대화력전 수행의 효과 및 영향력 파악을 위한 Excel 기반의 민감도 분석 방법론 연구 doc_id PCY_201506091156155951_1

일반적으로 국방 M&S 체계는 크게 획득, 훈련, 분석, 실험의 4개 범주로 분류한다. 국방 분야에 M&S를 이용하는 목적은 비용적 측면과 물리적 손실 측면을 최소화하면서 요망효과를 만족할 수 있기에 관련 부서는 M&S의 중요성을 높이 평가하고 실제 업무에 이를 적극 활용한다. 국방 분석기관 또한 다양한 형태의 군사작전과 방책을 분석하고 평가하기 위해 기관별로 목적에 따라 상이한 모형을 보유, 운용 중이며 현재도 새로운 모형을 개발하기 위한 개념연구들이 진행되고 있다. 분석관의 입장에서는 분석에 활용할 수 있는 수단이 다양해져 기뻐해야 할 일이나, 정작 분석업무를 시작할 때에는 분석목적에 적합한 모형을 선정하기가 쉽지 않다. 분석업무 수행 시 모형의 선정과 관련하여 기존 모형이 분석목적을 충족할수 없을 때, 분석관은 수식을 직접 작성하거나 ARENA, MATLAB 등의 범용 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 논리를 구현하는 등의 다른 방법의 모델링을 생각할 수 있다. 그리고 본 논문에서 구현한 Excel과 같은 스프레드시트 프로그램을 이용한 모델링이 있는데 예로서 START-K의 경우, 단순 축선이긴 하지만 전구작전 반영이 가능한 Excel 기반의 분석모형이라 할 수 있다. 기준 시나리오 결과 비교를 위해 사용한 STORM은 공중전 중심의 전구급 분석모형으로서 항공임무 분석 차원에서 강력한 기능을 제공하지만, 여타의 도구들이 그렇듯 분석에 필요한 모든 기능을 완벽하게 갖추거나 편의성을 100% 충족하는 만능모형은 아니다. 예를 들어, 시나리오 중 극히 일부분의 입력자료 수정에도 결과를 확인하려면 몇 시간이 소요되는 불편함이 있고 출력자료가 방대하여 원인-결과 추적에도 적지 않은 시간과 노력이 필요하며, 정확한 분석을 위해서는 다각적인 측면에서 결과를 취합하고 평가하여야 한다. 예를 들어, 기상에 의한 공군작전 영향을 판단하기 위해 STORM의 결과분석기(Report Tool)를 이용한다면 ‘기상악화 등으로 인해 이륙 자체가 취소되는 소티 취소율’로는 판단이 부족하며, 출격 전 무장, 출격 후 무장 사용량, 공중 무장에 의한 표적 파괴량 등을 모두 비교하고 유추해서 이륙 이후의 임무 수행 여부까지 판단하는 작업이 필요하다. Excel은 일반인들에게도 친숙한 스프레드시트 프로그램으로 접근이 쉬우며, 통계나 공학용의 내장함수가 있어 용도에 따라 여러 기법의 적용이 가능하다는 데 있다. 다양한 분야에 Excel이 보편적으로 사용되자 관련 전문기능을 Excel 내에서 사용할 수 있게 플러그인(Plug-In) 프로그램이 제작되는 추세이며, 입력의 편의 및 결과분석, 자료정리를 위해서도 전용 프로그램의 입력자료 또는 결과물 포맷이 Excel과 호환이 되도록 지원하는 경우도 보편적이 되고 있다. 스프레드시트의 특성상 셀 입력에 과다 시간이 소요될 수 있는데, Excel은 컴퓨터 언어인 Visual Basic을 사용할 수 있도록 VBA 기능을 제공, 프로그래밍을 통해 어느 정도 극복이 가능하다. 본 논문에서도 대화력전 민감도 분석을 위해 Excel을 이용한 모델링 방법론을 설명하고 그 유용성을 평가하였다. 애초에 본 연구를 시작하게 된 배경은 대화력전 목표 설정과 관련한 기관의 요구가 있었고, 민감도 분석의 주제 또한 요구부서에서 결정하였다. 기본적인 모델링 및 결과 비교를 위해 기준모형으로 STORM을 이용하였으며, 대화력전에 영향을 미치는 여러 요소들의 영향력을 연구하기 위해 Excel을 이용하여 별도의 모델링 작업을 수행하였다. 기존 보유 모형에서 모형이나 도구가 필요 기능을 보유하고 있고 요망되는 결과를 산출할 수 있다면 굳이 이러한 방식을 선택해야 할 필요는 없다. 