2024년 육군 전투실험을 통해 본 Army TIGER 유·무인 복합전투체계 가능성 고찰

2024년 육군 전투실험을 통해 본 Army TIGER 유·무인 복합전투체계 가능성 고찰

육군 교육사령부 전투실험처 대령 황보상욱

1. 서   론

   오늘날 미래 작전환경은 불특정 다수의 적 위협 증가와 작전 범위가 확대되고, 병력감축 및 인명 중시 사상에 따라 전투를 수행하는 주체가 유인 전투체계에서 첨단과학기술을 적용한 유·무인 복합전투체계 운용으로 전쟁의 패러다임이 변화되어 가고 있다. 

   대부분 국가는 다양한 종류의 무인 체계를 현재도 개발하고 있으며, 최근 우크라이나-러시아 전쟁과 이스라엘-하마스 분쟁은 유·무인 복합전투체계의 각축장이 되어가고 있는 것은 부인할 수 없는 현실이다. 

   미국과 중국 간의 경쟁은 외교 국방 차원을 넘어 인공지능, 반도체 등 첨단기술 패권경쟁으로 확대되고 있으며, 북한은 핵·미사일 능력 고도화뿐만 아니라 무인기 침투 등 다양한 방식의 도발을 지속해서 감행하고 있다. 또한, 첨단 과학기술의 눈부신 발전으로 유·무인 복합 전은 걸프전에서 처음 투입된 정찰용 무인기 RQ-2B Pioneer를 시작으로 아제르바이잔-아르메니아전, 우크라이나-러시아 전쟁에서 스타링크 서비스와 바이락타르사의 TB-2, 에어로바이런먼트사의 스위치블레이드 등을 통해 효과성이 입증되고 있다. 

   우리 군은 이러한 상황인식을 통해 싸워 이기는 강군 육성을 위해서 기존의 국방개혁 방식으로는 분명한 한계가 존재한다고 생각하여 북한 핵·미사일 대응능력에 대한 획기적인 강화와 AI 기반 첨단전력 확보를 중심으로 유·무인 복합전투체계로의 전환을 점진적으로 추진하고 있다. 또한, 첨단 과학기술에 기반을 두고 전력소요 창출 극대화를 위해 육군 과학기술그룹 15개 분야와 AI 유·무인 복합전투체계 운용 개념서 첨단과학기술 8개 분야를 발전시켜 나가고 있는 것이 가장 두드러진 혁신의 모습이라고 생각한다. 이러한 기조를 바탕으로 전 영역에서 우세달성 및 전투 효율성 극대화를 위해 초연결 네트워크 기반의 유인과 무인체계를 유기적으로 통합하는 첨단 과학기술의 국방 분야 도입이 절실하게 필요하다.

「그림 1」 Army TIGER 유·무인 복합전투체계 개념도

출처 : 육군 교육사

   따라서 Army TIGER 유·무인 복합전투체계 가능성 고찰은 최근 전쟁사례와 유·무인 복합전투체계 필요성, 기본개념 등에 대하여 알아보고, 과학기술위원회와 운용 개념서에 제시된 첨단 과학기술 중에서 미래 기술을 현시점에서 구현할 수 있거나 여단급 제대에서 전투 실험이 가능한 장비와 첨단기술을 중심으로 Army TIGER 부대가 가져야 할 핵심능력 4가지를 선정하였다. 그리고 2024년 육군 Army TIGER 부대 전투 실험 시 2개 주요 국면을 중심으로 실험성과와 유·무인 복합전투체계를 보완하기 위해 요구되는 능력은 어떠한 것들이 있는지 제시해 보고, 우리 군의 핵심과업인 여단급 이하 제대에서의 Army TIGER 유·무인 복합전투체계의 가능성에 대해 검토해 보는 시간을 갖고자 한다.

2. 최근 전쟁으로 본 유·무인 복합전투체계 사례 

  가. 우크라이나-러시아 전쟁

    1) 세베르스키 도네츠강에서 벌어진 전투는 유·무인 복합전투체계의 중요성을 명확히 보여주는 사례로 평가할 수 있다. 이 전투에서 러시아군은 강을 건너 우크라이나군의 방어선을 돌파하려 하였으나 작전목표를 달성하지 못하였다. 그 이유는 우크라이나군이 무인 항공기와 정밀타격능력을 효과적으로 활용하였기 때문이다. 정찰드론을 활용하여 러시아군의 이동 경로와 병력 배치를 실시간으로 정찰하였으며, 이를 통해 러시아군의 도하시점을 정확히 파악할 수 있었다. 유인 장비나 전투원이 적진에 깊숙이 들어가지 않아 위험에 노출되지 않았으며, 중요한 정보를 획득하여 피해 최소화 및 전투 효율성을 모두 달성할 수 있었다.

