무기체계 획득·운영 연계를 감안한 장비유지비 분석 및 안보 불안정이 국방예산에 미치는 영향 연구 = Analyzing Equipment Maintenance Cost with Weapon System Acquisition?Operation Linkage and the Effects of Security Instability on Defense Budgeting

국문 초록 (Abstract)

국가 안보 및 군사력 유지를 위한 국방정책 결정 과정에서 무기체계 획득과 운영 부문 간의 비용분석 연계 강화, 안보 상황 변화를 고려한 적정 예산 평가 및 정비 지원 방안 마련 등은 전략적 의사결정의 필수적인 요소이다. 본 연구는 국방 분야 내 다양한 부문 간의 상호작용을 정량적으로 분석함으로써 체계적인 국방 예산 편성과 무기체계 획득 및 운영 부문 정책 수립에 기여하고자 하였다.
본 논문은 세 가지 주요 연구를 바탕으로 구성되었다. 첫 번째 연구는 수상함 장비유지비 분석 방법론을 개발하여, 무기체계 획득 초기 단계에서 장비유지비를 보다 정확하게 예측할 수 있도록 하였다. 이를 위해 획득 초기 의사결정에서 고려 가능한 비용인자와 비용 간의 관계를 분석하여 장기적인 장비유지비 추이를 파악할 수 있도록 세 단계로 구성된 방법론을 설계하였다. Step 1은 SWBS별 획득비 대비 연평균 장비유지비 비율을 통해 일차적으로 장비유지비를 추정하고, Step 2에서는 경과연수, 출동·훈련일수, 국외장비 비율, Step 3에서는 엔진 및 발전기 내구성이 장비유지비에 미치는 영향을 고려하여 보다 정밀한 분석을 수행할 수 있게 하였다.
두 번째 연구는 자연어 처리 기법을 이용해 국내외 안보 불안정성을 수치화하고, 방위력개선 및 전력운영 예산에 미치는 영향을 분석하였다. 다변량 시계열 및 충격반응 분석을 수행한 결과, 북한 도발은 충격 발생 후 t+3 시점에 방위력개선 예산에 가장 유의미한 (+) 영향을 미쳤지만 전력운영 예산에는 유의미하지 않거나 약한 (-) 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 국제안보 불안정성 심리 변화가 두 예산에 미치는 영향은 유의미하지 않게 나타났다. 국방기획관리 제도와의 연계 시, 충격반응 결과는 중기기획, 계획 및 예산단계 측면에서 정책적인 활용 가능성을 모색하는 것이 적절할 것으로 판단된다.
마지막으로 세 번째 연구는 북한의 해상도발 충격을 자연어 처리 기법으로 수치화하여 함정 엔진 운영시간 및 SWBS200 장비유지비에 미치는 영향을 분석하였다. 구조적 VECM을 사용하여 충격반응 분석을 수행한 결과, 해상도발 충격은 전투함의 경우 개스터빈 운영시간에 (+) 영향, 디젤엔진 운영시간에는 (-) 영향을, 지원함의 경우 디젤엔진 운영시간에 (+) 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 또한 부대정비비와 야전창정비비 간 충격반응 차이도 확인되어 정책적으로 정비 단계별 대응이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다.
종합해 봤을 때 본 연구는 국방 분야의 각 단계별 연계 가능성을 정량적으로 분석함으로써, 수명주기비용을 고려한 무기체계 획득 의사결정 지원, 국내외 안보 불안정성에 대응한 효과적인 국방 예산 편성 및 함 정비 정책 수립 등에 기여할 수 있을 것으로 생각한다. 본 논문의 연구 방법론과 분석 결과가 국방정책 결정자 및 연구자들에게 실질적인 참고 자료로 활용되기를 바란다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the formulation of national defense policy aimed at maintaining national security and military capability, strengthening the linkage of cost analysis between weapon system acquisition and operational domains, assessing appropriate budget levels in consideration of evolving security environments, and establishing effective maintenance and support measures are essential elements of strategic decision-making. This study aims to contribute to the development of more systematic policies for budget allocation, acquisition, and operation by quantitatively analyzing the interactions among various sectors within the defense domain.
This dissertation is composed of three major studies. The first study develops a methodology for analyzing the maintenance costs of naval vessels, enabling more accurate predictions of such costs during the early stages of weapon system acquisition. To this end, a three-step methodology is proposed, which analyzes the relationships between cost-driving factors and maintenance costs considered during early acquisition decision-making, allowing for a comprehensive understanding of long-term cost trends. Step 1 provides a preliminary estimate of maintenance costs based on the ratio of annual average maintenance cost to acquisition cost by SWBS(Ship Work Breakdown Structure). Step 2 incorporates factors such as elapsed years, number of operational and training days, and the proportion of foreign equipment. Step 3 further refines the analysis by considering the durability of engines and generators and their impact on maintenance costs.
The second study utilizes natural language processing(NLP) techniques to quantify domestic and international security instability and analyzes its impact on defense acquisition and operations budget. A multivariate time series and impulse response analysis revealed that North Korean provocations had a significant positive impact on the defense acquisition budget at t+3 following the shock, while their impact on the operations budget was either insignificant or slightly negative. Moreover, shifts in international security sentiment did not show a statistically significant influence on either budget. When linked to the PPBES(Planning, Programming, Budgeting, Execution System), the results suggest potential applicability in policy formulation during the mid-term planning, programming, and budgeting stages.
The third study quantifies the impact of North Korea provocations at sea using NLP techniques and analyzes their effects on naval engine operation hours and SWBS200-level maintenance costs. Employing a structural vector error correction model(VECM) for impulse response analysis, it was found that maritime provocations had a positive impact on gas turbine operation hours and a negative impact on diesel engine operation hours for combat ships and a positive impact on diesel engine operation hours for support ships. Differences in the response between organizational-level and depot-level maintenance costs were also identified, indicating the need for tailored policy responses at each maintenance level.
Overall, this research quantitatively explores the potential for interlinkages across phases of the defense domain. It is expected to aid decision-making for weapon system acquisition with a life-cycle cost perspective, support more efficient defense budgeting that takes into account evolving security environments, and inform naval maintenance policy development. Furthermore, the methodologies and findings of this dissertation aim to serve as practical references for defense policymakers and researchers.

