C4I 기본이해

253

9

모델링/시뮬레이션(M&S)과 C4I

9.1. 모델링/시뮬레이션 (M&S) 개념

일반적으로 모델링/시뮬레이션은 모의의 대상이 되는 실제 시스템과

이를 표현하는 모델, 실제로 모의를 수행하는 시뮬레이터로 구성된다. 실

세계의 모든 객체와 현상을 (즉, 실제 시스템) 모델로 표현하는 과정 또는

행위를 모델링이라 하고, 이 표현된 모델을 이용하여 실세계 시스템의 현

상들을 모의하는 과정을 시뮬레이션이라 한다 (<그림 9-1> 참조).

실세계의 시스템들은 그 시스템을 구성하는 요소들 (엔티티 또는 액

터라고 부름), 이 구성요소들의 행동패턴과 구성요소들 사이의 자연스런

상호작용을 통해 사건들이 (이벤트) 일어나고, 그 사건들의 결과로 시스템

의 출현적 현상들이 발생하고 진화한다. 이러한 실세계의 구성요소의 행

동과 상호작용, 사건들에 의해 야기되는 시스템 현상들은 통상 정량적으

로 (수학적으로) 표현될 수 있다. 이렇게 수학적으로 시스템의 자연적 현

상을 표현하는 과정을 모델링이라 부르며, 수학적으로 표현된 결과를 모

델이라 부른다. 최근에는 이들 수학적 표현을 컴퓨터 프로그램으로 만들

어 놓은 것을 모델이라 부르는 경향이 더 강하다. 그러나 매우 복잡한 시

스템의 경우에는 구성요소의 행태와 관계를 수학적으로 표현하기가 매우

어려우며, 때로는 불가능한 경우도 많다. 이러한 수학적 모델의 약점을 보

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

254

완하기 위해 최근에는 객체의 행동패턴을 중점적으로 표현하는 소프트웨

어 에이전트를 만들어 시뮬레이션 모델에서 사용하기도 한다.

이들 컴퓨터프로그램 모델들을 (소프트웨어 에이전트 포함) 모아 특

정시스템의 특정현상을 모의하는 과정을 시뮬레이션이라 부르며, 이 시뮬

레이션 과정을 수행할 수 있도록 소프트웨어, 하드웨어, 실제장비, 시설,

인원, 절차 등을 집합적으로 모아 놓은 것을 시뮬레이터라고 부른다.

시스템 모델 시뮬레이터

•실세계의 구성요소•구성요소의 행동패턴•구성요소의 상호작용

•정량적 (수학적) 표현•컴퓨터프로그램•소프트웨어 에이전트

•소프트웨어•하드웨어•실제장비•시설/인원/절차

모델링 시뮬레이션

실세계 현상의정량적 (수학적)

표현

실세계 현상을모델을 이용하

여 모의

<그림 9-1> M&S의 구성요소 : 시스템-모델-시뮬레이터.

모델링/시뮬레이션 기술을 군사업무에 응용할 수 있는 분야는 매우

다양하다. 예를 들어, ○1 훈련연습 – 개인의 숙달훈련, 팀/부대 훈련, 지휘

통제 훈련연습, ○2 군사작전 – 개념계획 및 작전계획, 임무계획, 임무연습,

○3 교리발전 – 전력배합, 전술 및 절차, 시나리오 개발, 무기체계 배치, ○4

연구개발 – 선행개념 평가, 체계요구 정의, 인간공학적 요소 정의, 시제품

평가, ○5 전력구조 – 전투력 평가, 전력소요 정의, 무기체계 상충분석, ○6

시험평가 – 체계/구성요소의 개발시험평가 및 운용시험평가 등 매우 광범

위하게 적용할 수 있다.

군사업무에 응용되는 최근의 M&S 기술은 분산대화식 시뮬레이션

(DIS) 기법을 기반으로 라이브, 가상적, 구조적 모델들을 혼합하여 사용하

C4I 기본이해

255

는 개념이 주를 이룬다. 라이브 시뮬레이션은 야전에서 실제장비를 사용

하여 운용효과를 모의하는 해상훈련, 지휘훈련, 시험비행, 운용시험평가

등이 이에 속한다. 구조적 시뮬레이션은 컴퓨터 워게임 및 교전모델, 분석

도구 등을 사용하는 폐쇄형 분석모델 (예, TACWAR, JICM), 워게임 모델

(예, RESA, ITEM), 폭탄의 손상평가모델 등이 이에 속한다. 가상적 시뮬레

이션은 합성전장에서 교전하는 시뮬레이터와 전투원을 포함하며, SIMNET,

항공기조종 시뮬레이터, 가상시제품 (VP) 등이 그 예이다.

평가(양질의 의사결정)

작전/훈련(전투수행기량)

획득(수명주기단축,

비용 최적화)

합성전투공간 특성합성전투공간 특성

전쟁수준

전역수준

전투수준

임무수준

교전수준

공학수준

평가분석분야

작전지원분야

훈련분야

교리분야

군수분야

획득분야

시험평가분야

작전세력통합•아군, 적군, 기타

•라이브, 가상, 구조

물리적 환경표현•해상, 수중, 육상,

공중, 우주

연결성 제공•네트워크, 노드, 프로토콜

•실시간, 저속, 고속

다중 시나리오•전략/작전/전술

표준화•모델표준

•데이터표준•통신표준

라이브

구조적 가상적

<그림 9-2> M&S의 군사적 응용 비전.

