자주박격포 개발현황 및 기술발전 동향 (120mm 자주박격포를 중심으로)
- 컬럼
- 2024. 8. 30.
빠른 발사속도와 고사계 사격능력이 특징인 박격포는 현대 전장 환경에 맞추어 기동력, 방호력을 갖춘 자주형 박격포 형태로 개발되어 운용되고 있으며, 최근 유ㆍ무인복합체계가 추진됨에 따라 무인화ㆍ자동화 기술이 적용되는 추세이다. 본 고에서는 120mm 자주박격포를 중심으로 각 국의 자주박격포체계의 개발현황과 기술발전 사례를 소개하고, 이를 토대로 국내 발전방향에 대해 살펴보고자 한다.
이 지 원
국방기술진흥연구소 유도화력기술팀
연구원
1. 서 론
보병부대의 화력을 지원하는 박격포 무기체계는 빠른 발사속도와 다양한 탄종지원이 가능하여 과거뿐만 아니라 현대전에서도 중요한 무기체계로 평가된다. 박격포는 고사계 사격으로 표적에 낙하하여 살상반경이 넓고, 직사화기 대비 고지 후방이나 시가전에 유리하여 한국과 같은 산악지형 국가에 효과적인 것으로 알려져 있다. 또한 상대적으로 저렴한 비용과 작전지속지원 능력이 탁월하며 운용 및 유지가 용이하다는 특징이 있다.
군사선진국의 박격포체계는 도수형과 자주형을 특성에 맞게 발전시키는 형태로 개발을 진행 중에 있다. 도수형의 경우 운반편의성을 높이고 작전성을 향상시키기 위해 경량화하고 있으며, 자주형의 경우 120mm 구경을 채택하여 위력을 증대시키고, 운용인원 감소 및 무인화를 위해 자동장전장치 및 원격운용기술을 적용하는 추세인 것으로 확인되고 있다. 또한 자주형의 경우 차량이나 장갑차에 모듈 형태로 탑재할 수 있도록 개발하고 있다.
국내에서도 60mm 박격포를 최초 운용한 이래 지속적으로 개발을 이어왔으며, 도수운반의 제약사항을 해결하고자 K242 자주박격포를 개발하여 운용하였고, 이후 KSM120을 개발하여 전력화 및 양산을 진행 중에 있다.
자주박격포는 현재까지도 화력분야의 중요성을 인정받아 국내외적으로 개발을 지속하고 있으며, 6대 현대화 성능(사거리, 정확도, 발사속도, 운용인원, 생존성, 위력)을 향상시키는 방향으로 개발을 진행 중에 있다. 또한, 국내의 경우 인구감소 등에 따른 병력감소라는 특수상황과 전력감소에 대비하기 위해 Army TIGER 4.0을 진행하고 있으며, 이로 인해 유인 위주의 무기체계를 무인화하는 데 중점을 두고 개발을 진행 중에 있다. 따라서 본 고에서는 120mm 자주박격포를 중심으로 국내ㆍ외 박격포체계 운용현황 및 기술개발 동향을 소개하고 향후 발전방향에 대해 제시하고자 한다.
2. 자주박격포 무기체계 개요
자주박격포는 현대 전장 환경에 맞추어 기동력과 방호력을 향상시킨 자주형 박격포로, 모듈화된 포체계를 다양한 차량에 탑재하거나 포탑에 장착하여 운용되며 자동화ㆍ무인화 기술을 확보하고 있는 추세이다.
2.1. 체계구성
자주박격포는 박격포체계와 차량체계로 구분된다. 박격포체계는 박격포, 구동장치, 사격통제장치, 관성항법장치, 전시콘솔, 포수전시기 등으로 구성된다. 차량체계는 전기장치, 현수장치, 동력장치 및 기타 부수계통으로 구성된다.
2.2. 박격포 분류방법
박격포는 포강 내의 강선 유무, 탄약장전 방법에 따라 아래와 같이 분류된다.
① 강선식 vs 활강식
미국과 대부분의 NATO 국가들은 강선이 없는 활강식 120mm 박격포를 사용하는 반면, 프랑스와 네덜란드는 강선식을 사용하는 것으로 나타났다.