    2) 또한 우크라이나군은 포병부대와 드론의 정보를 연계하여 정밀타격을 수행하였다. 이는 유인 전투체계와 무인 전투체계가 상호작용 및 부족한 부분을 보완하여 전투의 완전성을 제고한 의미있는 전투이다. 특히 표적 획득체계와 연계한 자동화된 화력운용체계가 그 대표적 사례이다. 표적이 획득되면 우버(Uber) 시스템을 적용하여 최적의 타격수단이 임무를 부여받도록 설계된 ‘GIS-Arta’라는 군용 소프트웨어를 사용하여 포병 등 타격자산의 운용을 극대화한 것이다. 

    3) 이 체계는 드론, 거리측정기, 스마트폰, NATO 등에서 제공된 표적 정보를 가장 적절한 타격자산에 우선순위에 따라 자동 배분한다. 일반적인 표적처리는 20분∼30분이 소요되나, 우크라이나군은 GIS-Arta를 활용하여 2분 내외로 실시간 표적 정보 획득 및 타격을 실시하여 러시아군의 기갑전력을 파괴하는 전과를 거두었다.

「그림 2」 우크라이나군이 운용하는 GIS-Arta(左)와 세베르스키 도네츠강에서 격파된 러시아군 전차들(右)

출처(논문) : Sergiy Kobzan, “GIS for the armed forces of Ukraine(22.7.19.)

      4) 이 전투는 현대 전장에서 유·무인 복합전투체계의 우수성을 보여준 사례로 무인 전투체계를 통해 위험지역에서 정보 수집 및 정밀타격이 가능하며, 이를 유인 전투체계와의 협력하에서 효과적으로 운용하여 그 효과를 극대화하였다. 그러므로 현재 우리 육군이 추진하고 있는 다양한 드론봇과 각종 체계 등을 활용하여 유·무인 복합전투체계를 갖춘다면 향후 전장에서 압도적인 전술적 우위를 달성할 수 있을 것이다.

  나. 이스라엘-하마스 분쟁

    1) 하마스 가자지구는 높은 인구밀도, 복합한 지하시설, 땅굴이 다수 분포하여 개전 초기부터 이스라엘은 적극적으로 각종 무인 체계를 이용하여 이를 무력화하고자 하였다. 이스라엘은 500개 이상의 터널을 파괴 및 수공(水攻)작전 등을 수행하였다. 이때, 약 9년 동안 전력화시킨 ‘야할롬부대(지하시설작전전담부대)’와 드론, AI, 위성, 로봇, 전투 도자 등이 활용되었다. 

「그림 3」 가자지구 하마스 땅굴 개관 및 구조

출처 : 연합뉴스(2023.10.30.)

    2) 이스라엘은 땅굴 내부로 침투하기 전에 AI 기술을 활용하여 무인 전투체계를 이용해 땅굴의 형태와 구조 등을 맵핑하였다. 이때 활용한 무인 전투체계는 로봇팀 로보틱스 시스템의 소형 무인 지상차량, 미니 로봇, 매트리스 드론 등 다종ㆍ다량의 드론과 로봇이 투입되었다.

    3) 각종 센서 등을 활용하여 땅속의 진동, 음향 등을 탐지하였으며 스펀지 폭탄, JDAM 등을 이용하여 최종적으로 무력화시켰다. 이렇듯 이스라엘이 하마스의 가자지구 땅굴을 극복한 사례는 무인 전투체계의 혁신적인 적용을 잘 보여주는 사례이다. 다양한 정찰, 탐지, 전투용 드론과 로봇이 사용되었고 이를 통해 병력의 안전을 보장하면서도 적의 의도를 무력화시킬 수 있었을 뿐만 아니라 다양한 무인 전투체계 플랫폼을 통합적으로 활용하여 운용 측면에서도 상대적 우위를 차지하였다.

「그림 4」 하마스의 지하작전에 대한 이스라엘의 대응

출처 : 연합뉴스(2023.10.30.)

  다. 유·무인 복합전투체계 필요성

    최근 전쟁사례를 분석해 보면, 현대 전장에서 무인 전투체계의 중요성과 이를 상호보완적으로 운용한 유·무인 복합전투체계의 필요성이 주목받았으며, 전투의 효율성이 증대되었다. 또한, 정찰감시 및 정밀타격에 있어서 무인 전투체계가 기존 유인 전투체계보다 효율적으로 작전목표 달성에 기여하는 사례가 다수 확인되었다. 하마스와 이스라엘 간의 충돌에서도 드론을 활용한 감시와 공격이 중요한 전술적 요소로 작용하였으며 이는 인명손실을 최소화하면서 빠른 작전 반응시간을 보장하였다. 

