	스키마에 송신 거리(tx_distance_km, 0~100) 필드를 추가하고 범위를 벗어난 값을 넣어 검출되는지 확인해 본다.

제출물	스키마 정의 코드, 데이터 명세서(필드·규칙·라벨·탐지 단서 표)

미션 2. 무전 잡음(전술 배경소음, 주파수 감쇄) 모델링 및 음향 특징(MFCC/스펙트로그램) 전처리 구현

난이도·시간	초급~중급 · 2시간

| 진행 순서 | 1) M2 코드를 실행해 처리 속도와 오류율을 확인한다. 2) 상황별(평시·야간·악천후) 특징 왜곡 전후 값과 선택된 스펙트럼 차감 배수를 비교한다.

3) 단위 테스트 5종의 PASS 여부를 기록한다.

| 확인할 결과 | 처리 속도 약 3만 프레임/초 이상(목표 1,000건/초 달성), 오류율 0%

악천후(충격 잡음) 특징 왜곡 약 46% 개선, 단위 테스트 5/5 통과

도전 과제	충격 잡음 비율(impulse)을 2배로 올려 실행하고, 끊김 검출 수와 특징 왜곡 개선율이 어떻게 바뀌는지 기록한다.

제출물	전처리 코드, 상황별 전처리 전후 비교표, 단위 테스트 결과

미션 3. 음향 스펙트럼 분석 기반 1차 무전 음성 변조 탐지 Baseline 모델 구현

난이도·시간	중급 · 2.5시간

| 진행 순서 | 1) M3 코드를 실행해 진짜 음성 기준으로 정한 단서별 경계값을 확인한다. 2) 400클립 정확도·재현율·오경보율과 유형별로 주로 걸린 단서를 표로 정리한다.

3) SNR 구간별 정확도·오경보율로 Baseline의 한계를 설명한다.

| 확인할 결과 | 탐지 정확도 78.8%(목표 75% 달성), 재현율 74.0%, 오경보율 16.8%

tts_art 100% 판정, replay 30.5%만 판정(가장 약한 유형)

도전 과제	fit_rules의 분위수 q를 0.03에서 0.01로 바꿔 오경보율과 재현율이 어떻게 바뀌는지 비교한다.

제출물	Baseline 코드, 추론 결과 보고서(정확도·유형별 단서·SNR별 한계)

미션 4. 음성 합성 인공지능(TTS/VC) 아티팩트 및 위조 음성 판별 딥러닝 탐지 엔진 고도화

난이도·시간	중급 · 3시간

| 진행 순서 | 1) M4 코드를 실행해 신경망 학습 데이터 구성(진짜·위조 수, 특징 수)을 확인한다. 2) 복합 위협 시나리오 10종의 재현율과 PASS/FAIL을 기록한다.

3) 채널 조건별 진짜 음성 오경보율에서 가장 높은 조건을 찾고 보완 방향을 적는다.

| 확인할 결과 | 복합 위협 평균 재현율 96.2%, 시나리오 10/10 통과, 단일 클립 지연 수 ms(목표 200ms 이하)

오경보 유발 패턴: 단일톤 재밍(31.7%)

도전 과제	학습 데이터에 jam_tone=0.5 조건 진짜·위조 클립 200개를 추가해 재학습하고 재밍 조건 오경보율 변화를 확인한다.

제출물	고도화 탐지 코드, 복합 위협 시나리오 결과표, 오경보 패턴 분석

미션 5. 전장 소음 환경 오탐 방지 및 무전 화자 진위 신뢰도 점수 산출 모듈 구현

난이도·시간	중급~고급 · 3시간

| 진행 순서 | 1) M5 코드를 실행해 기존 판별기와 보정 엔진의 오경보율·탐지율·ROC-AUC를 비교한다. 2) 등급 분포(High/Med/Low)를 진짜·위조로 나누어 보고 등급별 조치 기준을 정리한다.

3) 임계값 민감도 표와 등급 일관성 결과를 기록한다.

| 확인할 결과 | 즉시 경보 오경보율 27.6% -> 0.0%(감축 100%, 목표 40% 달성)

ROC-AUC 0.822 -> 0.995, 등급 일관성 96.7%(목표 90% 달성)

도전 과제	High 기준(0.8)을 0.6으로 낮췄을 때 진짜 음성의 High 비율과 위조 High 비율이 어떻게 바뀌는지 확인하고 적정 기준을 제안한다.

제출물	신뢰도 엔진 코드, 오경보 필터링 전후 비교표, 등급별 조치 기준

미션 6. 실시간 무전 음성 위조 경보 및 스펙트로그램 시각화 C2 보안 인터페이스 구현

난이도·시간	중급 · 2.5시간

| 진행 순서 | 1) M6 코드를 실행해 상황판 4개 패널과 최근 송신 8건 표를 확인한다. 2) 화면 갱신 시간(최대·평균)과 선택 응답 시간을 기록한다.

