모델링 및 시뮬레이션 기술은 실 전장 환경과 유사한 실험환경을 컴퓨터상에 구성하여 무기 체계에 대한 효과도를 효율적으로 실제와 유사하게 분석 할 수 있도록 한다. 그러나 기 개발된 무기체계 모델들은 각 시뮬레이션 목적에 맞도록 편중 개발되어 재사용성이 낮으며, 개발된 무기체계 모델을 수행하기 위한 모의엔진의 구조도 서로 상이하여 확장성 측면에서 한계를 갖고 있다. 본 논문에서는 무기체계 분석을 위해 국방 M&S 모의 엔진에서 제공해야 할 요구사항을 식별하고, 식별된 요구사항을 반영하는 모의 엔진의 소프트웨어 아키텍처를 정의한다. 정의된 아키텍처는 모델러에게 사용상 편이성을 제공하고, 컴포넌트 기반의 재사용, 다양한 사용자 범주, 최대화된 연동능력, 모델링 및 시뮬레이션 전체 단계에 걸친 재사용을 지원하도록 설계 되었다.
모델링 및 시뮬레이션 기술은 실 전장 환경과 유사한 실험환경을 컴퓨터상에 구성하여 무기 체계에 대한 효과도를 효율적으로 실제와 유사하게 분석 할 수 있도록 한다. 그러나 기 개발된 무기체계 모델들은 각 시뮬레이션 목적에 맞도록 편중 개발되어 재사용성이 낮으며, 개발된 무기체계 모델을 수행하기 위한 모의엔진의 구조도 서로 상이하여 확장성 측면에서 한계를 갖고 있다. 본 논문에서는 무기체계 분석을 위해 국방 M&S 모의 엔진에서 제공해야 할 요구사항을 식별하고, 식별된 요구사항을 반영하는 모의 엔진의 소프트웨어 아키텍처를 정의한다. 정의된 아키텍처는 모델러에게 사용상 편이성을 제공하고, 컴포넌트 기반의 재사용, 다양한 사용자 범주, 최대화된 연동능력, 모델링 및 시뮬레이션 전체 단계에 걸친 재사용을 지원하도록 설계 되었다.
Modeling and Simulation techniques are useful to construct executable battlefields and forces on computers, and have been utilized to analyze effectiveness of weapon systems in the computerized war environment. However, most weapon simulations so far have exhibited low reusability and extensibility,...
Modeling and Simulation techniques are useful to construct executable battlefields and forces on computers, and have been utilized to analyze effectiveness of weapon systems in the computerized war environment. However, most weapon simulations so far have exhibited low reusability and extensibility, since they have been developed for specific simulation objectives with different structures and simulation engines. In this paper, we identify requirements for defense modeling and simulation activities and propose a simulation engine to support the identified requirements. We define the software architecture of the proposed engine, in a way to efficiently provide usability, component-based reusability, interoperability, and reuse-based development.
Modeling and Simulation techniques are useful to construct executable battlefields and forces on computers, and have been utilized to analyze effectiveness of weapon systems in the computerized war environment. However, most weapon simulations so far have exhibited low reusability and extensibility, since they have been developed for specific simulation objectives with different structures and simulation engines. In this paper, we identify requirements for defense modeling and simulation activities and propose a simulation engine to support the identified requirements. We define the software architecture of the proposed engine, in a way to efficiently provide usability, component-based reusability, interoperability, and reuse-based development.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
모델링 및 시뮬레이션 자원에 대한 재사용과 타모델 및 시스템과의 상호연동은 본 연구에서 제안한 국방 M&S 모의엔진의 주요 목적들 중 하나이다.
본 논문에서는 무기체계 분석을 위해 기존의 국방 M&S 모의엔진을 연구하고, 국방 M&S 모의 엔진에서 제공해야 하는 요구사항을 정의하여, 식별된 요구사항을 효과적으로 지원하기 위한 아키텍처를 설계한다.
기술적인 면에서 보았을 때, 공학급 모델은 수식을 많이 포함하는 연속 시스템(Continuous System)을 통해 주로 표현되며, 임무급, 전구급, 교전급은 모두 이산사건 시스템(Discrete Event System)으로 표현 될 수 있다. 본 연구에서 목적으로 하는 무기체계 분석은 공학급 및 교전급 모델을 필요로 한다. 따라서 상이한 두 시뮬레이션인 연속 시뮬레이션과 이산사건 시뮬레이션의 연동을 지원하도록 한다[17].