[표 1] 강선식과 활강식 비교
강선식 박격포는 탄체가 포신의 강선과 맞닿아 회전을 이용하여 탄을 발사하는 것으로 탄의 자세안정화가 가능하고, 초탄 명중률이 상승한다. 그래서 적은 수량으로도 표적지역을 제압할 수 있고, 제한적으로 활강탄을 사용할 수 있다. 그러나 탄도 비행 특성상 65˚ 이상의 고각사격이 제한됨에 따라 활강형 대비 근접화력 지원이 어렵다. 또한 NATO 탄과 호환되지 않는 단점이 있다.
활강식 박격포는 통상적으로 85˚ 고각까지 사격이 가능하여 근접 화력능력을 제공하고 SAL 유도방식 적용 시, 정확도가 탄착정확도(CEP) 1m까지 줄일 수 있는 것으로 알려져 있다. NATO 탄과 호환 가능한 장점이 있으나, 탄이 회전하지 않아 바람의 영향을 많이 받고 국내 박격포체계는 강선형을 채택하여 기 개발된 제반기술을 활용하기 어려운 단점이 있다.
② 포미장전식 vs 포구장전식
탄약 장전 방식에 따라 포구장전식과 포미장전식으로 분류된다. 기존 포구장전식 수동 박격포는 포수가 한 발에 20kg가량의 포탄을 포구까지 직접 장전하여 운용자의 체력소모 및 많은 운용인력이 요구되었으나, 포수가 하단에서 장착한 탄을 포구로 올려주는 장전장치 적용한 반자동 방식을 채택하여 발사속도를 향상시키고 운용인원은 줄이고 있다. 그러나 승무원이 노출될 수밖에 없는 방식으로 운용인원의 보호에 취약하다.
포미장전식은 주로 자동장전장치를 탑재한 포탑형 자주박격포에서 일반적으로 채택하는 방식으로, 이스라엘의 Crossbow와 같은 일부 체계에서는 근접표적에 대해 직접사격이 가능한 장점이 있다. 또한 포탑형태이기 때문에 악천후나 적의 공격으로부터 운용인원의 생존성을 보장하고, 포탑 내부공간을 활용한 탄약 적재량 증가 등의 장점이 있다. 그러나 단가 및 유지보수 비용과 정비소요가 증가하는 단점이 있다.
2.3. 국내ㆍ외 개발현황
2.3.1. 국외 개발현황
선진국의 박격포체계는 도수형과 자주형을 특성에 맞게 발전시키는 형태로 개발을 진행 중에 있다. 도수형의 경우 운반편의성을 높이고 작전성을 향상시키기 위해 경량화하고 있으며, 자주형의 경우 120mm 구경을 채택하여 위력을 증대시키고, 운용인원 감소 및 무인화를 위해 자동장전장치 및 원격운용기술을 적용하는 추세인 것으로 확인되고 있다.
최근 개발된 120mm 자주박격포의 경우 포구장전식의 차체매립형과 포탑형으로 개발되고 있으며, 운용인원은 3명까지 줄인 것으로 확인된다. 최대사거리는 활강식의 경우 7~9㎞, 강선식의 경우 사거리연장탄 사용 시 최대 13㎞를 달성하는 것으로 나타났다.
[표 2] 국외 포구장전식 자주박격포 유사무기체계 현황(사진출처: google.com)
2.3.1.1. 포구장전식 자주박격포체계
① 이스라엘
미 육군특전단 및 해병대가 운용하는 XM905 박격포체계는 이스라엘의 RMS6L(Recoil Mortar System 6 Light)의 기술이 기반이 되는 박격포체계로서, 이스라엘은 탑재형태, 사격통제 시스템 고도화 등의 다양한 부수기능을 조합하여 여러 형태의 박격포체계에 대한 개발 중에 있으며, 가장 최근에는 소형전술차량 탑재형 박격포인 SPEAR MK2 체계의 개발 및 방산시장 진출을 추진하고 있다. SPEAR LR(Long Range)는 SPEAR의 최대사거리가 10km이다. 장전시스템도 반자동 장전시스템으로 교체하였다. 이전에 CADROM 10으로 알려져 있으며, 사정거리가 길어진 것 외에는 대부분의 제원이 SPEAR Mk.2와 동일한 것으로 확인된다. SPEAR과 유사한 무기체계로 동일한 회사의 CARDOM, 독일 라인메탈의 라그나로크(Ragnarok), 중국 북방공업주식회사(NORINCO)의 SM 등이 있다.
