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문제 정의
- M&S 기법을 통해 전술적 운용측면과 무기체계 증강 관점에서 현재의 대화력전 문제점을 분석하고 그 문제점에 대한 개선사항을 도출하여 대안을 제시하는데 목적이 있다.
- 따라서 포대에서 6문을 가지고 2문 또는 3문으로 분할하거나 대대에서 3개의 포대를 다양한 방법으로 지휘관의 역량에 따라 분할 운용하는 방법을 제안하고자 한다. 분할 운용 시 지휘 및 통제, 통신에 대한 현실적인 제한사항들이 단점으로 작용할 수도 있으나 방어 작전 시에는 작전지역이 아군 지역이고 기반시설들이 유리하게 작용할 수 있으므로 충분히 분할운용이 가능하리라 생각한다.
- Case 4는 탐지수단인 대포병레이다 수에 따른 전투 효과도를 측정하는 실험이다. 본 실험은 대화력전 시 대포병레이다의 중첩운용에 따른 전투효과도를 분석하고자 시행되었으며 대포병레이다 수가 증가함에 따라 청군 전투력은 상승하고 홍군 전투력은 감소하는 효과를 확인할 수 있다. 그러나 자주포의 수량을 늘렸을 때보다 그 효과가 미비하다는 것을 알 수 있었다.
- Case 8은 적 갱도포병의 갱도지역을 무력화했을 때 전투효과도를 분석하는 실험이다. 이 실험을 통해 갱도포병을 직접 정밀 타격했을 때와 갱도 주변지역을 파괴 했을 때 동일 효과를 얻을 수 있는지 확인 할 수 있다. 실험결과 갱도진지를 무력화시켜 갱도포병이 갱도진지 밖으로 나와서 사격하는 것을 제한시킴으로 적의 사격횟수를 줄일 수 있었으며, 이로 인해 청군의 전투력이 상승하는 효과와 적이 무력화 되는 효과를 얻을 수 있다.
제안 방법
- 본 연구에서는 대화력전의 문제점을 1) 포병의 수적 열세 및 적 포병의 갱도화, 2) 우리 군에서 운용하고 있는 포병 표적탐지레이다와 연계한 대화력전의 한계, 3) 포병부대 사격시스템의 비자동화, 4) 대화력전 무기체계 도입에 대한 정량적 분석 자료의 부족으로 판단하였다.
- 다음으로 무기체계 도입 측면에서 UAV와 연계한 공세적 대화력전 운용 시 아군에 유리하며, UAV와 대포병레이다를 같이 운용하는 것이 효율적임을 알 수 있었다. 그리고 화포 수량을 늘리는 것이 전투효과도 측면에서 좋으며, 더 나은 전투효과를 위해 K9과 K55를 조합 운용하는 방안을 제안한다. 또한, 아군 진지 갱도화를 통해 얻을 수 있는 효과는 미비하며 적군의 특성을 반영하여 갱도 주변을 무력화 할 수 있는 탄을 개발하는 것이 요구된다.
- 분석의 대상이 되는 시스템은 포병부대 대화력전 시스템이며 먼저 전술적 운용측면에서 자주포(K9) 운용, 사격시스템의 자동화, 포병 표적탐지레이다와 UAV(Unmanned Aerial Vehicle : 무인항공기)와 같은 탐지수단의 운용에 따른 전투효과도를 분석한다. 다음으로 SBA(Simulation Based Acquisition : 시뮬레이션 기반 획득) 측면에서 탐지, 사격, 방호수단 3가지 측면에서 효율성을 검증하고 대안을 제시한다.
- 본 연구에서는 포병부대의 대화력전의 문제점을 분석하고 M&S 기법을 활용하여 적 갱도포병과의 대화력전을 모의 할 수 있는 실험환경을 구축하였다. 대화력전 개선사항에 대해 전술적 운용과 무기체계 도입 측면에서 8가지의 경우에 대해 현실적인 시나리오를 바탕으로 실험하였고 실험결과를 분석하여 대화력전시 효율적인 대안을 제시하였다.
- 작전의 핵심은 탐지-결심-사격을 신속하게 처리하는 것이며 시스템을 자동화하여 미군의 AFATDS와 같은 시스템을 구축한다면 빠른 결심을 통해 사격하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Fig. 21과 같은 포병부대 사격절차 시스템의 자동화 체계를 제안한다.
- 본 연구에서는 아군 전력의 탐지 및 타격자산으로 포병 표적탐지레이다, UAV, K9, K55 자주포를 모델링 하였으며, 세부 성능 및 운용절차는 다음 그림과 같다.