그러나 OneSAF도 개발자가 재사용할 대상을 파악하기 위한 지능적 검색을 지원하지 않으며, 문법수준으로 보았을 때 재사용 가능한 후보군을 나열하는데 그치고 있다. 본 연구에서는 무기체계 재사용을 위한 자체 온톨로지를 구축하여, 온톨로지에 따라 모든 재사용 대상에 대해 XML 형태로 메타 데이터를 기술하여, 재사용을 위한 지능적 검색을 지원하고자 한다.
이에 본 연구는 M&S 모델의 중복된 개발을 방지하고 시뮬레이션 모델간의 상호 운용성을 보장하면서 재사용이 가능한 국방 M&S 모의엔진에 대해 요구사항을 도출하고 이를 토대로 아키텍처를 명세하였다.
제안 방법
모델이 선택되면 시나리오 편집기는 메타데이터 관리기를 통해 모델 온톨로지를 검색하여 시나리오 구축에 필요한 파라미터를 입력 할 수 있는 화면을 구성한다. 구성된 화면을 통해 교전 모델과 무기 모델에 필요한 파라미터를 설정하여 시나리오를 구성하고 이를 저장한다. 작성된 시나리오는 시나리오DB에 등록, 저장되어 재사용 될 수 있다.
따라서 본 연구에서 제시하는 국방 M&S 모의 엔진은 모델을 구성하는 모든 컴포넌트와 시나리오, 데이터를 저장소에 관리하도록 하고, 의미기반 검색을 지원하도록 한다.
본 연구에서 제안된 모의 엔진 아키텍처의 재사용 대상은 JMASS와 같이 개발되며, 물리 모델 및 행위 모델을 하나의 단위로 묶어 재사용 단위로 취급한다. 따라서 OneSAF의 경우처럼 행위 모델 단위로 재사용 하는 것을 허용하지 않는다.
그러나 신규무기체계 분석의 경우는 교전급 시뮬레이션 모델의 생성에 초점을 두고 있으므로, OneSAF와 같이 재사용의 단위를 세밀하게 구분할 당위성이 없으며, 모델러의 사용상 편이성을 저해 시킨다. 본 연구에서는 JMASS와 OneSAF의 장점을 규합하여 물리 모델 및 행위 모델을 하나의 단위로 묶어 캡슐화하며, 실행단위의 컴포넌트를 재사용 단위로 사용한다.
예를 들어 공학모델 개발자는 자유롭게 프로그래밍을 할 수 있도록 하고, 프로그래밍에 익숙하지 않은 무기체계 효과도 분석자는 Click, Drag&Drop을 통해 개발이 가능하도록 고려해야 한다. 본 연구에서는 무기체계 모델을 직접 프로그래밍 할 수 있는 소프트웨어 개발자, 컴퓨터의 활용은 능숙하나 프로그래밍이 어려워 기 개발된 모델의 조립을 통해 필요한 시뮬레이션을 수행하는 일반 모델 조립자, 시나리오 개발자, 전장 환경 DB를 구성하는 운영자, 분석가로 사용자 범주를 구분하여 해당 사용자의 특성에 맞는 사용성을 지원하도록 한다.
본 장에서는 국방 M&S 모의엔진의 대표적 실례인 JAMSS와 OneSAF의 특성을 파악하고, 지원하는 도구와 서비스를 알아보도록 한다.
본 장에서는 무기체계 분석을 위한 국방 M&S 모의 엔진을 설계하기 위해 재사용 정도, 시뮬레이션 수준, 사용자 범위, 연동 능력, 재사용 저장소(Repository)의 운영정도를 고려하였다.
분석가는 제공된 전장 환경 목록 중 시뮬레이션의 수행에 사용하고자 하는 전장 환경 데이터를 선택하고 관리 및 제어기는 데이터 관리기를 통해 전장 환경DB에서 전장 환경 데이터를 받아 온다. 분석가가 시뮬레이션의 수행에 필요한 파라미터를 입력하고 시뮬레이션 실행을 명령하면 관리 및 제어기는 설정된 실행환경을 실행환경DB에 저장하고 무기모델, 교전모델, 환경모델의 객체를 생성하여 시뮬레이션을 실행한다. 이때, 관리 및 제어기는 시뮬레이션의 수행과정을 감시하며, 수행이 완료되면 결과를 시뮬레이션 결과DB에 저장한다.
