[논문]적 미사일 위협 고려한 전투기 전력 배치방안 연구

박인균; 하용훈

doi:10.9709/jkss.2020.29.4.047

적 미사일 위협 고려한 전투기 전력 배치방안 연구
A Study on the Deployment Plan of Fighter Aircraft Considering the Threat of Enemy Missiles 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.29 no.4, 2020년, pp.47 - 54

박인균 (국방대학교 국방과학학과) , 하용훈

초록
AI-Helper

북한은 비대칭 전력으로 다양한 사거리의 미사일을 개발해 실전 배치했다. 이들 미사일 가운데 단거리 탄도미사일은 정확도를 향상시켜 적은 수의 미사일로 우리 군의 주요시설을 타격해 전술목표를 달성하는 것을 목표로 할 것으로 예상된다. 이는 전시 북한의 주요 공격 대상 중에 하나인 비행장에 대한 중대한 위협으로, 만약 공격을 받을 경우 전시 항공 우위 확보에 필수적인 공군 전투기의 운용을 제한할 수 있다. 이에 따라 위협이 되는 단거리탄도탄을 기반으로 군 비행장별 피해확률을 시뮬레이션하였고, 소극적인 방어의 일환으로 전력배치 변화를 통해 전투력 손실 감소 방안을 연구하였다. 그 결과 현재 배치에 비해 전력의 손실량을 줄일 수 있는 배치방안을 도출할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

North Korea has recently developed and deployed missiles with various ranges as asymmetrical forces. Among them, short-range ballistic missiles with improved accuracy are expected to aim at achieving tactical goals by hitting important military facilities in Korea with a small number of missiles. Damage to the air force airfields, one of North Korea's main targets of missiles attack, could limit the operation of air force fighters essential to gaining air superiority. Based on the attack by the short range ballistic missiles, the damage probability of military airfields was simulated. And as the one of the concepts of passive defense, the way to reduce the loss of combat power was studied through the changes of the air force squadrons deployment. As a result, the effective deployment plan could be obtained to reduce the amount of power loss compared to the current deployment.

주제어

표/그림 (12)

표 Table 1. Threat missile specification
표 Table 2. Power index
그림 Fig. 1. Target covered by weapon lethal area
그림 Fig. 2. Fractional coverage function in the range direction
표 Table 3. Airfield area
그림 Fig. 3. Damage probability (CEP : 100m)
그림 Fig. 4. Damage probability (CEP : 30m)
표 Table 4. Current squadron deployment
표 Table 5. Power loss amount(current deployment)
표 Table 6. Modified squadron deployment
표 Table 7. Power loss amount(modified deployment)
그림 Fig. 5. Power index loss rate

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 기존 단일 기종의 단일 비행장 배치 상황 하에서 북한의 탄도미사일 공격에 대한 우리 공군의 전투력 손실량과 소극적 방공의 개념을 적용하여 전투기대대의 배치를 조정한 후 발생하는 전력지수 손실량을 비교하여 전투기 전력의 손실을 감소시킬 수 있는 방안을 찾는다. 이는 전시 초기에 전력 손실을 최소화하여 공중우세 확보를 위한 작전수행에서의 전력 누수현상을 감소시킬 수 있는 방안이 될 수 있다.
본 연구에서는 북한 미사일의 정확도 향상됨에 따라 우리 공군의 비행장에 직접적인 위협이 되는 단거리 탄도탄을 기반으로 위협평가하여 군 비행장별 피해확률을 시뮬레이션하였고, 소극적인 방어의 일환으로 전력배치 변화를 통해 전투력 손실 감소 방안을 연구하였다. 그 결과 총 전력지수의 6.
이에 따라 본 연구에서는 비행단의 전력을 대표하는 전투기 전력지수를 근간으로 적 미사일 CEP에 따른 피해확률을 도출하고 이 피해확률을 기준으로 비행단 별 전력지수 손실을 최소화할 수 있는 전력 배치방안을 연구하여 소극적인 방어형태의 하나로서 전투기 전력 배치방안을 제시하고자 한다. 논문의 구성으로 2장에서는 연구 방법 및 범위를 살펴보며, 3장에서는 정확도가 향상된 미사일 위협을 고려한 아군 비행장 피해확률 산정 및 피해 확률에 따른 전력 배치방안 모델을 소개한다.

