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체계 효과도 분석을 위한 공학/교전 모델 연동 시뮬레이션 기술 연구
Interoperation between Engineering- and Engagement-level Models for System Effectiveness Analysis 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.19 no.4, 2010년, pp.319 - 326  

홍정희 (한국과학기술원 전기 및 전자공학과) ,  김탁곤 (국과학기술원 전기 및 전자공학과)

초록
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교전급 모델만을 이용한 기존의 체계 효과도 분석 방법은 각종 무기의 동작에 따른 영향을 반영할 수 없으므로 분석 결과에 오차를 발생시킬 수 있다. 이러한 제약 사항은 무기 체계의 특성을 구체적으로 모의하는 공학급 모델의 모의 결과를 교전급 모델의 시뮬레이션에 반영할 수 있도록 해주는 계층 간 연동 기술로 극복할 수 있다. 본 논문에서는 운용 환경, 운용 전술, 기계적 오차 등과 같은 요인에 따라 변하는 무기 체계의 동적인 특성을 공학급 모델과의 연동을 통해 교전급 모델의 시뮬레이션에 반영함으로써 체계 효과도 분석에 오차를 줄이는 방안을 제안하고자 한다. 또한, 체계 효과도 분석을 형식화하고 공학/교전 모델 연동을 위한 인터페이스를 정의한다. 본 논문에서 수상함의 대어뢰전 효과도 분석에 제안한 방법론을 적용함으로써 그 활용성을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Effectiveness analysis of weapon system has been accomplished using engagement-level model alone. However, most previous works are prone to errors due to lack of behavioral information about the weapon systems. In order to overcome these limitations, this paper proposes an interoperation approach be...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 체계 효과도 분석을 형식화하고 무기 체계의 동적인 특성을 반영할 수 있도록 공학/교전 모델의 연동을 통하여 체계 효과도를 분석하는 방안을 고찰해본다. 또한, 연동으로 얻은 결과로부터 민감도 분석을 하여 각 요인들이 체계 효과도에 미치는 영향력을 살펴보고 체계 효과도 향상을 위한 전술 개선 및 무기의 요구 성능을 도출할 수 있음을 보이고자 한다.
  • 본 논문에서는 무기 체계의 자세한 동작을 묘사하는 공학급 모델과 교전 상황에서 전술을 모의하는 교전급 모델간의 연동을 통하여 선행 연구들의 제약사항들을 극복 하고자 한다.
  • 따라서 기존의 효과도 분석 방법에서는 무기 체계의 동적인 특성을 반영할 수 없음으로 인하여 체계 효과도 분석 결과에 오차를 유발할 수 있다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 공학급 모델과 교전급 모델 간의 연동을 통하여 해결하고자 한다. 교전급 모델에서 공학급 모델의 모의 결과가 필요할 경우 공학급 모델의 모의 결과를 교전급 모델에 전달하여 교전급 모델의 시뮬레이션에 반영할 수 있도록 한다.
  • 본 논문에서는 전투 체계 효과도 분석을 위해 교전급 모델과 공학급 모델의 연동에 대해 다루고자 한다. 공학급 모델은 무기 체계의 기술적인 특징 및 작동을 모의하며 학술적으로는 연속 시스템 모델에 해당한다.
  • 무기 체계의 실제 운용 효과는 해당 무기를 운용하는 전장 환경, 교전 교리 등에 따라 달라진다. 본 논문은 체계 효과도 분석 방법을 정의하고 무기 체계의 동적인 특성을 자세히 모의하는 공학급 모델과 교전 교리 및 상황을 모의하는 교전급 모델의 연동을 통한 효과도 분석 방법을 제안한다.
  • 본 논문은 체계 효과도 분석을 형식화하고 무기 체계의 동적인 특성을 반영할 수 있도록 공학/교전 모델의 연동을 통하여 체계 효과도를 분석하는 방안을 고찰해본다. 또한, 연동으로 얻은 결과로부터 민감도 분석을 하여 각 요인들이 체계 효과도에 미치는 영향력을 살펴보고 체계 효과도 향상을 위한 전술 개선 및 무기의 요구 성능을 도출할 수 있음을 보이고자 한다.
  • 수상함의 대어뢰전 효과도 분석 연동 시뮬레이션의 목적은 기만기의 운용 전술 및 수상함의 회피 전술, 기만기의 성능 제원인 속도와 동작시간에 따른 수상함의 생존율을 살펴보는 것이다. 이를 살펴보기 위한 실험 계획은 표 3과 같다.