개발기간이 별도로 소요되고, 기존의 입력자료를 활용할 수 없으므로 오히려 분석기간이 길어질 수 있는 위험 또한 존재한다. 또한, 동적 모델링은 스프레드시트 프로그램으로는 한계가 있으므로 이를 지원하는 전문 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 것이 바람직하다. 본 논문에서도 동적 모델링이 요구되는 부분은 STORM의 모의결과 수치를 입력값으로 사용하여 이를 대체하였다. 그러나 이러한 접근방법은 기존 모형보다 단순한 자유도를 가지므로 상대적으로 더욱 직관적인 분석결과를 제공할 수 있고 분석목적에 충실한 도구를 제작할 수 있다. 또한, 분석자가 고안한 방법을 사용함으로써 분석방법, 분석기준, 결과와 관련한 거의 모든 질문에 해답이 가능하다. 김윤태･김정은･정제령(2014, pp. 7-8)의 연구에서도 적용분야가 상이하긴 하나 기본적으로 다양한 상황의 분석평가에 있어 간이모형의 유용성을 주장하고 있다. 본 논문에서도 보았듯이 기존의 모형이 분석 과제에 적절하지 않다면 이러한 단순화 모델링 방법을 이용하는 것이 대안이 된다. 본 민감도 분석의 목적은 이러한 대화력전 체계를 구성하는 요소들의 상관관계, 대화력전 수행에 미치는 효과 및 영향력의 수준을 파악하는 것이다. 본 논문에서는 연구 간 수행했던 민감도 분석 대상 중 대화력전 탐지자산 효과 및 기상효과들을 중심으로 해서 수행한 민감도 분석결과를 소개할 것이나 대화력전 목표 달성일자 등의 구체적인 결과 등은 생략하였다. 민감도 분석 대상은 세 가지인데 ① 대포병레이더 운용상황, ② UAV 운용률, ③ 기상악화 상황이다. 이를 위해 먼저 기준이 되는 기본 상황을 설정하여 결과를 산출하였으며 민감도 분석 대상별로 기능이나 상황 악화를 가정, 산출한 결과를 기본 상황과 비교하였다. 민감도 적용을 위해 해당되는 요소만을 독립적으로 조정하여 적용하였으며 그 외 요소는 기본 상황과 동일하게 적용하였다. 북한 장사정포의 사격에 대한 직접적인 대응사격, 즉 대포병레이더를 통해 획득한 표적에 대한 사격은 대화력전 수행본부를 통하여 표적처리과정을 거친 후 가용한 포병부대에 임무를 부여하거나 공군 지원을 요청한다. 일반적인 대화력전은 적 사격을 탐지하여 이를 무력화하는 것이나 적의 사격 이전에 UAV 또는 적지종심팀을 통해 적 포병부대 위치나 움직임을 감지하여 적의 사격행위를 사전에 차단하는 것도 광의의 대화력전이라고 할 수 있다. 이와 같은 공세적 대화력전 또한 공군 또는 지상군 전담대대에 그 임무를 부여할 수 있으며, 절차상으로 보았을 때 모든 대화력전은 ‘탐지-표적처리 및 임무분배-사격’의 과정을 반복한다. 사격임무 중인 적 장사정포를 타격하기 위해서는 적 장사정포의 사격절차 중 사격 및 이동준비에 걸리는 시간 이내에 적에 대한 사격을 실시, 아 포탄이 적의 사격 원점에 도달하여야 한다. 일반적인 포병 운용체계는 크게 화력체계, C4I, 군수지원, 운용요원의 범주로 구분하여 설명할 수 있다. 이 중 C4I, 군수지원, 운용요원에 대한 상황은 북한 포병작전에 있어 충분히 포병작전을 지원할 수 있는 여건을 갖춘 이상적인 상황으로 가정하였다. 즉, 실제로는 화력체계 운용상의 전기, 전술, 절차에 기초한 북한 포병의 활동만을 모델링 대상으로 하였다. 현재 한국군이 북한군의 장사정포로 규정하고 있는 것은 170mm 평사포와 240mm 다련장이며 전구 차원의 대화력전의 임무는 이들 장사정포가 한국 영토를 공격 시 수도권에 심각한 피해를 입히지 못하도록 조기에 제압하는 것이다. 북한군 포병의 전기, 전술, 절차에 의거한 사격은 같다. 북한군 포병 사격절차는 북한군이 사격을 하기 위해 갱도를 출발하여 사격을 한 후, 다시 갱도로 복귀하는 일련의 과정을 묘사한 것이다. 즉, 이 시기는 사격을 하기 위해 갱도 밖에서 활동을 하는 노출 취약시기가 된다. 갱도 이탈 후 사격 전까지는 아 무인항공기나 적지종심팀에 의한 탐지가 이루어지며 사격 간에는 아 대포병레이더가 탐지활동에 가세하여 적 사격 원점을 탐지한다.