수중대잠전 교전모델의 무기체계 효과도 분석을 위한 합성환경기반 가상시험 프레임워크 설계 기술 A Technology on the Framework Design of Virtual based on the Synthetic Environment Test for Analyzing Effectiveness of the Weapon Systems of Underwater Engagement Model원문보기
최근 과학기술의 발전에 따라 국방 M&S에서의 무기체계 기술 및 분석을 위한 요구사항이 매우 다양화되고 복잡해졌으며, 무기체계에 요구되는 성능 또한 엄격해지고 있다. 따라서 미래의 무기체계는 와치-독 시스템, 지휘 통제 시스템, C4I 시스템과 같이 서로 다른 시스템들과의 연동기술이 필수적이다. 그러나 급속도로 발전하고 있는 M&S 기술과 비교하였을 때, 새로운 무기체계 획득 시 소요되는 시간, 비용 및 위험성은 감소되지 않고 있다. 이러한 애로사항을 극복하고자 국방 M&S 기술이 그 대안으로 떠오르고 있다. 본 논문에서는 수중대잠전 교전모델의 무기체계 효과도를 검증하기 위한 도구로써, 합성환경기반의 가상시험 프레임워크를 설계하고자 한다. 이를 위해, 오픈 소스 소프트웨어 중 하나인 Delta3D 시뮬레이션 엔진을 이용하여 가상시험 테스트베드를 구축하였으며, 다른 시뮬레이터들과의 상호연동성을 위해 HLA/RTI을 만족하는 페더레이션을 설계하였다. 본 연구의 중요성은 한국전장에 적합한 효율적인 시뮬레이션 도구를 개발하고, 보다 현실적인 시뮬레이션을 위한 전투객체의 운동방정식 및 환경 객체의 페더레이션을 설계하는데 있다.
최근 과학기술의 발전에 따라 국방 M&S에서의 무기체계 기술 및 분석을 위한 요구사항이 매우 다양화되고 복잡해졌으며, 무기체계에 요구되는 성능 또한 엄격해지고 있다. 따라서 미래의 무기체계는 와치-독 시스템, 지휘 통제 시스템, C4I 시스템과 같이 서로 다른 시스템들과의 연동기술이 필수적이다. 그러나 급속도로 발전하고 있는 M&S 기술과 비교하였을 때, 새로운 무기체계 획득 시 소요되는 시간, 비용 및 위험성은 감소되지 않고 있다. 이러한 애로사항을 극복하고자 국방 M&S 기술이 그 대안으로 떠오르고 있다. 본 논문에서는 수중대잠전 교전모델의 무기체계 효과도를 검증하기 위한 도구로써, 합성환경기반의 가상시험 프레임워크를 설계하고자 한다. 이를 위해, 오픈 소스 소프트웨어 중 하나인 Delta3D 시뮬레이션 엔진을 이용하여 가상시험 테스트베드를 구축하였으며, 다른 시뮬레이터들과의 상호연동성을 위해 HLA/RTI을 만족하는 페더레이션을 설계하였다. 본 연구의 중요성은 한국전장에 적합한 효율적인 시뮬레이션 도구를 개발하고, 보다 현실적인 시뮬레이션을 위한 전투객체의 운동방정식 및 환경 객체의 페더레이션을 설계하는데 있다.
As recent advances in science, technology and performance requirements of the weapons system are getting highly diversified and complex, the performance requirements also get stringent and strict. Moreover, the weapons system should be intimately connected with other systems such as watchdog system,...
As recent advances in science, technology and performance requirements of the weapons system are getting highly diversified and complex, the performance requirements also get stringent and strict. Moreover, the weapons system should be intimately connected with other systems such as watchdog system, command and control system, C4I system, etc. However, a tremendous amount of time, cost and risk being spent to acquire new weapons system, and not being diminished compared to the rapid pace of its development speed. Defense Modeling and Simulation(M&S) comes into the spotlight as an alternative to overcoming these difficulties as well as constraints. In this paper, we propose the development process of virtual test framework based on the synthetic environment as a tool to analyze the effectiveness of the weapons system of underwater engagement model. To prove the proposed concept, we develop the test-bed of virtual test using Delta3D simulation engine, which is open source S/W. We also design the High Level Architecture and Real-time Infrastructure(HLA/RTI) based Federation for the interoperation with heterogeneous simulators. The significance of the study entails (1)the rapid and easy development of simulation tools that are customized for the Korean Theater of War; (2)the federation of environmental entities and the moving equations of the combat entities to manifest a realistic simulation.
