[논문]항공우주력 기술 모델링에 기반한 미래 항공우주 무기체계 발전방향

조태환; 최인수; 이성섭

doi:10.12673/jant.2020.24.5.368

항공우주력 기술 모델링에 기반한 미래 항공우주 무기체계 발전방향
The Future of Aerospace Weapon Systems based on Aerospace Technology Modeling 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.24 no.5, 2020년, pp.368 - 373

조태환 (공군 항공우주전투발전단) , 최인수 (공군 항공우주전투발전단) , 이성섭 (공군 항공우주전투발전단)

초록
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4차 산업혁명 주요기술을 체계적으로 항공우주력에 적용하기 위해서는 항공우주력 기술 모델이 필요하다. 예전에는 항공우주력 기술 모델링을 위해 항공우주력 기본특성인 고도, 속도, 거리에 기반한 프로펠러 모델이 주로 사용되었다. 그러나 4차 산업혁명 시대에는 수많은 기술들이 융합되기 때문에 새로운 모델이 필요하다. 본 논문에서는 새로운 항공우주력 기술 모델로 제트엔진 모델을 정립하였다. 또한 요구능력 기반이 아닌, 항공우주력 기술 모델을 기반으로 하는 미래 항공우주무기체계 도출과정을 제시한다. 미래 전장환경과 신기술을 적용한 선진국의 개념발전 연구사례를 통해 새로운 개념의 무기체계를 도출할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to systematically apply major technologies of the 4th Industrial Revolution to aerospace power development, an aerospace technology model is needed. The Propeller Model, which is an existing aerospace model, is a concept that operates a combination of altitude, speed, and distance, which are basic characteristics of aerospace. However, in the era of the 4th Industrial Revolution, a new model is needed because numerous technologies are used in convergence. In this paper, a jet engine model is proposed as a new aerospace technology model. Also, we propose a procedure for creating future aerospace weapon systems based on aerospace technology modeling, not on operational capability. The utilization of future battlefields and the study of the concept of advanced weapon systems in developed countries can create a new concept of weapon systems.

주제어

표/그림 (10)

그림 그림 1. 프로펠러 모델 Fig. 1. The Propeller Model
그림 그림 2. 제트엔진 모델 Fig. 2. The jet engine model
표 표 1. 항공우주력 22개 주요기술 Table 1. The 22 key technologies for aerospace power.
그림 그림 3. HAI 기반 지휘통제체계 Fig. 3. The command and control system based on HAI
그림 그림 4. 모함(母艦)형 다목적 군집무인체계 Fig. 4. The multi-purpose carrier with UAS
그림 그림 5. 기동형 이온위성체계 Fig. 5. The mMobile ion satellite system
그림 그림 6. 대공돌파 타격체계 Fig. 6. The penetrating counter air
그림 그림 7. 우주기반 입자/레이저 무기 Fig. 7. The space-based particle/laser weapons
그림 그림 8. 중첩 기지방공망 체계 Fig. 8. The overlapping air defense system
그림 그림 9. 고고도 무인충전기 Fig. 9. The high altitude unmanned charger