JMASS의 모델 개발 및 운용 절차는 그림 4와 같다. 사용자는 JMASS의 Builder 도구를 이용하여 새로운 모델을 생성하고, 신규 모델의 소스 및 헤더파일을 생성한다. 이때, 생성된 소스파일에 모델의 행위를 프로그래밍하여 신규 모델의 생성을 완료한다.
설계된 국방 M&S 모의엔진에서는 분산된 표준모델 간의 상호작용이 가능하고, 컴포넌트 간의 공유를 통해 재사용을 극대화시키기 위한 도구 및 서비스를 계층적으로 정의하도록 하였다.
이에 본 연구에서 제안한 국방 M&S 모의엔진 아키텍처의 재사용의 정도를 재사용 대상, 재사용 형태 및 재사용 과정 측면과 상호연동성에서 JMASS 및 OneSAF와 비교해보면 다음과 같다.
본 장에서는 4장에서 소개한 무기체계 분석을 위한 모의엔진의 아키텍처를 토대로 주요 기능을 살펴본다. 주요 기능으로는 신규 컴포넌트 생성, 신규 시나리오 생성, 시뮬레이션 수행이 있으며, 수행과정을 UML Sequence Diagram으로 보이도록 한다.
대상 데이터
플랫폼 계층은 제안된 모의엔진의 실행을 위한 계층이다. 대상 하드웨어로는 PC, 워크스테이션, 메인프레임이 있으며, 운영체제로는 Linux, Windows를 대상으로 한다. 고려되는 Network로는 TCP/IP, UDP, DIS 및 국방망이 있다.
관리 및 제어기는 데이터 관리기에 선택된 시나리오와 관련된 무기모델, 교전모델, 환경모델을 요청하여 시뮬레이션 수행에 필요한 파라미터를 설정 할 수 있는 화면을 구성하고, 환경모델과 관련된 전장 환경 데이터 목록을 전장 환경DB에 요청하여 분석가에게 제공한다. 분석가는 제공된 전장 환경 목록 중 시뮬레이션의 수행에 사용하고자 하는 전장 환경 데이터를 선택하고 관리 및 제어기는 데이터 관리기를 통해 전장 환경DB에서 전장 환경 데이터를 받아 온다. 분석가가 시뮬레이션의 수행에 필요한 파라미터를 입력하고 시뮬레이션 실행을 명령하면 관리 및 제어기는 설정된 실행환경을 실행환경DB에 저장하고 무기모델, 교전모델, 환경모델의 객체를 생성하여 시뮬레이션을 실행한다.
이론/모형
따라서 재사용 대상은 black-box 형태로 취급되어 단지 데이터를 통해서만 타 모델과 연결되기 때문에 개발자는 재사용 대상에 대한 복잡한 구현내용을 알 필요가 없으며, 분리 컴파일을 통해 대규모 모델 개발에 필요한 비용을 줄일 수 있다. 본 연구에서 제시하는 재사용 수준은 OneSAF와 같은 동적 방식이다. 그림 13은 JMASS, OneSAF, 본 연구에서 제안하는 국방 M&S 모의 엔진의 재사용 대상 및 수준을수상함 모델의 예로 비교 설명한 것이다.
성능/효과
본 연구에서 제시하는 국방 M&S 모의 엔진은 무기 체계를 이루는 구성단위 별로 실행 파일을 만들어 동적으로 재사용 할 수 있다는 면에서 OneSAF와 동일하나, 새로운 무기 효과도 분석을 위한 모델링 및 시뮬레이션에서는 무기의 물리 모델 및 행위 모델이 별도의 단위로 재사용 될 필요가 없다고 판단하여 행위 모델 단위의 동적 재사용은 지원하지 않는다.
후속연구
모델의 생성이 완료되면 포트를 이용하여 팀 단위로서 모델을 조립하여 팀에 대한 실행 파일을 생성하고, 모델의 생성과 조립이 끝나면 신규 시나리오를 생성한다. 다음으로 시나리오를 설정, 편집하는 형상화 작업을 시행하고, 시나리오를 실행하는 실행단계를 거쳐 시뮬레이션의 실행을 끝내고 해당 시나리오 결과 파일에 대한 사후분석을 함으로서 시뮬레이션은 종료된다.
향후 연구로서 본 엔진에서 사용되는 모델의 표준 구조를 정의하고, 모델간의 상호 운용성을 최대화하기 위한 표준 인터페이스, FFS(File format Specification), 무기체계 및 환경 모델의 개발․실행․분석을 위한 각종 서비스 API를 연구 할 계획이다. 또한 다양한 예제를 통해 본 연구에서 제안된 모의엔진의 재사용성 및 상호연동성을 JMASS 및 OneSAF와 정량적으로 분석할 계획이다.