As recent advances in science, technology and performance requirements of the weapons system are getting highly diversified and complex, the performance requirements also get stringent and strict. Moreover, the weapons system should be intimately connected with other systems such as watchdog system, command and control system, C4I system, etc. However, a tremendous amount of time, cost and risk being spent to acquire new weapons system, and not being diminished compared to the rapid pace of its development speed. Defense Modeling and Simulation(M&S) comes into the spotlight as an alternative to overcoming these difficulties as well as constraints. In this paper, we propose the development process of virtual test framework based on the synthetic environment as a tool to analyze the effectiveness of the weapons system of underwater engagement model. To prove the proposed concept, we develop the test-bed of virtual test using Delta3D simulation engine, which is open source S/W. We also design the High Level Architecture and Real-time Infrastructure(HLA/RTI) based Federation for the interoperation with heterogeneous simulators. The significance of the study entails (1)the rapid and easy development of simulation tools that are customized for the Korean Theater of War; (2)the federation of environmental entities and the moving equations of the combat entities to manifest a realistic simulation.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
또한 HLA/RTI 기반의 시뮬레이션 및 국내외 각종 시뮬레이션을 연구조사하고, 미래의 전장환경에 알맞은 합성환경 기반의 가상시험 프레임워크를 설계하였다. 따라서 수중대잠전 뿐만 아니라, 향후 타 교전모델에도 확장 하여, 현재 혹은 가까운 미래의 한국군에서 운용중인 다양한 무기체계/비 무기체계의 효과도를 검증할 수 있는 한국형 합성전장환경 기반 가상시험이 가능토록 한다.
현재 이를 위한 핵심 요소기술에 대한 국내연구는 학교 및 연구기관에서 주로 이루어지고 있으며, 국과연 및일부 업체에서 무기체계별 합성분상환경 가상시험 환경 구축 및 시뮬레이터 개발 시, 미국 국방성에서 공개한 프레임워크를 활용하여 개발하고 있다. 본 논문에서는 무기 체계도의 효과도 분석을 위한 소규모 교전급 모델의 시뮬 레이션을 구현하고, 각 모델들의 확장성, 재사용성, 상호운 용성을 개선시키기 위해, 통합 아키텍처인 HLA/RTI(High Level Architecture/Real-time Infrastructure)을 도입하고, FEDEP(Federation Development Data Representation)을 기반으로 하여, 한국형 합성환경 기반의 가상시험 프레임워크를 설계한다.
이와 같은 유연성은 다른 시뮬레이션, 페더레이트 그리고 시스템 등과의 연동능력의 향상을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 환경 및 운동방정식, 위치정보 등의 데이터들이 상호교환이 가능케 하여 합성환경 기반의 가상시험 프레임워크를 설계한다.
잠수정에는 레이더, 소나 등의 첨단 탐색장비와 함께 어뢰, 기만기 등의 고성능 무기체계를 가용자원으로 탑재되어 있다. 수중대잠전 전투체계는 탑재된 장비의 무기체계 등의 자원을 최적으로 활용하여 잠수정의 전투력을 극대화하는데 목적을 두고 있다. 그 전투체계의 수행 절차는 그림 2와 같이 탐색/탐지, Data 교환, 계획/평가/결심, 무장/임무수행의 네 가지 단계로 구분할 수 있다 [7] .
페더레이션의 궁극적인 목표는 두 가지 이상의 소규모 세력들의 수중 환경 하에서 교전을 수행 시, 무기체계 효과도 분석을 위한 시뮬레이션을 개발하고, 합성환경전장 구성의 목표에 맞추어 시뮬레이션과 함께 환경정보(파도, 수온, 염도 등) 및 참여객체의 위치정보(객체의 운동방정식 등)를 연동하는 것이다. 환경정보, 위치정보 그리고 가상시험을 위한 시뮬레이션을 각각의 페더레이드로 정의 하며, 무기체계의 성능은 최대한 실제와 유사하도록 나타 내어 대표적인 특성을 구현하는 방향으로 개발한다.
가설 설정
그 전투체계의 수행 절차는 그림 2와 같이 탐색/탐지, Data 교환, 계획/평가/결심, 무장/임무수행의 네 가지 단계로 구분할 수 있다 [7] . 그리고 교전에 참여하는 세력을 각 Blue, Red군으로 각 세력의 제원을 표 2와 같이 가정한다.
제안 방법
근래 발생한 천안함 사태를 모태로 하여, 천안함 사태와 유사한 상황 발생 시, 효과적인 대처를 위한 가상 시나 리오를 설계한다. 단, 최신의 수중대잠전 교전수칙에서 차단기동을 제외하고, 보다 신속하고 적극적인 대응방안으로 변화한 것을 반영케 한다.
