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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 각 표적군에 포함된 표적들의 속성에 따라 효율적으로 공격할 수 있는 맞춤형 공격편대군 조합 모형에 대해 다루고자 한다. 즉, 표적에 따른 전투기와 가용한 항공탄약을 할당하여 작전기획자가 원하는 목표를 달성하기 위한 계획을 수립하기 위한 도구를 개발하는 것이다.
- 따라서 본 연구에서는 각 표적군에 포함된 표적들의 속성에 따라 효율적으로 공격할 수 있는 맞춤형 공격편대군 조합 모형에 대해 다루고자 한다. 즉, 표적에 따른 전투기와 가용한 항공탄약을 할당하여 작전기획자가 원하는 목표를 달성하기 위한 계획을 수립하기 위한 도구를 개발하는 것이다.
- 또한 각 표적별 할당된 구체적인 전투기과 공격무장을 명시하여 신속하게 공격편대군 구성업무에 활용될 수 있도록 한다. 이 모델을 통해 표적 군별, 표적-전투기 종류-공격 무장의 조합을 구체적으로 제시하고 효율적인 공격전력 투입이 가능하도록 한다.
- 즉, 달성하고자 하는 목적들이 상호 대립되는 경우, 모든 제약조건을 만족하는 최적해를 도출하기에 어려움이 있다. 따라서 이러한 점을 보완하기 위해 본 연구에서는 목표계획법에 기반을 둔 최적화 모형을 제시한다. 본 모형은 목표들 사이에 상호희생을 감수하면서 중요도에 따른 우선순위를 기준으로 상위목표를 우선적으로 충족하는 해를 도출해 나갈 수 있는 장점이 있다.
- 즉, 다양한 속성의 표적군들을 공격함에 있어서 전장상황 및 지휘관의 판단에 따라 표적의 파괴율 과 아군 전투기 생존율은 최대화, 투입비용 최소화 등과 같이 달성해야 할 여러 목표들이 고려하여야 한다. 따라서 본 연구는 수시로 변화하는 각종 목표수준과 서로 상충되는 다양한 요소들을 동시에 충족시킬 수 있는 혼합정수계획법 기반의 목표계획법을 제시한다.
- 본 문제는 한정된 가용 항공기 자산으로 작전기획자가 상황에 따라 설정하는 목표들을 최대한 만족시키면서 각각의 표적군을 효과적으로 공격할 수 있는 전투기와 무장의 조합, 즉 공격 편대군의 구성하는 것이다.
- 또한 이러한 표적들에 대해 작전 기획자는 공격 중요도에 따라서 핵심표적, 주표적 그리고 기타 표적으로 구분한다(Airforce, 2012). 이 표적군들을 공격하기 위해 적합한 전투기와 공격무장을 조합하여 할당하는 것이 본 연구의 목적이다.
- 이 절에서는 수리모형 적용 실험을 통한 표적군 할당 결과에 대해 살펴본다. 본 실험에서 적용한 인스턴스는 가상 표적군 대상으로 세 가지 경우를 구분하여 실시하였으며 최적화 프로그램인 GAMS 23.
- 본 실험을 통해 제시된 모형이 가중치에 따른 목표값이 근접하여 올바른 전력할당이 이루어지는지 여부를 검증한다. 무장비용의 가중치를 최우선으로 설정하여 실험하지 않은 이유는 상식적으로 무장비용의 달성 목표가 항공기 생존율과 표적의 파괴율 목표 달성보다 우선시 될 수 없기 때문이다.
- 제시된 모형의 타당성 검증을 위해 실제 사례 비교를 통한 분석을 수행한다. 매년 공군에서 실시하고 있고 있는 MaxThunder 훈련에서 적용하는 공격편대군 조합과 본 수리모형이 도출한 결과를 살펴본다. 세부적인 공격전력 및 작전적 효과분석은 군사 보안상의 이유로 제한되어 본 연구에서 사용한 표적의 파괴율 및 아군 전투기의 생존율에 대한 목표값을 기준으로 적정 공격편대군 구성의 차이만을 살펴보았다
- 본 연구에서는 목표계획법을 이용하여 표적군별 적합한 공격 편대군 조합을 제시하였다. 목표계획법은 서로 대립된 속성의 목표들을 충족시킬 수 있는 최적 가능해를 도출할 수 있기 때문에 다양한 고려요소와 달성목표들이 존재하는 전투에서 매우 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
가설 설정
- 1) 모든 표적에 대하여 자원 할당이 이루어져야 한다.
- 5) 각 표적을 공격은 요구되는 최소 파괴율 수준 이상을 만족하여야 한다.
- 7) 표적군별 적의 위협수준은 전장상황 및 아군 지휘부 판단에 따라 가상으로 설정한다.
- 9) 표적 할당 시 항공기는 기본 단위인 2대(분대)로 적용한다.
- 10) 전투기를 운용하는 비행단은 단일 기종만 운용한다.
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