② 독일
독일 라인메탈의 노르웨이 지사인 라인메탈 노르웨이는 2019년 DSEI에서 120㎜ 자주박격포인 MWS 120 라그나로크(Ragnarok)를 발표하였다. 수평 360° 회전, 최대 고각은 87.75°까지 가능한 전기식 구동장치 기반의 자동포탑 형태로 궤도차량과 차륜형 차량 등 다양한 플랫폼에 장착할 수 있도록 개발 중에 있으며 경장갑차(WIESEL)에 탑재 시, 주행속도 70km/h, 최대 발사속도는 분당 6발이며, 적재 가능 탄약은 27발, 운용인원은 3명인 것으로 확인된다. 2022년, 헝가리에서 기드란(Gidran) 4×4 전술차량에 탑재하여 시험평가를 수행한 것으로 확인된다.
2.3.1.2. 포탑형 자주박격포체계
① 핀란드
AMOS 박격포의 포탑은 중량 3.6t, 수평으로 360° 회전하며, 고각은 -3°~+85°까지 구동하며, 최대 사거리는 10km, 발사속도는 분당 25발로 가시거리 표적에 대한 직사가 가능하다. CV90 장갑차 플랫폼과 결합할 경우 포탑 후방에 20발, 차체에 40발의 포탄이 적재하여 총 60발을 적재 가능한 것으로 확인되며, 파트리아 AMV 8×8 장갑차, CV90 장갑차와 호환가능한 것으로 조사된다.
NEMO 자동박격포는 AMOS에 RCWS를 장착한 체계로, RCWS는 포반장과 탄약수가 운용하여 운용병력은 조종수를 포함하여 3명으로 확인된다. 포탑 중량은 1.9t, 수평 360° 회전, 고각은 –3°~+85°로 직사와 기동 간 사격이 가능한 것으로 나타났다. 포신은 3m로 AMOS와 동일하며 초탄사격은 기동 간 30초 이내, 정지 간 15초 이내에 가능하고, 최대사거리는 10km 이내인 것으로 확인된다.
③ 폴란드
M120 RAK는 폴란드 HSW가 개발한 차륜 및 궤도형 장갑차에 탑재할 수 있는 120mm 포탑형 박격포 모듈로 포탑 후방에 20발, 차체에 26발의 탄약을 적재할 수 있고, 탄약수, 포반장, 포수, 조종수 등 총 4명의 운용인원 요구되는 것으로 확인된다.
포탑은 수평으로 360°, 고각으로 –3°~+80°까지 가능한 것으로 확인되며, 최대사거리는 10km, 최대 발사속도는 분당 6~8발 발사되는 것으로 나타났다.
④ 중국
중국의 북방공업주식회사(NORINCO)의 PULL-05는 2000년 초반부터 개발에 착수하여 2005년에 전력화된 포탑형 자주박격포이며, 차체는 ZSL-92(WZ551) 6×6 APC를 개조하여 탑재한 것으로 나타났다. 개념상으로 러시아의 2S23 Nona와 유사하며, 직사·곡사 사격이 가능하도록 설계됐다. 최대사거리는 8.8km이고, 분당 최대 8~10발 사격 가능하며, 운용병력은 총 4명으로 확인된다.
⑤ 러시아
러시아의 경우 120mm 구경 이외에 240mm 대구경 박격포체계를 1970년대에 개발하여 운용하고 있으나, 현재 추가적인 신형박격포를 개발하는 노력을 기울이지 않는 것으로 확인된다.
2.3.2. 국내 개발현황
국내에서 운용 중인 박격포체계는 60mm, 81mm 등 도수운반/견인용 박격포체계와 K200차체 기반의 궤도차량 탑재형 4.2인치/81mm/120mm 박격포체계로 분류된다.
KSM114 81mm 신형 박격포체계는 보병대대의 중화기 중대에서 운용하는 장비로, 기존 81mm 박격포의 수동 포방열/사격제원산출, 도수운반의 제한 사항을 해소하기 위해 사격제원계산기, 적재형 차량, 경량화 포판/포다리 기술 등이 포함되어 현재 전력화가 진행인 것으로 확인된다.
