무차별 대입법 기반 탄도미사일 요격 시점 도출 알고리즘에 관한 연구 = Study on the Interception Timing Determination Algorithm for Ballistic Missiles Based on Brute-Force Method

국문 초록 (Abstract)

탄도미사일은 비행 특성상 교전 시간이 매우 제한적이며, 이에 따라 요격 시점을 정량적으로 분석할 필요성이 제기되고 있다. 기존 운용 방식은 경험·제원 중심 판단에 의존하는 경향이 있어, 실제 교전 조건에서 변하는 요격 성공 가능성을 충분히 반영하기 어렵다. 본 연구는 요격 요소를 정량화하여 시간 영역에서 비교할 수 있는 기준을 마련하고, 이를 통해 요격 시점을 도출하는 절차를 제시한 다. 우선 SCUD-B 제원을 기반으로 중력 보정, 공기 저항, 지구 곡률을 반영하여 탄도미사일 비행 궤적을 모델링하였다. 이후 요격요소(Kill Radius, 요격 고도, LOS Rate)를 정의 및 정량적 형태로 표현하였고 이를 기반으로 매 시점 별 Hit probability를 도출하였다. 이 값은 교전 조건의 변화를 반영한 요격 성능 지표로 활용된다. 도출된 Hit probability는 무차별 대입법을 통해 탐지 이후 전체 시간 영역에서 전수 탐색되었다. 모든 시점을 동일한 기준에서 평가함으 로써, Hit probability가 최대가 되는 시점을 요격 시점으로 정의하였다. 시뮬레이션 결과, 본 연구에서 설정한 시나리오에서는 탐지 이 후 약 36초 지점에서 Hit probability가 최대가 되는 것으로 나타났다. 본 연구는 요격 요소를 정량적으로 평가하고, 요격 시점을 체계 적으로 도출할 수 있는 방법을 제시한 점에 의의가 있다. 제안된 절차는 특정 무기체계에 한정되지 않으며, 여러 요격체나 방어체계를 활용한 다양한 교전 시나리오로 확장하여 적용할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 탄도미사일 궤적 모델링 6
• 2.1 모델링 개요 6
• 2.2 구성 요소 7
• 2.2.1 좌표계 7
• 2.2.2 상태 변수 7
• 2.2.3 외력 요소 8
• 2.3 운동방정식 9
• 2.3.1 상태벡터 및 속도 9
• 2.3.2 외력(항력/중력) 성분 분해 9
• 2.3.3 운동방정식(E.O.M) 9
• 2.3.4 상태방정식 10
• 2.3.5 RK4 수치 적분 적용 10
• 2.4 모델링 시뮬레이션 11
• 2.4.1 초기 조건 및 파라미터 설정 11
• 2.4.2 시뮬레이션 조건 12
• 2.4.3 비행특성 산출 12
• 2.4.4 시뮬레이션 결과 13
• 제3장 Hit probability 기반 요격 요소 통합 모델 16
• 3.1 Hit probability 개요 16
• 3.2 Hit probability 구성 요소 17
• 3.2.1 용어 정리 17
• 3.2.2 요격 요소 1. Kill Radius 19
• 3.2.3 요격 요소 2. 요격 고도 21
• 3.2.4 요격 요소 3. LOS Rate 25
• 3.3 Hit probability 도출 27
• 3.3.1 요격 요소의 점수화 27
• 3.3.2 민감도 분석을 통한 상대적 기여도 산출 28
• 제4장 시뮬레이션 30
• 4.1 시뮬레이션 시나리오 30
• 4.2 파라미터 설정 31
• 4.3 시뮬레이션 구성 32
• 4.4 시뮬레이션 결과 34
• 4.5 시뮬레이션 결과 분석 37
• 제5장 결론 및 향후 연구 39
• 5.1 결론 39
• 5.2 향후 연구 40
• 참 고 문 헌 41
• ABSTRACT 43