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프랙탈 차원과 에이전트 기반 시뮬레이션을 이용한 지형이 전투효과에 미치는 영향 연구
Applying Fractals and Agent-Based Simulation to Explore the Role of Terrain in Combat Effectiveness 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.18 no.4, 2009년, pp.21 - 28  

조성진 (국방대학교 운영분석학과) ,  이상헌 (국방대학교 운영분석학과)

초록
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과거에는 평지에서의 전투가 대부분이었고 단순한 병력 크기가 전투 승패에 큰 영향을 주었다. 1차대전 이후 숲, 도심, 정글 등과 같은 다양한 지형에서 전투를 치루기 때문에 지상전에서 지형요소는 무기체계와 함께 전투에 큰 영향을 미친다. 지금까지 전투에서 지형의 영향은 정성적으로만 설명되었으며 워게임, 교전시뮬레이션에서는 전투요소들의 능력치들을 낮추는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 프랙탈 차원을 이용하여 지형의 영향을 평가하는 방법을 제시하고자 한다. 연구 방법으로 정량적인 지형의 영향도를 구하기 위해 Box Counting Dimension 계산을 이용한 프랙탈 차원 값과 지형의 밀도를 특성 값으로 정하였다. 또한 에이전트 기반 시뮬레이션인 EINSTein 모델에서 구한 전투 결과를 바탕으로 프랙탈 차원과 밀도에 대한 상관도를 분석하였으며 과거 전투 사례 중 '스탈린그라드 전투' 결과와 비교하여 분석하였다. 본 연구는 정성적으로 설명되던 지형의 영향을 프랙탈 차원을 이용하여 정량화함으로써 새로운 전투효과도 평가방법을 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the past, most of battle occurred in flatland and simple military force size gave a big influence in combat result. However, after the World War I, most of battles took place at the various terrain features such as forest, downtown, jungle and many others. Therefore, terrain factor exerts big inf...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 지형 형태가 전투에 미치는 영향을 평가 하기 위해 프랙탈(fractal) 차원을 이용한 방법을 제시하고자 한다. 또한 지형에 따른 전투 결과를 실험하기 위해 에이전트 기반 시뮬레이션(ABS : Agent Based Simulation) 을 사용하였으며 실험결과를 통하여 프랙탈 차원이 지형 형태의 영향도를 평가하는데 유용함을 보이고자 한다.
  • 본 연구는 시작 단계의 연구로서 정성적으로 이해되어온 지형의 영향을 정량화함으로써 새로운 전투효과도 평가 방법을 제시한 것에 큰 의의가 있다.
  • 본 연구는 지형이 전투에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 프랙탈 차원 평가방법을 제시하였다. 이방법은 전투 공간의 지형이 공격자와 방어자에 대해 누가 유리한지를 판단할 수 있는 지침으로 사용할 수 있다.
  • 따라서 밀도만으로 장애 지형의 영향을 평가하기에는 곤란하다. 본 연구에서는 밀도의 성질을 포함하면서도 장애지형의 조밀성을 측정하는 방법으로 프랙탈 차원을 사용하고자 한다.
  • 본 연구에서는 지형 형태가 전투에 미치는 영향을 평가 하기 위해 프랙탈(fractal) 차원을 이용한 방법을 제시하고자 한다. 또한 지형에 따른 전투 결과를 실험하기 위해 에이전트 기반 시뮬레이션(ABS : Agent Based Simulation) 을 사용하였으며 실험결과를 통하여 프랙탈 차원이 지형 형태의 영향도를 평가하는데 유용함을 보이고자 한다.

