우리나라는 21세기 들어 출생자 수가 급격히 감소하고 있다. 이것은 현행 병역제도와 인사제도를 유지한 상태로는 감축한 36.5만 명의 육군도 유지하기 어렵게 한다. 그럼에도 불구하고 육군은 국가방위 최후의 보루로서 외부의 침략으로부터 국토를 지켜야 할 사명이 있다. 이러한 사명을 다하기 위해서는 병역제도와 인사제도를 개선하는 방법도 있지만, 개인의 전투력을 극대화시켜 일당백의 용사를 만들고 적보다 우세한 기동력을 통해 부족한 병력 수를 극복하는 방안도 있다. 본 연구는 후자의 개념을 적용하여 개인전투력과 기동력을 극대화 할 수 있는 유·무인 복합전투체계를 통해 병력 부족의 해결은 물론, 전투력을 강화하는 방안을 연구하였으며 더 나아가 미래 전장환경을 분석하고 육군의 유·무인 복합전투체계의 발전적인 방향을 제시하여 작전수행 체계에 대한 시사점을 제공하는 것이다.
오늘날 여러 산업분야에서 활용되고 있는 무인화기술은 자율기술이 성숙함에 따라 장기적으로는 인공지능차원의 자율판단이 가능한 수준으로까지 발전할 것으로 예상된다. 군사 분야에 있어 무인체계의 활용성을 높이기 위해서는 사람이 수행하던 임무를 무인체계가 대신함에 따른 효율성 및 효과의 정도를 체계적 정량적으로 분석하기 위한 기법 개발이 요구된다. 이에 본 논문에서는 유 무인체계가 혼합 편성된 미래 기갑수색부대가 수색정찰 임무계획 수립 시 대두되는 수색경로 대안을 효과적으로 분석할 수 있도록 전술행위를 규칙기반(rule-based)으로 표현하고, 유 무인 수색정찰 에이전트를 모델링하는 방법을 제안한다. 먼저, 기갑수색부대의 무인차량, 소형전술차량, 전투원 등 전투개체를 에이전트 개념으로 모델링하고, 각각의 기동, 탐색, 전투원 하차지점 선정, 경로선정 등을 행동규칙화 하여 NetLogo를 이용해 구현한다. 제안한 모델은 작전지역 내 기동로 여건, 적 위협 요소, 정찰자산 등을 고려하여 적정 경로를 선정하고, 경로상의 정찰면적, 정찰소요시간, 작전효과(기여도) 등의 산출이 가능하여, 향후 지상무인체계 효과 분석 시 다양한 목적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 군사 선진국인 미국, 이스라엘 및 프랑스의 유·무인 복합체계(MUMT) 프로그램을 고찰함으로써 미래 우리나라 육군이 나아가야 할 방향성을 제시한 연구이다. 본 연구에서는 우선 미(美) 지상군의 'Squad-X' 프로그램, 이스라엘 지상군의 디지털 아미프로그램(DAP) 및 프랑스 육군의 스콜피온(Scorpion) 프로그램의 현황을 고찰하였다. 다음으로, 이것들의 미래 전장에서의 싸우는 방법인 전투개념과 이를 뒷받침하는 무기체계들이 복합된 전투체계의 발전 동향을 논의하였다. 마지막으로, 이를 바탕으로 미래 대한민국 육군이 나가야 할 유·무인 복합전투체계의 발전방향을 결론으로 제시하였다. 이와 같은 군사 선진국의 유·무인 복합체계는 비밀리에 발전되고 있기 때문에 지속적인 종단연구가 이루어져야 할 것이다.
다양한 목적으로 군에서 운용되고 있는 무인기는 목적에 따라 수집된 정보를 무선통신을 이용하여 지상의 통제장비로 전송하고 비행체의 운용제어 및 상태정보를 송수신 할 수 있도록 설계되어 있다. 현재 국내에서 운용 중인 군용 무인기 체계는 각 체계별 고유 통신방식과 프로토콜, 메시지 구조 등을 이용하고 있다. 이 중 사단급 무인기는 고정크기의 TM/TC 데이터를 반복 전송하는 방식으로 설계되었고 이와는 다르게 차기 군단급 무인기는 TM/ TC 데이터를 메시지 기반의 가변길이로 비주기 전송하도록 설계되었다. 본 논문에서는 기존 방식으로 설계된 시스템의 TM/TC 데이터 프로토콜을 분석하고 현재 체계개발 중인 장비에 적용되어 무선 통신환경에서 더 효율적이라 판단되는 데이터 프로토콜 설계방안에 대해 제시하였다. 또한 향후 다수의 무인기 간 또는 새로 도입되는 무인기 체계와의 상호운용성 보장을 위한 기술 표준화를 위해 고려해야할 사항 등에 대해 논하고자 한다.
