미래전에 대비한 함정 전투체계 발전방향

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김진우(해군대령, 컴퓨터공학박사)

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1. 서론​

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  오늘날 과학기술은 무어의 법칙(Moors' Law)처럼 반도체 집적도가 매 18∼24개월마다 2배 이상 증가하며 광케이블을 이용한 전송용량은 12개월 주기로 2배 이상 증가하는 추세이다. 이러한 급속한 정보통신기술의 발전은 군사기술에도 급속한 변화를 가져왔다.
  전투체계는 동시 다발적인 전투 상황에 적절히 대처하기 위하여 함정에 탑재되는 센서, 무장, 지휘 및 무장통제 장비 그리고 기타 탑재 장비 등 각 무기체계의 독립적인 기능, 성능 및 특성을 유지하면서도 단일 무기체계로 통합하는 무기체계의 집합체(集合體)이다. 공중, 해상 및 수중으로부터의 복합적 상황에 대응하기 위하여 함정이 보유한 모든 센서 및 무장 등을 최대한 효율적으로 통제/분배하여 최적의 대응을 할 수 있도록 하는 것이 바로 전투체계의 중요한 역할이라고 볼 수 있다.
  사격통제체계는 표적과 교전 시에 제한적으로 사용되는 소규모 자동화체계라 한다면, 지휘통제체계는 함정의 전술적 운용에 사용하기 위해 개발된 것이다.
  1980년대에 이르러 서로 다른 용도로 개발되어 왔던 두 가지 체계가 마이크로프로세서의 급속한 발달에 따른 컴퓨터의 연산능력 향상과 데이터 통신기술의 발전으로 하나의 네트워크를 통해 연동 및 통합이 가능해졌다.
  또한, 소프트웨어 개발기술의 발전으로 지휘통제 기능과 무장통제 기능의 통합처리가 가능해졌으며, 과거에 센서ㆍ무장별로 별도의 통제 콘솔을 두었던 것을 다기능콘솔(MFC)로 통합하여 통제할 수 있게 되었다. 이와 같이 다기능콘솔을 통해서 모든 센서 및 무장체계의 정보를 통합하고 운용한다는 개념으로 발전된 것이『통합 전투체계』이다. 본고에서는 현대전에서 함정 전투체계가 가지는 중요성에 대해 고찰하고, 미래전에 대비한 해군 전투체계 요구능력을 설명하였다.     이를 토대로 필자가 생각하는 함정 전투체계 발전방향을 제시하고자 한다.

2. 현대전에서 함정 전투체계는 왜 중요한가?