가설 설정

KN-02 위협 반경에 2개 기지(BASE 1, 2), KN-23 위협 반경에 3개 기지(BASE 3, 4, 5)가 위치한 것으로 가정하였고 전투대대는 15개 대대(F-15K 3개 대대, F-16 계열 9개 대대, FA-50 3개 대대)를 기준으로 산정한 대대 전력지수와 미사일 방어체계 구축을 고려하여 탄도미사일 요격확률 70%를 적용하여 비행장의 피해를 주는 미사일의 수를 산정하였다. 각 기지별로는 항공기 보호시설의 수를 고려하여 기존의 배치 대대 수와 동일한 대대 수를 배치하는 것으로 연구를 진행하였다.
즉, 총 5개 비행단에 총 35발의 미사일이 1회에 피해를 줄 수 있다. 본 연구에서는 북한의 탄도미사일별 사거리 제한으로 BASE 1, 2에는 KN-02 14발, BASE 3, 4, 5에는 KN-23 21발을 발사할 것이라고 가정하였다.
시뮬레이션하였다. 비행장별 배치 대대수는 1, 3 번 비행장(_)에는 4개 대대, 4번 비행장(_)에는 3개 대대, 2, 5번 비행장(_)에는 2개 대대가 배치되는 것으로 가정하였다. 모형을 통해 도출하고자 하는 결정변수는 다음과 같다.
그리고 단거리 미사일을 운영하기 위한 TEL(이동식 발사대)의 수량은 100여 기로 추정된다(Kang, 2013). 이에 따라 주요시설 1곳에 대해 1회 공격 가능한 미사일 수량은 고정형 발사대 1개에서 발사 가능한 4발과 이동형 발사대 3대에서 발사 가능한 3발, 총 7발의 미사일이 1곳을 공격할 수 있는 미사일로 가정하였다. 즉, 총 5개 비행단에 총 35발의 미사일이 1회에 피해를 줄 수 있다.
적 미사일 위협으로는 SRBM 중에 CEP가 다른 미사일에 비해 정확한 것으로 알려진 KN-02, KN-23를 가정하여 Table 1의 제원을 바탕으로 피해효과를 시뮬레이션 하였다. 현재 우리에게 위협이 되는 SRBM 중 CEP가 정확하지 않은 SCUD-B/C는 대도시 공격 등을 통해 충분히 목표를 달성할 수 있을 것으로 가정하여 본 연구에서는 제외하였고, 우리의 군사시설에는 비교적 정확한 탄도 미사일을 사용하여 공격함으로써 전술목표를 달성할 것으로 가정하였다.
현재 우리에게 위협이 되는 SRBM 중 CEP가 정확하지 않은 SCUD-B/C는 대도시 공격 등을 통해 충분히 목표를 달성할 수 있을 것으로 가정하여 본 연구에서는 제외하였고, 우리의 군사시설에는 비교적 정확한 탄도 미사일을 사용하여 공격함으로써 전술목표를 달성할 것으로 가정하였다.

