Army TIGER 부대(이하 AT 부대)란 우리 육군이 2018년부터 추진 중인 미래형 전투체계로 인공지능(AI, Artificial Intelligence)과 드론봇(드론+로봇 합성어) 그리고 워리어플랫폼(신형 방탄복, 야간투시경) 등이 편성된다. 각종 전투 실험으로 세부 운용개념 정립, 전투 효과성 등을 검증하기 위한 다양한 연구가 진행 중이며 핵심은 AI, 사물인터넷(IoT) 등 신기술을 적용하여 기동화, 지능화, 네트워크화된 유·무인 복합체계를 만들어 생존성과 전투 효율성을 획기적으로 높이는 것이다. AT 부대는 소형전술차량, 차륜형장갑차, 30 mm 차륜형대공포, 장애물 개척 차량, 드론 등이 편성될 예정으로 유인 무기와 드론 등 무인 무기를 연동한 복합(MUM-T, Manned Unmanned Teaming) 전투체계를 탑재할 계획이며 지상통제소(GCS, Ground Control Station)에서 제어하던 드론을 유인기로 통제권을 변경하거나 처음부터 유인기가 드론을 통제하여 생존성 향상을 기대할 수 있다^[1–3].

AT 부대와 관련하여 프랑스와 미국 육군에서 미래형 보병부대의 혁신사례를 볼 수 있다. 프랑스 육군의 경우 제병협동 전술 부대(GTIA, Groupements Tactiques Inter Armes)의 작전능력을 극대화하기 위해 ‘전투 정보통신체계(SICS)’를 구축하여 기동성보다 네트워크화를 혁신적으로 강화하기 위한 ‘Scorpion 계획(2014~ 2030)’을 추진 중이며^[4] 미국 육군은 ‘BCT 부대의 기동화’ 계획을 추진 중이다. 이 계획의 핵심 사항은 기동성, 방호력, 정보 및 정밀타격 능력을 강화하여 다영역 작전이 가능한 보병부대로 개편 중이다^[5–7].

한편 우리 군에서도 제대 규모에 따른 운영개념과 부대유형별 특성과 임무에 적합한 미래전장에 적합한 드론을 전력화할 계획이다. 이 계획에는 현재 운용 중인 무기체계와의 연계성을 고려하고 있으며, 여단급 이상은 국내기술로 개발하고 대대급 제대 이하는 상용 드론을 성능 개량하여 적기에 전력화를 추진 중이다. AT 부대와 관련된 드론은 Table 1에서 보는 바와 같이 다양한 드론을 운용하게 될 것이다. 이들 드론 중에서 공격용(정밀타격용) 드론의 작전 운용 성능(ROC, Required Operational Capability)을 설정하기 위해서는 전투 수행기능별 중요도를 반영해야 군이 요구하는 최적의 기능을 갖춘 드론을 획득할 수 있을 것이다. 또한, 미래의 보병은 유·무인 복합전투체계를 갖추어 다영역 작전을 수행할 것이며 전투 수행 시 IRSTA 또는 통신 중계, CBRN 탐지, 전장의 기상 측정(풍향, 풍속, 기온, 기압) 등에 드론이 중요한 수단이 될 것이다. 이는 최근의 이라크전쟁, 우크라이나전쟁 등 사례에서도 입증되었다.

우리 군의 AT 부대용 드론의 획득 사업은 2021년부터 방위사업청^[8]에서 추진 중이며, 이미 자폭 드론, 소총 사격용 드론, 소형 복합(정찰 및 타격) 드론을 신개념기술시범 사업으로 획득하였고 전투 실험을 통해 ‘시범 여단전투단’에서 운용개념과 효과를 검증 실험을 하고 있다^[9]. 특히 복합 드론은 박격포로 타격하기 어려운 표적이나 경사면에 은폐한 정지 표적, 차량 및 인원 등의 이동표적까지 EO/IR(Electro-Optical/Infra- Red) 카메라와 영상 추적장치로 야간에도 정밀타격이 가능할 것이다.

Um^[10]은 아군과 적군이 대등한 전투력 균형 상태에서 전투시간과 아군의 피해를 감소시키는 효과에만 국한하여 조사하였으나 드론봇 전투체계의 전투 효과를 모델링 기법(modeling technique)으로 측정한 결과, 군인의 전투 효과보다 지상 드론봇이 1.67배에서 3.05배까지 우수하였다고 주장하였다. Han^[11]은 지상 작전에서의 무인 전투체계의 운용 방안과 필요성을 분석하였고 드론봇 전투단의 정찰 드론부대와 공격 드론부대의 운용개념과 기대효과, 기술 수준, 개발 현황을 제시하였다. Kwon et al^[12]은 개인 휴대용 전투 드론(PCD, Personal Combat Drone)의 전투효과도를 AHP 기법으로 분석하였다. 그 결과 PCD 운용 부대가 미보유 부대보다 2.73배의 전투효과도를 기대하며 전장 감시 및 표적 획득이 가장 중요한 항목임을 밝혔다. 이런 여러 선행연구에도 불구하고 AT 부대에서 운용할 공격용 드론의 전투 수행기능별 중요도에 관한 연구결과는 매우 미흡하다고 분석하였다.

