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    KOREA UAV 무인항공기센터 William J.Park's UAS Information Center

    운용 기본 개념

    • 운용 기본 개념
    • 운용자 구성/역할
    • 운용 제한사항
     

    운용개념(ConOps: Concept of Operation)

    고정익 UAV와 임무수행 형태 비교

    고정익 UAV와 임무수행 형태 비교
    고정익 UAV 임무

    수행

    형태
    고정익 UAV 임무/수행/형태
    장단점 임무 중 또는 대기 중 선회비행(Loiter)을 해야 하므로, 감지기 조종사의 방향 혼동이 쉽고, 임무 계획이 복잡하고, 임무수행 소요시간이 길다.
    회전익 UAV         임무

    수행

    형태
    회전익 UAV 임무/수행/형태
    장단점 정점체공(Hovering) 기능으로 투입 및 복귀 소요시간이 빠르므로 적시적인 작전수행 가능.

    체계구성 및 입무계획

    체계 구성

    체계 구성
    비행체 감지기 (km) 지상지원장비
    운용 예비 주간 야간 차량 차량 발전기 운용콘솔 크레인
    4 2 2 7 5 5 4 2 3

    임무 계획

    임무 계획
    년간 운용가능 일수 1일 운용시간 연평균 기행가능 시간 운용 유지년수
    1대
    120 1일 2소티 / 총4시간 480 120 20년

    인원 편성

    인원 편성
    지휘통제 UAV운용 중계 정비 차량 운전병
    16 1 6 1 3 5

    무인항공기(UAV)는 이착륙 통제소(Launcher and Recovery Station,LRS)나 지상통제소(Ground Control Station, GCS) 내에 있는 내부조종사(Internal Pilot, IP)의 조력을 받는 외부조종사(External Pilot, EP)가 무선조종기(Flight Control Box, FBX)로 비행체를 이륙장소에서 이륙시킨다. 고정익의 경우 활주로나 넓은 개활지에서 활주이륙이나 발사대 등을 이용한 이륙을 실시하며, 회전익기, 동축반전, 틸트로터 형태의 수직이착륙 무인항공기의 경우는 발사대 등이 필요 없이 좁은 공간에서도 쉽게 이륙이 가능하다.

    이륙 후 통제소의 내부조종사가 통제권을 인수받아 무인항공기를 조종하여 임무지역까지 비행하고, 임무지역에서 본격적인 임무를 수행한다. 지상데이터송수신기(Ground DataTerminal, GDT)와 비행체간의 통신 가시선 미 확보 시는 가시선 확보가 가능하도록 통제소와 가시선이 이루어지는 지역에 지상중계기를 배치하거나 공중중계기를 운용하여 운용거리를 연장하게 된다. 이 때, 지상중계 장비의 경우 가시선 확보를 위해 산이나 능선의 꼭대기에 위치시키는 것이 필요하나, 현실적으로 꼭대기까지 진입하기가 힘들거나 주변 수목이나 지형 등의 상황 때문에 사실상 지상중계장비는 그 효용성이 현저히 낮다. 이에 비해 공중중계기의 운용이 효과적이라 할 수 있는데, 공중중계의 경우에 중계용 비행체는 고정익보다는 회전익 무인비행체를 이용하여 제자리비행 또는 저속 비행을 하도록 하여 통신중계를 하는 것이 가장 효과적이라 할 수 있다.

    이착륙통제소와 지상통제소가 분리 운용될 경우에는 이착륙통제소의 내부조종사로부터 지상통제소의 내부조종사가 통제권을 인수받아 임무를 수행하고, 임무가 종료 되면 이착륙통제소가 다시 통제권을 인수하여 착륙 지역으로 유도 후 외부조종사가 활주착륙을 실시하거나, 활주로가 없는 야지에서는 파라포일(낙하산)에 의한 비상 착륙을 실시한다. 함상인 경우 +그물을 이용하여 회수한다.