제안 방법

수를 산정하였다. 각 기지별로는 항공기 보호시설의 수를 고려하여 기존의 배치 대대 수와 동일한 대대 수를 배치하는 것으로 연구를 진행하였다.
항공작전을 수행하기 위해서는 작전 요원(조종사, 정비사, 무장사 등)과 항공기의 안전이 필수적인 요소이다. 따라서 인원 및 항공기에 직접적인 피해를 받는다면 작전수행에 막대한 영향을 미칠 수 있기 때문에, 제시한 치명반경을 본 연구의 피해확률 시뮬레이션에 적용하였다.
완벽한 방호태세 구축하기 어려운 상황에서 피해를 받게 된다면 비행장 곳곳에서 작전을 위해 활주중인 항공기 및 임무 수행을 하고 있는 작전인원들이 피해를 받을 수 있다. 또한 노출되어 있는 활주로는 방호할 수 없기 때문에 비행장 전체 면적과 3.1.1에서 제시한 치명 반경을 기준으로 비행장별 피해확률을 시뮬레이션하였다.
또한 현재 PAC-3가 완벽하게 전력화되지는 않았지만 현재 지속적으로 한국형 미사일 방어체계를 구축하고 있는 상황을 고려하여, 본 연구에서는 PAC-3의 요격 성공률인 70%를 적용하였고(Choi 등, 2017), 이를 반영하여 비행장에 피해를 주는 미사일 수를 산정하였다.
배치 모형을 구성하기 위해 집합, 파라미터, 결정변수를 정의하고, 전력지수 평균값의 편차를 최소화하는 아이디어를 수식으로 표현한 뒤 목적함수를 정의한다. 먼저 모형 구성에 필요한 집합과 파라미터는 다음과 같다.
이어서 4 장에서는 미사일 공격에 의한 피해를 현재의 대대 배치에서의 전력지수 손실량과 본 연구에서 도출한 전력배치방안에 의한 손실량을 비교하고, 마지막 장에서는 결론과 함께 연구의 제한점 및 발전방안에 대해 논의한다. 본 연구내용은 일반으로 분류되며 자료들은 모두 공개 자료를 근간으로 작성하였다.
에서 제시되어 있는 중량의 탄두를 탑재할 수 있다. 이 미사일에 의한 피해반경을 산출하기 위해서 이와 유사한 탄두무게의 범용목적폭탄인 MK-84를 피해범위 산정에 적용하였다.
전력배치 현황은 인터넷의 오픈소스 기반으로 선정하여 Table 2의 기종으로 작성하였으며, 기종별 전력지수는 Dunnigan 이제 시한 전력지수를 적용하였다(Dunnigan, 2003). 이 지수는 공개적으로 획득할 수 있는 유일한 전력지수로서 우리 공군이 보유하고 있는 기종의 전력지수를 적용하기 위해, F-16계열은 제시되어 있는 ‘F-16'의 전력지수를 F-15K는 ‘F-15'와 ’F-15E'의 전력지수 중 F-15K와 유사한 F-15E 전력지수를 대체 적용하였다. FA-50의 경우에는 최근에 전력화된 기종이어서 전력지수가 나와 있지 않으나 최대이륙 중량, 전투반경, 무장탑재능력을 고려하여 서구권 항공기 중 가장 유사한 Mirage F1의 전력지수를 적용하였다.
계산하였다. 이때 전 비행장에 동일한 수의 미사일로 공격받지 않고 주요 전력(F-15K, F-16계열)이 집중 배치되어 있는 비행장만 집중공격 받는 것으로 KN-02에 의해 Base 1, KN-23에 의해 Base 3, 4가 공격받는 것으로 Base 3, 4는 비행장별 전력지수 평균값의 비율로 공격받는 미사일 수량을 산정하여 전력손실량을 산출하였다. 이 때 피해를 받는 미사일 수는 요격확률을 적용하여 산출하여 계산한 직접적으로 비행장에 피해를 주는 미사일 수량이다.
전력배치 기준은 1개 대대를 최소단위로 하며 기종별 전력지수를 기반으로 대대의 전력지수를 계산하여 연구에 적용하였다.

대상 데이터

이 지수는 공개적으로 획득할 수 있는 유일한 전력지수로서 우리 공군이 보유하고 있는 기종의 전력지수를 적용하기 위해, F-16계열은 제시되어 있는 ‘F-16'의 전력지수를 F-15K는 ‘F-15'와 ’F-15E'의 전력지수 중 F-15K와 유사한 F-15E 전력지수를 대체 적용하였다. FA-50의 경우에는 최근에 전력화된 기종이어서 전력지수가 나와 있지 않으나 최대이륙 중량, 전투반경, 무장탑재능력을 고려하여 서구권 항공기 중 가장 유사한 Mirage F1의 전력지수를 적용하였다. 이 전력지수는 단일 항공기에 해당하는 사항으로 대대 전력지수는 공중/지상 전력지수의 평균값에 대대 항공기 수(20대)를 적용하여 산출하였다.
Table 2의 전력지수 값을 이용하여 F-15K 대대의 전력지수 _{}은 940, F-16계열 대대의 전력지수··· 는 720, FA-50 대대의 전력지수 _{}는 260으로 정의하여 시뮬레이션하였다. 비행장별 배치 대대수는 1, 3 번 비행장(_)에는 4개 대대, 4번 비행장(_)에는 3개 대대, 2, 5번 비행장(_)에는 2개 대대가 배치되는 것으로 가정하였다.
이 전력지수는 단일 항공기에 해당하는 사항으로 대대 전력지수는 공중/지상 전력지수의 평균값에 대대 항공기 수(20대)를 적용하여 산출하였다. 대대 항공기 수는 F-15K의 도입량(60대)과 현재 운영 대대수 (3개 대대)를 근간으로 1개 대대에 20대로 산정하였다.
본 연구에서 비행장에 위협이 되는 단거리 탄도미사일은 KN-02/23로서 Table 1.에서 제시되어 있는 중량의 탄두를 탑재할 수 있다. 이 미사일에 의한 피해반경을 산출하기 위해서 이와 유사한 탄두무게의 범용목적폭탄인 MK-84를 피해범위 산정에 적용하였다.
전투기 전력 중 도태 예정 기종과 최근에 도입되고 있는 기종은 제외하여 연구대상을 선정하였다. 전력배치 현황은 인터넷의 오픈소스 기반으로 선정하여 Table 2의 기종으로 작성하였으며, 기종별 전력지수는 Dunnigan 이제 시한 전력지수를 적용하였다(Dunnigan, 2003).