M&S의 모의범위는 전력구조와 시험평가, 교리발전, 연구개발, 훈련

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

256

연습, 군사작전 분야에서 전쟁수준, 전역수준, 전투수준, 임무수준, 교전수

준 및 공학수준에서 라이브, 가상적, 구조적 모델들을 모의대상과 목표에

따라 적절히 조합하여 합성전투공간 (synthetic battlespace) 환경을 구성하여

사용할 수 있다. <그림 9-2>는 M&S의 군사적 응용에 관한 비전을 나타낸

것으로, 정책의사결정자들에게 양질의 의사결정지원을 위한 평가분야, 전

투원과 작전지휘부의 전투수행기량 및 지휘통제능력 향상을 지원하기 위

한 작전훈련분야, 미래시스템의 수명주기에서 획득주기를 단축하고 비용

의 최적화를 위한 획득분야에 중점을 두고 발전시켜야 할 것이다.

9.2. 작전분야의 M&S 사용

군사조직이나 민간조직에는 각기 다른 지휘통제 (C2) 프로세스를 갖

고 있지만, 기본적으로 계획수립, 연습, 집행, 사후강평 절차는 C2 프로세

스 안에서 공통적이며 이들 각 단계마다 시뮬레이션 기술을 적용할 수 있

다.

계획수립 단계에서는 참모들이 행동방책 (COA)을 개발하게 된다. 현

재 사용하는 방법은 참모들이 모여 여러 COA를 토의하는 Ad Hoc 프로세

스이다. 작전의 각 단계마다 행동-반응-대응 (ARC) 패러다임에 따라 분석

된다. 이 Ad Hoc 방법에는 여러가지 문제점을 안고 있다. ARC 패러다임에

의한 COA 분석효과는 계획에 참여하는 여러 참모들간의 상호작용에 크

게 의존한다. 현실적으로 인사관리 정책상 보직순환으로 인해 새로운 참

모가 그룹에 참여하게 되고 참모들간에 교감을 나눌 수 있는 시간이 많지

않을 것이며 참모들간에 COA에 대한 개인적인 편향도 존재한다. COA를

개발한 장교들이 강점과 약점을 분석하고 COA 평가기준을 결정하는 것

이 통상적으로, 이는 COA의 개발자와 평가자가 동일한 경우에는 그룹이

C4I 기본이해

257

내린 결정에 대해 일치의 욕망이 과도하게 영향을 주는 소위 집단적 사고

를 유도하는 경향이 있다. 한 COA에 편향이 있다면 평가기준을 쉽게 조

작할 수 있어 의사결정 매트릭스는 미리 정해진 “최선의” COA를 지원하

게 된다. 이러한 편견은 의식적 또는 무의식적으로 일어날 수 있지만 Ad

Hoc 프로세스와 연관된 위험임은 분명하다.

작전중심적 시뮬레이션이 있다면 참모들이 적과 아군의 행동방책을

모의해보고 시뮬레이션 실험결과를 COA로 선택하는 의사결정자에게 피

드백을 제공할 수 있을 것이다. 시뮬레이션 기법은 기존의 Ad Hoc 절차에

비해 동기화 문제에 관해 더 좋은 피드백을 계획자에게 제공할 수 있다.

시뮬레이션을 초기화하는 입력 파라메터가 편향적일 수도 있기 때문에

시뮬레이션의 사용이 능사가 될 수 없는 것도 사실이지만 부정확한 소모

모델에 비해 적응적이기 때문에 시뮬레이션 파라메터의 수정을 통해 보

다 현실성에 근접할 수 있을 것이다. 시뮬레이션 기반 프로세스는 의사결

정자가 계획을 수립하는 참모들과 병행적으로 실험을 수행할 수 있게 해

준다.

군사작전을 수행하면서 시간이 허락한다면 작전 도중에라도 다른 가

능한 대안을 찾거나 후속작전의 대안을 찾는다. 현행작전 도중에 다른 대

안행동을 찾는 것을 branch라 부르고 후속작전의 대안행동을 찾는 것을

sequel이라 부른다. 작전중심적 시뮬레이션은 이들 branch와 sequel을 신속

하게 모의할 수 있어 계획자에게 피드백을 제공할 수 있다.

작전중심적 시뮬레이션을 여러 제대에서 가지고 있다면 계획수립 주

기를 빠르게 할 수 있을 것이다. 군사계획은 통상 하향식 계획분할과 분

산되고 상향적인 집행을 포함한다. 이 프로세스에서는 예하부대 지휘관이

상급부대 지휘부의 전체계획이 완료될 때까지 상세계획수립을 시작할 수

가 없다. 일단 사단지휘부의 계획수립이 완료되어야만 계획자료를 예하

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

258

여단지휘부에 보내고, 여단의 참모들이 여단급에 적절하게 사단계획요소

를 취사선택하여 여단계획을 수립하게 된다.

시뮬레이션 기법은 연습단계에서도 적용될 수 있다. 일단 하나의

COA가 선택되면 전체계획이 개발되고 개발된 계획에 대한 연습을 실시

한다. 연습의 실제목적은 동기화 문제를 식별하고 모든 사람들이 계획을

충분히 이해하도록 확인하는 것이다. 예를 들어, 일상적으로 연습하기 어

려운 화력지원연습과 기동연습에도 시뮬레이션이 많이 필요하다. 시뮬레

이션 기반 연습의 장점은 분산될 수 있다는 점이다. 여러 분산된 그래픽

인터페이스를 동일한 시뮬레이션에 연결하면 지휘관과 작전장교가 계획

집행을 플레이 하는 것을 통제하고 원격지에 있는 예하부대 지휘관/참모

가 이를 볼 수 있다.