    무인항공기 시스템에서 임무계획 및 비행체를 통제하는 최우선 장비는 지상통제소(GCS)로, 차량에 탑재되어 신속한 이동 및 배치가 가능하며 발전기로 필요 전력을 공급하므로 야지 운용이 가능하다. 또한 전파를 발생함으로써 적 미사일 공격의 위협이 존재하는 지상송수신기(GDT)와 일정 거리를 이격시켜 운용함으로써 운용자의 안전을 도모할 수 있다. 임무비행 전에는 디지털 지도를 이용한 가시선 분석과 적 대공 위협분석을 통한 안전한 비행경로를 설정하며, 임무비행 중에는 계획된 경로를 비행하기 위한 비행 조종 명령과 각종 탑재임무장비(Payload)에 대한 제어 명령을 생성한다.

    임무비행 후에는 녹화기에 저장된 영상데이터, 음성데이터, 비행조종명령, 비행정보 및 통신장비 데이터를 재생함으로써 임무에 대한 자료 분석을 할 수 있다.

    지상송수신기(GDT)는 지상통제소로부터 업링크신호(비행 조종 명령, 탑재임무장비 제어명령 신호 등)를 받아 C,L,O,X등의 하이 밴드 및 UHF로 비행체의 공중송수신기(ADT:Airborne Data Terminal)나 지상중계기로 송신하며 항공기나 중계기로부터의 다운링크된 신호(각종 획득 정보신호, 비행체상태 데이터)를 수신하여 영상 및 상태신호로 분리하여 지상 통제 장비로 전달하는 역할을 하며 지상통제소의 생존성 확보를 위해 일정 거리를 이격시켜 운용한다.

    이착륙통제소(LRS)는 무인항공기를 이륙 및 착륙시키는 장비로 자체로 근거리 내에서 임무비행을 하거나 지상중계기를 통하여 원거리 운용을 할 수 있는 장비이다 . 무인기는 이·착륙의 위험성이 많이 따르므로 계기 또는 육안에 의한 이·착륙 비행 조종을 실시하며, 임무비행전에 다양한 축척의 디지털 지도상에서 지형고도 자료를 이용한 가시선(Line of Sight, LOS) 분석을 수행함으로써 안전한 비행 경로를 설정한다. 발사대(Launcher)는 야지에서 차량상 비행체를 이륙시키는 장비로, 원리는 전기적인 신호를 받은 유압이 발사조건에 맞는 유압력을 방출하여 운반차 조립체를 발사시키는 장비로, 발사전에 비행체는 운반차 조립체 위에 탑재되어 있으며, 발사시 운반차 조립체가 브레이크 테이프에 의해 멈춰지면 비행체만 날아가게 된다. 지상중계기(GDR)는 지상추적 장비 또는 발사통제장비로부터 업링크 신호를 받아 해당 밴드 및 UHF로 비행체에 중계하며, 비행체로부터 다운링크 된 신호를 지상추적 장비 또는 발사통제장비로 송신하며, 비행체와 지상추적장비 또는 발사통제장비간의 가시선 확보가 불가할 경우를 대비하여 가시선 확보 및 통신가능 거리를 연장한다.

    공중중계기(ADR)는 지상중계기와 같은 역할을 수행하는데, 공중중계장비를 무인항공기에 탑재하여 지상송수신기(GDT)와 임무 무인항공기 간의 중계임무를 수행하게 된다. 장거리 체공형 무인항공기 시스템의 경우에는 인공위성을 사용하여 가시선을 확보한다.

