지뢰 제거에서 가장 중요한 요소는 지뢰의 탐지인데, 현재 이용되고 있는 장비들의 성능에는 나름대로 장.단점들이 있어 주로 미구기과 유럽에서
새로운 지뢰의 센서기술을 개발하려는 노력이 대단히 활발하게 이루어지고 있다. 캄보디아나 아프칸 등 전쟁 또는 내전의 후유증으로 제거되지 않고 방치된 무수히 많은 지뢰들에 의해 민간인들의 피해가 계속되자 UN을 중심으로 한 소위 '인도적 지뢰제거'(Humanitarian Demining)사업이 펼쳐지게 되면서 선진국을 중심으로 이 분야의 연구개발 예산이 늘어나기 시작하였다.
비무장지대에 매설되어 있는 100만여개의 지뢰와 북괴의 호전적인 태도를 감안한다면 전시에 전투력 발휘를 보장하기 위한 전력화 측면에서 그리고 인도주의적 측면에서 우리군도 정책적으로 추가적인 지뢰제거장비의 연구개발에 관심을 기울여야 하겠다. 지뢰제거장비는 1종류만 사용한다면 100% 지뢰제거에는 제한이 따르며 기계식, 전자기식, 폭파식, 비폭파식 장비를 종합적으로 운용하여 전시 기동부대에 기동성을 보장하고 또한 군사작전지역이 아닌 지역에서 지뢰로 인한 민간 사상자를 방지하고 통일에 대비할 수 있도록 지뢰탐지 및 제거장비개발 획득에 박차를 가해야 하겠다.
최근 실시한 워게임에서 한반도에서 지뢰를 제거하고 지뢰를 사용하지 않았을 경우 수만명의 추가적인 군사상자가 발생하는 것으로 분석되었다. 결국 한국이 대인지뢰 금지협약에 가입하고 지뢰를 제거할 수 있는 시점은 한반도의 평화정착 여건이 가시화되었다는 믿음이 확실할 때 뿐만 아니라 북한이 대남 적화노선을 포기하고 이를 실천적인 행동으로 보여줄 때이다
지뢰의 제거에서 가장 중요한 요소는 지뢰의 탐지인데, 현재 이용되고 있는 장비들의 성능에는 나름대로 장.단점들이 있어 주로 미국과 유럽에서 새로운 지뢰의 센서기수리을 개발하려는 노력이 대단히 활발하게 이루어지고 있다. 캄보디아나 아프간 등 전쟁 또는 내전의 후유증으로 제거되지 않고 방치된 무수히 많은 지뢰들에 의해 민간이니들이 패해가 계속되자 UN을 중심으로 한 소위 '인도적 지뢰제거'(Humanitarian Demining)사업이 펼쳐지게 되면서 선진국을 중심으로 이 분야의 R/D 예산이 늘어나기 시작하였다.
지뢰는 민간인을 무차별적으로 죽이고 불구로 만들기 때문에 인도주의에 이의를 제기한다. 지뢰는 군인과 민간인을 구별하지 않고, 수십년동안 작동하는 무기이다. 그 결과, 대부분 지뢰 희생자는 아무 죄가 없는 남녀노소이다. 이러한 목적으로 새로운 기술의 지뢰탐지 방법과 이동로봇이 필요한다. 우리의 연구는 지뢰탐지를 위한 소형 이동로봇을 개발하는 것과 지뢰 탐지, 탐지된 지뢰를 구분하는 것이다. 이 논문에서 전자기 센서를 사용하여 지뢰를 탐지했고, TRIZ의 6단계 창의성을 이용하여 탐지된 물체가 금속인지 M14 비금속 지뢰인지를 명확하게 판별하였으며, TRIZ를 이용한 새로운 지뢰 탐지 및 판별 방법을 제안하였다.
본 논문은 지뢰탐지용 48채널 배열 UWB 임펄스 레이다 방식의 지면투과레이다 구현과 시험에 대해 기술한다. 지면투과레이더는 기존 금속탐지기의 한계인 비금속 지뢰 탐지의 어려움과 매질 내 금속 성분에 의해 발생하는 높은 오경보 문제점을 극복한다. 본 논문에서는 펄스폭이 600ps 급인 미세한 모노싸이클(Monocycle) 펄스 파형을 사용해, 높은 해상도의 지뢰 전자파 영상을 제공토록 시스템을 구현한다. 특히 신호처리를 통해 지뢰가 매설된 지점을 자동으로 추정하고, 해당 지점에서의 분할된 상세 지뢰 전자파 영상을 사용자에게 제공한다. 기준 성능 분석을 위해 한국 대표 토양인 거친 사양토를 사용한 실내 시험장을 구축하고, 시험장 내의 자동화된 측정 플랫폼에 구현한 레이다를 장착하여 영상 획득 및 탐지심도 분석 등의 시험을 수행한다. 지뢰는 비무장 지대에 매설된 지뢰와 동일한 형태의 모형 지뢰를 사용한다.