집행단계에서는 시뮬레이션 방법을 통해 모의된 계획과 실제작전의

진행상태를 모니터할 수 있다. C4I 체계에서 전시되는 실제작전의 진행상

황을 연결된 시뮬레이션 체계에 전파하면 실제계획과 이 계획의 시뮬레

이션을 비교하여 유의한 편차가 발생하면 이 편차가 미치는 파급영향을

탐구하는 도구를 실행시켜 작전이 진행되는 도중에라도 계획의 수정이나

새로운 대안을 찾을 수 있도록 조치할 수 있다.

사후강평은 평시의 훈련연습뿐 아니라 전시에도 중요하다. 실제작전

의 진행과정을 기록하여 나중에 검토할 수 있다. 시간이 허락한다면 작전

내용을 재생시켜 지휘관/참모들이 동기화 문제 또는 작전의 최종결과를

유도한 기타 오류들을 식별할 수 있는 기회를 제공한다. 훈련연습 중에는

관찰관/통제관이 있어 사후에 피드백을 주지만 실제작전에서는 그렇지 못

하다. 작전중심적 시뮬레이션을 사용한다면 이런 문제를 해결할 수 있을

것이다.

C4I 기본이해

259

9.3. 작전중심적 시뮬레이션 접근방법

지금까지 훈련용 시뮬레이션 체계는 많이 개발되었으나 작전도중에

직접 작전을 지원할 수 있는 시뮬레이션 체계는 부재하다. 작전도중에 사

용되는 작전중심적 시뮬레이션을 위해 바람직한 능력은, ○1 하나의 워크

스테이션에서 한 사람이 실행시킬 수 있어야 하고, ○2 저비용, 개방체계,

다중플랫폼 환경에서 실행될 수 있어야 하고, ○3 다수의 시간 스케일을

조절하여 실행될 수 있어야 하고, ○4 필요시 다수의 시뮬레이션이 함께

동작할 수 있어야 하고, ○5 종합수준의 모델에 (통상 2단계 아래의 엔티

티를 모의) 기초하여야 한다. 미국이 개발한 시뮬레이션 체계 가운데 적

절한 수정을 통해 위의 능력을 갖출 수 있는 시뮬레이션 체계는 ModSAF

체계일 것이다.

작전중심적 시뮬레이션의 구현을 시도한 경우가 Surdu & Pooch가 제

안한 OpSim 체계일 것이다 (<그림 9-3> 참조). OpSim은 근실시간으로 실

행되며 계획의 예상된 진행을 추적한다. 이 시뮬레이션의 진행상태는 웹

기반 GUI를 통해 모니터되고 Operations Monitor (OM)가 엔티티와 (전장공

간의 부대요소) 이벤트를 (전장에서 발생되는 사건) 시뮬레이션에 등록하

여 정보를 질의한다. OM들은 이 방법론의 핵심으로 2가지 중요한 기능을

수행하는 소프트웨어 에이전트들로, 트리 모양의 계층구조를 갖는다. 첫

째는 World View로부터 정보를 받아 OpSim 안에 있는 엔티티의 상태를

갱신하여 시뮬레이션과 실제작전을 동기화 시킨다. 둘째는 시뮬레이션 진

행현황을 모니터하여 실제작전의 진행현황과 비교한다. 실세계 (World

View)와 모의세계 (OpSim) 사이의 유의한 차이가 발견되면 이 차이의 분

기를 위해 여러 도구들 가운데 하나를 실행시킨다. OM은 계획 자체에 대

해서는 어떤 조치도 취하지 않고 다만 실제작전과 계획된 작전 사이의 차

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

260

이에 대한 분기를 찾는다. 각 OM은 실제작전과 모의된 계획 사이의 편차

를 분석하는데 사용되는 지식베이스를 가지고 있다. 이 지식베이스에는

엔티티의 효과를 특징지우는 확률분포와 엔티티의 수를 비교하는데 사용

되는 퍼지규칙을 포함한다.

OperationsMonitorsOperationsMonitorsOperationsMonitors

OpSimWorldView

WorldIntegrator

Display DisplayToolsToolsTools

질의/응답질의/응답

질의/응답

웹 브라우저기반 GUI

웹 브라우저기반 GUI

실제정보+

추정정보

실제작전데이터

<그림 9-3> 작전중심적 시뮬레이션 방법론.

World View 모듈은 실제작전을 표현한 것으로 OM의 일을 쉽게 하기

위해 실제작전과 모의된 계획의 상태표현을 가능한 한 유사하게 해야 한

다. World View는 일련의 API들을 통해 실제작전의 상태에 관한 정보를 수

신하여 OM이 쉽게 해석할 수 있는 양식으로 정보를 변환한다.

World Integrator 모듈은 실제작전을 모니터하고 그 정보를 처리하여

World View에게 전달한다. GCCS 체계의 경우에는 데이터베이스 질의가

가능하지만 다른 시스템들의 경우는 수시로 네트워크를 확인하여 보고자

료를 수신해야 한다. 이처럼 간헐적인 보고자료를 추측하여 World View에

게 보내는 것도 World Integrator의 일이다. World Integrator와 World View의

C4I 기본이해

261

일에는 센서, 데이터, 정보의 융합도 포함된다. World Integrator는 엔티티가

오랫동안 확인되지 않으면 엔티티의 행동 또는 상태가 추정되어야 하는

시점을 결정해야 한다. 어떤 센서가 유사한 부대에 관해 보고하면 World

Integrator는 이 부대가 소실된 부대가 다시 나타난 것인지 아니면 다른 새

로운 부대인지를 결정해야 한다.

