본 논문은 지상무기체계 교전을 모의하기 위한 시뮬레이션 시스템 구축에 관한 연구이다. 본 논문에서는 에이전트 시뮬레이션 설계 방법론에 기반하여 시뮬레이션 시스템 아키텍처를 제안한다. 제안된 아키텍처의 각 개체는 에이전트 기반으로 모듈화된 컴포넌트들을 조합하여 구성된다. 이와 같은 개체 구성 방법은 개체의 재사용성과 조합성을 향상시키고, 결과적으로 시뮬레이션 시스템의 개발에 투입되는 시간, 비용, 및 노력을 감소시킨다. 지상무기체계 교전의 모의는 환경의 영향을 반영하는 것이 매우 중요하다. 제안된 아키텍처의 합성전장환경은 전장의 환경 데이터를 가지며 시뮬레이션 시스템의 전투개체와 계속적으로 상호작용한다. 이러한 아키텍처를 기반으로 구축된 시뮬레이션 시스템은 목적에 따라 다양한 지상무기체계 교전 시나리오의 신속한 모의가 가능하고, 개체들의 행위 수행에 환경 영향이 반영되어 신뢰성 있는 시뮬레이션 결과를 도출할 수 있다. 본 논문은 제안된 아키텍처를 기반으로 예제 시스템을 구축하여 그 효용성을 증명하였다.
플랫폼과 이탈방사체가 동적인 상태에 있는 교전 시나리오에서 지상 추적 레이다에 대한 이탈방사체의 재밍/기만 효과를 분석한다. 플랫폼의 운동과 주변 간섭 유동장에 따른 이탈방사체의 궤적을 6자 유도 운동 방정식을 이용하여 해석한다. 실제적인 교전 시나리오에서 플랫폼과 이탈방사체의 운동 변화 및 이탈방사체의 RF 성능 변화에 따른 지상 추적 레이다에 대한 재밍 성능을 분석하며, 효과적인 지상 추적 레이다 기만을 위한 이탈방사체의 재밍 영역을 도출한다.
중거리 유도무기 체계가 탄도탄과 같이 기동이 심한 표적과 교전할 때에는 지상 레이더는 표적 및 유도탄 위치정보를 보다 빈번하게 전송하여야 하지만, 자신의 임무를 수행해야 하므로 유도탄 및 교전 표적에 대한 정보를 필요이상으로 자주 전송할 수 없다. 이러한 상황에서 탐색기가 자체적으로 표적의 거리, 속도, 방향을 측정함으로서 지상레이더에 추가 부담을 지우지 않고 우수한 추적 정밀도로 교전성능을 향상할 시킬 수 있는 고반복 펄스열을 사용하는 PRF 변조방식을 제안한다.
우주는 이미 전장화되었으며 지상에서 우주를, 우주에서 지상을 공격하고 우주에서 상호 교전하는 일들이 머지않아 현실로 닥치게 될 것이다. 러시아, 중국, 일본 등 주변국들은 이미 상당한 우주전력을 갖추고 있는 우주 강국이며 과거의 역사를 재현하듯 서로 대립하고 있다. 대륙세력과 해양세력이 충돌하는 한반도의 지정학적인 위치, 그리고 불확실한 안보 환경을 가지고 있는 우리 나라도 미래의 국가 안보를 위해 하루 빨리 우주분야를 발전시켜야 할 것이다.
현대합동작전의 기본 개념인 '효과중심의 동시·통합작전'에 부합하도록 신규 무기체계의 작전 요구 능력을 예측하기 위해서는 유·무인 무기체계 간의 전술적 협동 개념을 고려한 전투 효과분석이 요구된다. 그러나 수학적, 통계적 모형 등 해석적 기법으로는 비선형전 하에서의 복합체계 효과를 모의하기가 곤란한 실정이다. 이의 대안으로 실제 전장 상황과 유사하도록 시뮬레이션 환경을 조성하고 신규 무기체계가 작전에 미치는 영향을 분석할 수 있는 모의 분석 능력이 요구된다. 이에 본 논문에서는 무선 통신을 기반으로 유·무인 전투개체 간의 협동 교전 개념을 모의할 수 있는 전투 모의 모델을 제안한다. 먼저 미래 지상 체계의 요구 능력을 고려하여 로봇, 드론 등 무인전투개체와 전투원, 야포 등 유인전투개체를 모델링한다. 그리고 각 개체들이 무선 통신을 통해 전장 상황 정보를 공유하며 전투를 수행하는 전술적 과업을 모의한다. 마지막으로 소부대 기갑수색정찰 시나리오 하에서 정찰용 지상로봇 운용 시 표적 획득률, 원격 통제 성공률, 수색 소요 시간, 작전간 생존율, 적 손실률 등의 전투효과를 모의실험을 통해 산출함으로써 개발된 모델의 활용 가능성을 확인한다. 향후 제안된 모델은 유·무인 지상무기의 효과 분석은 물론 각종 워게임 전투 실험 분야에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
본 연구는 교전급 분석모델을 활용하여 현재 보유 중인 개인화기의 명중률이 교전결과에 어떤 영향을 미치는지 확인하고 이에 따른 개선비용을 추정하기 위해 연구되었다. 현재 운용 중인 국방M&S 분석용 모델은 약 30여 가지로 확인되며 이 중 개별 무기체계 효과분석에 활용되는 지상무기효과분석모델(AWAM : Army Weapon Effectiveness Analysis Model)을 활용하여 실험하였다. 우선 모델에 대한 VV&A(Verification, Validation and Accreditation) 과정을 통해 신뢰성을 확인 후에 본 실험에 임했다. 실험대상은 각개병사가 휴대하는 최소한의 전투력을 의미하는 개인화기로 실험하였다. 또한 교전결과에 가장 영향을 미치는 요소인 명중률을 집중적으로 연구하였고 이를 향상시킬수록 적에게 피해를 많이 주는 선형적인 결과가 나왔으나 지속적으로 피해율이 상승되지는 않았으며 명중률을 20% 향상시켰을 때 피해율이 가장 크다는 것을 알 수 있었다. 수치상 20%가 향상된 명중률의 교전결과가 기존보다 약 2배 이상의 피해를 준다는 것을 알 수 있었다. 또한 '명중률이 향상된 개인화기를 개발하기 위해 어느 정도의 비용을 감당해야 할 것인가?' 라는 의문을 갖고 비용추정론의 방법 중 하나인 단순회귀분석으로 그 비용을 추정해 보았다. 본 연구를 통해 국방M&S를 활용하여 개인화기의 명중률이 교전결과에 상당한 영향이 있다는 것을 확인하였고, 명중률이 개선된 개인화기가 필요하다면 이를 위한 개선비용도 추정해보는데 의의가 있었다.
