본 논문은 군과 경찰 등에서 수행하는 시뮬레이션 사격 훈련 중 스크린 사격과 VR 사격이 혼합된 복합 훈련 환경에서 사용할 수 있는 일체형 시뮬레이션 사격 서비스에 대해 연구하였다. 이 서비스는 스크린과 HMD에 투사되는 목표물에 대해 사격 훈련이 가능하도록 설계한 서비스로 하나의 가상공간에서 사용할 경우 스크린을 이용한 개인 사격 훈련과 VR을 이용한 팀 사격 훈련이 동시에 가능하다. 일체형 시뮬레이션 총기의 총구에 비가시 적외선 레이저 모듈을 장착하여 스크린 사격이 가능하도록 하고, 총열 상단에 HTC Vive Tracker를 장착하여 VR 사격에서 훈련자의 자세 및 위치를 인식하게 한다. 총열 하단에는 사용자의 행동을 제어하는 손잡이 형태의 인터페이스 모듈을 장착한다. 비가시 적외선 레이저 모듈과 인터페이스 모듈에서 발생한 신호는 일체형 시뮬레이션 총기의 총열에 장착한 무선 통신 모듈에 의해 블루투스 방식으로 통합 제어 장치로 전달되어 처리함으로써 혼합 환경에서 사용이 가능하다. 스크린 사격과 VR 사격이 동시에 가능한 혼합 환경에서 시험한 결과 운용이 가능한 것을 확인하였다. 일체형 시뮬레이션 사격 서비스는 기존 사람 중심의 훈련 서비스에서 자동차 또는 함정 등과 같은 조종 훈련 플랫폼과 연동하여 운용할 수 있는 기술 발전이 필요하다.
현재 사격 및 전술훈련에 반드시 필요한 실전적인 소대급 이하에 적용 가능한 범용의 특화된 레이저 발사기를 활용한 사격 및 전술훈련 시스템의 개발이 필요하다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 사격 및 전술훈련에 필요한 개발 규격 및 사양은 군부대 표준규격을 적용하고, 개발 제품에 대한 성능평가는 군부대 및 경찰사격장 및 전술훈련장에 설치하여 사용자 요구사항을 기준으로 테스트 및 평가하여, 소대급 이하 전문 사격 및 전술훈련용 장비를 개발한다. 실질적인 소대급 이하 사격 및 전술훈련용으로 레이저 발사기, 격발장치, 감적장치, 각종 제어모듈 개발을 통하여 유 무선 송수신을 체계화하여 통합 제어 시스템을 구축함으로써, 실제 총기에 레이저 발사기를 부착하여 사격 및 전술훈련용으로 다양한 기술 확보를 통하여 관련 시장 선점 및 관련 산업활성화에 기대할 것으로 전망된다.
국방부에서는 "국방개혁 2.0"의 과학화 훈련체계 확대에 따라 가상현실·증강현실 기반의 실감형 전투 모의 훈련체계를 구축하기로 하였다. 실감형 전투 모의 훈련체계는 훈련자간 교전을 통해 실전과 같은 긴장감 조성과 훈련효과를 극대화 할 수 있어야 한다. 또한, 엄폐훈련을 통해 실전과 유사한 사격훈련과 동시에 생존훈련 효과 배가가 가능해야 한다. 선행 연구들은 훈련자의 사격 정밀도를 향상 시키기에는 적합한 기술이지만 실전과 같이 쌍방 교전을 연습하기는 어려우며 특히 엄폐물을 활용한 전투사격 훈련을 하기에는 부족한 점이 있다. 따라서 본 논문에서는 가상 사격 훈련자의 스크린에 상대 훈련자의 사격 자세를 인식하여 가상의 아바타를 생성하기 위해 Depth센서를 통해 취득된 깊이 정보를 토대로 훈련자와 엄폐물을 인지하고 훈련자의 자세를 추정할 수 있는 S/W 알고리즘을 제시한다.
4차 산업혁명 시대에 가상현실 기술의 급속한 성장은 국방 분야에서도 ICT 융합과 더불어 군사훈련체계의 과학화를 가속 시키고 있다. 최근 육군에서는 사격장 소음문제에 따른 민원증가, 사격장 안전사고 예방, 그리고 훈련비용 절감과 같은 민감한 사안을 해결하기 위해 모의 사격훈련 시뮬레이터 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 기존의 사격훈련시뮬레이터의 기술적 한계점을 살펴보고 이를 극복하기 위해 훈련자 중심의 공간 동기화 기법과 미소각 근사 수정질점탄도모델을 제안한다. 자체 개발한 정밀사격 시뮬레이터 MARS(medium range assault rifle shooting simulator)에 조성된 혼합현실(mixed reality) 환경에서 반응조끼(haptic vest)를 착용한 훈련자는 가상적군과 양방향 교전간 실시간 피격을 경험할 뿐만 아니라 실제 탄도궤도가 적용된 정밀사격훈련을 수행하게 되어 훈련 결과에 따른 신뢰 높은 훈련평가를 받을 수 있게 되었다.