분석도구들은 (Tools) 무수히 많기 때문에 일일이 열거할 수는 없지만,

몇 가지 도구의 예와 OM이 어떻게 이 도구를 사용하는지 예를 들어본다.

World View 정보에 따라 적 OM이 COA 분석에서 가정한 것과는 달리 작

전구역에 2개의 적 기계화보병대대가 있다고 하면, OM은 전투모델을 호

출하여 예상손실의 차이를 결정하거나 또는 간단히 란체스터 방정식을

사용하여 예상손실을 간단하게 구할 수 있을 것이다. 만일 이 차이가 계

획에 나쁜 영향을 준다고 판단되면 적군 OM은 이를 의사결정자에게 통

보한다. 마찬가지로 임무 OM과 시간 OM이 일부 지상부대가 중요한 시

간계획에 45분 뒤진다고 감지하였다면 OM들은 다른 시뮬레이션을 실행

시켜 이들이 다른 부대에 어떤 영향을 주는지 탐색한다. 만일 파급효과가

미미하다면 OM은 지휘관에게 전반적인 시간계획을 45분씩 뒤로 이동하

여 시뮬레이션을 다시 동기화하도록 권고할 것이다.

OM과 OpSim, OM과 World View 사이에는 많은 상호작용이 존재하는

데 이는 메시지전달 프로토콜로 수행된다. 여기에는 개별질의와 관심정보

등록의 2가지 요청이 있다. 개별질의는 OM이 World View와 OpSim에게

특정부대의 상태에 관한 질의를 보내는 것이다. 관심정보등록 요청은

OM이 부대들의 강도에 관한 정보의 주기적 갱신을 신청하는 것이다. 관

심정보등록 요청이 개별질의 요청에 비해 메시지의 수가 절반 정도이므

로 보다 선호되는 방법이다.

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

262

9.4. M&S와 C4I – 상호운용 문제

전통적으로 M&S와 C4ISR 시스템들은 독립적으로 개발되어 왔으나,

지난 수년간에는 M&S 체계와 C4ISR 체계 사이의 정보교환을 위한 방법

과 도구의 개발에 상당한 노력을 기울여 왔다. 정보교환은 둘 또는 그 이

상의 시스템들의 사용자들이 교환할 구조와 내용에 대한 합의 외에도 교

환되는 것에 대해 동일한 개념적 또는 의미론적 이해를 가져야 한다는 점

을 함축하고 있다.

M&S와 C4ISR 체계들이 정보교환을 이루기 위해서는 표준개발이 요

구된다. 미 국방부는 고수준구조 (HLA)를 시뮬레이션 분야의 표준기술구

조로, 또 합동기술구조 (JTA)를 C4ISR 체계를 포함한 정보체계의 표준으

로 사용하도록 의무화하고 있다. 미 육군에서는 M&S와 C4I 상호운용성

에 대한 접근방법으로 DII COE와 HLA 아키텍쳐를 제안하고 C4I 시뮬레

이션 체계 (C4ISS) 획득사업을 추진하고 있다.

M&S와 C4ISR 사이의 정보교환 범주는 훈련, 분석, 획득 영역에서

적용될 수 있으며, M&S와 C4ISR 체계들 사이에는 링크, 인터페이스, 상

호운용성의 3가지 수준에서 관계를 가질 수 있다. M&S/C4ISR 시스템들

사이의 관계는, ○1 링크 – 두 점 사이의 통신시설의 존재를 나타내는 일

반적인 용어로, M&S 체계와 C4ISR 체계 사이에 물리적 연결성을 가지고

있음을 의미한다. ○2 인터페이스 – 둘 또는 그 이상의 C2 체계/하위체계,

기타 엔티티 사이에 필요한 정보흐름이 발생하는 공통적 경계 또는 지점

을 말하며, 동사적 의미로는 둘 이상의 엔티티를 공통의 점에서 상호연결

하는 것으로 두 시스템을 링크시키고 그 링크를 통해 데이터를 교환할 수

있게 만드는 것이다. ○3 상호운용성 – 시스템들 간에 서비스를 제공하거

나 서비스를 제공받아 함께 효과적으로 운용될 수 있도록 서비스를 사용

C4I 기본이해

263

하는 능력을 말한다. 사용자 입장에서는 M&S 체계와 C4ISR 체계가 함께

효과적으로 사용될 수 있는 능력으로 정의되어야 할 것이다.

M&S와 C4ISR 체계들이 동조하여 함께 사용되어야 할 영역은 크게

훈련, 분석, 획득 분야에서 찾아볼 수 있다. ○1 훈련분야 – M&S를 C4I 체

계와 함께 운용하는 목적은 훈련에 사실적인 조건들을 제공하는 것이며,

따라서 상호운용성 효과를 갖기 위해서는 사실적인 에뮬레이션이 요구된

다. 예를 들어, 실제와 똑 같은 통신전송은 C4I 훈련에서 중요한 측면이다.