KSM120 120mm 자주박격포 체계는 기갑/기계화부대의 중화기 중대에서 운용하는 장비이며, 노후화된 K200장갑차 탑재형 장비인 K242 4.2인치 박격포체계를 대체하기 위해 개발되어, 기존 체계 대비 획기적으로 경량화된 장비로 강습작전, 항공기에 의한 공중수송이 가능하며 소형전술차량 탑재형 120mm 박격포체계에 적용된 박격포 기술이 공통으로 적용되어 있는 궤도형 체계로 ’25년까지 전력화 중인 것으로 나타났다.
KSM120은 K242 부품과 호환되며, 최대사거리 연장, 정밀유도탄약 운용을 통해 성능이 향상되었으며, 자동화된 사격제원산출, 사격통제 및 포탑 구동기능과 반자동화된 탄약 장전기능 등을 적용하여 3명 이내의 운용인원만으로 체계 운용이 가능하다. 그러나 4.2인치 박격포 대비 사거리와 위력이 향상되었음에도 포탄의 부피가 커져 탄약적재량이 절반 수준으로 감소하고, 기존 K200 장갑차 차체를 활용하여 여유중량과 출력부족 등의 제약사항이 있음에 따라 향후 최신기술 적용 등을 위한 성능개량에 한계가 있는 것으로 분석되었다.
[표 3] 국외 포탑형 자주박격포 유사무기체계 현황(1)(사진출처: google.com)
[표 4] 국외 포탑형 자주박격포 유사무기체계 현황(2)(사진출처: google.com)
3. 국내ㆍ외 기술동향
3.1 국외
3.1.1. 무인포탑 설계 기술
① 미국
2007년 U.S. ARDEC(Army Armament Research, Development and Engineering Center)에서 원격 운용 120mm 박격포 플랫폼의 주요 기술을 시연하는 프로그램을 수행한 것으로 확인된다. 포탑 형태로 궤도형, 차륜형 차량 형태 모두 탑재 가능하며, 120mm 박격포탄 46발의 탄약적재 및 자동장전장치, 사격통제장치, 전원분배장치 등을 개발한 것으로 알려져 있다. 원격운용 포탑형태로 M113 A2, LAV-25, Stryker에 호환하여 탑재할 수 있으며, 무장은 3m 길이의 활강포 형태인 것으로 확인된다.
② 이스라엘
Elbit systems에서 개발한 Crossbow는 최대사거리가 10km, 발사속도 분당 10발 발사 가능하며, 지속사격 속도는 분당 6발, 초탄발사시간은 30초 이내 가능한 것으로 확인된다. 다수탄 동시사격(MRSI), 발사 후 진지변환(shoot&scoot) 및 직사 사격이 가능한 것으로 분석되며, 정밀유도기능(GPS+SAL)이 탑재된 박격포탄을 포함하여 다양한 탄종의 박격포 발사가능한 것으로 조사된다. 해당 체계의 경우 차량은 물론 궤도 차량에도 장착할 수 있도록 모듈화 설계되었으며, 자동화된 시스템과 사격통제시스템(FCS)이 연동되어 1명의 승무원이 운용하는 것으로 확인된다.
3.1.2. 자동장전시스템 기술
① 미국
미국의 경우 LRPF 사업군의 ERCA(Extended Range Cannon Artillery) 프로젝트를 통해 사거리연장 탄약, 58구경장 무장, 탄약 자동화장치 개발을 추진 중이며, 기존 M109A7 자체를 활용한 신형자주포 XM1299를 개발 중이다. 탄약 자동화 장치 개발은 Picatinny 병기창(Arsenal)에서 ERCA 무장과 Auto-loader를 개발 중이며, 미국 중소기업체에 협력 추진 중인 것으로 확인된다.
② 독일
독일 자주포 탄약자동화장치는 PzH2000의 탄약장전시스템을 활용하여 무인포탑 AGM(Artillery Gun Module) 개발 완료하였고, ARTEL의 다목적 차륜형 장갑차 Boxer 차체와 결합하여 2014년 RCH-155 자주포체계를 완성하였다. 2019년 사격시험에서 8발급 속사, 사격 후 90초 이내 재배치 성능을 확인한 것으로 확인된다.