거총부터 격발까지 총구 움직임의 궤적을 추적하여, 사격의 정확성을 향상시킬 목적으로 광전자 기반 사격 훈련 시스템이 사격 훈련 현장에서 활용되어 왔다. 광전자 기반 시스템은 설치가 복잡하고, 표적의 파손 위험이 존재하며, 고가의 장비로 선수들의 접근성이 떨어진다는 단점이 있다. 이에 본 연구는 저비용의 가속도 센서 모듈을 이용하여 체위 떨림을 측정하고 피드백할 수 있는 사격 훈련 시스템을 개발하고, 이의 활용성을 검증하였다. 가속도 센서 모듈은 총기의 에어 실린더에 부착할 수 있도록 제작되었다. 체위 떨림은 가속도 센서 데이터를 이용하여 진폭, 주파수, 공간적 패턴 지표로서 분석되었다. 가속도 센서와 기존의 광전자 기반 시스템에서 측정된 사격시 체위 떨림 진폭 지표 간에는 높은 상관관계(좌우 방향: r=0.76; 상하 방향: r=0.70)가 나타났다. 또한, 사격 선수를 대상으로 진행한 시스템의 유효성 평가에서는 선수의 사격 점수(최상, 최하 격발)에 따라 계산된 체위 떨림 지표가 유의한 차이(p<0.05)가 있음을 독립 표본 t-검증을 이용하여 검증하였다.
ATA는 호주에 있는 작은 회사이지만 사격훈련보조장치를 제조해서 그 제품의 창의성과 효율성때문에 세계적으로 높이 평가받고 있다. 개개병사의 사격술향상이 전투력증강의 기본적인 요소이므로 관심있는 독자를 위해 이 회사의 제품을 통해 혀내사격술훈련장치를 여기에 소개하고자 한다.
현재 한국 군부대에서 사용되고 있는 표적구동장치는 1990년도에 만들어진 재래식 장비로서 노후화 및 부품교체 난제로 인하여 지속적인 시스템의 오류와 이에 따른 장비 가동률 저하 등의 문제로 실전적인 사격 훈련이 어렵다. 이에 본 연구에서는 보다 효과적인 훈련을 진행하고자 복합 구동 표적장치를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 복합 구동 표적장치는 Up-down, Swing, Turn, Rotary 방식의 표적 구동을 원격으로 제어하여 다양한 사격 및 전술 훈련 적용 가능하도록 제작되었으며, 또한 사격진행 통제 결과를 통제관 혼자서 총괄 운용이 가능한 모니터링 시스템을 구축하였다. 그리고 현재 각 부대에 설치되어 있는 표적구동장치 및 전술훈련 컨트롤러는 유선을 통한 시리얼통신 및 중앙 분배식 전원공급시스템으로서 운영설비를 위하여 과도한 배관배선 등의 공사가 별도로 시행되어야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 무선 통신시스템방식을 적용하여 다양한 훈련지역에 호환 적용될 수 있는 장비를 개발함으로써 훈련장 시설건립을 위한 부담을 줄이고, 운영의 극대화를 확보할 수 있도록 경제적, 기술적 효과를 추구하였다.
본 논문은 레저스포츠 시장이 활성화되면서 총기를 활용한 활동이 늘어나고 있으며, 군대에서는 비용이 많이 드는 사격 훈련을 진행하고 있는 상황에서 저렴한 비용을 실외에서 훈련할수 있는 시스템을 연구했다. 이러한 고비용의 훈련을 저렴하게 대체하기 위해 가상 현실을 활용한 사이버 스크린이 연구되고 있다. 본 연구에서는 기존의 스크린 사격 훈련 시스템의 문제점인 어두운 공간과 높은 설치 비용을 최소화하기 위해 대형 디스플레이 장치에서도 사용할 수 있는 시스템을 제안한다. 이를 위해 전면에 IR 리시버를 부착하고 IR 건을 활용하여 훈련하는 시스템을 구축하고, 애플리케이션을 통해 사용성과 효율성을 확인했다. 또한, 영점 조절 기능을 추가하여 더 정확한 좌표를 인식할 수 있도록 했다. 이를 통해 낮은 비용으로도 사이버 라이트 건 시스템을 쉽게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
최근 전 세계적으로 볼 때 소형 무인기에 의한 테러 및 전쟁 활용도가 높아지고 있어 소형 무인기를 대상으로 하는 대공 사격 훈련의 필요성이 더욱 대두 되고 있는 반면, 실제 우리나라의 대공 표적기 사격 훈련은 소음 등의 민원으로 인해 제한되는 사례가 많다. 본 논문에서 효율적인 대공 사격 훈련과 사격장 소음 민원의 해소를 위한, 전기 동력 기반의 직접 타격 형 고속 저소음 소형 대공 표적기의 개발 및 시험 내용을 설명한다. 사격 훈련 시 요구되는 비행 속도 및 비행시간 만족을 위해 비행체 사이징을 수행하고, 해석 프로그램을 사용하여 공력 성능 해석을 수행하였다. 성능해석을 바탕으로 모터 추진시스템 선정 및 가변피치 프로펠러 시스템 설계를 수행하여 성능 시험을 지상시험장치에서 수행 하였고, 최종적으로 비행 시험을 통해 목표 비행 속도, 비행시간 및 비행 소음도를 확인 하였다.
지난해 9월 강원도 소재 모부대에서 진지공사를 마치고 부대로 복귀하던 병사가 인근 사격 훈련장에서 날아온 도비탄에 의해 사망하는 사고가 발생하여 국민을 경악하게 하였으며, 군조사결과 이 사고의 원인은 도비탄에 의한 총상 사고로 결론 지었다. 지금까지 도비탄에 의한 사고는 수차례 발생하였지만 이번 개인화기 사격장에서 도비탄에 의한 직접적인 총상사고는 매우 이례적인 사고였다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 군 부대 개인화기 사격장을 안전적인 측면에서 분석하여 영구적이고 과학적인 미국의 사례를 적용하여 개선방안을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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