M&S와 구체적인 C4I 노드와의 관계뿐 아니라 모의된 C4ISR 체계와 라

이브 시스템 사이의 관계도 포함된다. 현실감의 요구수준에 따라 M&S와

C4ISR 시스템들은 동태적 상호운용성 수준이 요구된다. ○2 분석분야 –

M&S와 C4ISR 체계들을 사용하는 분석들에는 작전분석 및 계획수립,

C4ISR 시스템분석, HITL 분석 등이 포함된다. 작전분석 및 계획수립에서

는 C4ISR 운용자가 자신의 의사결정 프로세스를 지원하기 위해 자신의

장치를 사용하여 시뮬레이션을 초기화하고, 운용하여 피드백을 얻을 수

있다. C4ISR 시스템분석에서는 M&S 운용자가 C4ISR 체계들로부터 데이

터를 추출하여 시스템의 성능분석을 한다. HITL 분석에서는 실제 운용자

와 의사결정자의 행동들을 조사할 수 있으며, 훈련분야의 경우와 마찬가

지로 사실적인 에뮬레이션을 필요로 한다. ○3 획득분야 – C4ISR 체계 자

체의 시험과 센서체계의 시험에 M&S를 사용할 수 있다. 기술개발시험의

경우는 시험을 강조하는 현실성 요구가 필요하지만, 운용시험의 경우에는

훈련분야에서 사용되는 현실감 있는 에뮬레이션의 공유가 필요하다.

M&S/C4ISR 정보교환을 위한 개념적 참조모델은 M&S 체계와

C4ISR 체계 사이의 정보교환 프로세스를 분할한 정보교환활동모델에서

유도될 수 있다. 정보교환활동모델은 (<그림 9-4> 참조) 가운데 박스에 포

함된 필요한 활동들과 입력과 출력, 지원활동으로 구성된다. 입력부분에

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

264

는 이 모델을 주도하는 M&S 체계와 C4ISR 체계가 있다. 용도에 따라

M&S 체계가 C4ISR 체계구조를 모의할 수도 있다. 모델의 출력은 모든

활동들의 결과인 일관된 지각을 나타낸다. 진정한 상호운용성이 달성된다

면 사용자의 실세계에 대한 지각은 M&S와 C4ISR 체계 안에서 표현된

모델/추상화 범위에서 볼 수 있는 것과 똑같이 범위와 충실도가 일치될

것이다.

전송

정보교환 교환일관된지각

정렬

M&S구조

양식화

(입력)

통신효과 추가

수신

C4I구조

(출력)

네트워크관리

사후검토/자료수집

이벤트 통제

<그림 9-4> M&S/C4ISR 정보교환활동모델.

M&S 또는 C4I의 한 구조의 운용자/시스템이 다른 구조의 운용자/시

스템과 정보교환을 결정하면 프로세스가 좌측에서 우측으로 이동한다. 정

보는 송신자의 관점에서 (데이터모델) 수신자의 관점으로 (데이터모델) 일

치되도록 정렬이 이루어져야 한다. 이 정렬은 정체 (ID), 위치, 상태 등 상

이한 속성들을 정렬하는 변환이 여러 번 요구될 수 있다. 일단 데이터의

정렬이 완료되면 데이터를 원하는 인터페이스에 맞게 양식화하여야 한다.

C4I 기본이해

265

인터페이스 양식은 API에 따라 텍스트 또는 비트 양식으로 될 수 있다.

데이터의 양식화가 완료되면 전송과 교환준비가 이루어진 것이다. 용도에

따라서는 데이터교환을 중재하도록 통신효과를 추가할 수 있다. 데이터가

수신되면 데이터를 추출하기 위해 수신자가 양식을 해석한다. 수신자는

정렬이 필요한 정보라면 추가적인 정렬활동을 수행한다. 수신자의 활동은

송신자의 활동과 역순으로 이루어지며, 수신한 데이터는 자신의 목적에

맞게 사용한다.

정보교환은 정보교환이 일어날 수 있게 해주는 지원활동들이 필요하

다. <그림 9-4>의 아래쪽에 표시된 네트워크관리 활동은 링크가 유지되도

록 해주며, 위쪽의 이벤트통제 활동은 M&S와 C4I 구조가 언제 어떻게

동기화 되는지를 다루고, 이벤트의 시작/멈춤/재시작/중지하는 일들을 유

지한다. 어떤 경우에는 사후검토 또는 분석을 위한 자료수집 활동이 요구

되기도 한다.

시뮬레이션시뮬레이션

C4IC4I

송신/수신

연습통제/사후검토/자료수집

양식

정보

시뮬레이션시뮬레이션

C4IC4I정보계층 정보형태

C2

통신

환경

연습통제/사후검토/자료수집

<그림 9-5> M&S/C4ISR 정보교환의 개념적 참조모델 (CRM).

위의 M&S/C4ISR 정보교환활동모델에 기초하여 만들어진 M&S와

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

266

C4ISR 체계의 정보계층과 정보형태는 <그림 9-5>와 같이 표현될 수 있을

것이다. 정보계층의 정보양식은 고정메시지양식 (예, USMTF) 또는 가변메

시지양식을 (예, JVMF) 사용할 수 있고, TCP/IP와 같은 네트워크 프로토콜

을 사용할 수 있다. 연습통제는 다른 형태의 정보를 처리할 수 있는 능력

을 가지므로 특수형태의 정보계층으로 간주하여 별도로 표시하였다.