- 본 연구에서는 이 개념을 적용하여 탐지수단인 UAV, 포병 표적탐지 레이다로부터 적 표적인 갱도포병을 탐지하고 이를 지휘관 및 참모에 의한 의사결정 지원체계인 C2(Command & Control) 과정을 통해 결심하여 최종 사격수단을 통해 사격하는 포병부대 운용체계로 구성된다.
- 본 연구에서는 포병부대의 대화력전의 문제점을 분석하고 M&S 기법을 활용하여 적 갱도포병과의 대화력전을 모의 할 수 있는 실험환경을 구축하였다.
- M&S 기법을 통해 전술적 운용측면과 무기체계 증강 관점에서 현재의 대화력전 문제점을 분석하고 그 문제점에 대한 개선사항을 도출하여 대안을 제시하는데 목적이 있다. 분석의 대상이 되는 시스템은 포병부대 대화력전 시스템이며 먼저 전술적 운용측면에서 자주포(K9) 운용, 사격시스템의 자동화, 포병 표적탐지레이다와 UAV(Unmanned Aerial Vehicle : 무인항공기)와 같은 탐지수단의 운용에 따른 전투효과도를 분석한다. 다음으로 SBA(Simulation Based Acquisition : 시뮬레이션 기반 획득) 측면에서 탐지, 사격, 방호수단 3가지 측면에서 효율성을 검증하고 대안을 제시한다.
- 세부 시나리오는 참여전력과 시나리오에 따른 추가 전력을 편성하여 다양한 실험을 하였으며, 가상의 섬지역에서 갱도포병으로 구성된 홍군이 선제공격을 하게 되면 청군은 탐지수단을 통해 표적정보를 획득한 후 Shoot & Scoot 전술을 적용하여 대응사격을 하는 시나리오를 구성하였다.
대상 데이터
- 실험 구성은 청군과 홍군으로 구분하여 Sensor, C2, Weapon, Mine, Damage Evaluation 모델로 이루어진다. 이에 탐지, 사격, 기동, 표적처리 알고리즘을 적용하여 홍군이 공격하면 청군 탐지수단을 통해 표적정보가 획득되며 C2과정을 거쳐 표적처리된 표적정보를 사격하는 과정이 이루어진다.
이론/모형
- 본 논문에서는 군 전투역량 강화를 위해 고위험, 고비용, 높은 민원제기 가능성과 같은 실기동훈련의 제한을 극복할 수 있는 방법인 Modeling & Simulation(M&S) 기법[1]을 활용한다.
- 본 연구에서는 대화력전 전투교전을 FSM(Finite State Machine)기법과 ABMS기법을 활용하여 모델링하였다.
성능/효과
- 결론적으로 Shoot & Scoot 전술을 접목하여 표적정보가 획득되면 사격할 표적에 대해 집중적으로 빠르게 사격하고 이동하는 것이 아군의 생존성을 높일 수 있으며, 적의 전투력을 감소시키는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
- 본 실험은 대화력전 시 대포병레이다의 중첩운용에 따른 전투효과도를 분석하고자 시행되었으며 대포병레이다 수가 증가함에 따라 청군 전투력은 상승하고 홍군 전투력은 감소하는 효과를 확인할 수 있다. 그러나 자주포의 수량을 늘렸을 때보다 그 효과가 미비하다는 것을 알 수 있었다. 본 실험은 가상의 섬지역을 가정하여 좁은 지형을 대상으로 시행되었는데 넓은 지형을 구성하여 실험한다면 대포병레이다 수에 따라 표적획득 성공여부에 차이가 있으므로 전투효과도 차이도 클 것으로 판단된다.
- 08문을 절약하는 효과를 확인할 수 있다. 그리고 홍군 전투력 지수는 5～9%정도 감소하며, 약 3문정도 더 파괴하는 효과를 실험을 통해 확인하였다.
- 다음으로 무기체계 도입 측면에서 UAV와 연계한 공세적 대화력전 운용 시 아군에 유리하며, UAV와 대포병레이다를 같이 운용하는 것이 효율적임을 알 수 있었다. 그리고 화포 수량을 늘리는 것이 전투효과도 측면에서 좋으며, 더 나은 전투효과를 위해 K9과 K55를 조합 운용하는 방안을 제안한다.
- K55 자주포의 경우는 30문까지 늘렸을 경우 K9보다 약 25% 정도 청군 전투력 지수가 낮게 나타났다. 또한, 전투력은 자주포 수량에 비례하며, K9과 K55의 조합운용 하는 것이 동기종의 화포를 운용하는 것보다 효과적임을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 향후 연평도와 같은 섬지역의 무기체계 도입 시 활용할 수 있을 것이다.