AI 본문요약
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문제 정의

이런 고민을 해결해 줄 수 있는 한 가지 방법이 항공우주력 기술 모델링을 정립하는 것이라 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 항공우주력 기본특성 및 운영개념을 분석하고, 항공우주력 발전에 필요한 4차 산업혁명 주요기술을 선정하여, 이를 체계적으로 미래 무기체계 개발에 적용할 수 있는 4차 산업혁명시대의 항공우주력 기술 모델을 도출, 정립하였다.
본 논문에서는 기존 항공우주력 기본특성 및 운영개념을 분석하고, 항공우주력 발전에 필요한 4차 산업혁명 주요기술 선정을 통해 4차 산업혁명 시대의 새로운 항공우주력 기술모델인 제트엔진 모델을 정립하였다. 제트엔진 모델은 HAI 등의 기술을 통해 지휘통제기능을 강화하였고, 항공우주력 22개 기술을 적용하여, 이를 체계적으로 미래 무기체계 개발에 적용할 수 있도록 하였다.
그러나 프로펠러 항공기가 지금 시대에는 고전이 되었듯이, 항공우주력 운영개념도 4차 산업혁명 시대에 적용할 수 있는 새로운 개념으로 변화될 필요성이 있다. 본 논문에서는 새로운 항공우주력 기술 모델 구현을 위해 항공우주력 운영개념인 프로펠러 모델을 기반으로 4차 산업혁명 주요기술을 초지능화, 초연결화, 초융합화할 수 있는 새로운 방안을 제시한다.
융통성은 초고도화된 지휘통제체계를, 동시성은 광역감시 및 다양한 임무수행 능력을, 치명성은 은밀침투 및 정밀타격 능력을, 마지막으로 지속성은 기지방호 및 장기체공 능력을 의미한다. 본 논문에서는 항공우주력 기본 특성을 기반으로 부가특성을 구현할 수 있는 미래 항공우주무기체계를 제트엔진 모델 기반으로 창출하였다.
그러나 4차 산업혁명 시대라 불리고 있는 현재는 급속한 기술발전 속도, 다양한 신기술 융복합 등으로 위협 및 전장환경의 다변화가 예상되기 때문에 미래에 어떠한 작전수행 요구능력이 필요한지 예측하기는 거의 불가능에 가깝다. 이에 따라 작전수행 요구능력 기반이 아닌 기술발전에 기반한 항공우주무기체계 도입을 위해, 항공우주력 기술 모델링 기반 미래 항공우주 무기체계 창출 절차 및 발전방안을 제시하였다.

제안 방법

먼저 융통성 구현을 위한 HAI 기반 지휘통제체계이다. HAI 기반 지휘통제체계는 그림 3과 같이 HAI, 빅데이터, 클라우드, AR/VR, SoT 등의 기술을 적용하였다. 다양한 감시·정찰자산의 수집정보를 융합하고 지능형 정보검색 및 가상현실을 통한 전장환경 가시화로 실시간 전장상황을 파악하는 개념이다.
그림8과 같이 양자통신, 위상배열안테나, 위협평가·무기할당, 고출력레이저, EMP(electromagnetic pulse effect) 방호 등의 기술을 적용하였다.
동시성 구현을 위한 기동형 이온 위성체계는 그림 5와 같이 양자통신, 이온/플라즈마위성, 간섭계 SAR, 양자센서 등의 기술을 적용하였다. 이온·플라즈마 엔진으로 위성수명 연장이 가능하고, 위성의 저궤도 기동으로 고해상도 영상을 획득할 수 있다.
동시성 구현을 위한 모함(母艦)형 다목적 군집무인체계는 그림 4와 같이 양자통신, 액체수소 무인기, 무인체계 협업, 집형 영상, 가시화 기술, SW조작, 3D 프린팅 등의 기술을 적용하였다. 모함 기반 군집형 무인기에 탐지센서, 전자전무기 등을 탑재하여 가시화기술을 적용한 모함에서 무인기를 통제하는 개념이다.
항공우주력 부가특성인 융통성, 치명성, 동시성, 지속성을 구현하기 위해 HAI 기반 지휘통제체계. 모함(母艦)형 다목적 군집무인체계, 기동형 이온 위성체계, 대공돌파 타격체계, 우주기반 입자/레이저무기, 중첩 기지방공망체계, 고고도 무인충전기 등 7가지의 미래 무기체계를 창출하였다.
새로운 항공우주력 기술 모델은 기존의 항공우주력 운영개념을 보완하기 위해 4차 산업혁명 기술을 적용하였으며, 그림 2의 제트엔진 모델로 정의하였다. 새로운 항공우주력 기술 모델은 기존의 프로펠러 형태에서 최신 전투기에 적용되는 제트엔진 형상으로 변화하였다.
본 논문에서는 기존 항공우주력 기본특성 및 운영개념을 분석하고, 항공우주력 발전에 필요한 4차 산업혁명 주요기술 선정을 통해 4차 산업혁명 시대의 새로운 항공우주력 기술모델인 제트엔진 모델을 정립하였다. 제트엔진 모델은 HAI 등의 기술을 통해 지휘통제기능을 강화하였고, 항공우주력 22개 기술을 적용하여, 이를 체계적으로 미래 무기체계 개발에 적용할 수 있도록 하였다.
치명성 구현을 위한 대공돌파 타격체계는 그림 6과 같이 양자통신, 극초음속기, 가시화기술, 초정밀유도무기, 스텔스 소재 등의 기술을 적용하였다. 극초음속을 활용하여 적 방공망을 회피하여 신속하고 은밀하게 침투하는 개념이다.
치명성 구현을 위한 우주기반 입자/레이저 무기는 그림 7과 같이 양자통신, 이온/플라즈마위성, 간섭계 SAR, 양자센서 등의 기술을 적용하였다. 이온·플라즈마 엔진으로 위성수명 연장이 가능하고, 위성의 저궤도 기동으로 고해상도 영상을 획득할 수 있다.
또한, 제안된 새로운 항공우주력 기술 모델링을 기반으로 미래 항공우주 무기체계를 창출하였다. 항공우주력 부가특성인 융통성, 치명성, 동시성, 지속성을 구현하기 위해 HAI 기반 지휘통제체계. 모함(母艦)형 다목적 군집무인체계, 기동형 이온 위성체계, 대공돌파 타격체계, 우주기반 입자/레이저무기, 중첩 기지방공망체계, 고고도 무인충전기 등 7가지의 미래 무기체계를 창출하였다.