정보형태는 기본적으로 지휘통제 (C2), 통신, 환경, 연습통제/자료수

집 정보로 구분할 수 있다. C2 정보에는 템플리트 (명령, 보고, 투명도, 계

획), 조직 (적, 아군), 상태 (조직상태, 위치좌표), 장비 (특성자료), 그래픽

자료 (2차원, 3차원 가시화 또는 영상), 프로세스 (정보교환계획, SOP) 등이

포함된다. 통신정보에는 M&S와 C4I 구조의 통신망의 물리적 및 논리적

설명, 정보전 효과, 네트워크관리에 관한 정보들이 포함된다. 환경정보에

는 지형, 대기, 해양, 우주, 민간 및 군이 건설한 인공지물, 전파방사 등의

정보가 포함된다. 연습통제/자료수집 정보에는 이벤트통제 (start/stop/pause/

resume/resynch), 시간관리, 연습식별, 라이브/모의 조직, 트러블슈팅 정보가

포함된다.

SISO C4ISR Study Group이 제시한 C4I/M&S 상호운용성 기술참조모델

은 컴퓨터생성전력 (CGF) 시뮬레이션의 인터페이스 정보형태를 정의한

것으로, 앞의 개념적 참조모델과 유사하다 (<그림 9-6> 참조). SISO

C4I/M&S 기술참조모델에서는 정보의 형태를 불변 (persistent) 자료, 비불

변 (non-persistent) 자료, 집행통제자료로 구분하였다. 불변자료는 시뮬레이

션이 운용되는 동안 저장되는 정보클래스로 통상 시뮬레이션 실행 전에

초기화되어 시뮬레이션 실행 도중에 거의 변경되지 않는다. 비불변자료는

시뮬레이션 또는 C4ISR 데이터베이스에 있는 엔티티 또는 객체 사이의

상호작용 또는 엔티티 상태의 갱신에 대응되는 일시적인 정보클래스를

나타낸다. 집행통제자료는 시뮬레이션의 실행과 동기화를 통제하는 프로

C4I 기본이해

267

토콜 관련 자료들이다.

인터페이스의 기능은 C4ISR 체계와 시뮬레이션 간의 정보흐름을 통

제하고 시스템들 사이의 정보를 정렬하여 시스템 본래의 양식으로 정보

를 받을 수 있게 해주는 것이다.

C4I체계

C4I체계

시뮬레이션시뮬레이션연습통제 상호작용

초기화/실행

명령

영상

부대자료 (전투서열, TOE, 심볼 등), 임무계획정보,

통신계획 (무선/네트워크 설정),기상자료, 지형

연습통제 모듈

행태모델 모듈

물리모델 모듈

통신모델

환경모델 모듈

런타임 골격

시나리오 DB

자료수집

보고

트랙

통신효과

Persistent 자료

Non-Persistent 자료

<그림 9-6> SISO C4I/M&S 기술참조모델 (TRM).

9.5. C4ISR–시뮬레이션 인터페이스 노력들

SISO M&S-to-C4I 상호운용성 스터디그룹에서 조사한 보고서에 의하

면 C4ISR 체계와 시뮬레이션을 인터페이스 하려는 많은 노력이 있었다.

미국의 참모수준 체계들과 엔티티 수준 체계들의 인터페이스 노력과

NATO 국가들의 인터페이스 노력을 간단히 소개한다.

참모수준 C4ISR 체계들과의 시뮬레이션 인터페이스 노력은 다음과

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

268

같다. ○1 1980년 전술시뮬레이션 (TACSIM)과 TENCAP 자원을 지원하기

위한 AUTODIN 링크를 통해 TACREP 및 TACINTEL 메시지 보고, ○2

1990년 을지훈련 당시 TACSIM을 한국전투지원체계 (KCSS) 및 한국항공

정보체계 (KAIS)에 직접 링크하여 정보메시지 보고, AWSIM과 TRE/TRAP

시스템 연결을 개발하여 항공기트랙을 보고, ○3 1990년대 중반까지

AWSIM과 TIBS 데이터링크 연결하여 현실감 있는 위협방사정보 제공,

1994년 AWSIM과 CTAPS 양방향 인터페이스로 데이터베이스 링크를 설

정하여 ATO를 AWSIM에 입력, 이와 동시에 공군이 CTAPS 워게임 인터

페이스 장비 (CWIC) 프로그램을 개발하여 CTAPS와 AWSIM 데이터베이

스 동기화를 자동화하여 전투서열정보 직접교환, ○4 1994년 1월 JWFC 지

원으로 JTLS와 CTAPS간 양방향 인터페이스로 CTAPS의 ATO를 JTLS의

비행명령과 비행경로 양식으로 전환하여 시뮬레이션 수행, ○5 육군에서

시뮬레이션 지원모듈 (SSM)을 개발하여 CBS, CSSTSS 시뮬레이션을 다양

한 C4ISR 체계들 (ASAS, MCS, AFATDS, FAADC2I, CSSCS) 인터페이스,

인터페이스는 데이터베이스 매핑에 의한 메시지 양식전환 (message

parsing) 방법 사용, ○6 1998년 STOW 연습에서 모듈형 C4ISR 인터페이스

(MRCI) 개발과 적용으로 시뮬레이션과 C4ISR 체계의 출력과 입력자료

변환방법 표준화를 시도하였으며, 지휘통제 지시/명령을 시뮬레이션 지시

로 번역하는 도구 (CCSIL이라 부름) 개발, ○7 1997년 육군은 SSM 대체용

으로 런타임 매니저 (RTM) 개발 시작, RTM은 SSM의 메시지양식전환과

데이터베이스 확장방식을 DIS PDU를 통해 정보를 획득하여 내장된

CCSIL과 유사한 데이터로 번역한다.