    그리고 비대칭 전력의 우위를 확보할 수 있다. 러시아와 우크라이나전쟁에서는 국력의 차이가 명백했음에도 불구하고 우크라이나는 효율적으로 전쟁 수행을 지속하고 있으며, 일부 국면에서는 대등하거나 우세한 전투능력을 보여주고 있다. 무인 전투체계는 비대칭 전력이라는 저울에서 중요한 역할을 하며 기술적 우위를 통해 적을 효과적으로 제압하는데 기여한다. 

    또 다른 필요성은 인명피해의 최소화이다. 이는 아군의 인명손실뿐만 아니라 복잡하고 다양한 작전환경에서 부수적 피해를 예방할 수 있다. 우크라이나 FPV 드론, 이스라엘 폭발삐삐 등을 활용하여 지상부대의 직접적인 교전 없이도 적 화점을 무력화하거나 적 기동부대에 심대한 피해를 주었다. 이스라엘은 도심지나 밀집된 지역에서 부수적 피해를 최대한 예방하며 보다 안전하고 효율적으로 적을 무력화할 수 있었으며, 상대적 전투력 우위를 달성하였다.

    그러므로 무인 전투체계의 도입은 전장에서의 효율성, 신속성, 치명성을 보장하며 비대칭 전력 측면에서 유용한 전술적ㆍ전략적 자산으로 평가받고 있다. 이에 따라 미래의 전장에서도 유·무인 복합전투체계는 점점 더 중요한 요소로 자리 잡을 것이며 군사전략 및 기술개발의 핵심으로 자리 잡을 것이다.

3. 유·무인 복합전투체계 기본개념과 Army TIGER 부대의 핵심능력

  가. 기본개념

   우리 육군은 합참으로부터 교육사에 이르기까지 AI 기반 유·무인 복합전투체계를 정의하고 있다. 2018년 3월 31일, 제323차 합동참모회의에서는 유·무인 복합전투체계를 정찰, 공격, 지원드론으로 구분하여 무기체계로 분류하고 이 분류에 따라 소요 결정을 하고 있다. 그리고 같은 해 8월 20일 합동참모본부에서는 드론을 UAV에 포함하는 광의의 개념으로 정리하였다. 또한, 육군 교육사에서 발간한 다영역 동시통합작전 구현을 위한 AI 기반 유·무인 복합전투체계 운용개념서 초안에 따르면 육군은 첨단과학기술 기반으로 확장된 초지능, 초연결, 초융합 작전환경에서 유인과 무인 체계의 내재된 강점을 비정형(비선형ㆍ비접촉ㆍ비대칭) 방법으로 운용함으로써 전투효과와 효율성을 극대화하여 다영역 동시통합작전을 구현하기 위한 전투체계로 정의하였다. 

   이를 기준으로 유·무인 복합전투체계의 기본개념은 유인 전투체계와 무인 전투체계의 상호운용성을 바탕으로 인명피해를 최소화하고 전투부대의 능력을 혁신적으로 높여 확장된 다영역에서 동시통합작전을 통해 최단 시간 내 압도적 우세를 달성하는 것이다. 따라서 육군의 핵심 전투체계로서 병역자원 감소에 따른 유인 중심 전투수행의 한계를 극복하고, 전투수행기능의 효과 및 효율성을 높이기 위해 유·무인 복합전투체계 구축은 우리 군의 필수과업이다. 

「그림 5」 과거-현재-미래의 AI 기반 유·무인 복합전투체계

출처 : 육군 교육사

  나. Army TIGER 부대의 핵심능력(4)

    유인과 무인 전투체계가 상호 보완 및 협업하여 AI 기반의 초연결·초지능 네트워크로 연결된 작전환경에서 비선형·비접촉·비대칭 중심의 동시통합전을 수행하고, 유·무인 복합전투체계의 기본개념을 충족하기 위해 Army TIGER 여단급 이하 부대가 가져야 할 핵심능력 4가지를 아래와 같이 제시해 보았다. 