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  현대전에서 함정 전투체계는 전투수행에 있어서 매우 중요한 의미를 가지고 있다. 이는 전투체계가 가지는 중요한 함의에 대해 전투체계 처리의 복잡성(複雜性)과 수행해야 할 능력(能力)적인 측면에서 설명해 볼 수 있다.
  첫째, 다수표적에 대해 동시 대응능력을 갖추기 위해서는 충분한 대응시간(Response time)의 확보가 선결(先決)되어야 한다.  충분한 대응시간을 확보할 수 있는 첫 번째 방법은 센서의 탐지거리와 무장의 사정거리를 길게 하여 원거리에 조기 탐지하고 교전 할 수 있는 능력을 갖추어 전투 공간(Battle Space)을 확대하는 방법이다.
 다른 방법은 운용자의 개입을 최소화하여 자료 처리장비의 연산능력 개선을 통해 시간을 확보하는 방법이다.
 즉,「탐지-추적-식별-위협평가-무장할당-교전」의 주기(시간)를 단축한 신속 정확한 전투체계 능력을 의미한다. 이는 현대전장에서 전승의 핵심 요건으로 대두되고 있다. 이와 같이 현대ㆍ미래전장에서의 교전 개념은 “기존의 공간적 요소에서 시간적 요소가 더해진 개념”이라고 말할 수 있다.
 기존 전투체계와 이지스 전투체계를 비교했을 경우, 위협에 대한 대응시간의 관점에서 탐지에서 유도탄 발사까지의 주기는 탁월한 이지스 전투체계 SPY 레이더의 탐지 및 신호처리 능력, 전투체계 탐지(Detection) ↔ 교전(Engagement) 간 프로세스의 능력 차이로 약 1/5∼1/6정도로 확연히 단축되어 있다.
  둘째, 시간과 공간에 따른 교전 개념이 변화되고 앞서 설명한 표적의 조기 탐지 및 식별, 전투공간 확대로 인해 폭발적으로 증가한 표적정보 처리량으로 복잡도가 증가하고 제한된 함정자원(Resource)을 활용하여 최적의 센서 및 무장으로 위협에 대응해야 된다는 문제를 들 수 있다. 바로 그에 대한 해결점이 전투체계의 능력이라고 볼 수 있다.  
  셋째, 위협 우선순위(Priority) 및 자함의 무장 간섭회피를 고려하여 성분작전별 센서 및 무장할당간 조합을 최적의 요격 확률(Kill Probability)로 극대화할 수 있는가의 관점에서 전투체계의 역할은 매우 중요하다. 위협평가에 따른 무장할당은 식별된 위협 표적에 대해 추적 센서와 무장을 짝 지우는 협조과정이며, 위협의 수가 증가할수록 과정은 더욱 복잡해진다.
  함정이 해상에서 직면하는 다수 위협의 공격 유형은 여러 위협이 서로 다른 방향에서 거의 동시에 도달하는 파상공격(Wave Attack)과 여러 위협이 동일한 방향에서 시간간격을 두고 공격하는 연속공격(Stream Attack)으로 나눌 수 있다.
  파상공격에 대한 방어는 추적센서 및 무장의 방어구역을 서로 방해되지 않도록 무장간섭을 고려하여 교전을 수행하는 것이고 연속공격에 대한 방어는 추적 센서와 무장 간의 조합에 종심방어(Defense in Depth)개념을 적용하여 사거리가 긴 무장은 원거리 표적에 할당하고, 사거리가 짧은 무장은 근접 표적에 할당한다.
  넷째, 기존정보와 신규정보간 연관성 분석에서의 전투체계는 논리적인 표적식별 처리과정을 통해 중요한 역할을 한다.
  요구되는 엄청난 계산량을 감소시키기 위해 전투체계는 센서를 통해 새롭게 입수되는 표적정보와 기존에 보유중인 추적정보와의 연관성을 미리 조사하여 정제화(Refinement)함으로써 계산량을 줄여준다.
  즉, 두 정보사이의 연관(Association)을 조사하여 가장 연관확률이 낮은 순으로 표적정보를 제거하여 가장 확률이 높은 표적정보와 추적경로를 연관하여 새로운 추적정보를 생성하는 것이다.

<그림 1> 다수 위협상황에서 복합전 양상

  마지막으로, 복합전(Composite warfare) 상황 하에서 각 성분작전 조정관별 신속한 분권 통제를 위해 전투체계의 두뇌인 전투관리체계는 전투상황에 대한 지휘·통제 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 현대전은 종전의 단일교전 개념이 아니라, 대함전, 대공전, 대잠전, 대탄도탄전 등이 동시에 이루어지는 복합전 교전양상이다. 예를 들어 복합전 상황은 작전을 지휘하는 지휘관이 모든 상황을 개입해서 처리할 수가 없는 상황이다.  여기에 운용자의 개입 최소화를 위해 위협 신속대응을 위한 전투체계 자동 임무수행조건인 독트린(Doctrine)을 활용하는 것이다. 임무수행 전, 기 계획된 대응절차(Pre-Planned Response)를 사전에 설정하고 위협에 따라 자동 대응시스템을 적용한다.
  즉 복합전 지휘관은 각 성분작전조정관에게 상황별 지휘·통제권한을 위임하고 필요시 개입하는 것(Command by Negation)으로 위협에 대해 신속하게 전투체계가 대응토록 하는 것이다.
  그림 1은 대공위협에 따른 광역방어 - 구역방어 - 점방어 순으로  거리대별 축차적 대응개념의 대공전 상황과 대함 및 대잠전이 동시에 이루어지고 있는 매우 복잡한 복합전 상황을 예시하고 있다. 이와 같은 제한된 상황 및 조건하 에서 다수위협에 대한 자함 생존성(生存性)을 강화하는 차원에서 전투체계의 역할은 매우 중요하다고 볼 수 있다.
  따라서 복잡한 전장 환경에서 전투 공간, 시간의 효율적인 사용을 통한 최적의 전투체계 운용과 함정 생존성을 강화하는 것이 바로 함정 전투체계의 핵심이다. 이를 달성하기 위해서는 운용자의 함정 전투체계 이해가 반드시 선결되어야 하며 전승을 보장하는 핵심 요건임을 결코 잊어서는 안 될 것이다.

