인공지능기반무기체계의작전운용성능 (ROC) 요인에 관한 연구: 감시 및 정찰 분야를 중심으로

강응태 조선대학교 일반대학원 2025 국내박사

A Study on the ROC(Required Operational Capability) Factors of Weapon Systems with Artificial Intelligence: Focusing on surveillance and reconnaissance Kang, Yeungtae Advisor : Prof. Jang, S-K, Ph. D. Department of Military Science The Graduate School of Chosun University In the recent war in Ukraine and the Israel-Hamas war, surveillance assets and strike assets applied with artificial intelligence were linked, resulting in remarkable criminal records. Therefore, the development of weapons systems to which artificial intelligence is applied, such as military intelligence and autonomous weapons in Korea, is more required than ever. In addition, the Republic of Korea is currently struggling with population cliffs due to low fertility rates and a lack of military service resources. As the total number of military enlistment resources has decreased, the criteria for enlisting have been relaxed, and a civic group called Senior Army has also appeared, claiming that they can become soldiers even though they are old. The military weapon system is also trying to design a troop-reducing weapon system in consideration of this lack of military service resources There are many voices that a weapon system to which artificial intelligence is applied should be developed, but there is a limitation that the ROC for making the necessary decision can not be materialized. Unfortunately, the desire and effort to apply artificial intelligence to the military weapon system have not yet led to the decision required by the Joint Chiefs of Staff. However, some rapid pilot projects are in progress to examine the possibility. As a rapid R&D project at the National Defense Advanced Acquisition Technology Institute, an integrated AI convergence mobile boundary system and a simulated flight training system for AI-based tactical development training are being promoted on a trial basis. However, some rapid pilot projects are underway to examine the possibility. As a rapid R&D project at the National Defense Advanced Acquisition Technology Institute, the AI convergence mobile integrated boundary system and the simulated flight training system for training AI-based tactical development are being promoted on a trial basis. In order to determine the need for a weapon system to which artificial intelligence is applied, it is necessary to discuss the question of what operational performance is required and which ROC. should be reviewed first. To support this, the purpose of this study is to identify the ROC. of a weapon system applying artificial intelligence and to derive priorities among the derived items. Research data on weapon systems to which artificial intelligence is applied are relatively limited. Therefore, in this study, after conducting literature research, it went through a process of being verified through interviews by a number of artificial intelligence and weapon system experts. After the verification process, the reliability and priorities of each ROC. item were analyzed through the AHP survey, a hierarchical decision-making method. The applied research method was conducted through ① literature research, ② interviews to verify it, and ③ AHP survey ④ results analysis, a hierarchical decision-making method. As a result of the study, three items were analyzed as the top items of the surveillance and reconnaissance weapon system to which artificial intelligence was applied: surveillance and reconnaissance performance, artificial intelligence performance, and payload performance. The results of the importance evaluation showed that despite the rapid development and potential of artificial intelligence, the surveillance and reconnaissance performance were relatively high, indicating that it was still treated with the most weight. After that, artificial intelligence performance and payload performance appeared in order. Therefore, even when examining a weapon system to which artificial intelligence is applied, it was found that the implementation of the ROC. of the weapon system, which is the most fundamental, is becoming more important. The ROC. of an evolutionary concept should be reviewed in order to apply artificial intelligence performance to operational performance. It may be challenging to anticipate the advancement of artificial intelligence-related cutting-edge technologies. Additionally, as the military demands, no decision should be made based on a single, high-performance ROC. from the outset. The initial ROC. should be determined in consideration of the current level of science and technology, and the improved ROC. should be determined in consideration of the advanced level of science and technology in the future. Through this study, we hope that research and discussions between the government, the military, academia, and developers who want to electrify weapons systems to which artificial intelligence is applied will be activated. Key words : Required Operational Capability, Artificial Intelligence, Weapon Systems, Surveillance, Reconnaissance

민간 AAM 군용 개조방안 및 작전운용성능 제안

김민수 경상국립대학교 항공우주특성화대학원 2025 국내석사

This study proposes the Required Operational Capability to modify civil AAM into military AAM and explains the modification method and procedure. AAM will develop into an eco-friendly future transportation that can solve urban traffic congestion and carbon emissions. Although AAM has insufficient flight performance and payload compared to helicopters, it has high survivability and flight safety. If future technological advances such as hydrogen fuel cells and unmanned autonomous systems are made, they will be fully utilized for military purposes. To acquire AAM as a military weapon system, the concept of evolutionary Required Operational Capability was applied to set the required level divided into three stages: early, medium, and late. A modification plan was proposed by dividing it into small and medium sizes, and the advantages and disadvantages were compared by referring to past Military Commercial Derivative Aircraft cases.