- 먼저 전술적 운용 측면에서 자주포 운용 시 분할 운용하는 것이 효과적이며 Shoot & Scoot 전술을 적용하여 예비진지를 빠르게 점령하여 집중 사격하는 것이 효율적이라 판단된다.
- 본 실험에서 수적인 열세에도 불구하고 탐지수단을 대포병레이다로 했을 경우보다 UAV를 활용 했을 때가 전투효과도가 높게 나왔으며, UAV와 대포병레이다를 같이 운용했을 때 청군의 전투력이 최상으로 나온 결과를 확인할 수 있다. 갱도포병과 방사포의 경우에는 빠르게 사격하고 이동하고 갱도 밖에서만 타격이 가능하다는 특징으로 인해 빠른 사격이 이루어져야 한다.
- 14와 같다. 본 연구에서는 갱도포병과의 대화력전 상황을 가정하였고 5분 이내 진지이동이 가능하다면 수적인 열세에도 청군이 전투에서 승리할 가능성이 높아지며, 사격시간의 단축은 청군 전투력을 약 6% 상승시키고 홍군 전투력을 약 10% 감소시키는 결과를 확인할 수 있다. 결론적으로 Shoot & Scoot 전술을 접목하여 표적정보가 획득되면 사격할 표적에 대해 집중적으로 빠르게 사격하고 이동하는 것이 아군의 생존성을 높일 수 있으며, 적의 전투력을 감소시키는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
- 먼저 전술적 운용 측면에서 자주포 운용 시 분할 운용하는 것이 효과적이며 Shoot & Scoot 전술을 적용하여 예비진지를 빠르게 점령하여 집중 사격하는 것이 효율적이라 판단된다. 사격시스템 자동화를 통해 아군 전투력을 상승시키는 효과를 얻을 수 있으며 갱도포병을 직접 타격하기 보다는 갱도 진지 주변을 같이 파괴하여 갱도포병을 공격하는 전술이 더 효율적임을 알 수 있었다.
- 이에 탐지, 사격, 기동, 표적처리 알고리즘을 적용하여 홍군이 공격하면 청군 탐지수단을 통해 표적정보가 획득되며 C2과정을 거쳐 표적처리된 표적정보를 사격하는 과정이 이루어진다. 시뮬레이션 결과로 전투력과 전투시간의 100회 교전 평균값을 확인할 수 있다. 실험 구성도 및 프로세스, 시뮬레이션이 실시된 실험 환경과 시뮬레이션 초기화면 및 결과 화면은 Fig.
- Case 3은 자주포인 K9과 K55의 수와 조합에 따른 전투효과도를 분석하는 실험이다. 실험 결과, K9 자주포가 K55 자주포보다 진지이동 및 사격 간, 공격력에서 우세한 성능을 보유하고 있어 전투효과도 측면에서 우세한 결과값을 얻을 수 있다. 홍군 화포를 30문으로 가정 시 K9의 수량을 1개 포대 규모(6문) 늘렸을 경우 교전 결과값이 우세하다는 것을 확인할 수 있다.
- 이 실험을 통해 갱도포병을 직접 정밀 타격했을 때와 갱도 주변지역을 파괴 했을 때 동일 효과를 얻을 수 있는지 확인 할 수 있다. 실험결과 갱도진지를 무력화시켜 갱도포병이 갱도진지 밖으로 나와서 사격하는 것을 제한시킴으로 적의 사격횟수를 줄일 수 있었으며, 이로 인해 청군의 전투력이 상승하는 효과와 적이 무력화 되는 효과를 얻을 수 있다. 갱도를 무력화 할 수 있는 탄을 개발하여 적 갱도를 직접 타격하거나, 갱도주변 사격진지를 무력화하여 갱도포병이 갱도 밖으로 나와서 사격하는 것을 제한한다면 실시간 탐지-타격 체계를 무력화 시킬 수 있을 것이다.
- 최근 연평도 포격사건으로 연평도지역 내 주요 군사 시설물의 진지를 갱도화 시키는 것을 추진하고 있는데 이 실험은 연평도와 같은 섬지역에서 포병 진지를 갱도화 했을 경우 어떤 효과를 얻을 수 있는지 판단할 수 있는 기초자료로 활용할 수 있다. 실험결과 청군 포병진지의 갱도화는 전투효과도에 미치는 영향이 작다는 것을 알 수 있다. 따라서 평상시 즉각 사격준비 태세와 사격 후 이동하는 전술훈련을 통해 유사시 대응 할 수 있는 능력을 키우는 것이 더 중요할 것이다.