3. 미래전에 대비한 함정 전투체계의 요구능력

  오늘날 해상 전투환경은 네트워크를 기반으로 전투공간 광역화와 함께 대공･대함･대잠 및 전자전을 동시에 수행해야 하는 복합전 양상을 보이고 있다. 특히 전통적인 대양작전에 부가하여 연안중심의 합동작전이 해군의 중요한 임무로 부각되고 있다.
  이에 따라 해군함정은 육･공군 전력들과 네트워크 연결을 통해 합동작전을 수행할 수 있는 능력을 갖추도록 요구 되고 있다. 또한, 정밀 유도무기와 무인무기체계의 발전은 함정의 임무수행에도 영향을 미치고 있어 함정 전투체계의 역할과 기능도 변화되고 있다. 이러한 변화추세가 함정 전투체계 발전에 미치는 영향을 확인하기 위해 함정이 수행해야 할 성분작전별 전투체계 요구능력을 분석하였다.

가. 대함전
  대함유도탄은 속력, 사정거리, 종말유도 기술의 향상에 따라 미래 대함전의 주 무기가 될 것이며 대함유도탄 운용능력 향상을 위하여 원거리 표적 획득능력(Over the Horizon Targeting)이 요구될 것이다.
  표적정보 획득수단으로는 위성, 항공기, 무인항공기 등이 중점적으로 운용될 것이며, 특히 무인체계의 이용이 보편화될 것이다. 이에 따라 함정 전투체계는 탑재헬기, 무인항공기 등 표적 획득수단과 직접 연동할 수 있는 전용 Data Link를 운용하게 될 것이다.
  대함유도탄의 특성상 공격이 제한되는 연안근접표적과 소형표적 공격 에는 함포가 운용될 것이다. 미래의 함포는 사거리 연장, 함포탄 유도기능 추가 등을 통해 사정거리와 명중률이 비약적으로 발전할 것이며, 머지않는 미래에는 전자기포(Rail Gun)​ [전자기포(Rail Gun): 화약을 이용한 추진력 대신 전자기력을 이용하여 사출탄 추진력을 가속화 시키는 차세대 신개념 포] 출현 및 레이저포 등 지향성 에너지무기가 실용화될 가능성이 크다.[ James C Burrsert, “Role of Anti-ship Missile & Naval gun” , (Naval Force IV, 2014) p.14.}이러한 변화에 따라 함정 전투체계에는 원거리 정밀사격 기능, 함포탄 유도를 위한 지령통신기능(UpㆍDown link)과 지향성 에너지 무기 등 신개념 무기체계를 통제할 수 있는 능력이 요구될 것이다.

<그림 2> 통합전력 운용의 대잠전 양상

다. 대공ㆍ대탄도탄전
  해면밀착형 저고도 유도탄(sea skimmer), 탄도탄, 무인공격기 등 항공무기체계의 위협은 함정의 최고도 대공전 수행능력 향상을 요구하고 있다.
  이에 따라 함정 전투체계는 대응시간의 단축, 동시대응 능력 증대, 함대공유도탄 통제능력 향상 등 대공전 능력의 발전이 지속적으로 요구된다. 또한, 대함유도탄이 복합탐색기에 의한 대전자전 능력 향상, 유도제어의 정밀화 및 인공지능화, 스텔스화, 초고속화, 장사정화 등 기술이 발전함에 따라 이에 대한 방어능력은 함정의 필수적인 생존능력 으로 요구될 것이다.
  함정 생존능력에 더하여 최근에 대탄도탄 탐지ㆍ추적 능력은 물론 요격능력까지 요구되고 있다. 탄도탄은 원거리, 초고고도, 초음속 등의 특징을 가지고 있으므로 이에 대응하는 위해 센서, 무장, 전투관리체계의 능력 확장을 위한 총체적인 발전이 시급하다.