①첨단감시 및 정찰능력 : 유·무인 복합전투체계에서 가장 중요한 능력 중 하나는 실시간 감시 및 정찰능력이다. 이는 무인항공기(UAV), 무인지상차량(UGV) 등이 고성능 센서를 통해 다양한 정보를 수집하고, 이를 실시간으로 지휘부에 전파함으로써 적의 위치나 움직임을 효과적으로 파악할 수 있어야 함을 의미한다. 이를 통해 전장 상황을 정확하게 인지하고, 정보 우위를 확보할 수 있다.

②완전한 자율성 : 유·무인 복합전투체계에서 자율성은 무인 플랫폼의 독립적인 작전 수행능력을 의미한다. 완전한 자율성을 갖춘 무인 시스템은 인간의 개입 없이도 스스로 상황을 판단하고, 의사결정을 내리며, 목표물을 식별하여 공격할 수 있어야 한다. 또한, 인공지능(AI) 기술을 활용한 자율비행·자율주행·자율공격 시스템은 효율적인 작전수행을 위해 필수적이며, 모든 첨단 과학기술에서 적용해야 한다.

③원거리ㆍ신속ㆍ정확한 타격 능력 : 유·무인 복합체계에서 무인 플랫폼의 강점 중 하나는 원거리에서 빠르고 정밀하게 목표를 타격할 수 있는 능력이다. 이를 구현하기 위해서는 Sensor to Shooter 또는 Sensor and Shooter 능력이 요구되며 표적을 신속하게 탐지하고, 최소한의 피해로 정확한 타격을 할 수 있어야 한다. 이는 무인 자산들이 위험지역에 진입하지 않고도 안전하게 타격을 수행할 수 있게 하여 전투에서 중요한 역할을 할 것이다.

④위험탐지 및 극복 능력 : 유·무인 복합전투체계의 또 다른 핵심능력은 전장에서 발생할 수 있는 다양한 위험을 탐지하고 극복하는 능력이다. 무인 전투체계는 자율적으로 적의 공격을 회피하거나, 위험한 환경에서 작전을 지속할 수 있는 능력을 갖추어야 한다. 예를 들어, 지뢰지대를 탐지하고 우회하거나, 전자전 환경에서 적의 전자전 공격을 방어하는 능력이 포함되며 궁극적으로는 전투원의 생존성을 향상시킨다. 

   위에서 제시된 바와 같이 높은 수준은 아니지만, Army TIGER 부대의 핵심능력을 선정하고 이를 기준으로 2024년 8월에 실시한 전투실험 결과를 분석하였다. 정량적, 정성적 평가를 할 수 있는 부분은 ①첨단감시 및 정찰능력, ③원거리ㆍ신속ㆍ정확한 타격 능력, ④위험탐지 및 극복 능력이다. ②완전한 자율성은 AI 기반에 의한 완전 자율적으로 운용 가능한 무인 전투체계가 필요하나 AI 기술발전 정도를 고려 시 미래의 AI 기술 수준을 보유한 실험장비가 제한되어 제외하였음을 미리 밝혀둔다. 

4. 2024년 육군 Army TIGER 보병여단 전투실험 결과와 요구되는 능력

      Army TIGER 여단급 이하 부대의 핵심능력을 전투실험 결과와 연계하여 검토하기 위해 전투실험 시 2개 주요 국면을 중심으로 평가하고, 실험결과를 토대로 긍정적인 성과와 보완할 점을 제시하여 요구되는 능력은 무엇인지를 논의해 보고자 한다. 본 고에서 다루는 2개 주요 국면은 ①정보자산을 운용한 전장 가시화 및 종심화력전투로 적 전투력 격멸, ②유·무인 복합전투체계를 활용한 반땅크지탱점 극복 국면으로 유의미한 실험결과를 아래와 같이 도출하였다. 참고로 지난 8월에 실시한 육군의 Army TIGER 보병여단 전투실험은 강원도 인제에 위치한 과학화전투훈련단에서 4주간 실시하였고, 1주차는 장비 기능실험으로 첨단 신기술의 군사적 유용성을 확인하였으며, 2∼4주차는 부대실험을 통해 Army TIGER 보병여단의 공격작전능력을 검증하는 순으로 진행하였다. 

  가. 정보자산을 운용한 전장 가시화, 종심화력전투로 적 전투력 격멸

   적의 방어체계를 무력화하기 위해 원거리 정밀타격을 목표로 다양한 정보자산이 운용하였다. 특히 드론의 비가시선(N-LOS) 비행으로 핵심표적 및 고가치 표적을 식별하고, 여단 및 대대급 지휘소에서 실시간 표적처리를 통해 적합한 화력 자산으로 타격하는 과정이 중점적으로 이루어졌다.