무기체계 기대수명 최대화를 위한 작전운용성능 (ROC) 확정시점 결정

배현석 서울대학교 대학원 2017 국내석사

무기체계는 개발-양산-운용 주기가 통상 수십 년인 장기수명 체계이다. 따라서 무기체계의 수명주기 상에서 체계를 구성하는 기술이 진부화되는 일이 빈번하게 발생한다. 기술이 진부화 되면 해당 무기체계의 운용함으로써 유지되는 국방 전력이 상대적 열세가 되어, 감소분만큼의 전력공백을 만회하기 위해 전력이 우수한 차세대 무기체계의 요구가 발생하고, 그만큼 이전세대의 무기체계의 수명이 짧아지게 된다. 따라서 개발자는 체계개발 시 최대한 진보된 기술을 채택하여 기술의 진부화를 억제하는 전략으로 체계의 기대수명을 보장하려 한다. 그러나 이러한 기술 중 이미 성숙된 기술은 체계개발에 바로 적용을 할 수 있지만 성숙이 되지 않은 기술은 사용할 수 없다. 그럼에도 불구하고 미성숙된 기술의 적용을 계획하여 실제 체계개발 요구시점 전까지 기술이 성숙되지 않으면 체계 개발 일정 관리에 차질이 발생하게 된다. 따라서 제한된 개발기간 내에서 성숙도를 고려한 기술대안의 선택이 필요하다. 본 논문은 획득하고자 하는 무기체계의 기대수명을 최대화 하기 위해, 제한된 개발기간 내에서 체계를 구성하는 최적의 기술 대안을 선택하는 작전운용성능 (Required Operational Capability: ROC) 확정시점 결정방법을 제안 하고자 한다. 이는 시간의 흐름에 따라 변동하는 기술 성숙의 불확실성을 고려하여 각 의사결정 시점의 체계 기대수명을 도출하고 비교하여 체계 기대수명이 극대화 되는 시점에서 ROC를 확정하는 전략이다. 이를 위해 기술선택에 따른 체계수명 결정에 대해 정의하고 의사결정나무를 통해 구조화 하여 각 의사결정 시점의 체계 기대수명을 도출할 수 있도록 하였다. 또한 기술 성숙의 불확실성을 표현하기 위해 기술성숙도 (Technology Readiness Level: TRL)의 시계열 예측 모형을 모델링 하여 특정시점에서 기술이 성숙될 확률을 구하고, 이를 바탕으로 의사결정나무에서 체계의 기대수명이 최대화 되는 시점을 결정할 수 있도록 하였다. 사례연구에서는 K-9 자주포 체계개발에서 유·기압식 현수장치 기술 성숙 사례에 본 연구 방법론을 적용하여 유효성을 검증하였다. 적용결과 모델에서 제시한 기술선택 의사결정과 실제 의사결정이 동일하게 제시되었고, 유·기압식 현수장치 기술의 TRL이 모델에서 제시하는 하한 임계값에 도달하지 않아서 그 결정에 유효함을 입증할 수 있었다. 이와 같은 사례연구는 획득하고자 하는 무기체계의 개발초기에 ROC 선정의 적절성을 상위 단계에서 검증하는 방법으로서 효과적임을 시사한다.