- Case 6은 탐지수단에서 획득된 표적정보를 가지고 표적의 우선순위, 표적할당, 탄의 종류 및 사격발수 결정에 대해 자동화시 전투효과도에 미치는 영향에 대한 실험이다. 지휘관 및 참모들에 의해 수동으로 결정되는 과정을 규칙에 의한 자동화 결정 시스템으로 구축 시 보다 빠른 대응 사격으로 인해 청군의 전투력이 약 10% 상승하는 것을 확인할 수 있다.
- 실험 결과, K9 자주포가 K55 자주포보다 진지이동 및 사격 간, 공격력에서 우세한 성능을 보유하고 있어 전투효과도 측면에서 우세한 결과값을 얻을 수 있다. 홍군 화포를 30문으로 가정 시 K9의 수량을 1개 포대 규모(6문) 늘렸을 경우 교전 결과값이 우세하다는 것을 확인할 수 있다. K55 자주포의 경우는 30문까지 늘렸을 경우 K9보다 약 25% 정도 청군 전투력 지수가 낮게 나타났다.
후속연구
- 아 전력은 적 전력에 비해 수적인 열세가 있으나 성능이 우세한 탐지 및 타격 자산을 운용하고 있다. ATCIS(Army Tactical C4 Intelligence System)를 기반으로 BTCS(Battalion Tactical Computer Sysem) 장비를 활용하여 실시간 탐지-결심-사격-평가 자동화 체계를 구축하고 있으며, 추후 TICN(Tractical Information Communication Network) 체계가 구축되어 빠른 실시간데이터 전송 및 처리가 가능하면 효율적이고 빠르게 적을 타격할 수 있는 능력을 구비 할 것으로 예상한다.
- 실험결과 갱도진지를 무력화시켜 갱도포병이 갱도진지 밖으로 나와서 사격하는 것을 제한시킴으로 적의 사격횟수를 줄일 수 있었으며, 이로 인해 청군의 전투력이 상승하는 효과와 적이 무력화 되는 효과를 얻을 수 있다. 갱도를 무력화 할 수 있는 탄을 개발하여 적 갱도를 직접 타격하거나, 갱도주변 사격진지를 무력화하여 갱도포병이 갱도 밖으로 나와서 사격하는 것을 제한한다면 실시간 탐지-타격 체계를 무력화 시킬 수 있을 것이다.
- 그리고 화포 수량을 늘리는 것이 전투효과도 측면에서 좋으며, 더 나은 전투효과를 위해 K9과 K55를 조합 운용하는 방안을 제안한다. 또한, 아군 진지 갱도화를 통해 얻을 수 있는 효과는 미비하며 적군의 특성을 반영하여 갱도 주변을 무력화 할 수 있는 탄을 개발하는 것이 요구된다.
- 그러나 자주포의 수량을 늘렸을 때보다 그 효과가 미비하다는 것을 알 수 있었다. 본 실험은 가상의 섬지역을 가정하여 좁은 지형을 대상으로 시행되었는데 넓은 지형을 구성하여 실험한다면 대포병레이다 수에 따라 표적획득 성공여부에 차이가 있으므로 전투효과도 차이도 클 것으로 판단된다.
- 또한, 사격지휘 측면에서는 대대급 포병부대의 지휘통제를 위한 전술적 사격지휘 자동화 절차에 관한 연구[5]가 진행되었다. 이러한 기존 연구에서는 적 포병을 효율적으로 타격하는데 목적을 가지고 단순한 시나리오를 바탕으로 연구가 진행되었다는 한계점이 있다.
- 또한, 전투력은 자주포 수량에 비례하며, K9과 K55의 조합운용 하는 것이 동기종의 화포를 운용하는 것보다 효과적임을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 향후 연평도와 같은 섬지역의 무기체계 도입 시 활용할 수 있을 것이다.
- Case 7는 청군 포병을 적의 갱도포병처럼 갱도화했을 시 전투효과도에 미치는 영향을 분석하는 실험이다. 최근 연평도 포격사건으로 연평도지역 내 주요 군사 시설물의 진지를 갱도화 시키는 것을 추진하고 있는데 이 실험은 연평도와 같은 섬지역에서 포병 진지를 갱도화 했을 경우 어떤 효과를 얻을 수 있는지 판단할 수 있는 기초자료로 활용할 수 있다. 실험결과 청군 포병진지의 갱도화는 전투효과도에 미치는 영향이 작다는 것을 알 수 있다.
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