대상 데이터

항공우주력 22개 주요기술은 기술적 진보성, 국방활용 가능성 등을 고려, 방사청/기품원이 선정한 미래유망 국방기술 63개를 기초로 항공우주력과 관련된 22개 기술을 선정하였다[11]. 기존의 프로펠러 모델의 전장상황인식, 전력투사, 타격 등 3가지 특성을 고려하여 선정하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.
먼저, 제트엔진 모델의 날개에 해당하는 신기술을 선정한다. 앞서 설명한 22개의 4차 산업혁명 기술을 선정하여 제트엔진 모델의 날개에 적용하였다. 그리고, 항공우주력 부가특성을 고려한다.
항공우주력 22개 주요기술은 기술적 진보성, 국방활용 가능성 등을 고려, 방사청/기품원이 선정한 미래유망 국방기술 63개를 기초로 항공우주력과 관련된 22개 기술을 선정하였다[11]. 기존의 프로펠러 모델의 전장상황인식, 전력투사, 타격 등 3가지 특성을 고려하여 선정하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.
새로운 항공우주력 기술 모델은 기존의 프로펠러 형태에서 최신 전투기에 적용되는 제트엔진 형상으로 변화하였다. 항공우주력 운영개념의 핵심이 되는 지휘통제 부분을 인간중심 인공지능인 HAI (human-centered AI)기술 등 5개 기술을 적용하여 강화하였고, 고도, 속도, 거리의 특성은 4차 산업혁명 기술 중 항공우주력과 관련이 있는 22개 기술을 선별하여 구성하였다.

성능/효과

다음으로 빅데이터, 클라우드, AR/VR 기술은 지휘관에게 지능형 정보검색, 가상현실 등을 통한 전장환경 가시화로 실시간 전장상황 파악이 용이하도록 도움을 준다[10]. 마지막으로, SoT 기술은 다양한 감시․ 정찰자산이 수집한 정보를 사물보안으로 초연결화를 가능하게 해주며, IoT환경 하에서 설계 단계부터 위협분석을 통한 보안설계 및 보안기술을 적용한다.

후속연구

향후에는 항공우주력 기술 모델링의 22개 주요기술에 대한 추가검토를 통해 제트엔진 모델을 지속적으로 발전시켜 나가야 한다. 또한, 항공우주력 기술 모델을 통해 미래 불확실한 전장환경에 대비하고 다양한 신개념의 항공우주 무기체계를 지속 개발해야 한다.
향후에는 항공우주력 기술 모델링의 22개 주요기술에 대한 추가검토를 통해 제트엔진 모델을 지속적으로 발전시켜 나가야 한다. 또한, 항공우주력 기술 모델을 통해 미래 불확실한 전장환경에 대비하고 다양한 신개념의 항공우주 무기체계를 지속 개발해야 한다.

참고문헌 (11)

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International institute for strategic studies, The military balance 2017, 2017.
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상세보기
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상세보기
X. Li, W. Yi, H. L. Chi, X. Wang & A. P. Chan, "A critical review of virtual and augmented reality(VR/AR) applications in construction safety," Automation in Construction, Vol. 86, pp. 150-162, 2018.

상세보기
DTaq, "Future defense technology in connection with the 4th industrial revolution," 2017.

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].

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