목차 (Table of Contents)

• 초록 i
• Abstract iii
• 서문 vii
• 목차 viii
• 표 목차 xii
• 그림 목차 xvi
• 제 1 논문
• 수상함 장비유지비 분석 방법론 연구: 획득단계와의 연계 및 비용인자와 비용간 관계 파악을 중심으로
• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 수상함 장비유지비 분석 방법론 개발 방향 3
• 1. 복합무기체계 특성 및 획득 단계와의 연계를 고려한 SWBS 활용 4
• 2. 비용인자와 장비유지비 간 인과관계에 초점 6
• 3. 가용 정보 수준을 고려한 분석 모델 개발 7
• 4. 함정 데이터 특성 및 제한사항을 고려한 개발 8
• Ⅲ. 분석 자료 9
• 1. 자료 원천 9
• 2. 비용인자 10
• Ⅳ. 분석 방법론 13
• 1. Step 1 15
• 2. Step 2 16
• 3. Step 3 20
• Ⅴ. 신규 수상함 적용 예시 28
• Ⅵ. 결론 31
• 부록 33
• A. SWBS(Ship Work Breakdown Structure) 33
• B. 국방 비용분석 상용 전산모델 34
• 참고문헌 36
• 제 2 논문
• 국내외 안보 불안정성이 국방예산에 미치는 영향 분석 및 국방기획관리 제도와의 연계
• Ⅰ. 서론 38
• Ⅱ. 선행연구 검토 40
• 1. 국방예산 관련 선행연구 40
• 2. 방법론 관련 선행연구 42
• 1) 국방부문 시계열 분석 42
• 2) 국방부문 자연어 처리 분석 43
• Ⅲ. 분석 자료 45
• 1. 국방예산 데이터 45
• 2. 북한도발 및 국제 안보 불안정 관련 데이터 46
• 1) 북한도발 영향력 지수 46
• 2) 국제안보 불안정 심리 지수 52
• Ⅳ. 분석모형 및 결과 57
• 1. 북한도발 시계열 분석 57
• 1) 단위근 검정 및 공적분에 대한 고려 57
• 2) 단기 제약 설정 61
• 3) 충격반응 함수 분석 결과 63
• 4) Dynamic OLS를 활용한 강건성 분석 67
• 2. 국제안보 불안정 시계열 분석 72
• Ⅴ. 국방기획관리 제도와의 연계 75
• Ⅵ. 결론 81
• 부록 84
• A. NLP 수행 기초자료 84
• B. NKPII 및 ISSVI 세부 그래프 90
• C. 방위력개선 및 전력운영 예산 세부 항목 활용 92
• D. Dynamic OLS 활용 94
• 참고문헌 96
• 제 3 논문
• 북한 해상도발 충격에 따른 함정 엔진 운영시간 및 장비유지비의 동태적 변화 분석 연구
• Ⅰ. 서론 103
• Ⅱ. 선행연구 검토 105
• Ⅲ. 분석자료 106
• 1. 북한 해상도발 106
• 2. 함형 엔진 운영시간 및 장비유지비 데이터 108
• 1) 함형 엔진 운영시간 108
• 2) 함형 SWBS200 장비유지비 109
• Ⅳ. 분석모형 결과 및 시사점 111
• 1. 북한 해상도발 시계열 분석 111
• 1) 단위근 검정 및 공적분에 대한 고려 111
• 2) 단기 제약 설정 114
• 3) 충격반응 함수 분석 결과 116
• 4) 강건성 분석 127
• 2. 함정 정비단계 및 수리부속 소요 관련 시사점 130
• Ⅴ. 결론 132
• 부록 135
• A. 북한 해상도발 키워드 135
• B. 북한 해상도발, 엔진 운영시간, 장비유지비 활용 충격반응 결과 136
• C. 부대/야전창정비비 활용 시 충격반응 결과 139
• D. 엔진/엔진 외 정비비 활용 시 충격반응 결과 142
• E. 중고가/저가 정비비 활용 시 충격반응 결과 145
• F. 강건성 분석 148
• 참고문헌 153