[논문]M&S 시스템을 활용한 Tac-ELINT 지상운용 SW 개발 방안 연구

신동조; 곽현규; 이광일

doi:10.9766/kimst.2011.14.6.1058

M&S 시스템을 활용한 Tac-ELINT 지상운용 SW 개발 방안 연구
A Research on Tac-ELINT SW Development Method Using M&S System 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.14 no.6, 2011년, pp.1058 - 1066

신동조 (국방과학연구소) , 곽현규 (국방과학연구소) , 이광일 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

This research paper on Tac-ELINT SW development method using M&S system describes the validation and verification methods of Tac-ELINT ground operating software development each stages, and the method of improving reusability of software using SBD(Simulation Based Design/Development) concept. In this project, We obtain the EW software SBD technologies and improved Tac-ELINT ground operating software through software crisis mitigation. This method and technology will expect to support a future EW system and any other various weapon software development.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

Tac-ELINT 지상처리장비의 운용 SW를 SW 개발 수명주기 동안에 체계공학 기반의 M&S 도구를 이용하여 개발 단계마다 생성되는 산출물들을 검증하고, 다음단계로 재사용할 수 있는 M&S 기반의 개발 방법론(SBD)을 수립하여, 개발 SW의 품질을 보장하고 개발 위험요소를 식별하고 대안을 제시하는 등 개발노력 및 기간을 절감하기 위하여 추진되었다.
본 논문에서는 전술정찰정보수집체계(전자정보) 개발에서 지상처리장비 운용 소프트웨어를 개발 수명주기 동안에 체계/SW 공학 기반의 M&S 도구를 이용하여 개발 단계마다 생성되는 개발 산출물(분석/설계/코딩 등)들을 검증하고, 다음단계로 재사용할 수 있는 M&S 기반의 개발 방법론(SBD)을 수립하여, 개발 SW의 품질을 보장하고 개발 위험요소를 식별하고 대안을 제시하는 등 개발노력 및 기간을 절감하기 위하여 추진된 “M&S 시스템을 활용한 Tac-ELINT 지상운용 SW에 대한 SBD 기반 개발 방안”에 관하여 기술하였다.
본 연구는 Tac-ELINT체계의 Constructive M&S 시스템 및 SILS(SW In the Loop Simulation) 시스템을 구축한 후 실제 SW 개발을 체계공학을 지원하는 개발 도구들을 이용하여, 지상운용 SW 체계개발 진행에 따라 점진적으로 개발 되는 모듈들을 대체(Plug-In/Plug-Out)하는 방법으로 개발 단계를 진행하여 체계(ELSSimS)를 구축함으로서, 지상운용 SW 품질을 획기적으로 개선하고자 하였다.
이러한 배경을 바탕으로 Fig. 1과 같이 체계 개발 시 개발 노력을 절감하고, 적시에 체계개발을 수행하는데 큰 도움이 될 수 있도록 현실적이고 실질적 M&S 시스템 활용 방안을 모색하게 되었다.