 

   전장 가시화를 위해 여단 및 대대급 자산으로 총 *종 **세트의 다양한 정찰자산이 운용되었으며, 지속적인 정찰을 통해 적의 핵심표적과 고가치 표적을 식별하였다. 그러나 여단 공중정찰반(고압수소, V-TOL)과 2개 대대 공중정찰반(리튬, V-TOL)은 비가시선 비행 제한으로 산정상에서 가시선 비행으로 운용한 결과 핵심표적 식별률이 50% 이하로 나타났다. 이는 2040년 기준 목표치에 미치지 못했지만, 군사적 유용성을 확인하는 실험이었다.

「표 1」 전장 가시화를 위한 주요 실험장비

출처 : 교육사(2024년 Army TIGER 보병여단 전투실험계획)

 특히, 이번 실험에서 주목할 만한 사항은 1개 대대 공중정찰반(고압수소, V-TOL)은 FANET 기술을 적용한 드론 2대를 운용하여 주간 및 야간에 비가시선 비행을 하고 임무수행 했다는 것이다. 이 드론은 비가시선 비행을 통해 적의 핵심표적과 고가치 표적을 식별하고, 지휘소에서 표적처리를 통해 Sensor to Shooter 개념을 구현했으며, 특히 험준한 산악지형에서 드론을 운용하여 *.*km 전방의 적을 식별하였다. 드론이 식별한 표적은 지휘관이 표적영상을 직접 보고 전투지휘를 했으며, 화력타격으로 적의 전투력을 격멸하기 위한 활동을 했다는 것이다. 

    2022년 전투실험에서는 FANET 기술을 적용한 드론 4대를 운용하여 **.* km 전방의 적을 식별하였으나, 당시에는 리튬 드론으로 실험하다 보니 운용시간이 짧아 지휘소에서 밀어내기 방식 드론운용이 제한되어 중계지역 인근 고지에서 상공으로 드론을 운용할 수밖에 없었으나, 올해 실험에서는 지휘소에서 2대의 정찰 드론을 직접 운용함으로써 보다 실질적인 성과를 기대할 수 있었다. 

   향후 장기체공과 장거리 비행이 가능하도록 여단급 정찰드론에도 FANET 기술을 적용한다면, 드론의 전술적 운용과 관련하여 패러다임이 바뀔 것으로 확신한다. 

「그림 6」 FANET 기술을 적용한 대대 정찰드론 운용

출처 : 육군 교육사 (2024년 Army TIGER 장비기능실험 결과)

    여단 및 대대급 정찰드론은 수십 km 확장된 작전지역에서 단독으로 운용 시 비가시선을 극복하기에는 비행 한계가 있으므로, 여러 대의 드론을 운용하여 중계할 수 있도록 FANET 기술을 적용하는 것이 가장 효율적일 것으로 보인다. 첨단 신기술을 적용하여 다수의 드론 간의 실시간 정보 공유가 가능해지면, 작전의 유연성과 신속성이 더욱 강화될 것으로 기대한다. 

「그림 7」 FANET 기술을 적용한 정찰드론 운용개념(예)

출처 : 육군 교육사

   앞서 기술한 바와 같이 수 대의 드론이 산을 넘어 비가시선 비행을 통해 표적을 식별한 긍정적인 성과도 있었으나 제한사항도 있었다. 드론은 안개 등 악천후 상황 또는 수풀에 은거한 적이나 장비를 식별하기가 어렵고, 정찰드론 자체의 표적 오차로 인해 마일즈 장비를 활용한 포병 타격 및 재타격 시 타격 효과가 낮다는 것이다. 

「그림 8」 기존 무인기 기반 표적 위치 추정(표적 오차 높음.)

출처 : 한국군사과학기술학회지 제26권 제2호

    따라서 ①첨단감시 및 정찰능력 면에서 요구되는 능력은 안개, 야간 등 악천후 시 표적식별이 가능한 SAR 센서 등을 활용한 다목적 드론, 수풀 투과가 가능한 GPR 센서, 투과 레이더 등을 활용하여 표적식별률을 향상시키는 방법을 고려할 수 있다. 이번 실험에서 표적획득 드론을 활용하여 실험한 결과 군사적 유용성을 확인하였다. 그러나 보다 정밀한 표적첩보를 획득하기 위해 표적 좌표 오차를 줄이는 노력이 필요하다. 이를 위해 표적 영상을 GCP 기하 보정을 통한 정밀한 표적 좌표 획득방법을 드론에 적용해 볼 수 있다. 