    보병부대 UAV 운용 개념도

    보병부대 UAV 운용 개념도 그림

    공병부대 UAV 운용 개념도

    공병부대 UAV 운용 개념도 그림

    화학부대 UAV 운용 개념도

    화학부대 UAV 운용 개념도

    통신부대 UAV 운용 개념도

    통신부대 UAV 운용 개념도

    해병대 상륙작전 전 UAV 운용 개념도

    해병대 상륙작전 전 UAV 운용 개념도

    해병대 상륙작전 중 UAV 운용 개념도

    해병대 상륙작전 중 UAV 운용 개념도

    2기의 비행체 동시 운용 시나리오

    2기 동시 운용 구성도

    2기 동시 운용 구성도

    2기 동시 운용 개념

    - 2기 비행체 운용은 2기의 비행체를 이륙하여 상이한 2개 지역에서 임무수행이 가능한 시나리오로 동시다발 상황 발생에 대비하여 효과적으로 운용할 수 있는 획기적인 운용개념임
    - 2기의 비행체를 동시간에 운용하기 위해서는 2기의 비행체가 비행 준비시부터 상이한 주파수를 사용하여야 함
    - 이는 상이한 지역에서 임무 수행한 탐색결과(영상)를 동시에 지상장비에서 수신할 수 있는 운용 시나리오임
    - 2기의 비행체를 동일한 지점에서 동시에 이착륙할 수 있으나, 안정적인 이∙착륙을 위해서 동일한 1개소의 지점에서 순차적으로 이륙하여 순차적으로 착륙해야함
    - 또한 임무 계획시 공중에서 2기의 비행체사이의 공중충돌 방지를 위해 비행회랑안전공역의 끝지점으로부터 상․하․좌․우 각각 최소 300ft이상의 완충공역(Buffer Zone)을 설정하여야 함
    - 운용자들은 상호 비행체의 비행상황에 대해 서로 확인 및 협력하여야하며, 특히 동일시간대 착륙을 위해 복귀시 각 비행체별 공중공간 대기지점을 이격하여 선정하여야 함
    - 또한 동일 지역의 동일 착륙지점에 착륙시 1기의 비행체 착륙 후 착륙지역에서 착륙된 비행체의 체계정지 후 안전지역으로 완전하게 이동한 후 두 번째 비행체가 착륙하여야하며, 이는 안전한 착륙을 위한 필요요소임

    공중중계(ADR) 운용 시나리오

    공중중계(ADR) 운용 구성도

    공중중계(ADR) 운용 구성도

    공중중계(ADR) 운용 개념

    - 공중중계운용은 1기의 비행체는 공중중계 및 정찰감시 임무를 수행하고 다른 1기의 비행체는 원거리정찰감시 임무를 동시에 수행할 수 있는 운용개념임
    - 이러한 운용개념은 가시선 확보 및 작전반경을 획기적으로 확장시킬 수 있음
    - 공중중계 운용체계는 작전반경 내에서 비행하며 지상장비와 임무체계의 송수신 데이터(표적획득 영상 및 비행데이터 등)를 중계함과 동시에 공중중계 지역일대를 정찰감시함
    - 이를 위해서 임무체계의 지상장비 운용자는 공중중계체계의 주파수와 지상장비 주소(Address) 및 부호키 등을 임무체계 지상장비에 추가 장입하여 운용함

    공중중계(ADR) 운용의 장점

    - 공중중계 비행은 비행체와 지상장비간 데이터 링크 범위를 확대시킴으로써 OOO작전반경을 확장하여 작전 융통성을 보장함과 동시에 근거리 작전지역에 대한 정찰감시를 병행할 수 있음
    - 또한 원거리 감시장비를 장착한 비행체는 확장된 비행임무수행지역에서 다양한 임무를 수행할 수 있는 여건을 보장함
    - 전시작전간 적 육상 작전세력에 대한 전력과 위협 등에 대한 영상정보를 확보함으로써 성공적인 OOO 작전 여건을 보장함
    - 아울러 지상중계(GDR)의 현실적인 운용 제약을 기술적으로 극복하여 OOO급 회전익 UAV의 작전운용 반경을 획기적으로 확장시켜주며, LOS 확보상의 물리적인 제한사항을 용이하게 극복하도록 하는 장점이 있음

    고정익 UAV와 임무수행 경로 비교

    고정익 UAV와 임무수행 경로 비교
    구 분 고정익 UAV 회전익 UAV
    형태 고정익 UAV 그림 회전익 UAV 그림
    장단점 - 동선이 길다.
    - 동일 임무에 많은 시간 소요
    - 타겟 추적시 비행체를 상공에서계속 선회시켜야 한다.
    - 동선이 짧다.
    - 적시적인 임무현장 투입이 가능
    - 타겟 추적시 비행체를 선회시킬필요가 없다.