제안 방법

• CDR 시점에 대부분의 설계 산출물을 체계공학도구를 활용하여 구축한 후 시제 제작업체에 지상운용 SW의 Framework 산출물 및 시뮬레이터(PC)를 제공하여, 이를 기반으로 클래스 내부 코딩을 진행하여 순차적으로 진행(Plug-In/Plug-Out)하여 기능을 검증함.
DEVS 형식론에 입각하여 개발된 모델의 동작특성을 이산사건에 의한 상태천이도 기술 방법을 이용하여 컴퓨터 프로그램으로 표현 하였다. 또한 이러한 시뮬레이션 모델을 적군/아군으로 편성하여 여러 개의 객체를 생성하여 시나리오를 작성하여 전자전 조우 시뮬레이션을 수행하였다.
Tac-ELINT 조우 시뮬레이션은 전자전 교전모델에 가장 적합한 이산사건 시뮬레이션을 사용하며, 이산 사건의 모델링 규격인 DEVS 형식론과 이산사건 시뮬레이션 엔진인 DEVSim++를 표준으로 적용하여 개발함으로써 모델링의 확장성 및 표준성을 유지케 하였다.
객체 지향적 시뮬레이션을 적용하여 실제 전자전 환경과 유사하게 함으로써 모델링의 타당성(Model Verification)과 시뮬레이션 결과의 적합성(Validation)을 향상시켜 전자전 운용환경 분석 및 ESM 체계의 성능 예측을 위한 시뮬레이션 체계로 개발하였다.
구체적인 적용분야로서 지상처리장비 운용 SW를 SW 개발 수명주기 동안에 체계공학 기반으로 M&S 도구를 이용하여 개발 단계마다 생성되는 산출물들을 검증하고, 다음단계로 재사용할 수 있는 M&S 기반의 개발 방법론(SBD-Simulation Based Design/Development)을 수립하여, 개발 SW의 품질을 보장하고 개발 위험요소를 식별하고 대안을 제시하는 등 개발노력 및 기간을 절감하기 위하여 추진하게 되었다.
그러한 측면에서 체계 하드웨어 시제 제작 전 체계 일반 SW 개발로 독립적 개발 방안을 본 논문에서 제안한 방식으로 다음과 착안하여 적용하였다. 그러나 본 논문에서 제한하는 SW 개발 방안을 체계개발 전체로 적용하기에는 개발자간 공감대 형성 등 여러 가지 어려움이 예상되어 제한된 영역, 즉 POD용 SW를 제외하고 지상처리 SW 분야에 한정하여 적용하였다.
기 언급된 전자전 SW 개발 시 드러난 문제점들을 해결하기 위해서는 먼저 선도적이면서 독립적인 전자전 SW 개발 프로세스를 정립하여야 한다. 그러한 측면에서 체계 하드웨어 시제 제작 전 체계 일반 SW 개발로 독립적 개발 방안을 본 논문에서 제안한 방식으로 다음과 착안하여 적용하였다. 그러나 본 논문에서 제한하는 SW 개발 방안을 체계개발 전체로 적용하기에는 개발자간 공감대 형성 등 여러 가지 어려움이 예상되어 제한된 영역, 즉 POD용 SW를 제외하고 지상처리 SW 분야에 한정하여 적용하였다.
DEVS 형식론에 입각하여 개발된 모델의 동작특성을 이산사건에 의한 상태천이도 기술 방법을 이용하여 컴퓨터 프로그램으로 표현 하였다. 또한 이러한 시뮬레이션 모델을 적군/아군으로 편성하여 여러 개의 객체를 생성하여 시나리오를 작성하여 전자전 조우 시뮬레이션을 수행하였다.
본 시스템은 다음 그림과 같이 Tac-ELINT 체계운용 환경/위협환경/인터페이스를 모의하기 위한 시뮬레이터를 구축하였다. 그 구성요소는 다음과 같다.
본 체계에서 사용된 3차원 가시화 시뮬레이션은 OpenGL(Vtree 4.0)을 기반으로 개발되었으며, 기본적인 운영체계는 Win7(32bit)이고, 정찰항공기 조종간을 모의한 조이스틱을 사용할 수 있도록 개발되었다. 구현된 정찰항공기는 전자전 무기체계 모의에 적당하도록 다음과 같이 구현되었으나, 이는 실제 정찰항공기의 정밀한 다이나믹스를 그대로 구현하였다고 볼 수 없고, 단지 Tac-ELINT 시뮬레이션에 충분히 활용할 정도의 시뮬레이션이라고 할 수 있다.
이러한 SBD 기반 Tac-ELINT 지상운용 SW 개발 시 분석/설계 및 개발총괄인 ADD와, 이 분석/설계를 기반으로 구현해야 하는 시제업체, ADD의 통제 아래 검증 도구를 지원해야 할 M&S 전문업체간의 역할은 다음과 같이 효율적으로 분담하여 SW 개발업무를 수행하였다.
이러한 배경을 기반으로 전술정찰정보수집체계(전자정보)(Tac-ELINT) 개발사업을 추진하면서 M&S 기술을 적극 활용하여 체계개발을 추진하게 되었다.
여기서 빔의 파라메터들은 기본적으로 EOB/EPL을 기반으로 설계되어야 한다. 이를 DEVS Formalism으로 설계할 때, 정확히 Atomic 모델이나 Coupled 모델로 바로 적용할 수 없어서, 다음 그림과 같은 형태의 모델을 독자적으로 설계하여 Tac-ELINT 모델링을 수행하였다.
지금까지 제안한 방법으로 개발된 Tac-ELINT 지상운용 SW는 SW의 안정성 및 신뢰성을 확보하기 위해 다음과 같이 DO-178B기준에 맞게 정적/동적 시험 자동화 도구를 이용하여 소프트웨어 단위시험을 수행하였다. 사용도구로서 동적시험 자동화도구는 VectorCover와 CANTATA를 사용하였고, 정적시험 자동화 도구로는 CodeSonar를 사용하였다.