따라서 산업, 오락 등의 다양한 분야에 적용되던 모델링 및 시뮬레이션 기술을 국방 분야에 적용하도록 한다. 이는 개념개발, 설계검증, 시제생산, 시험평가, 생산배치, 운용유지, 후속군수지원의 총 7단계인 무기체계 획득의 예측 및 검증 수단으로 활용할 수 있다.
또한 HLA/RTI 기반의 시뮬레이션 및 국내외 각종 시뮬레이션을 연구조사하고, 미래의 전장환경에 알맞은 합성환경 기반의 가상시험 프레임워크를 설계하였다. 따라서 수중대잠전 뿐만 아니라, 향후 타 교전모델에도 확장 하여, 현재 혹은 가까운 미래의 한국군에서 운용중인 다양한 무기체계/비 무기체계의 효과도를 검증할 수 있는 한국형 합성전장환경 기반 가상시험이 가능토록 한다.
앞서 언급한 바와 같이 합성환경기반의 시뮬레이션을 위해 잠수정 전투객체(잠수정, 어뢰, 기만기 등)의 물리적 객체는 ‘Core Part’로 모델링되고, 전투객체의 운동 방정 식과 같은 물리 모델, 환경정보, 무장 및 명중평가 등의 논리적 객체는 ‘Shell Part’로 모델링된다. 이를 적용한 실험환경을 구축하기 위하여 Delta3D 3차원 시뮬레이션 엔진을 채택하여 구현하였다. Delta3D는 전장 환경 시뮬레 이션에 필요한 기본적인 전투 객체, 지형, 특수효과 등의 시뮬레이션 자원이 내포되어있으며, 자원의 삽입 혹은 수정이 손쉽다.
이에 소규모 수중대잠전 시뮬레이션을 통해 효과적인 합성환경 기반 가상시험 프레임워크를 설계하고자 하는 본 연구는 일목적형 M&S 연구관점에서 벗어나, 장차 과학 기술전, 대량파괴전 그리고 속결전이 될 미래전장 환경 시뮬레이 션의 재사용성, 상호운용성, 확장성, 결합성 개선할 방법 론을 제안한다.
이에 소규모 수중대잠전 시뮬레이션을 통해 효과적인 합성환경 기반 가상시험 프레임워크를 설계하고자 하는 본 연구는 일목적형 M&S 연구관점에서 벗어나, 장차 과학 기술전, 대량파괴전 그리고 속결전이 될 미래전장 환경 시뮬레이 션의 재사용성, 상호운용성, 확장성, 결합성 개선할 방법 론을 제안한다. 제안되는 방법론에서는, 소규모 수중대잠전에 관련된 전투수행절차 및 교전수칙을 정의하고, 가상 시나리오를 설정하고 이후 시뮬레이션에 참여하는 전투 객체를 물리적 객체와 논리적 객체로 구분하는 모델링 방법론을 적용한다.
페더레이션의 궁극적인 목표는 두 가지 이상의 소규모 세력들의 수중 환경 하에서 교전을 수행 시, 무기체계 효과도 분석을 위한 시뮬레이션을 개발하고, 합성환경전장 구성의 목표에 맞추어 시뮬레이션과 함께 환경정보(파도, 수온, 염도 등) 및 참여객체의 위치정보(객체의 운동방정식 등)를 연동하는 것이다. 환경정보, 위치정보 그리고 가상시험을 위한 시뮬레이션을 각각의 페더레이드로 정의 하며, 무기체계의 성능은 최대한 실제와 유사하도록 나타 내어 대표적인 특성을 구현하는 방향으로 개발한다.
성능/효과
단일 혹은 소수의 무기체계를 모의전력으로 하는 체계 효과도, 명중확률, 생존성, 취약성 등을 결과 값으로 유도 하는 교전급 모델이 본 연구의 무기체계 효과도 분석에 적합하다고 판단된다. 현재 ADF(Australian Defense Force) 와 Bohemia Interactive Australia(BIA) Company의 협업으로 개발된 VBS2TKTM, UBISOF Company의 Brother in Arms 등의 소규모 교전급 시뮬레이션을 위한 소프트웨어들이 이미 상용화되어있다 [10] .
후속연구
- 회전 및 가속의 6자유도 운동이 가능한 공학수준의 모델링을 통해 향후 확장이 가능한 모델들에 적용토록 설계한다.
이는 곧 체계적인 모델링 방법론을 제공하지 못하므로, 새로운 시나리오를 적용할 경우 시뮬레이션 전술객체들의 모델링을 매번 다시 수행해야한다는 단점이 발생한다. 또한 game actor, component, messaging, environment, moving equations 등, 이러한 객체 모델들의 재사용성 향상과 향후 개발될 각 군 모델간의 연동과 기반 기술의 개발이 필요하다.