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라. 대지전
  미래 해전은 대양에서의 함대 결전보다 연안에서 합동작전 바다로부터 군사력(Power from the Sea)의 개념의 일환으로 해군 단독작전에서 육·공군간의 합동작전으로 변모되어 해양통제(Sea Control)에서 해양우세 및 지상전에서의 우세(Supremacy on Land)달성으로 해군의 역할이 확장되고 있음.
에 중점을 두고 수행될 것이다. 또한, 네트워크와 정밀 유도무기를 이용한 효과중심작전(EBO) EBO(Effect Based Operations, 효과중심작전) , 적의 모든 군사력을 파괴하는 소모전·섬멸전이 아니라, 敵의 핵심체계를 무력화시킴으로써 최소한의 시간과 비용으로 적의 통제를 달성하는 작전개념
 개념에 따라 敵의 핵심노드(Key Node)를 직접 공격하는 형태로 발전되고 있다.
  이에 따라 최근 건조되는 수상함정은 함대지 정밀유도탄, 사거리 연장탄, 전자기포 등을 탑재하고 있으며, 잠수함은 잠대지 유도탄을 탑재하여 지상의 전략목표를 타격할 수 있는 능력을 확보하고 있다.
  그러므로 효과적으로 대지전을 수행하기 위해 전략표적을 식별하는 정찰･감시 자산과 원거리･정밀 타격자산을 효과적으로 통제할 수 있는 함정 전투체계의 능력이 요구되고 있는 것이다.

4. 함정 전투체계 발전방향에 대한 제언

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  전투체계는 플랫폼에 탑재된 전 센서, 무장, 통신, 항해체계를 하나의 네트워크로 통합하고, 운용에 있어 그 성능을 극대화한 복합 무기체계이다.  또한 함정에 탑재된 센서 및 무장체계를 포함하여 서로 다양한 장비가 네트워크를 통해 통합 성능이 발휘되는 통합체계(SoS : System of System)라고 볼 수 있다.
  이는 함정의 전투력 발휘와 더불어 다중위협 하에서 함 생존성을 보장하기 위한 핵심체계이며, 현대, 미래전쟁 수행의 필수요소라 할 수 있다. 따라서   전투체계의 중요성을 인식하여 전투체계가 우수한 성능을 발휘토록 부단한 연구개발을 지속해 나가야 할 것이다.
  현대, 미래전에서 함정 전투력을 극대화하기 위한 함정 전투체계의 발전방향을 다음과 같이 제언 해 보고자 한다.
  첫째, 모든 센서와 무장을 통합제어하고, 실시간(Real time)의 대용량 정보를   즉각 처리 가능한, 보다 고효율의 분산식(Distributed) 정보처리 구조를 적용한 통합 전투체계 개념을 적용하여 발전해나가야 한다. 즉 센서와 무장을 상호 연계하여 제반 전투력의 승수효과(Synergy)를 극대화 할 수 있는 통합전투성능(Total Combat Capability)을 구현할 수 있어야 한다는 것이다.
  둘째, 과학기술발전과 전장환경 변화와 연계하여, 네트워크 중심전(NCW)을 구현하기 위해 네트워크 능력이 강화된 협동교전능력체계(CEC)를 구축하고, 유도무기 무장통제능력을 향상시켜야 한다.
  셋째, 위협표적의 스텔스화 및 고기동성 추세에 대응하기 위한 센서의 탐지 능력 증대와 운용자 개입을 최소화하여 탐지 - 추적 - 식별 - 위협 평가 - 무장할당 - 교전의 주기(시간)을 단축하여 위협에 대한 신속한 전투체계 대응능력을 강화 하여야 한다.
  넷째, 상호운용성(Interoperability), 체계통합성(System Integration)을 고려 하여 표준화된 구성품을 사용하고 주요기능을 이중화 또는 다중화하여 다기능성 및 생존성을 향상시켜야 한다.
  다섯째, 4차 산업혁명 인공지능(AI), 사물 인터넷(IoT), 빅 데이터, 모바일 등 첨단 정보통신기술이 경제·사회 전반에 융합되어 혁신적인 변화가 나타나는 차세대 산업혁명, 4차 산업혁명은 초연결(Hyper-connectivity)과 초지능(Super-intelligence)을 특징으로 하여 기존 산업혁명에 비해 더 넓은 범위(Scope)에 더 빠른 속도(Velocity)로 크게 영향(impact)을 미친다.
과 연계하여 의사결정을 자동화한 인공지능(Artificial Intelligence) 접목 기술과 가상화(Virtual Machine) 기술을 폭넓게 적용하여야 한다.
 마지막으로 표준화된 운영체제, 네트워크, 처리장치, 전시장치 등 컴퓨팅환경을 함정내 전 시스템에 공통 적용하여 전투체계, 함정통제체계, 기관 제어체계 등 함정 개별단위체계를 네트워크로 통합운용이 가능한 통합 함정 컴퓨팅 환경을 구축해야 할 것이다.