시뮬레이션을 이용한 K-55 탄약운반장갑차 운용효과에 관한 연구

김정근 국방대학교 2007 국내석사

소부대 드론 활용 방안에 관한 연구 : 軍 작전용 드론의 성능 기준 정립 중심으로

최승호 송원대학교 휴먼산업대학원 2022 국내석사

소부대 드론 활용 방안에 관한 연구(軍 작전용 드론의 성능 기준 정립 중심으로) 송원대학교 휴먼산업대학원 군사학과 최승호 연구자는 드론 전력화 전, 軍내 조종 인력 구축을 위한 조종자 양성 과정의 교관 임무를 수행하고 현재는 고정익 무인기 운용 관련 임무를 수행하고 있다. 교관 임무 수행 간 접하게 된 Army TIGER 4.0 체계 및 유무인 전투체계의 개념과 이를 구현하기 위한 전투 실험용 드론의 수락 검사 및 전투실험 결과를 직·간접 경험하면서 드론의 성능 기준이 세밀하게 정립되지 않은 현실을 보며 ‘효율적인 드론 활용 방안’에 관한 연구를 위해서는 먼저 ‘드론의 성능 기준에 관한 연구가 선행’되어야 함을 느끼고 좀 더 체계적인 軍 작전용 드론의 도입을 위한 방안 제시를 통해 소부대 드론 활용의 효율성을 높이고자 본 연구를 시작하였다. 이 연구는 제4차 산업혁명 기술이 무기체계에 미치는 영향 및 한반도 지형과 기후의 특성, 인구 구조변화 등 우리가 당면한 드론 운용 환경에 대한 분석과 드론의 특성 및 군사 작전에서 드론 운용, 그리고 국내외 드론의 군사 목적 활용 사례 분석을 통해 軍 작전용 드론의 성능 기준에 관하여 고찰하였으며, 특히 소부대의 효율적인 드론 활용을 위한 軍 작전용 드론의 성능 기준 정립 방안을 세 가지 측면에서 제시하였다. 첫째, ‘소부대의 드론 운용 범위에 대한 재설정이 필요’하다. 이를 위해 Army TIGER 4.0 체계의 워리어 플랫폼 적용과 편성의 변화 등 먼 미래가 아닌 가까운 기간 내 진행될 우리 소부대의 변화를 분석하고 적 소부대의 편성과 편제 화기의 유효사거리 등을 고려하여 변화될 우리 소부대와 적 소부대의 교전 방식(전투 절차)을 고려하였으며, 유사시 다양한 가용 자산을 안전하고 효율적으로 운용하기 위해 운용 제대 및 임무 유형별 드론에 대한 고도 및 공간 분할 개념을 적용하여 소부대의 드론 운용 범위를 제시하였다. 둘째,‘드론의 전술적 운용을 위해 필요한 기본 요구 사양의 성능 기준을 정립’해야 한다. 일반 상용 드론과 달리 軍 작전용 드론은 목적의 특수성을 고려, 자연환경의 외적 요인을 극복하며 운용되어야 한다. 특히, 우천과 바람, 고온 및 저온의 기온을 극복할 수 있는 방수, 내풍, 방한, 방열 성능이 충족되는 드론이 전력화되어야 한다. 현장에서 지휘관이 자산을 어떻게 운용할 것인지에 대한 결심 전에 기상 등 기본적인 요인으로 운용 자체가 제한된다는 보고를 받아야 하는 현실적인 문제점을 해결하기 위해선 軍 작전용 드론의 기본 요구 사양에 대한 성능 기준 정립과 함께 모든 드론에 공통 적용이 필요하다. 셋째,‘유형별 임무 수행에 적합한 작전 성능 사양의 성능 기준을 정립’해야 한다. 향후 다양한 임무 유형의 드론이 대량으로 활용될 수밖에 없는 현실에서 군수지원 체계 등 효율적인 운용을 위해서는 지금이라도 운용 제대 및 임무 목적에 따른 ‘드론의 등급 구분과 표준화를 통한 모듈화 개념의 전력화가 추진’되어야 하며 그와 함께 ‘임무 유형별 임무 장비의 사양에 대한 성능 기준이 정립’되어야 한다. 軍에서 운용될 드론은 송수신(운용) 거리보다는 임무 장비의 성능이 중요하다. 例를 들어 대대급 감시정찰용 드론이 야간 임무 수행 간 인원에 대한 피아식별 및 무장 상태를 식별할 수 있는 거리가 100m도 안 된다면 활용 효과면에서 비효율적인 운용이 될 수밖에 없다. 이를 보완하기 위해 임무 유형별 목적에 적합한 임무 장비의 작전 성능 사양에 대한 성능 기준의 정립과 개선 방향을 제시하였다. 본 논문의 연구 결과로 정립된 성능 기준에 충족된 드론이 소부대에 전력화되면 소부대의 전투 역량은 상당히 강해질 것이다. 또한 현재 기술 수준을 고려한 성능 기준 정립으로 핵심 기술의 획득 및 적용이 단기간에 가능하여 조기 전력화된 드론을 통한 운용 경험 축적으로 도출된 문제점들에 대한 대안과 효율적인 드론 운용을 위한 세밀한 연구가 계속 진행된다면 이러한 노력은 지속해서 변해가는 전장 환경 속에서 드론이 전투 요원의 생존확률을 높이고 성공적으로 임무를 수행할 수 있는 계기가 될 것이며 향후 무인 전투체계가 완벽하게 구현되기 위한 기초를 다지는 데 도움이 될 것이다. Research on Drone Utilization in Small Unit - Focusing on the establishment of performance standards for military tactical drones - Choi, Seung-Ho Advisor : Prof. park, Gap Lyong Department of Military Science, Graduate School of Human Industry, Songwon University Before utilizing drones as military power, the researcher has completed the duty as an instructor in the pilot training process to establish pilot manpower, and is currently on a mission related to the operation of fixed-wing unmanned drones. During the instructor mission, he had experienced the system of Army Tiger 4.0 and the concept of manned and unmanned combat system. He also experienced the acceptance test and results of combat experiments both directly and indirectly, during which he faced the reality where the performance standards for drones were not established in detail. Therefore, he felt that in order to study the efficient drone utilization method, the research on the performance standards should be preceded. This study was initiated to suggest a systematic plan for the introduction of drones for military operations. This study first investigates the establishment of performance standards for military tactical drones based on the analysis on the application direction of the weapon system in the 4th Industrial Revolution, the environment of drone operation