표 4는 본 연구에서 제시하는 모의 엔진의 상호 연동성을 JMASS 및 OneSAF와 비교한 것으로 상기에서 설명한 바와 같이 다양한 상호 연동 능력을 지원하고자 하며, 이를 위한 여러 표준 기술을 적용 할 예정이다.
이에 본 연구는 M&S 모델의 중복된 개발을 방지하고 시뮬레이션 모델간의 상호 운용성을 보장하면서 재사용이 가능한 국방 M&S 모의엔진에 대해 요구사항을 도출하고 이를 토대로 아키텍처를 명세하였다. 향후 연구로서 본 엔진에서 사용되는 모델의 표준 구조를 정의하고, 모델간의 상호 운용성을 최대화하기 위한 표준 인터페이스, FFS(File format Specification), 무기체계 및 환경 모델의 개발․실행․분석을 위한 각종 서비스 API를 연구 할 계획이다. 또한 다양한 예제를 통해 본 연구에서 제안된 모의엔진의 재사용성 및 상호연동성을 JMASS 및 OneSAF와 정량적으로 분석할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
모델링 및 시뮬레이션 기술은 무엇을 가능하게 하는가?
모델링 및 시뮬레이션 기술은 실 전장 환경과 유사한 실험환경을 컴퓨터상에 구성하여 무기 체계에 대한 효과도를 효율적으로 실제와 유사하게 분석 할 수 있도록 한다. 그러나 기 개발된 무기체계 모델들은 각 시뮬레이션 목적에 맞도록 편중 개발되어 재사용성이 낮으며, 개발된 무기체계 모델을 수행하기 위한 모의엔진의 구조도 서로 상이하여 확장성 측면에서 한계를 갖고 있다.
신규 무기 체계의 효과도는 무엇을 동시에 고려해야만 분석 할 수 있는가?
신규 무기 체계의 효과도는 대기 · 지형과 같은 환경적 요소 및 해당 무기 체계가 실제 배치 될 교전 환경을 동시에 고려해야만 분석 할 수 있다. 그러나 이와 같은 실험 환경을 실세계에서 구성하는 것은 현실적으로 불가능하며, 비용 및 위험도 측면에서도 효과적이지 못하다.
JMASS에서 팀은 무엇을 통해 연결되는가?
JMASS에서는 팀(Team)을 구성하여, 시나리오(Scenario)에 의해 시뮬레이션을 수행한다. 팀은 플레이어(Player) 들의 집합으로 이루어지며, 포트(Port)를 통해 연결된다. 플레이어는 다시 컴포넌트 및 하위 컴포넌트로 구체화되며, 포트를 통해 연결된다.
참고문헌 (20)
최상영, 변재정, "SBA(Simulation Based Acquisition) 개념과 발전 전망", 정보과학회지, 26(11), pp. 6-11, 2008년.
김주영, 김탁곤, "DEVS를 이용한 워게임 시뮬레이터 자동합성 방법론", 한국시뮬레이션학회 학술대회 논문집, 춘계학술대회, pp. 67-72, 2006년.
국방 M&S 기술특화 센터, "분산 실시간 체계모의엔진 연구(MS-41)-RFP", 국방 M&S 기술특화 센터 RFP, 2007년.
윤상윤, 한경섭, "우리 군의 M&S 비전과 과제", 국방정책연구, pp. 2-36, 2005년.
장상철, 정상윤, "전투실험 활성화를 위한 모의체계 발전방안", 국방정책연구, pp. 137-179, 2002년.
손미애, 유승근, 박태유, "국방 M&S 활성화 연구: 차세대 획득체계(JMASS) 도입.활용방안 연구", 한국국방연구원, 2002년.
Robert J. Meyer, "Joint Modeling And Simulation System, What it does, ${\cdot}{\cdot}{\cdot}$ and What it doesn't," Simulation Interoperability Standards Organization (SISO), 01S-SIW-117, 2001.
Jim Russell, "An Overview of Modeling Digital Communications Networks with JMASS and DIS", Simulation Interoperability Standards Organization (SISO), 03S-SIW- 024, 2003.
Bob Mayer, "Joint Modeling and Simulation System (JMASS), Transition from Development to Sustainment", Simulation Interoperability Standards Organization (SISO), 03S-SIW-210, 2003.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.