본 논문에서는 채널 상태가 좋지 않아 장거리 통신이 보장될 수 없는 전술 무선 네트워크에서 무인체계 간의 양방향 인증 프로토콜을 제안한다. 모든 무인체계는 작전에 투입되기 전에 인증에 필요한 정보들을 안전하게 할당 받는다. 제안하는 프로토콜은 해시 충돌을 유발하는 임의의 데이터들을 사용하여 인증 코드를 생성한다. 인증 요청자는 생성한 인증코드, 무인체계의 ID와 시간정보 등으로 인증요청메시지를 구성한다. 그리고 인증요청메시지는 사전에 분배된 비밀키로 암호화하여 전송된다. 수신자는 인증요청메시지를 복호화하여 인증코드를 검증함으로써 인증요청자를 인증한다. 제안하는 프로토콜의 성능을 다양한 공격 시나리오를 대상으로 분석한 결과, 제안하는 프로토콜이 메시지 재전송, 위장, 메시지 변형 등 다양한 공격에 안전할 뿐 아니라, 장거리 통신이 요구되는 별도의 인증서버가 불필요하고 통신 오버헤드, 인증 소요시간 측면에서 효율적임을 확인하였다. 또한 제안한 프로토콜의 파라미터 값이 성능에 미치는 영향을 분석하여 보안 요구 수준에 따른 적절한 파라미터 값 선정 가이드를 제시하였다.
무인로봇체계는 미래전이라 불리우는 네트워크 중심전의 핵심기술이라 할 수 있다. 그러나, 인프라 기반의 무선통신시스템과는 다른 야전 환경에서 안정된 통신을 유지하는 것은 상당한 링크 버짓을 요구한다. 따라서, 기지국과 단말 사이의 불안정한 채널이 형성될 경우 무선링크의 장애를 최소화하기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 야전 환경에 투입되는 무인로봇 체계를 통해 확보되는 전장에서의 정보를 효과적으로 송수신하도록 하며 통신환경이 열악한 상태에서도 무인로봇의 제어권을 잃지 않도록 하는 즉, 통신생존성을 보장하도록 하는 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 시스템의 성능분석을 위해 실제 국내의 산악지방, 개활지 등과 유사한 채널을 적용하였으며, 향후 무인로봇체계에 활용할 수 있도록 한다.
본 논문은 무인항공기 체계(UAS; unmanned aerial system)의 비행체 탑재장비 및 지상에서 운용하는 장비의 연동 검증을 위한 체계통합실험실(SIL; system integration laboratory) 및 체계통합시험(SIT; system integration test)의 환경 구축 및 이를 통한 검증방법에 대하여 다룬다. SIL 내 구축된 지상통제체계, 데이터링크체계, 비행체 탑재장비, 임무장비(EO/IR, SAR) 등과 같은 부체계간의 인터페이스 환경 및 모의 비행을 통한 체계 운용로직의 검증방법과 실험실 레벨에서의 검증이 완료된 각 부체계를 실제 시험 환경에서 검증하는 방법에 대해 기술한다.
무인지상차량을 통해 수직이착륙 무인항공기의 운반, 발사, 귀환 및 재충전 기능을 제공함으로서 두 체계의 단점을 보완할 수 있는 무인항공기-무인지상차량 합동운용 개념이 제시되었다. 합동운용 개념은 두 체계의 물리적 결합을 통해 무인지상차량의 감시정찰 범위를 확대하고, 수직이착륙 무인항공기의 운용능력을 확장할 수 있는 개념이다. 체계간의 유연하고 정확한 인터페이스를 제공하기 위해 구형 동체를 가지는 동축반전 회전익형 무인항공기의 형상이 제안되었다. 무인항공기의 정밀착륙을 위해 영상기반 목표추적 기법이 포함된 복합항법 기술이 검토되었고, 실험적 연구가 수행되었다. 또한, 탑재된 회전익형 비행체에 콤팩트한 형상을 제공하기 위한 길이-가변 로터의 구현 가능성에 대해서도 기술하였다.
무인항공기의 활용도가 다양해지고 그 활동영역도 넓어지는 지금, 준비해야 하는 당면과제는 어떻게 유인항공기 공역에서 무인항공기를 안전하고 원활하게 통합 운영할 것인가 이다. 따라서 현재 무인항공 기의 연구개발 및 수요가 가장 많은 미국을 중심으로 무인항공기 통합운영에 관한 연구동향을 살펴보고 그 시사점 및 향후 공역 통합운영에 대한 방향 및 고려사항을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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