[논문]A Study on the Improvement of Naval Combat Management System for the Defense of Drone

Ki-Chang Kwon; Ki-Pyo Kim; Ki-Tae Kwon

doi:10.9708/jksci.2023.28.04.093

A Study on the Improvement of Naval Combat Management System for the Defense of Drone 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.28 no.4, 2023년, pp.93 - 104

Ki-Chang Kwon (Naval R&D Center, Hanwha Systems) , Ki-Pyo Kim (Naval R&D Center, Hanwha Systems) , Ki-Tae Kwon (Naval R&D Center, Hanwha Systems)

초록
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최근 드론의 기술력은 급속하게 발전하고 있으며 군사용 드론은 모든 전장 환경(육상/해상/공중)에서 아군의 피해 없이 적의 중요한 전략 자산에 심각한 피해를 줄 수 있을 만큼 전장에서 역할이 커지고 있다. 그러나 현재 우리 해군이 운용중인 전투함의 함정 전투체계는 드론에 대한 맞춤형 방어체계를 갖추지 않아 방어에 취약하다. 기술의 발전을 미루어 보아 미래에는 해군에 큰 위협이 될 수밖에 없다. 본 논문에서는 전투체계 교전 소프트웨어가 대드론전 상황에 적합한 대응 모드를 설정하고 드론 위협에 선제 대응하기 위해 위협 세력의 우선순위를 평가하며 자함에 탑재 무장과 센서의 자동 할당 대응을 통해 드론 위협을 제거하는 방안을 제안하고 모의 환경에서의 개선된 교전 소프트웨어 시험을 통해 최종적으로 드론에 대응하는 시간이 62% 개선되었음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the technology of drones is developing remarkably. The role of military drones is so great that they can cause serious damage to the enemy's important strategic assets without any damage to our allies in all battlefield environments (land, sea, air). However, the battleship combat management system currently operated by the Korean Navy is vulnerable to defense because there is no customized defense system against drones. As drones continue to develop, they are bound to pose a major threat to navy in the future. This paper proposes a way for the warfare software of naval combat management system sets a combat mode suitable for anti-drone battle, evaluates the threat priority in order to preemptively respond to drone threats and eliminate drone threats through automatic allocation of self-ship-mounted weapons and sensors, and through a test of the improved warfare software in a simulated environment, it was proved that the time to respond to the drone was improved by 62%.

주제어

표/그림 (18)

그림 Fig. 1. Fixed-wing Drone
그림 Fig. 2. Multi-rotor Drone
그림 Fig. 3. A Battle Ship Sunk by a Drone
그림 Fig. 4. Operation Drawing of Naval Combat Management System
그림 Fig. 5. Conceptual Drawing of Drone Defense System
그림 Fig. 6. Example of Engagement Mission Rule Setting Window
그림 Fig. 7. MFR Mission Rule Detail Setting Window
그림 Fig. 8. Safeguards for Existing Engagement Procedures
그림 Fig. 9. Improved Engagement Procedures Safeguards
그림 Fig. 10. Test Environment
그림 Fig. 11. Small Target Detection Performance (Missile Response Mode)
그림 Fig. 12. Small Target Detection Performance (Drone Response Mode)
그림 Fig. 13. Proximity Drone Detection Performance (Missile Response Mode)
그림 Fig. 14. Proximity Drone Detection Performance (Drone Response Mode)
그림 Fig. 15. Treat Priority of Drone (Missile Response Mode)
그림 Fig. 16. Treat Priority of Drone (Drone Response Mode)
그림 Fig. 17. Process and Latency of Existing Engagement Procedures
그림 Fig. 18. Latency Comparison During Engagement

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 함정 전투체계 모듈 중에서 위협평가 및 교전 가능성을 판단하는 교전 소프트웨어에서 드론 방어에 최적화된 대응 모드 기능을 추가 구현함으로써 드론 위협에 대한 효율적인 자원 운용 및 방어에 도움을 주고자 한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
본 연구에서 기존 함정 전투체계에서 드론 대응 시 위험이 될 수 있는 요소를 분석하고 체계 내에서 개선 할 수 있는 방안에 대해 제시하였다. 드론 대응 모드 독트린 설정 한번으로 함에 탑재된 무장과 센서가 드론 대응에 적합한 자원 설정을 수행하고 드론 위험평가로 위협의 우선순위가 실제와 다르게 평가될 수 있는 위험성을 개선했다.