다양한 무기체계 중 대표적인 지상 무기체계인 전차는 각국의 핵심 전력 중 하나로, 전차의 운용 개념과 효과도 분석을 통해 과학적 분석 기반의 비용 효과적인 연구개발을 할 수 있다. 이를 위하여 교전 시뮬레이션 기술이 활용될 수 있는데, 전차 무기체계를 모델링함에 있어 전차의 기동, 통신 등과 같은 물리적인 요소뿐만 아니라, 운용교리를 반영한 효과분석을 위하여 전차장 등의 의사결정을 모델링하는 논리 모델도 중요하다. 이 논문에서는 무기체계 통합시뮬레이션 소프트웨어(AddSIM)에서 제공하는 무기체계 모델의 표준 아키텍처인 기본체계모델(Base System Model, BSM)에 맞추어 전차 교전 시뮬레이션에 필요한 전차 BSM 설계방법에 대하여 논한다. 특히 논리 모델을 인간 의사결정 모델에 근거하여 세분화하였으며, DEVS 형식론이라는 수학적 형식론에 기반한 정형적인 모델링 방법으로 모델링하였다. 그 결과 전차 BSM을 계층적이고 모듈화된 형태로 제안하였다. 제안하는 방법은 향후 우리 군의 전차 운용 개념 연구와 전차의 효과분석 등에 활용될 것으로 기대된다.
최근 러시아·우크라이나 전쟁에서 볼 수 있듯이 군수지원은 현대전에서 빼놓을 수 없는 중요한 요소 중의 하나이다. 군수지원은 모의 논리의 특수성과 복잡성으로 인해 대부대 분석 모델과 전문적인 기능 모델 중심으로 발전되어 왔지만, 교전급 분석 모델에서는 군수지원에 대한 요구가 상대적으로 높지 않았다. 그러나 대대급 이하 제대에서도 무인 수송자산을 이용한 재보급 필요성이 제기되면서, 이의 전투 효과를 분석하기 위한 모의 기법도 함께 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 대대급 이하 제대의 탄약 재보급 논리를 기반으로 교전급 분석 모델을 위한 재보급 과업 모델을 설계한다. 재보급 과업 모델은 다음과 같은 순서로 도출되는 의사결정트리를 기반으로 동작한다. 먼저, 사전 반복 모의실험을 통해 여러 가지 쌍방 교전 조건과 아군의 탄 잔여량에 따른 피아 손실교환비를 수집한다. 이어서, 쌍방 교전 조건, 탄 잔여량, 손실교환비로 표현되는 의사결정 트리를 만든다. 의사결정트리는 전투모의 실행 간에 적의 위협 강도, 피지원 부대의 탄 잔여량 등을 고려하여 재보급 우선순위를 결정하는 데 사용된다. 끝으로 제안된 모델의 실행 가능성을 OneSAF 기반 소부대 전투 모의실험을 통해 입증한다.
오늘날 기동하는 장갑부대 및 기계화부대등 고가의 군사자산 보호는 제5의 위협으로 상정한바 있는 지상공격기(항공기, 유도미사일, 무인항공기 등)의 다양한 공격위협과 교전할 수 있는 전천후 방공능력이 절실히 요구되고 있기 때문에 서방 선진국은 저고도용 지대공 미사일(스팅어, 스타버스트, 미스트랄, RBS-70, 이글라 등)개발과 단일 장갑 차량에 "복합 방공무기체계"를 경쟁적으로 개발 및 운용하고, 중단거리 기동 방공체계를 연구 개발중이다. 특히 고도로 유동적인 장차전의 전장환경에서 적은 최신 무기로 공중침투 공격을 감행할 것으로 예상된다. 따라서 이 글에서는 선진국의 "저고도 대공방어 무기체계"를 고찰하고자 한다.
지상 기동 무기 체계에 탑재되는 미사일 경고 레이더(MWR: Missile Warning Radar)의 성능을 분석하고 검증하기 위해서는 모의 신호를 생성하여 가상의 연동/교전 시험을 수행할 수 있는 시뮬레이터가 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 MWR 시뮬레이터의 설계 기법을 제안한다. 모의 신호를 생성하고 알고리즘을 분석하는 신호처리부와 생성된 모의 신호를 고주파 신호로 변환/방사하고 MWR과의 연동을 제어하는 고주파부의 설계에 대해 설명한다. 주 장비인 MWR의 개발에 대한 기여 결과를 제시함으로써 본 시뮬레이터의 실용성을 입증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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