including geography, climate, and population structure in the Korean Peninsula. It also analyzes the characteristics of drones and operations for military purposes, and studies cases of military drone uses both domestically and internationally. In particular, the study presents plans to establish performance standards for military tactical drones for the efficient use of drones in small units from three aspects. First, the range of drone operation in small units must be modified. To this end, changes that small units will experience in the near future, rather in the far future such as the application and organizing of the warrior platform of Army Tiger 4.0 system, were considered. In addition, the method of battle (combat procedure) with the enemy was considered since it varies depending on the formation of enemies and the effective range of common firearms. By applying altitude and space division based on the operation and mission type, the range of drone use in small units was set to maximize available assets in emergencies. Second, basic requirement standards in accordance with tactical operation were established. Unlike general commercial drones, military tactical drone must be able to overcome external factors of natural environment for its specific purpose. In particular, drones that fulfill the requirements of waterproofing, wind resistance, cold resistance, and heat dissipation performance which allows them to overcome rain, wind, high and low temparatures should be used as military power. In order to solve the practical problem of the commander getting noticed that the operation itself is restricted due to basic factors as weather even before he decides how to manage the assets in the field, it is necessary to establish and apply basic requirments for all military tactical drones. Third, operational performance standards for specific mission types must be established. Given that drones of various mission types will inevitably be used in large quantities in the future, the concept of utilizing drones as military power with classification and modularization based on operating battalion must be promoted, as well as the standards for specific performances of the mission equipment. For the drones that are to be used in the army, the performance level of mission equipment is more important than the distance of transmission and reception. For example, if the surveillance drones in the night mission can only identify the number of people and whether they are armed in less than 100 meters, it is an inefficient operation in terms of utilization effect. In order to solve the problem, this study suggests directions to establish and improve operational performance factors for mission equipment that can successfully complete the specific type of mission. If a drone that fulfills the performance standards established in this research is utilized in a small unit, the battle capability will significantly increase. Furthermore, acquirement of key technology through establishing performance standards based on the current technology level and consistent scrutinization on the alternatives for problems derived from accumulated operational experience through early utilized drones and efficient operation of drones will increase the survival probability of combat agents and higher the battle capability to succesfully complete the mission in the battlefield environment; and it will provide groundwork for establishing standards for completely unmanned combat systems in the future.