   이 방법은 좌표 획득이 필요한 표적이 식별되면 임무장비를 통해 정지영상을 캡처(capture)하고, 캡처된 영상의 촬영정보를 이용하여 기존에 보유한 참조 영상 DB를 활용하여 GCP를 기준으로 보정함으로써 정확도 높은 표적 좌표를 산출하는 것이다. 관련 연구논문을 인용해 보면 자체적인 실험결과 EO 영상의 평균 오차는 2m, IR 영상의 평균 오차는 2.6m로 매우 정확한 것으로 확인되어 향후 이러한 기술이 군에 확대 적용되면 실시간 매우 효과적인 종심화력전투를 기대할 수 있겠다.

「그림 9」 촬영 영상을 활용한 GCP 기하 보정(표적 오차 매우 낮음.)

출처 : 한국군사과학기술학회지 제26권 제2호

   종심화력전투의 핵심은 표적획득드론을 활용하여 신속 정확한 표적식별로 관련 적 정보를 타격부대와 실시간 연계하여 타격하거나 식별된 표적을 바로 자폭드론이나 재무장 가능한 공격드론으로 타격하는 것이다. 이와 같은 방법을 적용하면 적의 핵심표적이나 고가치 표적을 지속적으로 타격-BD확인-재타격을 통해 적의 전투력을 신속히 무력화할 수 있다.

「그림 10」 Sensor and Shooter와 Sensor to Shooter 개념

출처 : 육군 교육사

   이를 위해 표적획득드론을 타격체계와 자동으로 연동되는 시스템 구축이 필요하다. 여기에는 AI 기술이 적용된 자동화 표적 탐지, 식별, 분석 기술을 활용하면 더욱 효율적이고 빠른 표적처리가 가능해질 것으로 판단한다. 종심화력전투에서 표적획득드론은 표적처리기능을 가진 표적처리드론으로 좀 더 진화적으로 발전되어야 적의 전투능력을 조기에 와해시켜 전투에서 승리하는 핵심요소가 될 것으로 기대한다. 

  나. 유·무인 복합전투체계를 활용한 반땅크지탱점 극복

    가항에서 살펴본 바와 같이 다양한 정찰자산을 활용하여 드론이 산을 넘어 비가시선에 있는 적을 식별하고, Sensor to Shooter나 Sensor and Shooter 방식을 채택하여 종심화력전투로 적의 주 전투력을 격멸하게 되면, Army TIGER 보병여단 선행연구서에서 제시한 장애물 극복 방법 2단계를 적용하여 적의 반땅크지탱점을 무력화할 수 있을 것으로 판단하였으나, 실험결과는 다소 제한되는 것으로 나타났다. 

   그 이유는 아직까지 미래의 유·무인 복합체계를 현재의 장비 수준으로는 구현하기가 제한되며, 대부분의 실험장비가 마일즈 체계와 연동되지 않아 구성모의를 함으로써 실험의 한계를 노출하였다.

「그림 11」 유·무인복합체계를 활용한 장애물 극복 개념

출처 : Army TIGER 보병여단 선행연구서(2023.1.7.)

   이번 실험에서 반땅크지탱점 극복을 위해 투입된 주요 실험장비, 단계별 실험결과와 요구되는 능력은 아래와 같다. 

「표 2」 유·무인복합체계를 활용한 반땅크지탱점 극복 주요 실험장비

출처 : 육군 교육사

    1) 장애물지대 극복을 위해 장애물지대 적 배치 및 장애물 식별, 화력격멸 능력을 확인결과 평균 식별률이 목표치에 미치지 못하였으며, 특히, 병력 식별률이 화력, 장애물 식별률보다 낮았다. 이는 EO, IR 탐지 센서의 성능 한계로 수풀에 은거한 적 인원을 효과적으로 식별하지 못했기 때문으로 분석된다. 또한, 화력에 의한 적 반땅크지탱점 내 적 격멸률은 낮은 식별률로 인해 목표에 크게 미치지 못한 것으로 확인하였다. 이번 실험결과 무인 체계의 적 식별 및 화력격멸 능력 향상을 위해 앞에서 기술한 바와 같이 탐지기술의 개선 노력이 지속되어야 할 것으로 보인다.

    2) 드론ㆍ화력에 의한 적 위협 제거 및 견부 제압/통제 능력은 야간과 험준한 산악지형에서 적을 완전히 제압하는 데 어려움을 겪어  실험부대가 설정한 목표를 달성하지 못했다. 이로 인해 적 위협은 지속되었고, 결과적으로 아군 부대에 피해가 발생했다. 결론적으로 드론과 화력 운용은 환경적 요인에 많은 영향을 받으며, 향후 전투효과를 높이기 위한 개선이 필요하다.