3) 선택 예시의 상위 단서 3개를 보고 운용자에게 어떻게 설명할지 정리한다.

| 확인할 결과 | 패널 4종 24회 갱신, 갱신 최대 1초 이내, 선택 응답 수 ms(목표 100ms 이내)

위조 12건 중 경보 12건, 진짜 12건 중 경보 0건

도전 과제	스트림의 SNR 범위를 (2, 10)으로 바꿔 실행하고 Med 등급과 경보 목록이 어떻게 달라지는지 관찰한다.

제출물	상황판 코드, 상황판 화면 캡처, 응답성 측정 결과

미션 7. 지휘관 긴급 음성 명령 수신 시 통신관 HITL 2차 육안/청음 검증 절차 설계

난이도·시간	고급 · 3시간

| 진행 순서 | 1) M7 코드를 실행해 검토 순서와 자동 전파 0건을 확인한다. 2) 차단된 규칙 위반 5건(인증 없는 전파, ID 누락, 허용되지 않은 조치, 근거 부족, High 단독 확인)을 표로 정리한다.

3) 처리 결과표와 감사 로그 검증·변조 검출 결과를 기록한다.

| 확인할 결과 | 자동 전파 0건, 규칙 위반 차단 5건, 로깅 성공률 100%

보류 기한 초과 U02 상신, 8번째 기록 변조 검출(False, 8)

도전 과제	Med 등급 확인에도 교차 확인을 요구하도록 규칙을 바꾸고, 평균 검토 대기 시간에 미치는 영향을 토의한다.

제출물	HITL 절차 코드, HITL 가이드(책임 분계·인증 절차·상신 기준)

미션 8. 전자전 재밍 및 잡음 혼입 환경 모의 딥페이크 탐지 한계치 스트레스 테스트

난이도·시간	고급 · 3.5시간

| 진행 순서 | 1) M8 코드를 실행해 SNR·재밍 단계별 정확도·재현율·오경보율 표를 확인한다. 2) 정확도 80% 미만 구간을 판정 불가 구간으로 정한다.

3) 부하 시험 표(평시·5배·5배+처리지연)의 유실·다운·기능 축소 건수와 프로파일 병목을 기록한다.

| 확인할 결과 | 판정 불가 구간: SNR 0dB 이하(정확도 66.7%, 48.3%)

트래픽 500% 증가 시 다운 0건·유실 0%, 처리 지연 시 146건 기능 축소, 병목은 피치 자기상관

도전 과제	backlog_lim을 50으로 줄여 기능 축소 전환 건수가 어떻게 달라지는지 확인하고, 기능 축소 결과를 어떻게 표시해야 하는지 토의한다.

제출물	스트레스 시험 코드, 분석 보고서(한계 곡선·부하 결과·병목·Fail-safe 동작)

미션 9. AAR 기반 무전 위조 오판정 음성 분석 및 음향 특징 추출 파라미터 재보정

난이도·시간	고급 · 3시간

| 진행 순서 | 1) M9 코드를 실행해 운용 기록의 오판정을 유형·채널 조건별로 확인한다. 2) 원인 분석 3가지와 재보정 파라미터(yaml)를 연결해 AAR 보고서 표로 정리한다.

3) 새 운용 기록 회귀 시험의 정확도 향상, 재발, 새 오류 건수를 기록한다.

| 확인할 결과 | 재보정 전 오판정 121건(미탐 replay 53건 최다)

새 기록 정확도 78.2% -> 96.8%(+18.5%p 달성), 재발 0건, 새 오류 0건

도전 과제	aar_case_weight를 1(가중 없음)로 바꿔 재발 건수와 새 기록 정확도가 어떻게 달라지는지 비교한다.

제출물	AAR 보고서, 재보정 파라미터 yaml, 회귀 시험 결과

미션 10. 무전 음성 스푸핑·딥페이크 탐지 시스템 통합 및 C2 음성 보안 브리핑 패키지 완성

난이도·시간	최고급 · 3.5시간

| 진행 순서 | 1) M10 코드를 실행해 자체 점검 10항목과 함수 커버리지를 확인한다. 2) 차단된 기록 3건의 사유를 확인한다.

3) 브리핑 요약 5줄의 수치가 위 결과와 일치하는지 대조한다.

| 확인할 결과 | 자체 점검 10/10 통과, E2E 성공률 100%, 함수 커버리지 100%

위조 재현율 96.7%, 오경보율 4.9%, 검증 대기 174건, 자동 전파·차단 0건

도전 과제	CONFIG의 spoof_threshold를 0.5로 바꿔 실행하고 재현율·오경보율·검증 대기 건수의 변화를 브리핑에 반영한다.

제출물	통합 실행 코드, README(실행 방법), 최종 보고서와 브리핑 요약

4. 최종 점검표

점검 항목	확인
미션 1~10 코드가 모두 오류 없이 실행되었다	( )
각 미션의 확인할 결과를 기록했다	( )
도전 과제 결과와 이유를 기록했다	( )
브리핑 수치가 실행 결과와 일치한다	( )
실제 무전 녹음·호출부호·주파수·인증 체계를 사용하지 않았다	( )
음성 생성·변조 기법은 다루지 않고 탐지·검증만 구현했다	( )
진위 확정과 명령 전파는 통신보안관 확인·지휘계통에 따름을 명시했다	( )