데이터처리

42로 모형에서 의도한 바를 충족한 것을 확인하였다. 실험을 통해 도출된 재배치 결과를 바탕으로 한 전력 손실량과 기존의 배치를 기준으로 한 전력손실량은 4장에서 비교하였다.

이론/모형

모델의 실험의 도구는 GAMS(General Algebraic Modeling System) IDE(Integrated Development Environment)를 이용하였으며 Solver는 IBM CPLEX를 사용하여 수정된 배치 결과를 도출하였다. 비행단별로 배치된 대대수에 의한 평균 전력지수 편차는 기존 전력 배치에서의 표준편차가 259.
기종은 제외하여 연구대상을 선정하였다. 전력배치 현황은 인터넷의 오픈소스 기반으로 선정하여 Table 2의 기종으로 작성하였으며, 기종별 전력지수는 Dunnigan 이제 시한 전력지수를 적용하였다(Dunnigan, 2003). 이 지수는 공개적으로 획득할 수 있는 유일한 전력지수로서 우리 공군이 보유하고 있는 기종의 전력지수를 적용하기 위해, F-16계열은 제시되어 있는 ‘F-16'의 전력지수를 F-15K는 ‘F-15'와 ’F-15E'의 전력지수 중 F-15K와 유사한 F-15E 전력지수를 대체 적용하였다.

성능/효과

통해 전투력 손실 감소 방안을 연구하였다. 그 결과 총 전력지수의 6.1%에 해당하는 전력의 손실이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
북한 미사일의 정확도 향상으로 적은 수량의 미사일로 우리의 주요 군사시설을 타격하여 작전에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 증대되었음을 보여주는 결과도 확인할 수 있었다. 특히 공군은 전시에 비행장을 기반으로 하는 작전을 수행하기 때문에 비행기지에 대한 방어능력 확충은 작전수행을 위한 필수적인 조건이다.
도출하였다. 비행단별로 배치된 대대수에 의한 평균 전력지수 편차는 기존 전력 배치에서의 표준편차가 259.19인데 비해 모델의 결과로 나온 전력배치는 37.42로 모형에서 의도한 바를 충족한 것을 확인하였다. 실험을 통해 도출된 재배치 결과를 바탕으로 한 전력 손실량과 기존의 배치를 기준으로 한 전력손실량은 4장에서 비교하였다.
8이다. 이에 따른 총 전력손실량은 3, 526.8이고 전체 전력지수의 약 35% 에 해당하는 전력손실이 발생하는 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구는 보안상의 이유로 현재 우리 공군에서 운용 중인 모든 전투기와 기지에 대해 적용하지 못한 제한점이 있다. 향후 군 내부에서 추가적인 기종들의 파라미터를 산정하여 본 연구 방안을 적용한다면 보다 실질적인 방안이 도출될 수 있을 것으로 예상된다.
본 연구에서 가정한 위협이 되는 미사일들은 고체연료를 사용하고 있어 발사징후를 탐지하기 어려워 항공기 및 작전인원들이 대피할 시간이 불충분할 것으로 예상된다. 완벽한 방호태세 구축하기 어려운 상황에서 피해를 받게 된다면 비행장 곳곳에서 작전을 위해 활주중인 항공기 및 임무 수행을 하고 있는 작전인원들이 피해를 받을 수 있다.
비행장 피해효과 시뮬레이션시 비행장 면적을 표적으로 선정하였지만 비행장별 주요시설(비행단 지휘소, 관제시설, 전투대대 등)을 고려하여 피해효과를 산출한다면 비행장별 방호능력 향상을 위한 자료로 활용할 수 있을 것이다. 부가하여 본 연구에서는 전력손실을 줄일 수 있는 배치방안으로 한정하였으나 실질적인 모든 고려사항을 적용하기 위해서는 방호적인 측면 이외에도 작전수행이나 정비관련 요소들을 포함한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것이다.
향후 군 내부에서 추가적인 기종들의 파라미터를 산정하여 본 연구 방안을 적용한다면 보다 실질적인 방안이 도출될 수 있을 것으로 예상된다. 비행장 피해효과 시뮬레이션시 비행장 면적을 표적으로 선정하였지만 비행장별 주요시설(비행단 지휘소, 관제시설, 전투대대 등)을 고려하여 피해효과를 산출한다면 비행장별 방호능력 향상을 위한 자료로 활용할 수 있을 것이다. 부가하여 본 연구에서는 전력손실을 줄일 수 있는 배치방안으로 한정하였으나 실질적인 모든 고려사항을 적용하기 위해서는 방호적인 측면 이외에도 작전수행이나 정비관련 요소들을 포함한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것이다.
특히 공군은 전시에 비행장을 기반으로 하는 작전을 수행하기 때문에 비행기지에 대한 방어능력 확충은 작전수행을 위한 필수적인 조건이다. 이에 따라 탄도 미사일에 대한 요격미사일 전력 확충을 통한 미사일 방어는 물론 여러 관련분야에서 우리의 방어능력을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
제시한 방안은 적의 미사일 능력 향상에 대비한 미사일 방어체계의 부족한 부분을 보완하여 전력의 손실을 감소시킬 수 있는 소극적인 방공의 방법 중 하나의 방안으로 고려될 수 있을 것이다.
있다. 향후 군 내부에서 추가적인 기종들의 파라미터를 산정하여 본 연구 방안을 적용한다면 보다 실질적인 방안이 도출될 수 있을 것으로 예상된다. 비행장 피해효과 시뮬레이션시 비행장 면적을 표적으로 선정하였지만 비행장별 주요시설(비행단 지휘소, 관제시설, 전투대대 등)을 고려하여 피해효과를 산출한다면 비행장별 방호능력 향상을 위한 자료로 활용할 수 있을 것이다.

