This thesis introduces a case study of utilizing the decentralized partially observableMarkov decision process (DEC-POMDP) in modeling information delivery behavior under the network centric warfare settings. The deployed troops are modeled as bounded rational agents, and they have different communication success possibilities in the long range and the short range. Our DEC-POMDP model indicates how to deliver time-sensitive target information from the monitoring agent to the headquarter through multiple bridging agents. The bridging agents should intelligently decide which information to transmit through the long range or delegate the transfer to other agents via short range communications. Our models shed light on the improved information delivery behavior that are inferred from the DEC-POMDP model with simulation based experiments. We expect that this research would play a role in improving Tactics, Techniques, and Procedures (TTP) in the field operation.
북한은 비대칭 전력을 지속적으로 증강시켜오고 있으며 그 중 ICBM과 같은 전구 탄도 미사일은 가장 큰 위협중 하나이다. 한반도 전역이 사거리 안에 들어오는 이러한 전구 탄도 미사일은 평소에 갱도에 엄폐되어 있다가 미사일 운용시에만 모습을 드러내기 때문에 식별한 이후에 미사일이 발사되기 전까지 무력화 시키지 못하면 안군 전력에 큰 타격을 줄 수 있다. 따라서 통상 30분 정도의 짧은 시간 안에 식별부터 타격까지의 절차가 이루어져야 하는데 이러한 표적을 시한성 긴급 표적이라고 한다. 이러한 시한성 긴급 표적(TST)에 대한 표적화 과정(Targeting steps)을 타격순환체계(Kill Chain)라고 하며 여러 가지 탐지 자산이 타격순환체계에서의 초기 단계에서 사용된다. 이 탐지 자산에는 인공위성이나 고고도 무인정찰기 또는 적지 종심 작전 부대 등이 여기에 해당되는데, 이 논문에서는 이 적지 종심 작전을 수행하는 부대와 관련한 연구를 진행했다.
적지 종심 작전을 수행하는 부대는 수행하는 작전의 특성상 굉장히 제한적인 자원과 불리한 여건 하에서 생존과 임무를 동시에 달성해야 한다. 이 때 임무란 통상 목표의 정보를 상급부대의 의사결정기구로 전달하는 것을 의미하고 이러한 정보들은 신뢰도 높은 정보로서 전략적 판단의 질을 좌우하는 중요한 역할을 한다. 하지만 실제 적지종심작전 부대가 항상 정보 전달 보고에 성공하는 것은 아니다. 전장에는 통신 장비의 성공률을 저하시키는 많은 요인이 있으며 지형요소가 그 중 큰 비중을 차지한다. 통신 장비의 성능을 최대한 끌어내서 높은 통신 성공률을 보장하는 장소가 있는가 하면 그 반대의 경우도 상존한다. 통상 이러한 작전을 수행하는 부대는 장거리 통신망과 단거리 통신망을 운용할 수 있는 장비들을 보유하고 있는데 이중 특히 장거리 통신을 위한 AM 무전기의 통신확률이 외부요인에 의해 많이 영향을 받는다. 반면에 단거리 통신을 위한 FM 무전기의 경우 통달거리는 짧으나 외부요인의 영향에 강건하고 많은 양의 정보를 실어 보낼 수 있는 특징이 있다.
현재 교리에는 보안의 목적으로 각 작전 부대와 본부와의 1:1 교신만을 허용하고 있다. 이는 안전한 작전을 보장하는 방법이지만 정보 전달에 있어 비효율적이고 불안정한 방법일 수 있다. 이 논문에서는 DEC-POMDP를 적용하여, AM 교신이 불리한 여건에 처해있는 작전 부대가 FM 교신을 통해 이 작전 부대와는 대조적으로 AM 교신이 유리한 여건에 있는 인접 작전 부대를 경유하여 정보를 전달하는 통신 모델을 제안한다. 또한 관련 작전 시나리오로 LDEF 이산사건 모델링 형식론을 이용하여 멀티 에이전트 모델을 개발하였다. 이 멀티 에이전트 모델 안에서, 위의 통신 모델에서 생성된 정책을 따라서 행동하는 에이전트 들을 통해 작전의 성패를 모의하였다. 다양한 상황에서의 효과를 분석하기 위해 4가지 변수를 변화시키면서 실험을 진행하였고 그 결과에 대한 선형회귀분석 등의 통계적 분석을 진행하여 변수들과 실험 결과간의 연관 관계를 설명하였다.
분석 결과, 제안하는 모델에서 제공되는 정책을 따르는 것이 기존의 방법보다 대부분의 상황에서 유의미한 차이로 우세한 성능을 보였다. 이 결과를 통해 전쟁의 진행 단계에 따라 보안의 수준에 융통성을 부여할 수 있을 때 이 모델이 제안하는 방법이 전체 정보 수집량을 늘리는 데 기여한다는 것을 확인하였다. 동시에 이 연구는 점 조직화 되어 정보를 전달하는 네트워크와 관련한 중요한 통찰력을 제시한다. 또한 최신 방법론인 DEC-POMDP를 실제 군사 작전환경에 적용한 최초 사례로서 타 분야 응용의 기초자료가 될 것으로 기대된다.