    3) 유·무인 복합전투체계를 활용한 적 장애물 식별 및 통로개척 능력을 실험한 결과 긍정적인 성과를 확인하였다. 공병부대는 통로를 개척하고도 양호한 전투력을 유지하였다. 이는 다목적 무인차량과 다족형 보행로봇을 활용한 정찰과 폭발물 탐지제거로봇의 효율적인 운용으로 가능하였다. 특히, 폭발물탐지제거로봇은 GPR센서를 통해 실시간 탐지가 가능하였으나, 기동 속도가 상대적으로 낮아 대규모 지뢰지대 탐지에 어려움이 있었다. 이에 따라 기동성 향상과 탐지정확도를 높이기 위한 기술적 개선이 필요하다. 

   예를 들어 2021년부터 2년간 자력계 센서를 활용한 지뢰탐지드론 실험결과를 보면 적의 지뢰지대를 정확히 식별할 수 있고, 탐지시간도 대폭 줄일 수 있음을 확인하였다. 지뢰탐지드론을 활용하여 적의 지뢰지대를 최단시간 내에 식별하고, 드론 운용으로 시점과 종점만 확인하면 극복방법은 선택의 문제일 것이다. 또한 비금속을 탐지할 수 있는 GPR 센서, 양자 자기장 센서, 적외선 및 중성자 탐지기술 등 다양한 방법에 대해서도 관심을 가져볼 만 하다. 

「그림 12」 2021년 지뢰탐지드론를 운용한 금속지뢰 식별 Mapping 결과

출처 : 육군 교육사 (2021년 Army TIGER 장비기능실험 결과) 

   이번 전투실험은 미흡한 부분은 다소 있었지만  Army TIGER 여단의 유·무인 복합전투체계를 적극적으로 활용하면, 장애물을 극복할 수 있다는 가능성을 보았으며, 향후 체계 구축을 위한 지속적인 노력이 필요하다는 결론에 도달하였다.

   특히, 긍정적인 면은 다족보행로봇 2대에 Ad-hoc이 가능하도록 MANET 모듈을 탑재하고 수색정찰용으로 비가시선 지역에서 임무를 수행하게 하였다. 수색정찰시 2대의 다족보행로봇은 비가시선 지역을 탐색하여 *.*km 전방에 있는 적 장애물의 위치와 표적영상을 군 최초로 전송에 성공하였다. MANET 기술을 활용하면 비가시선을 극복할 수 있다는 자신감을 가지게 한 실험이었다. 

    MANET 모듈을 탑재한 로봇들은 상호 협력을 통해 통로개척 속도를 높여 임무의 효율성을 향상시키고, 가까운 미래에는 공격용 군집로봇 운용이 가능할 것으로 판단되며, 재난구조 및 탐사 활동 등 다양한 분야에서도 활용 가능성을 열어줄 것으로 보인다.

「그림13」 MANET 기술을 적용한 다족보행로봇 운용결과

출처 : 육군 교육사 (2024년 Army TIGER 장비기능실험 결과)

5. Army TIGER 유·무인 복합전투체계 가능성

   앞에서 제시한 부분이 보완되고, 선행조건이 충족된다면 가까운 미래에 Army TIGER 유·무인 복합전투체계를 활용한 전투가 가능할 것으로 내다본다. 이를 위해 지속적인 전투실험을 통해 되는 것은 무엇이고, 안되는 것은 무엇이며, 안되면 무엇을 보완해야 하는지를 도출하여 기술발전이 이루어져야 한다. 하지만 현재의 기술성숙도는 미래에 미치지 못하기 때문에 Army TIGER 유·무인 복합전투체계 구축을 위해 아래와 같은 선행조건이 충족되어야 한다.

    1) 여단과 대대급 드론봇은 장기 체공이 가능하고 장거리 운용이 가능한 순수 국산 FANET 및 MANET 기술개발이 절실히 필요하다. 이러한 FANET 및 MANET 기술을 활용하여 지휘소와 전투원 중심의 네트워크 체계를 개발하면, 비가시선 지역에 식별된 적을 AI 기반 표적처리로 타격수단 추천 및 할당을 통해 화력으로 실시간 타격함으로써 적의 주 전투력을 격멸할 수 있다. 이후 종심깊은 기동으로 Army TIGER 유·무인 복합전투체계를 활용하여 적의 방어체계의 균형을 와해시킴으로써 최단시간 내 작전목표를 달성할 수 있을 것이다. 현재 산학연의 지속적인 관심과 연구개발로 조만간 혁신적인 제품이 선보일 것으로 확신한다. 