지뢰 탐지 시스템의 성능은 지뢰의 특징을 일관성 있게 추출하는 것에 달려 있다. 그러나 지뢰는 다양한 크기를 가지므로, 지뢰영역을 일관성 있게 표현하기 위한 적절한 윈도우의 크기를 선택하는 것이 중요하다. 기존의 시스템들은 고정된 크기의 윈도우로 특징을 추출하기 때문에, 일관성 있는 지뢰의 특징을 획득할 수 없다. 본 논문에서는 지뢰의 크기에 따라 윈도우를 선택하는 기법을 제안한다. 제안 기법은 시스템에서 획득된 응답신호를 통해 지뢰의 종류를 추정한 후, 이에 따른 윈도우 크기를 선택한다. 제안 기법의 성능을 검증하기 위하여 시뮬레이션 프로그램으로 다양한 토양과 지뢰에 대한 데이터를 생성하였다. 실험 결과 고정 크기의 윈도우를 이용한 시스템의 성능에 비해 제안한 기법을 이용한 시스템의 성능이 2%높은 탐지율을 가지는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 지뢰 무기체계를 중심으로 대기동 능력의 발전 배경과 현황을 분석하고 미래 발전 방안을 제시하였다. 2차 대전 후 민간인 피해를 야기한 재래식 지뢰는 CCW 및 오타와 협약 등 국제사회의 규제 대상이 되었다. 기존 지뢰의 비인도성을 감안하여 배치된 살포식지뢰는 자폭 기능이 내장되어 있다. 초기형 지능화 대전차 탄약인 호넷의 도태 원인은 복합 센서로 인한 제작비용 상승 대비 저조한 효과로 분석된다. 2016년 모든 대인지뢰를 금지하는 오바마 정부의 정책이 발표되면서 대기동전력의 계획 지뢰지대 및 종심지역 설치 능력에 공백이 생기게 된다. 이를 대비하여 단기적으로는 기존의 살포식지뢰를 활용할 수 있는 SAVO 전력이 개발되고 관련 수명연장계획(SLEP) 사업이 추진되었다. 장기적으로는 미래 정규전을 위한 다영역작전의 핵심전력으로 지뢰를 선정하고 지형조성장애물(TSO)을 개발하고 있다. TSO 전력은 강화된 센서 및 살상능력을 보유하며, 위성통신 네트워크를 구성함으로 지휘소에서 모든 영역의 지뢰를 개별적으로 제어할 수 있다. TSO 개발에 성공한다면 미군은 2050년까지 전 영역에서 온전하며 강화된 대기동 능력을 발휘할 것으로 분석된다. 우리나라는 특수한 휴전 상황으로 인해 관련 정책의 엄격한 적용은 유예되고 있으나, 단독적인 종심지역 지뢰 살포 능력을 서둘러 갖추어야 하며, 오타와 협약에 적합한 지뢰를 개발할 수 있도록 관련 기술의 선제적인 확보가 필요하다.
현재 군에서 운용하고 있는 지뢰탐지 방법은 다양하나 통상 야전에서는 육안탐지, 탐침에 의한 탐지, 탐지기에 의한 탐지, 기타탐지 방법 등으로 지뢰를 탐지하며, 탐지기에 의한 탐지방법은 GPR센서를 이용한 탐지기로 금속탐지는 가능하나 비금속탐지가 곤란하며, 탐지를 실시한 곳과 실시하지 않은 지역을 구분할 수 없고, 많은 인력과 시간이 낭비되는 문제점이 있으며, 사용자가 센서를 일정한 속도로 움직이지 않거나, 너무 빨리 움직이는 경우 지뢰를 정확히 탐지하기가 곤란하다. 따라서 이러한 단방향 초음파 센싱 신호를 이용한 지뢰탐지 오류의 문제점을 개선하고자 Human Body 안테나부, 메인마이크로프로세서 유닛부, 스마트안경부, 바디장착형 LCD모니터부, 무선데이터 송수신부, 벨트형 전원공급부, 블랙박스 카메라부, 보안통신 헤드셋부로 구성한 스마트 웨어러블 지뢰탐지 장치를 연구하였다. 이 연구결과를 토대로 IoT(Internet of Things) 기반으로도 지하에 있는 지뢰를 탐지할 수 있는 가능성을 확인하기 위해 실험을 진행하고자 한다. 본 논문은 서론, 실험환경 구성, 시뮬레이션 분석, 결론 순으로 구성 하였으며, 서론에서는 지뢰, 지뢰 탐지기, 연구진행 등 연구내용을 소개 하고, 실험 환경 구성은 야전과 동일한 환경과 매설방법을 기초로 M14폭풍형 대인지뢰, M16A1파편형 대인지뢰, M15 및 M19대전차 지뢰, 지뢰와 유사한 플라스틱 병, 알루미늄 캔으로 구성하였으며, 시뮬레이션 분석은 지뢰탐지 장치 구현 성능을 분석하기 위해 매트랩을 이용한 시뮬레이션을 진행하여, IoT 신호를 생성 및 전송하고, 각각의 수신된 신호를 분석하여 지뢰의 탐지 성능을 확인한 후 IoT 기반 지뢰탐지 알고리즘 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하여 지하에 있는 지뢰를 탐지할 수 있는 가능성을 IoT기반으로 입증하려고 한다.
차세대 지뢰탐지 기술로는 NQR(Nuclear Quadrupole Resonance, 핵4중극자공명), GPR(Ground Penetrating Radar, 지상 침투 레이더)등 이 연구 및 개발 중 이다. 현재 우리나라에서도 이중 GPR을 차세대 지뢰탐지 기술로 연구중에 있다. 그렇지만 지금까지 개발된 GPR 기술을 적용한 지뢰탐지기는 얻어진 2차원 영상에 대해서 육안에 의한 식별만이 가능하여 지뢰 식별이 장시간 소요된다는 단점을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 그러한 문제를 해결하기 위해 주성분 분석법을 적용하여 해결하고, 제안된 시스템이 가능한지 확인하기 위해 유사한 실험 환경을 구성하고, 얻어진 영상을 학습시켜 실제로 얻어진 영상에 대한 분류가 가능한지를 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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