    고정익 UAV의 이착륙 시 추가 소요공간

    고정익 UAV의 이착륙 시 추가 소요공간
    고정익 UAV의 이착륙 시 추가 소요공간 그림1 고정익 UAV의 이착륙 시 추가 소요공간 그림2

    이착륙 소요 안전 공간

    - 30mX30m 크기의 평지를 확보하면 OOO급 회전익 UAV의 안전한 이∙착륙이 가능함
    - 이때 최소안전운용 이격 거리는 지상통제소(GCS)로부터 10m임

    이착륙 소요 안전 공간 구성도

    시스템 요소

    운용개념(Concept of Operation) 보기

    현대전을 수행하는 선진화된 군에서는 다양하고 복잡한 전장 환경 속에서 정확한 정보를 실시간에 제공하여 신속한 지휘결심을 유도하고 먼저 보고 먼저 타격할 수 있도록 최상의 기동성과 운용성을 보유한 장비를 필요로 하게 되었습니다.

    기동하면서 신속한 지휘결심과 임무달성을 위하여, 군의 가혹한 야전환경에서 100% 임무 달성에 필요한 무인항공기(UAV)의 필요성이 대두 되었습니다.

    정찰용 UAV 중에서도 회전익 UAV는 고정익에 비해 산악지형과 악조건 하에서도 기상극복 능력 등을 보유하고 있다.

    운용요원의 임무

    - 지휘관 : OOO급 무인항공기 시스템의 현장 책임자이며 각 요원의 역할을 지시하고 임무통제장비 중 임무장비 지휘권을 부여받음
    - 조종사(Operator) : 비행 전 점검 때부터 착륙하여 임무 종료될 때까지 비행체 통제권을 가지며 조종사는 지휘관의 지시를 받아 비행체 임무 경로를 임무통제 장비에 입력함
    - 정비사 : 무인항공기 시스템의 수리/유지를 책임지고 이륙 및 착륙장치 구동을 담당
    - 감지기운용사 : 무인항공기에 탑재되는 감지기의 운용을 담당합니다.
    - 지원요원 : 지상통제장비 및 비행체, 이동정비장비, 지상중계기를 수송하기 위한 개조차량을 운전하고 운용 지원역할을 합니다.
    ※필요 시 지휘관은 운용요원의 작업량을 고려하여 운용요원을 가감할 수 있음

    운용요원의 자격 및 교육 요건

    현장에서의 모든 지휘권은 지휘관의 임무를 부여 받은 요원에 있습니다.

    운용요원의 자격 및 교육 요건
    구 분 자격요건 교육요건
    조종사(Operator) 조종을 전공한 자 OOO급 무인항공기 운용에 대한 교육을 10주 이상 이수한 자
    정비사 전기/전자 또는 기계계통을 전공한 자 OOO급 무인항공기 시스템에 대한 교육을 10주 이상 이수한 자
    지원요원 무인항공기에 대한 사전 배경 지식이나 경험을 갖춘 자 OOO급 무인항공기 운용 또는 시스템에 대한 교육을 10주 이상 이수한 자

    인원 편성 구성표

    인원 편성표
    구분 직책명 계급 인원 권장
    병과
    임무
    완편 간편
    6개 직책 - 16 16 -
    운용반 소 계 7 7 - 운용
    통제/정보 분석관 위관 1 1 정보 - 지휘관 임무 수행
    - 비행간 MC 수행
    MPCT 조종사 준(부)사관 2 2 항공 - 임무 분석 및 계획 수립
    - 비행계획 수립 / 입력
    - 통신중계 LOS 분석
    - MPCT 조종 / 임무 통제
    FCS 조종사 2 2 항공 - FCS 비행준비 / 조종
    - 공역 획득 / 협조, 기상 파악
    감지기 조종사 2 2 정보 - 임무탑재장비 운용
    - 표적탐색 / 획득 계획 수립
    - 표적처리 담당
    지상
    중계반
    소계 1 1 - 중계 운용
    지상중계 부사관 1 1 - 지상중계장비 운용
    정비반 소계 3 3 - 정비
    기체정비관 부사관 2 2 항공 - 기체/엔진 정비
    - 기체/엔진 부수장비 정비
    - 지상통제장비 정비
    전자통신정비관 1 1 통신 - 전자통신 정비
    - 전자통신 부수장비 정비
    수송반 소계 병사 5 5 - 수송
    차량운전 병사 5 5 수송 - 제 차량 수송 및 임무준비 지원
    ※ 이 편성는 최대한 장기적으로 상황관리를 할 수 있는 편성으로 예시된 것입니다.