「그림14」 FANET / MANET 기술 구성도

출처 : 한화에어로스페이스

    2) 다계층 통합네트워크망 구축과 유·무인 복합전투체계를 C4I 체계와 연동하는 시스템 구축이 필요하다. 그림에서 보는 것처럼 다계층 통합네트워크망은 우리 군이 가야 할 필수과업이며, 현재 업체가 연구개발 중인 자체 독립망을 이용한 유·무인 복합전투체계는 군이 활용 중인 C4I 체계와 공유가 제한되어 자체 독립망과 C4I 체계가 상호운용성 측면에서 연동되도록 시스템이 구축되어야 초연결 네트워크로 실시간 전투지휘가 가능할 것으로 판단한다. 

「그림 15」 다계층 통합네트워크 구조도 

출처 : 육본, 상용저궤도 신속연구개발사업(2023∼2026)

    3) 산학연과 긴밀한 생태계 구축을 통해 첨단 신기술을 발굴하여 전투실험으로 이를 검증하고군사적 유용성이 있는 신기술은 ArmyTIGER 부대의 완전성을 제고하도록 적극적으로 전투실험을 해야 한다. 예를 들어 현재 국방기술진흥연구소에 추진하고 있는 방산혁신기업 100 사업을 보면 첨단 신기술을 보유한 업체들이 있어 전투실험이 가능한 업체와 협업을 통해 전투실험으로 군사적 유용성을 검증해야 한다.  첨단 신기술을 보유한 업체와 업체가 협업을 할 수 있도록 군의 조언도 필요하며, 산학연과 긴밀한 협업은 Army TIGER 유·무인 복합전투체계를 빠른 시일 내에 구축하는 지름길이라 생각한다.

5. 결  론 

    위에서 살펴본 바와 같이 최근 전쟁사례 분석과 유·무인 복합전투체계의 기본개념, 필요성에 대해 알아 보았다. 그리고, 높은 수준은 아니지만 Army TIGER 부대가 보유해야 할 핵심능력은 무엇이며, 지난 8월에 실시한 육군 Army TIGER 전투실험 결과 긍정적인 성과와 요구되는 능력을 제시해 본 소중한 시간이었다고 생각한다. 

   Army TIGER 유·무인 복합전투체계 구축을 위해서 모든 요소가 다 중요하지만, 그중에서 가장 중요한 것은 초연결 네트워크가 구축되어 각각의 플랫폼이 데이터 링크로 영상, 음성 등이 네트워킹이 되어야 한다는 것이다. 이러한 초연결 네트워크 구축이 되어야 드론봇이 험준한 산을 넘어 비가시지역에서 적 표적을 식별하고 지휘관은 AI 기반 하 지휘결심체계를 활용한 신속한 표적처리를 통해 바로 보고 즉시 타격하는 Sensor to Shooter 또는 Sensor and Shooter 가 가능하며, 적의 전투력을 회복 불가능한 상태로 만들 수 있음을 전투실험을 통해 확인할 수 있었다. 

    현재 산학연이 가지고 있는 4차 산업혁명시대의 혁신적인 첨단 신기술은 매우 우수하다고 생각한다. 그러므로 우리 군은 작전에 활용 가능한 첨단 신기술을 발굴하고, 어떻게 하면 Army TIGER 플랫폼에 적용할 수 있는지를  산학연과 고민해야 한다. 산학연과 긴밀한 생태계 구축으로 첨단 신기술을 소요로 연결시킬 수 있는 방안을 제시해야 군은 발전할 것이다. 이러한 과정을 통해 과학기술분야는 더욱더 발전하고 군과 산학연이 상생할 수 있으며, 서로가 Win-Win 하는 계기가 됨을 알아야 한다.  

   또한 Gap Filler 개념을 적용하여, 전투실험이 가능한 첨단 신기술과 당장이라도 전력화할 수 있는 장비를 검증하고, 군사적 활용성이 우수한 신기술이나 장비는 조기 전력화를 추진함으로써 Army TIGER 부대의 완전성을 제고하는 방향으로 나아가야 지금의 한계를 극복한 Army TIGER 유·무인 복합전투체계 구축은 가능할 것으로 생각한다. 

    결론적으로 급변하는 최근 전쟁양상, 급변하는 작전환경과 작전범위 확대, 병력감축, 인명중시 사상 등을 고려 시  Army TIGER 유·무인 복합전투체계 구축은 우리 군이 반드시 완수해야 할 필수과업으로 군과 산학연이 긴밀한 협업으로 적극 추진한다면 매우 만족할 만한 성과를 달성할 것으로 기대한다.