엔티티 수준의 C4ISR 체계와 시뮬레이션 인터페이스 노력은 다음과

같다. ○1 1995년 육군전투실험에서 사용된 LIVID를 개발하여 SINCGARS

무선체계와 SINCGARS 무선모델 (SRM) 사이의 음성 및 데이터 인터페

C4I 기본이해

269

이스, ○2 후에 SRM을 모태로 전술인터넷모델 (TIM) 시뮬레이션 소프트

웨어를 개발하여 FBCB2 시스템에 현실감 있는 통신환경 제공, 후에 GPS

장비와 HLA/DIS 프로토콜 호환 시뮬레이션 추가, ○3 1997년 합동훈련연

습에서 미 공군이 개발한 AWSIM – STAGE 인터페이스를 사용하여 방공

레이더의 직접 시뮬레이션 제공, ○4 1994년 육군 SMDC에서 전술시뮬레

이션 인터페이스장치 (TSIU) 개발, TMD 작전센터의 센서-to-슈터 활동지

원, TSIU는 대대급에서 CINC급 연습시 ATCCS의 5개 단위체계 (ASAS,

MCS, AFATDS, FAADC2I, CSSCS) 및 FBCB2에의 스티뮬레이션 제공에 사

용, ○5 2000년 4월 육군의 JANUS 시뮬레이션과 5개 ATCCS 시스템 및

FBCB2 체계를 STORM을 통해 인터페이스, STORM은 모의된 전력의 상

황인식, C2, 정보메시지를 JVMF 양식으로 생성하여 실제전력에게 전송하

고 FBCB2 스크린에 전시한다.

NATO M&S 마스터플랜의 응용영역은 크게, ○1 컴퓨터지원연습

(CAX) 분야 – 모의된 상황정보를 실제작전과 똑 같은 양식으로 전투정보

체계 (CIS)에 전시하고, ○2 작전에 대한 운용분석지원 – COA 분석, 최적

화문제, What-if 분석 등에 대한 온라인 분석능력을 C4ISR 체계에 통합하

는 것이다. NATO는 SHAPE의 지휘 아래 CAX 센터를 개발하고 있으며,

NATO 본부와 회원국들은 다음과 같은 노력을 하고 있다. ○1 SACLANT

는 해상지휘통제정보체계 (MCCIS)와 해상시뮬레이션체계를 Gold 메시지

양식을 사용하여 결합하고, NC3A는 JTLS를 사용하여 CAX 개발, ○2 프랑

스 – Stradivarius 시뮬레이션 체계를 CAX 응용과 사후분석, 시뮬레이션 기

반 획득 (SBA) 절차에 사용, ○3 독일 – 데이터관리연합 방식을 통해 시뮬

레이션과 C4ISR 체계 결합, ○4 이태리 – 공통의 공유데이터모델을 사용

하여 우방국 전술지휘통제정보체계 (ATCCIS)를 연합하는 방안 모색, ○5

네덜란드 – KIBOWI (개발자인 Kiviet와 Borawltz의 결합어) 시스템을 여러

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

270

국가급 CIS에 결합, ○6 포르투갈 – VIGRESTE CAX 시스템을 ATCCIS 호

환 C4ISR 체계와 결합, ○7 스웨덴 – 지휘수준 게임시뮬레이터인 TYR을

사용하고 차세대 HLA 구조를 개발, ○8 영국 – 이미 다양한 전투시뮬레이

션 체계들이 C4ISR 체계들과 결합되어 있다.

C4ISR체계시뮬레이션

시스템고유통신

DIS네트워크

커스텀소프트웨어

메시지양식

DIS데이터양식

기존의 C4I-to-M&S 인터페이스 표준

C4ISR체계 시뮬레이션

DII COE통신서버

데이터교환양식

C4I 개발자의 관점

DII COE통신서버

공통데이터모델 (CDM)

C4ISR체계 시뮬레이션

데이터교환양식

M&S 개발자의 관점HLARTI

HLARTI

연합객체모델 (FOM)

<그림 9-7> C4I-to-M&S 인터페이스 관점의 차이.

이 외에도 미 공군전자체계연구소와 MITRE가 공동으로 기존의 시뮬

레이션 체계와 C2 체계를 HLA를 통해 통합하려는 시뮬레이션 기반의

C2 통합골격 (SBCIF)이 있다. SBCIF 내의 합성전장공간은 HLA를 통해

연결되는 기존의 시뮬레이션들로 구성되며, HLA 인터페이스 능력을 갖는

C4I 기본이해

271

C2 체계들은 SBCIF를 이용하여 사실감이 있는 전투환경에서 자료교환능

력을 실현할 수 있다. 미국과 NATO는 JTLS – GCCS – NATO C2 연합을 추

진하고 있다. 이는 JTLS 시뮬레이션, GCCS, NC3A ICC 항공기트랙전시를

연결하는 구상이다.

그러나 위에 소개된 것처럼 C4ISR과 M&S 도메인의 상호운용성 노

력이 활발하게 이루어지고 있지만 C4ISR 커뮤니티와 M&S 커뮤니티의

상호이해와 협력이 있어야만 M&S/C4ISR 인터페이스가 수월해질 것이다.