제안 방법

거리가 가까울수록 더 위험한 표적인 것은 당연하고 방향성은 고려대상이 아니기 때문에 현재 속도가 아닌 최대 속력을 반영해 최악의 경우 드론이 급격하게 방향을 틀어 최대속력으로 자함을 향해 접근할 때 걸리는 시간을 드론 위협지수 계산에 반영하였으며 그 외에 교전에서 가중치를 주는 상수 C와 운용자가 영상을 통해 식별한 드론 크기나 무장 탑재 능력에 대한 운용자 가중치를 반영하여 드론 위협지수 계산식을 도출하였다.
본 연구에서 기존 함정 전투체계에서 드론 대응 시 위험이 될 수 있는 요소를 분석하고 체계 내에서 개선 할 수 있는 방안에 대해 제시하였다. 드론 대응 모드 독트린 설정 한번으로 함에 탑재된 무장과 센서가 드론 대응에 적합한 자원 설정을 수행하고 드론 위험평가로 위협의 우선순위가 실제와 다르게 평가될 수 있는 위험성을 개선했다. 또한, 장/중/단거리에 따라 나누어 무장/센서를 자동 할당하고 신속 대응을 통해 최소한의 지연 시간으로 드론 위협을 제거할 수 있는 기술을 검증하였으므로 향후 개발되는 함정 전투체계의 드론 대응 설계 시 본 연구가 도움이 될 것이다.
성능 비교를 위해 기존에 개발되어있는 교전 모듈을 비교군으로 정하고 제안된 교전 모듈이 얼마나 신속하게 효과적으로 드론에 대응하는가를 평가하였다.
전자 광학 추적 장비의 추적 영상에서 표적이 드론으로 추정되면 운용자의 판단에 따라 표적의 속성을 드론으로 설정한다. 종속추적 실패시 자동 추적될 수 있도록 구역 탐색모드로 전환하여 드론 표적이 마지막으로 발견된 방위를 탐색 구역으로 설정하고 지속 탐색한다.
함정 전투체계에서는 드론 방어시스템을 위해 드론 대응 모드 설정, 위협평가, 무장 할당 및 교전 대응 총 3단계로 나누었다. 드론에 대한 대응 모드로 최적화된 위협평가 후 자동 할당하여 지휘관의 발사 결심에 의해 즉각적으로 교전이 이루어질 수 있는 수준을 목표로 하며 이러한 기능을 수행하기 위해 교전에서는 아래의 기능들이 추가로 구성된다.

대상 데이터

시험 환경은 개체 생성기 1대, 시뮬레이터 7대, 연동단 7대, 다기능 콘솔 1대, 정보처리장치 1대로 구성된다. 개체 생성기는 모의 표적을 생성하여 시뮬레이터에 전송하고 각 시뮬레이터는 실제 장비와 동일하게 모사된 동작을 한다.
현재 국산 함정 전투체계에서의 교전 소프트웨어는 전투함의 임무에 따라 대공전, 대함전, 대잠전, 대지전 등 작전 성분별로 설계 및 구현되어 있으며 앞으로 드론 집중 방어의 필요성에 의해 드론에 대한 위협평가를 비롯한 교전 대응 방안에 대한 개념을 개선하는 대상으로 선정하였다. Fig.

데이터처리

제안된 드론 방어를 위한 함정 전투체계 개선방안의 성능검증을 위해 실제 환경에서 운용하여 테스트하는 것이 정확하나 실장비 및 실표적 지원 불가와 같은 제한으로 Fig. 10과 같이 모의 시뮬레이션 환경에서 실제 상황을 모사한 시나리오를 구성하여 성능검증을 진행하였다.

성능/효과

본 논문에서는 드론을 중심으로 한 새로운 위협평가 기능과 집중 방어 개념의 드론 대응 모드, 그리고 대응 가능한 무장을 선택하여 자동으로 할당하는 기능을 제시하여 드론을 효과적으로 방어할 수 있는 기술을 제안하고 모의실험 및 시뮬레이션을 통해 기존 함정 전투체계 대비 드론 대응 시간이 62% 개선됨을 확인하였다.

후속연구

드론 대응 모드 독트린 설정 한번으로 함에 탑재된 무장과 센서가 드론 대응에 적합한 자원 설정을 수행하고 드론 위험평가로 위협의 우선순위가 실제와 다르게 평가될 수 있는 위험성을 개선했다. 또한, 장/중/단거리에 따라 나누어 무장/센서를 자동 할당하고 신속 대응을 통해 최소한의 지연 시간으로 드론 위협을 제거할 수 있는 기술을 검증하였으므로 향후 개발되는 함정 전투체계의 드론 대응 설계 시 본 연구가 도움이 될 것이다.

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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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