5. 결론

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  현대의 전장은 지상･해상･공중의 3차원 공간으로부터 우주･사이버 공간이 포함된 5차원으로 확대되고 있다. 무기체계는 과학기술의 발전과 연계하여 전장 환경 변화에 대응하기 위해 급속한 발전을 이루어왔다.  
  수중, 수상, 공중의 입체적인 전장에서 공간(空間)과 시간(時間)의 우위에 있는 자가 전장을 주도하게 되고, 먼저 보고 조기에 결정하여 공격을 하여야만 전투에서 승리를 보장받을 수 있다. 또한, 제한된 시간 안에서 복잡한 상황을 정확하고 신속하게 판단하고, 여러 종류의 위협과 동시에 교전을 수행해야하기 때문에 고도로 발전된 전투체계의 도움 없이는 교전 자체가 힘들어지는 상황이 되었다. 군사과학기술의 집약체인 함정(艦艇)은 이러한 변화와 밀접하게 연관 되어 있으며, 함정의 전투력이나 지휘통제능력을 통합하고 조정하는 함정 전투체계는 이러한 변화에 직접적으로 연관되어 있다.
  전장 환경은 더욱 복잡해지고 전투의 진행속도는 빨라지고 있어 함정은 통합된 지휘통제 능력을 요구받고 있다. 함정의 임무에 따라 자함 및 전단의 지휘통제, 자원관리, 임무계획, 상호협조 능력까지도 요구되고 있다.
  함정 전투체계는 함정의 두뇌 역할을 수행한다. 모든 함정의 탑재 센서를 비롯하여 무장 및 기타 장비들을 통합해 이들로부터 획득되는 정보를 종합적으로 분석하고, 또한 이미 구축된 데이터베이스의 정보들을 활용해 대함전·대공전·대잠전·전자전·대지전 등의   성분작전 수행에 필요한 전술편집, 교전계획 수립, 지휘권고 및 무장할당 등 표적탐지에서 교전에 이르기까지의 전 과정을 대부분 자동적으로 수행하기 때문에 통합전투체계는 현대전에 없어서는 안 될 핵심체계이다.
  함정 전투체계 운용능력은 전투의 성패(成敗)와 직결되며, 그에 따른 전투원의 전투체계에 대한 완벽한 이해는 선택이 아닌 「필수 요소」라고 볼 수 있다.

 
<참고문헌>

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Norman Friedman, “The Naval Institute Guide to World Naval Weapon Systems”, Annapolis : Naval Institute Press, 2006.
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Jin-woo, Kim,“Combat System Integration Framework for Improving the Interoperability among the Heterogenous Function”, IEEE, SCI Journal 2007.

日, 世界の艦船, 2017. 
Jane’s Fighting ship, 2017.
해군본부, 『함정 전투체계 발전방향』, 대전 : 해군본부, 2010.
국방과학연구소, “해군 전투체계 기술현황 및 발전방향”, 2013.
전투체계학교, 『함정 전투체계 이해』, 진해 : 해군 교육사, 2013.
김진우, 권태호, 주성휘, 최정민 『전투체계 원리와 이해』, 진해 : 해군 교육사, 2016.
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