3.1.3. 사거리 연장기술
해외 정밀유도 박격포탄의 경우 정확도는 GPS 기준 5~10m, SAL 기준 1m 수준이며, 사거리는 대부분 10km 내외인 것으로 조사된다. 해외에서 개발 및 운용중인 120mm 박격포용 정밀유도탄은 회전이 없는 활강형으로 탄 후미에 꼬리날개가 부착되어 비행안정성이 높인 반면, 무유도 기준 탄의 안정성과 살상반경이 강선형 대비 약하다는 단점이 있다.
표5. 국외 정밀유도형 박격포탄 무기체계 현황(사진출처: google.com)
3.2. 국내 기술동향
120mm 자주박격포를 1990년대 도입한 군사선진국과 달리 대한민국은 2014년부터 120mm 자주박격포 개발에 착수하여 2022년부터 전력화 진행 중에 있다. 국내의 120mm 자주박격포는 자동화된 사격통제장치 및 구동장치, 반자동 장전장치 등의 기술을 개발한 바 있다. 그러나 차량체계를 활용하여 자동장전 및 무인화 기술 등 최신기술 적용을 위한 성능개량에 한계가 있다. 이러한 사항을 보완하고자 차기 자주박격포 핵심기술 개발에서는 아래의 사항을 포함하여 기술을 개발할 예정으로 나타났다.
① 무인포탑 설계 기술
국내에서는 현재 진행 중인 포탑형 자주박격포가 개발 사례는 없는 것으로 확인되나, 향후 유ㆍ무인 복합 운용을 목적으로 차륜형/궤도형에 장착 가능한 모듈형 무인포탑 설계기술을 개발 예정이다. 무인화 기술을 적용한 포탑형 자주박격포를 개발하여 승무원이 원격으로 지휘 임무 수행하며, 최적화 설계로 탄약적재공간을 확보 가능할 것으로 확인된다.
② 자동장전시스템 기술
현재 전력화 중인 120mm 자주박격포는 자동화된 사격제원산출, 사격통제 및 포탑 탑재, 반자동 장전장치 등이 적용되었다. 차기 자주박격포는 포수가 직접 탄을 장전장치에 이송해야하는 반자동 장전장치에서 탄종 선택, 사격에 필요한 장약을 추출ㆍ결합 등 이송ㆍ장전ㆍ격발 과정을 자동화하는 자동장전시스템 기술을 개발할 예정으로 확인된다.
③ 사거리 연장기술
기존 자주박격포 대비 사거리를 연장하기 위한 신규 추진장약 개발기술과 자동장전을 위해 장전방식이 포구장전식에서 포미장전식으로 변경됨에 따른 고내충격을 만족하는 강건한 구조설계 기술 등을 개발할 것으로 조사되었다.
4. 발전방향 및 결론
4.1 발전방향
앞서 살펴보았듯이, 국외 자주박격포의 경우 무인화·자동화기술과 사거리 연장기술이 중점적으로 개발되고 있는 것으로 확인되었으며, 국내에서도 해당기술을 확보하기 위해 지속적인 연구개발을 추진할 것으로 판단된다. 따라서 국외 기술동향을 바탕으로 국내 자주박격포체계 발전방향에 대하여 아래와 같이 간략히 제시하였다.
① 무인포탑 설계기술
국내에서는 포구장전식이 아닌 포탑형태의 포미장전식 자주박격포에 대한 개발이 전무하다. 승무원의 생존성과 더불어 병력감소에 대한 대책을 위해서라도 해당 기술은 개발되어야 할 것으로 판단된다. 군사선진국의 사례와 유사체계의 포탑 관련기술을 바탕으로 소요군 운용개념에 부합하는 무인포탑을 개발해야할 것으로 보이며, 이에 제반되는 기술 확보가 필요할 것으로 판단된다.
② 자동장전시스템 기술
자동장전시스템은 운용 매커니즘 최적화 설계, 장약 파손 방지 등 다양한 측면을 고려하여 개발되어야 할 것으로 판단된다. 특히, 발사시간을 단축하기 위한 구조/매커니즘 최적설계 기술과 장약과의 호환성 등을 고려하여 설계할 수 있는 종합적인 기술개발이 필요하다.