이는 개념개발, 설계검증, 시제생산, 시험평가, 생산배치, 운용유지, 후속군수지원의 총 7단계인 무기체계 획득의 예측 및 검증 수단으로 활용할 수 있다. 또한 모델간의 실시간 데이터 교환 및 모델 확장성, 재사용성, 상호운용성을 개선하여 매우 유기적이고 체계적이며 교전상황 변동에 유연한 무기체계 효과도 검증을 기대할 수 있다. 그림 1은 합성환경 가상시험을 위해 고려되는 여러 가지 전투 요소들을 나타내고 있다.
공학급 신무기체계 개발 시, 시뮬레이션 적용을 통한 효과도 검증에 큰 기여를 하여 시뮬레이션 참가 세력/무장장비의 교체 및 수정이 용이할 것이다. 또한 한국형 전장환경에 적합한 국산 훈련용 시뮬레이터를 개발하여, 일목적성이 아닌 다목적성 시뮬레이션 개발에 적합하기 때문에, 한국군 군사 훈련용 시뮬레이션 개발에 기술이전을 기대할 수 있다. 국방 분야 이외에, 민간 및 산업분야로의 기술이전도 가능하다.
본 연구를 통해 기대되는 효과는 신무기체계 효과도 검증, 군사훈련용 시뮬레이션 개발 등이 있다. 공학급 신무기체계 개발 시, 시뮬레이션 적용을 통한 효과도 검증에 큰 기여를 하여 시뮬레이션 참가 세력/무장장비의 교체 및 수정이 용이할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
소규모 수중대잠전 가상시험을 수행하기 위해서는 무엇이 선행되어야 하는가?
소규모 수중대잠전 가상시험을 수행하기 위해서는 실제 전투체계의 전투수행 절차에 대한 고찰이 선행되어야 한다. 잠수정에는 레이더, 소나 등의 첨단 탐색장비와 함께 어뢰, 기만기 등의 고성능 무기체계를 가용자원으로 탑재되어 있다.
소규모 수중대잠전 전투체계는 무엇을 목적으로 하고 있는가?
잠수정에는 레이더, 소나 등의 첨단 탐색장비와 함께 어뢰, 기만기 등의 고성능 무기체계를 가용자원으로 탑재되어 있다. 수중대잠전 전투체계는 탑재된 장비의 무기체계 등의 자원을 최적으로 활용하여 잠수정의 전투력을 극대화하는데 목적을 두고 있다. 그 전투체계의 수행 절차는 그림 2와 같이 탐색/탐지, Data 교환, 계획/평가/결심, 무장/임무수행의 네 가지 단계로 구분할 수 있다 [7] .
잠수정에는 무엇을 가용자원으로 탑재하는가?
소규모 수중대잠전 가상시험을 수행하기 위해서는 실제 전투체계의 전투수행 절차에 대한 고찰이 선행되어야 한다. 잠수정에는 레이더, 소나 등의 첨단 탐색장비와 함께 어뢰, 기만기 등의 고성능 무기체계를 가용자원으로 탑재되어 있다. 수중대잠전 전투체계는 탑재된 장비의 무기체계 등의 자원을 최적으로 활용하여 잠수정의 전투력을 극대화하는데 목적을 두고 있다.
참고문헌 (16)
국방부(2008), "국방전력발전업무규정, 국방부 훈령 제875호"
국방부 정보화기획관실(2007), "국방 상호운용성 관리규정, 국방부 훈령 제 839호"
김찬기(2002), 국방 M&S 개념연구
박상철, 성길영(2009), "DEVS 기반 소규모 교전 시뮬레이션 프레임워크", 한국 CAD/CAM학회 학술발표회 논문집, pp. 233-238.
신지환(2007), "수중 교전 시뮬레이션을 위한 페더레이션 개발," 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol. 16, pp. 11-18.
이규노, 왕지현(2008), "지상무기체계 전투효과 분석을 위한 통합 시뮬레이션", Defense Science & Technology Plus, 제63호.
이근록(2008), "시뮬레이션을 활용한 함정 전투체계의 효과측정에 관한 연구", 국방대학교 석사학위논문.
지승도, 유용준, 정찬호, 이장세, 김재익(2008), "에이전트 기반의 인간 미개입형 함정전투 M&S 시스템 설계 및 서해교전 사례연구", 한국시뮬레이션학회 논문지, 제17권 제2호, pp. 49-61.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.