가설 설정

  • 해상에서 기동하고 있는 수상함과 수중에서 수상함을 향해 발사된 어뢰, 그리고 어뢰에 대한 방어 체계인 기만기가 있다. 기만 체계는 기만기의 동작 특성에 따라 고정식과 자항식 기만기를 사용하며 수상함은 4개의 기만기를 운용한다고 가정한다. 어뢰는 발사된 직후에 사형 탐색을 하다가 표적을 발견하면 직선 운동으로 표적을 향해 돌진하며 표적이 기만기일 경우 기만기를 명중시킨 후 다시 원형 탐색을 통해 다른 표적을 탐색한다(홍정희등, 2010).
  • 이러한 전장 환경을 나타내는 모델은 정적 모델과 동적 모델로 나눌 수 있다. 정적 모델은 교전이 이루어지는 전장의 정보를 초기에 정의하여 시뮬레이션 도중에는 바뀌지 않는다고 가정하며 반면에 동적 모델은 시시각각 바뀌는 지형, 바람, 기후 등과 같은 환경 요소를 모의한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국방 모델링 및 시뮬레이션은 시스템의 목적 및 모의 하는 대상에 따라 어떻게 분류되는가? 국방 모델링 및 시뮬레이션은 시스템의 목적 및 모의 하는 대상에 따라 공학급, 교전급, 임무급, 전구급의 네 가지의 다른 추상화 레벨을 가지는 계층적 모델로 분류된다(Lalit 등, 1994). 무기 체계의 특성을 구체적으로 모의하는 공학급 모델을 최하위로 하여, 최상위에 군단 이상의 제대가 수행하는 연합 훈련 및 합동 훈련을 모의하는 전구급 모델이 있다.
교전급 모델과 공학급 모델의 연동에 대해 다루고자 하는 이유는? 본 논문에서는 전투 체계 효과도 분석을 위해 교전급 모델과 공학급 모델의 연동에 대해 다루고자 한다. 공학급 모델은 무기 체계의 기술적인 특징 및 작동을 모의하며 학술적으로는 연속 시스템 모델에 해당한다.
교전급 모델만을 이용한 기존의 체계 효과도 분석 방법 결과에 오차를 발생시킬 수 있는 제약사항은 어떻게 극복할 수 있는가? 교전급 모델만을 이용한 기존의 체계 효과도 분석 방법은 각종 무기의 동작에 따른 영향을 반영할 수 없으므로 분석 결과에 오차를 발생시킬 수 있다. 이러한 제약 사항은 무기 체계의 특성을 구체적으로 모의하는 공학급 모델의 모의 결과를 교전급 모델의 시뮬레이션에 반영할 수 있도록 해주는 계층 간 연동 기술로 극복할 수 있다. 본 논문에서는 운용 환경, 운용 전술, 기계적 오차 등과 같은 요인에 따라 변하는 무기 체계의 동적인 특성을 공학급 모델과의 연동을 통해 교전급 모델의 시뮬레이션에 반영함으로써 체계 효과도 분석에 오차를 줄이는 방안을 제안하고자 한다.
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참고문헌 (13)

  1. 전제환, 지철규, 한남수, "공대공 전투효과도 분석(COBRA)," 한국항공우주학회 춘계학술발표회, pp. 428-431, 2007년 4월. 

  2. 허성필, "몬테칼로 시뮬레이션을 이용한 유도어뢰 회피전술 체계의 효과도 분석," 한국경영과학회/대한산업공학회 춘계공동학술대회, pp. 219-222, 1997년 4월. 

  3. 홍정희, 성창호, 안정현, 김탁곤, "IEEE 1516 HLA/RTI 기반 연동 시뮬레이션을 위한 연동 어댑터의 설계 및 구현," 한국군사과학기술학회 논문지, 12(1), pp. 88-96, 2009년. 

  4. 홍정희, 서경민, 김탁곤, "전투체계효과도 및 성능 분석을 위한 공학/교전 모델 연동," 한국군사과학기술학회 종합학술대회, pp. 184-187, 2010년 6월. 

  5. B.P. Zeigler, T.G. Kim, and H. Praehofer, Theory of modeling and simulation, 2nd Ed., Academic Press, Inc., 2000. 

  6. C.H. Sung, J.H. Hong, and T.G. Kim, "Interoperation of DEVS models and differential equation models using HLA/RTI: Hybrid simulation of engineering and engagement level models," Proceedings of the 2009 Spring Simulation Multiconference, Mar. 2009. 

  7. D.Y. Cho, M.J. Son, J.H. Kang, et al., "Analysis of a submarine's evasive capability against an antisubmarine warfare torpedo using DEVS modeling and simulation," Proceedings of the Spring Simulation Multiconference, pp. 307-315, 2007. 

  8. IEEE, "IEEE standard for modeling and simulation (M&S) high level architecture (HLA) - federate interface specification," Std. 1516.1, 2000. 

  9. K.H. Liang and K.M. Wang, "Using simulation and evolutionary algorithm to evaluate the design of mixed strategies of decoy and jammers in anti-torpedo tactics," Proceeding of the 38th Winter Simulation Conference, pp. 1299-1306, 2006. 

  10. K. Lalit, G. Joseph, and O. Richard (1994), "System acquisition manager's guide for the use of models and simulations," Report of the DSMC, Defense Systems Management College Press, 1994. 

  11. MathWorks, "Using SIMULINK manual," The math works Inc, 2007. 

  12. S.D. Simpkins, E.P. Paulo, and L.R. Whitaker, "Case study in modeling and simulation validation methodology," Proceedings of the 33nd Winter Simulation Conference, pp. 758-766, 2001. 

  13. T.G. Kim, "DEVSim++ user's manual," http://smslab.kaist.ac.kr, 2010. 

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