두 커뮤니티 모두 C4I-to-M&S 인터페이스의 필요성은 동감하면서도 양측

개발자들의 관점의 차이를 극복하기는 쉽지 않을 것으로 보인다. <그림 9-

7>은 C4I 개발자와 M&S 개발자의 관점의 차이를 나타낸 것이다. C4I 개

발자들은 시뮬레이션이 실제 시스템에서 사용하는 데이터요소를 사용해

야 한다고 주장하겠지만, M&S 개발자들은 C4ISR 플랫폼에 HLA를 호스

트하는 것이 더 나을 것이라고 주장할 것이기 때문이다. 그러나 어느쪽

주장이 맞는지는 확언하기 어렵다.

약어목록

AFATDS – Advanced Field Artillery Tactical Data System

API – Application Programming Interface

ARC – Action-Reaction-Counteraction

ASAS – All Source Analysis System

ATCCS – Army Tactical Command and Control System

ATCCIS – Allied Tactical Command and Control Information System

ATO – Air Tasking Order

AUTODIN – Automated Defense Information Network

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

272

AWSIM – Air Warfare Simulation

C2 – Command and Control

C4ISR – Command, Control, Communications, Computers, Intelligence,

Surveillance, and Reconnaissance

C4ISS – C4I Simulation System

CAX – Computer-Aided Exercise

CBS – Corps Battle Simulation

CCSIL – Command and Control to Simulation Interface Language

CDM – Common Data Model

CGF – Computer Generated Force

CINC – Commanders-in-Chief

CIS – Combat Information System

COA – Course of Action

CRM – Conceptual Reference Model

CSS – Combat Service Support

CSS – Combat Support System

CSSCS – Combat Support Service Control System

CSSTSS – Combat Service Support Training Simulation System

CTAPS – Contingency Theater Automated Planning System

CWIC – CTAPS Wargame Interface Controller

DII COE – Defense Information Infrastructure Common Operating Environment

DIS – Distributed Interactive Simulation

FAADC2I – Forward Area Air Defense for Command Control and Intelligence

FBCB2 – Force XXI Battle Command – Brigade and Below

FOM – Federation Object Model

C4I 기본이해

273

GCCS – Global Command and Control System

HITL – Human-in-the-Loop

HLA – High-Level Architecture

ICC – Integrated Command and Control

ITEM – Integrated Theater Engagement Model

JICM – Joint Integrated Contingency Model

JTA – Joint Technical Architecture

JTLS – Joint Theater Level Simulation

JVMF – Joint Variable Message Format

JWFC – Joint Warfighting Center

KAIS – Korea Air Intelligence System

KCSS – Korea Combat Support System

LIVID – Live-to-Virtual Interface Device

M&S – Modeling and Simulation

MCS – Maneuver Control System

ModSAF – Modular Semi-Automated Forces

MRCI – Modular Reconfigurable C4ISR Interface

MCCIS – Maritime Command and Control Information System

NC3A – NATO Consultation, Command and Control Agency

OM – Operations Monitor

OpSim – Operationally-focused Simulation

PDU – Protocol Data Unit

PPD – Potential Points of Departure

RESA – Research, Evaluation, and System Analysis Model

RTI – Run Time Infrastructure

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

274

RTM – Run Time Manager

SACLANT – Supreme Allied Commander Atlantic

SBA – Simulation-Based Acquisition

SBCIF – Simulation-Based C2 Integration Framework

SHAPE – Supreme Headquarters Allied Powers Europe

SIMNET – Simulation Networks

SINCGARS – Single Channel Ground and Airborne Radio System

SISO – Simulation Interoperability Standards Organization

SMDC – Space and Missile Defense Command

SRM – SINCGARS Radio Model

SSM – Simulation Support Modules

STAGE – Scenario Toolkit and Generation Environment

STORM – Simulation Testing Operations Rehearsal Model

STOW – Synthetic Theater of War

TACINTEL – Tactical Intelligence

TACREP – Tactical Report

TACSIM – Tactical Simulation

TACWAR – Tactical Warfare Model

TCP/IP – Transmission Control Protocol/Internet Protocol

TENCAP – Tactical Exploitation of National Capabilities

TIBS – Tactical Intelligence Broadcast Service

TIM – Tactical Internet Model

TMD – Theater Missile Defense

TRE/TRAP – Tactical Receive Equipment/TRE Related Applications

TRM – Technical Reference Model

C4I 기본이해

275

TSIU – Tactical Simulation Interface Unit

USMTF – US Message Text Format

VIGRESTE – Visulaização Gráfica do Terreno em Modelo Digital 3D

VP – Virtual Prototype

참고문헌

[1] 김 영길, “과학적 의사결정지원을 위한 해군 모델링/시뮬레이션

(NM&S) 발전방안 연구”, 1998.12, 미발간 연구보고서, 해군본부.

[2] Donald H. Timian, Michael R. Hieb, Joseph Lacetra, Andreas Tolka, Chris

Wertman, and Kevin Brandt, “Report Out of the C4I Study Group”, Simulation

Interoperability Standards Organization (SISO).

[3] John R. Surdu, and Udo W. Pooch, “Simulations Technologies in the Mission

Operational Environment”, Simulation, 74:3, 138-161.

[4] Richard L. Ressler, Michael R. Hieb, and William Sudnikovich, “M&S/C4ISR

Conceptual Reference Model”, Paper No. 99F-SIW-060, 1999 Fall Simulation

Interoperability Workshop, 1999.

9. 모델링/시뮬레이션 (M&S)과 C4I

276