참고문헌 (14)

Michael Elleman, "North Korea's New Short-Range Missiles: A Technical Evaluation," 38north, 2019. https://www.38north.org/2019/10/melleman100919/
J. J. Seo, "Threat of North Korean missile through error rate simulation," Shindonga.donga.com. Seoul, pp. 158-168, September 2006.
Duncan Lennox, "Jane's Weapons : Strategic 2012-13" IHS, UK, pp. 40, 2012.
Jeffrey Lewis, "Preliminary Analysis: KN-23 SRBM," James Martin Center for Nonproliferation Studies, 2019. https://www.nonproliferation.org/preliminary-analysis-kn-23-srbm/
Missile Defense Advocacy Alliance, "Iskander-M (SS-26)," https://missiledefenseadvocacy.org/missile-threat-and-proliferation/todays-missile-threat/russia/iskander-m-ss-26
I. D. Hwang, "Kim Jong-il Launches Terror," Planet Media, Seoul, pp. 99-110, 2009.
H. S. Choi, J. H. Choi, "North Korean Missile Attracting THAAD to the Korean Peninsula," Gyeongdang, Seoul, pp. 270, 2017.
James F. Dunnigan, "How to make war, 4th Edition," Quill. US, pp. 172-180, 2003.
Yu Yong-won's Military World, "Developers and Features of General Bombs of the Mk 80 Series," 2018. http://bemil.chosun.com/site/data/html_dir/2018/01/19/2018011902036.html
Action on Armed Violence, "Explosive weapons with large destructive radius: air-dropped bombs (the Mark 80 series and Paveway attachments)," 2016. https://aoav.org.uk/2016/large-destructive-radius-air-dropped-bombs-the-mark-80-series-and-paveway-attachments/
Craig M. Payne, "principles of naval weapon systems," Naval Institute Press. US, pp. 352, 2010.
J. H. Nam, "There is no unification," Random House Jungang, Seoul, pp.84, 2004.
T. H. Kang, "Up to 200 North Korean mobile missile launchers...double our army estimate," Hankyoreh, May 17, 2013 http://www.hani.co.kr/arti/politics/defense/587911
Morris R. Driels, "Weaponeering : conventional weapon system effectiveness, 2nd Edition," American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. US, pp. 435-452, 2013.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증