1953년 6월 적은 휴전에 반대하는 우리 정부를 압박하고 휴전협정이 조인될 때까지 최대한 많은 땅을 빼앗기 위해 ‘중공군 6월 공세 제2단계 작전’을 감행했다. 이때 중부전선 철원평야 ‘철의 삼각지’에서도 중요한 전략적 거점인 백마고지와 화살머리고지를 확보하려는 중공군의 공세가 거셌다.
이중 화살머리고지는 아군이 1951년 10월 ‘코만도 작전’에서 획득한 고지다. 백마고지와 함께 임진강의 지류인 역곡천의 북안에 위치한 요충지다. 국군 제2사단은 1952년 12월 29일 철원지역에 투입돼 1953년 6월 29일과 30일에 걸쳐 중공군 제73사단이 화살머리고지 2개 전초진지를 공격하자 치열한 공방전 끝에 이들을 격퇴했다.
이 전투에서 약 400여 명의 인명 손실을 입고 물러간 중공군 제73사단은 1953년 7월 6일 1개 대대 병력으로 재차 공격에 나섰다. 7월 11일까지 뺏고 뺏기는 치열한 전투를 벌인 끝에 아군은 화살머리고지를 사수하는 데 성공했다.
휴전 조인을 앞두고 국군 제2사단이 거둔 마지막 승전이었던 이 전투에서 김웅수 소장은 초반에 적에게 빼앗긴 전초 진지를 탈환하기 위해 거듭 공격에 나섰다. 그러나 잇따라 실패하자, 좁은 공간에 소수 병력을 나눠 투입하는 대신 각 연대에 2개 중대씩 차출한 뒤 적의 진지에 대한 정면공격과 함께 후방에 대한 동시 기습작전을 펼쳤다. 또 적이 예상하지 못하도록 심야에 공격함으로써 결국 적을 몰아내고 승리로 이끌었다.
이 전투의 공로로 대한민국 정부는 그에게 태극무공훈장(1954년)을 수여했다. 1961년 육군 소장으로 전역한 김웅수 소장은 이후 미국 가톨릭대학교와 건양대학교 등에서 학생들을 가르쳤다. 2018년 2월 향년 95세로 별세해 국립서울현충원에 안장됐다.