따라서 본 연구는 공격용 드론 획득 사업의 최초 단계에 필요한 군의 소요를 파악하기 위해 분석적 계층 방법(AHP, Analytical Hierarchy Process)으로 ‘전투 수행기능별 중요도’를 측정하여 세부 기능의 우선순위를 제시하였다. 설문 대상자 선정은 드론 관련 지식이 있거나 사업 진행 및 운용 경험자 등 전문가들로 하였다.

본연구에서 적용한 AHP 기법은 1976년에 Thomas L. Satty 교수가 개발한 의사결정 방법이며 정성적인 자료와 정량적인 자료를 동시에 비율척도로 관찰할 수 있다. 그리고 다수의 평가 기준으로 인해 평가 시 발생하는 주관성을 낮추며 우선순위를 선정하는 문제를 쌍대비교(pairwise comparison)를 통해 그 대안에 대한 객관성과 일관성이 있는 가치 평가와 가중치를 산출할 수 있다. 즉, 계층의 구조와 상대적 중요도의 설정, 논리의 일관성을 유지하여 산출하는 방법이다^[13].

한편 AHP 기법을 적용하려면 Table 2와 같이 5단계 과정을 통해 분석해야 한다.

먼저 1단계는 의사결정을 위한 계층을 설계하여야 하며 연관된 평가 기준들이 포함되어야 계층적 관계에 놓여 있어야 한다. 특히 모든 계층의 구성요소들은 서로 독립적(MECE, Mutually Exclusive & Collectively Exhaustive)인 관계이어야 한다. 그리고 달성하고자 하는 최종 목표가 최상위 계층에 위치하고 하위계층은 이를 위한 세부 기준 요소로 구성해야 한다. 그러나 목표와 의사결정 기준이 아닌 다른 항목이 계층으로 구성될 수도 있다. 2단계는 같은 계층에 있는 구성요소들에 대한 상대적 평가를 통해 각각의 구성요 소들의 상대적 중요도(weight)를 산출해야 한다. 이때 비율의 척도로 쌍대비교를 하며, 고유벡터(eigenvector)의 개념을 활용하여 중요도를 계산할 수 있다. 3단계는 도출된 가중치에 의해 대안별로 평가하여 대안별 최종점수를 산출하여 정량화한다. 다음으로 논리적 일관성(logical consistency)을 검증을 실시한다. 만약 대안들 사이의 상대적 중요도를 판단하는데 일관성이 유지되지 못하면 대안 평가의 오류가 발생할 가능성이 증가하게 될 것이다. 따라서 일관성 유지 판단 시에는 일관성 비율(CR, Consistency Ratio)에 대해 일반적으로 CR이 0.1 이하의 매우 낮은 경우에만 수용 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 Saaty & Kearns 등의 연구 결과에 따르면 CR 값이 0.2 이하에서도 일관성이 유지된다고 볼 수 있으며 이 기준은 다른 연구에서 검증 되었다^[14,15].

AT 부대 공격용 드론에 대한 전투 수행기능별 중요도를 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

첫째, 공격용 드론은 기동, 화력, 정보, 지휘/통제, 방호, 작전지속지원 순으로 중요도가 높았으나 기동, 화력, 정보 기능의 중요도는 거의 비슷하였다. 하지만 방호와 작전지속지원 기능은 중요도가 매우 낮았다.

둘째, 전투 수행기능별 중요도는 기동은 항속거리와 전천후 비행능력, 화력은 투하용 소형폭탄과 기체충돌, 방호는 스텔스 기능, 정보는 EO/IR 센서, 지휘 및 통제기능은 C4I 체계 연동, 작전지속지원은 배터리 측정 요소의 중요도가 높았다.

셋째, 측정 요소별 우선순위에 복합가중치를 적용하여 전문가 집단의 최종적인 의견을 분석해본 결과, EO/IR 센서를 탑재하여 주·야간 임무 수행이 가능하며, C4I 체계와 연동하여 지휘/통제를 받아 소형폭탄 또는 기체충돌로 위협을 제거할 수 있는 공격용 드론이 필요함을 알 수 있었다.

넷째, 본 연구결과를 토대로 Fig. 1, 2와 같이 공격용 드론의 가상 전투시나리오를 제안하였다.

본 연구의 한계점으로는 이러한 분석을 통해 드론의 구체적인 작전요구성능 도출에는 도달하지 못하지만 관련 기술 및 소요예산, 작전 환경 등을 고려한 추가적인 세부 연구가 필요하다. 단, 기획 단계에서 본 연구의 결과를 반영한다면 군의 ROC, 운용요구서(ORD, Operational Requirements Document) 작성과 연구개발 전략을 수립하는데 활용하여 효율적인 전력화 사업의 중요한 자료가 될 것으로 판단한다.