③ 사거리 연장기술
병력감소로 인한 작전지역의 확대 등 국내 전장환경의 변화에 따라 최대사거리를 연장할 수 있는 방안 모색해야 할 것으로 판단되며, 이에 필요한 원천적인 기술 개발이 필요하다. 또한, 사거리 증대와 반비례하는 정확도 역시 동시에 향상시킬 수 있는 방향을 검토가 필요할 것으로 예상된다. 강선식 박격포탄의 경우 탄도수정신관을 적용하여 정확도를 보정하는 형태로 접근하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
4.2. 결론
본 고에서는 120mm 자주박격포를 중심으로 군사선진국과 국내 개발현황을 소개하고, 기술개발동향과 발전방향에 대해 작성하였다. 이러한 대내외적 기술수준을 바탕으로 한국의 자주박격포가 세계적인 우위를 점하기 위해서는 다음과 같은 사항을 고려할 필요가 있다고 판단된다.
① 운용/작전개념 차별화에 따른 기술개발 전략확보
기술 발전에 따라 자주박격포는 자주포와 유사한 부분이 많아졌다. 도수운반을 기반으로 한 박격포가 자주화되고 상대적으로 고사계 사격이 제한된 자주포가 기술개발을 통해 넓은 범위의 각도에서 포탄발사가 가능하게 된 사례가 대표적이라 할 수 있다. 따라서, 자주포를 대체할 수 없는 한계사항을 식별하고, 이를 자주박격포의 운용 및 작전개념으로 해결할 방안을 수립할 필요가 있으며, 해당 개념을 뒷받침하기 위한 기술개발 전략을 확보하고 이를 추진하는 노력이 필요할 것으로 판단된다.
② 강선식 채택에 따른 수출전략 차별화 필요
자주박격포는 미국을 비롯한 대부분의 NATO 국가에서는 활강식 자주박격포를 개발하고 있으나, 프랑스, 네덜란드 등 일부 국가에서는 강선식 자주박격포를 개발하는 등 이원화하여 개발되고 있다. 한국의 현 자주박격포 체계에서는 기 개발된 박격포체계 및 기술과 연계하기 위해 강선식을 채택하였으나 이는 NATO 표준을 준용하는 국가에 수출하기에 제약이 있는 것이 사실이다. 따라서 차기 자주박격포 개발 시 강선식의 장점을 살리면서 동시에 탄착 정확도를 향상시킬 수 있는 방안을 모색하여 연구개발을 진행할 필요가 있으며, 해외 수출 시에도 이러한 장점을 강조하여 수출전략을 확립하는게 타당할 것으로 판단된다.
③ 무인화에 대한 기술개발과 고장에 대한 대책 필요
국내의 경우 Army TIGER 4.0 정책 및 병력 감소 등의 외부환경 요인에 의해 무인화는 선택이 아닌 필수적인 요소가 되었다. 자주박격포도 자동장전장치, 무인포탑 등의 무인화 기술을 개발하고 있다. 하지만 이러한 노력에도 불구하고 현재의 작전개념은 무인화에 대한 대비가 미비한 상황이며, 특히 고장에 대한 대책이 부족한 실정이다. 따라서 유인 기반의 자주박격포를 무인화하기 위한 요소기술 도출과 이에 대한 기술개발의 노력이 필요함과 동시에 기계 및 장비의 고장에 대한 대책을 마련함으로써 자주박격포 체계의 무인화에 나아갈 필요가 있다고 판단된다.
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참고문헌
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[3] Janes.com
[4] 김성도, “미래 한국군을 위한 박격포체계 발전방향”, 국방과기술, 제530호, pp.74-85, 2024
[5] 국방부 홈페이지, 국방혁신 4.0
[6] 손민구, “120mm 박격포 포수전시기 전원차단 현상 개선”, 국방기술품질원, 2024.02.19., https://dtaq-media.kr
[7] 홍석균, “화포기술의 실무이해”, 본디자인, 2012
[8] 편집부, "81mm박격포-Ⅱ 개발 성공 : 경량화로 병사 피로도 경감, 레이저 · GPS 기술을 활용 신속성과 정확도 향상", 국방과 기술, 제488호, pp.24-25, 2019
[9] 편집부, "120밀리 자주박격포 및 사격지휘차량 최초 양산 : 화력 및 사거리 증가, 국산화율 96% 달성", 국방과 기술, 제517호, pp.34-35, 2022
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[12] https://elbitsystems.com
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