가설 설정

  • 그림 5에서 (a)지형은 (b)지형보다 더 산개된 형태를 가지고 있으며 각각의 프랙탈 차원을 계산하면 (a)지형이 1.492차원으로 (b)지형의 1.676차원보다 작다. 따라서 프랙탈 차원은 지형 밀도가 동일한 경우라도 집중되거나 산개된 형태의 크기를 정량적으로 나타낼 수 있음을 보여주고 있다.
  • 기본 교전 시나리오는 홍군이 공격임무를 청군이 방어임무를 수행하는 것으로 하였다. 양측의 전투능력은 동일하며 청군은 홍군의 80%의 병력을 갖추는 것으로 가정하였다. 교전에 적용할 지형의 수는 10가지 종류의 밀도에 그림 6과 같이각 4가지 형태의 조밀도로 구분하여 총 40개이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전투 연구 방법 중 란체스터 모형의 손실률은 어떤 요소들이 융합되어 있는 개념인가? 특히 손실률을 어떻게 정할 것인지가 매우 중요하다. 손실률에는 다양한 전투환경 요소들인 기동력, 무기성능, 지형, 기상, 사기 등이 융합되어 있다. Chen 등(2001)과 Lucas 등(2004)의 연구는 란체스터 모형을 이용하여 전투사례를 분석하였으며 손실률은 실제 전투자료를 바탕으로 적용하였다.
가시거리와 이동의 제한은 전투에 어떤 영향을 미치는가? 전투에 미치는 지형의 영향으로는 가시거리와 이동의 제한이 있다. 가시거리의 제한은 목표를 발견하고 공격할수 있는 시간을 짧게 한다. 이동의 제한은 정상적인 속도를 감소시키거나 경로를 제한시킨다. 특히 도시지역 전투 에서는 지형의 영향이 가장 크다.
프랙탈의 특징은 무엇인가? 프랙탈은 1975년 만델브로트가 소개한 기하학으로 자기유사성(self-similar)을 소수차원으로 표현하는 특징을 가진다(Peitgen 등, 2004; 윤영수 등, 2005).
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참고문헌 (18)

  1. 이태원, 강성진 (2000), "EINSTein 모형을 이용한 복잡계 이론의 지상전 적용에 관한연구", 한국시뮬레이션학회 논문지, Vol. 9, No. 1., pp. 55-66. 

  2. 이동준, 홍윤기 (2007), "에이젼트 기반 지휘통제 모의방 법론", 한국시뮬레이션학회 논문지, Vol. 16, No. 3, pp. 39-48. 

  3. 지승도, 유용준, 정찬호, 이장세, 김재익 (2008), "에이젼트 기반의 인간 미개입형 함정전투 M&S 시스템 설계 및 서해교전 사례연구", 한국시뮬레이션학회 논문지, Vol. 17, No. 2, pp. 49-61. 

  4. 김충영, 민계료, 하석태, 강성진, 최석철, 최상영 (2004), 군사 OR 이론과 응용, 도서출판 두남. 

  5. 윤영수, 채승병 (2005), 복잡계 개론, 삼성경제연구소. 

  6. 원은상 (1999), 전력평가의 이론과 실제, 한국국방연구원 (KIDA). 

  7. 합동참모본부 (2004), 도시지역 작전 (원저: 미합동교범 3-06(2002)), 합동참모본부 교리훈련부. 

  8. Chen, P.S. and Chu, P. (2001), "Applying Lanchester's Linear Law to model the Ardennes Campaign", Naval Research Logistics, Vol .48, pp. 653-661. 

  9. Ilachinski, A. (2000), "Irreducible Semi Autonomous Adaptive Combat (ISAAC) : An Artificial Life Approach to Land Combat", Military Operations Research, Vol. 5 No. 3, pp. 29-46. 

  10. Ilachinski, A.(2003), "Exploring self-organized emergence in an agent-based synthetic warfare lab", Kybernetes, The International Journal of Systems & Cybernetics, Vol. 32 No.1-2, pp. 38-76. 

  11. Lauren, M.K. (2002a), "Firepower concentration in cellular automaton combat models-an alternative to Lanchester", Journal of the Operational Research Society, Vol. 53 No. 6, pp. 672-679. 

  12. Lauren, M.K. (2002b), "Fractals and Combat Modeling using MANA to Explore the Role of Entropy in Complexity Science", Fractals, Vol. 10 No. 4, pp. 481-489. 

  13. Lucas, T.W. and Turkes, T. (2004), "Fitting Lanchester Equations to the Battles of Kursk and Ardennes", Naval Research Logistics, Vol. 51, pp. 95-116. 

  14. Dunnigan, J. F. (2000), Wargames Handbook, 3rd Edition, Writers Club Press, USA. 

  15. Dupuy, T. N. (1990), Understanding Defeat: How to Recover from Loss in Battle to Gain Victory in War, 1st Edition, Paragon House Publishers, USA. 

  16. Overy, Richard (1997), Russia's War, 1st Edition, Penguin Books, USA. 

  17. Peitgen, Jurgens, Saupe (2004), Chaos and Fractals, 2nd Edition, Springer, USA. 

  18. Champagne, L., Carl, R.G., and Hill, R., (2003), "Search Theory, Agent-Based Simulation, and U-boats in the Bay of Biscay", Proc. of the 2003 Winter Simulation Conference, pp. 991-998. 

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