이론/모형

지금까지 제안한 방법으로 개발된 Tac-ELINT 지상운용 SW는 SW의 안정성 및 신뢰성을 확보하기 위해 다음과 같이 DO-178B기준에 맞게 정적/동적 시험 자동화 도구를 이용하여 소프트웨어 단위시험을 수행하였다. 사용도구로서 동적시험 자동화도구는 VectorCover와 CANTATA를 사용하였고, 정적시험 자동화 도구로는 CodeSonar를 사용하였다.

성능/효과

결과적으로 본 연구를 통하여 체계공학기반으로 M&S 시스템을 활용한 전자전 SW 개발방법과 관련된 M&S 기술 확보가 가능하였고, 실제로 본 연구를 통하여 현재 체계개발 중인 Tac-ELINT 체계의 지상운용 SW 개발 시 그 효용성을 충분히 확인할 수 있었으며, 향후 다른 전자전체계 SW 개발 시 체계 분석, 설계, 구현, 시험평가 등에 활용하여 개발 노력 절감, 체계통합 시 유용한 도구화 및 개발 기간 단축 등을 할 수 있는 가능성을 제시할 수 있었다.

후속연구

결과적으로 본 연구를 통하여 체계공학기반으로 M&S 시스템을 활용한 전자전 SW 개발방법과 관련된 M&S 기술 확보가 가능하였고, 실제로 본 연구를 통하여 현재 체계개발 중인 Tac-ELINT 체계의 지상운용 SW 개발 시 그 효용성을 충분히 확인할 수 있었으며, 향후 다른 전자전체계 SW 개발 시 체계 분석, 설계, 구현, 시험평가 등에 활용하여 개발 노력 절감, 체계통합 시 유용한 도구화 및 개발 기간 단축 등을 할 수 있는 가능성을 제시할 수 있었다. 본 연구를 바탕으로 Tac-ELINT 체계개발사업 뿐 만 아니라 향후에 개발되는 여러 전자전 장비의 SW 개발 방법론으로서 전자전 무기체계 개발에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.
이러한 전자전 SBD 기술은 현재 수행중인 Tac-ELINT 체계 개발 사업뿐 만 아니라 향후 개발되는 여러 전자전 장비의 SW 개발 및 연구소에서 연구개발을 수행하는 다른 무기체계들의 SW 개발 분야에서 본 개발방법론을 활용한다면 효과적으로 SW 개발업무를 수행하는데 많은 도움이 될 수 있을 것으로 판단되며, 향후 추가적인 연구 분야로는 실시간 무기체계 시스템에 들어가는 내장형 실시간 SW 개발에 본 논문의 개념들을 확장 적용하는 부분과, 군사 분야 외 민간 분야의 관련 기술동향 및 적용사례분석 등을 통한 기술 성숙 등 여러 가지 추가적인 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전술정찰정보수집체계(전자정보)란 무엇인가?	전술정찰정보수집체계(전자정보)는 전시 및 평시에 정해진 비행임무계획에 의거 다양한 적 위협 레이더가 운용될 때 송신하는 전자파 신호를 조기에 탐지하여 활동 전자파 신호의 특징을 분석 및 식별하고 필요시 위협에 대한 정밀 전자정보 수집과 상세 정보분석을 통하여 적 활동 위협의 세부 운용변수 특성과 위치 추정 정보를 획득하는 전자정보수집장비이다.
	M&S 기술을 구체적으로 적용한 배경은 무엇인가?	• SW 개발 수명주기 동안에 체계공학 기반의 M&S 도구를 이용하여 개발 단계 검증 • 재사용할 수 있는 M&S 기반의 전자전분야 개발 방법론(SBD) 수립 • SW 공학적 접근을 통한 SW 품질 보장 : 개발 초기 충분한 요구사항도출 등 • 개발 초기 개발 위험요소 식별, 대안 제시 • 개발노력 절감, 적시에 체계개발 완료
	전자전 무기체계 개발 시 M&S를 활용해야 하는 이유는 무엇인가?	전자전 무기체계 개발 시 M&S를 활용해야 하는 이유는, 먼저 전자전 무기체계의 특성이 눈에 보이지 않는 Soft Kill 무기체계로서 전자파 스펙트럼을 제어하는 분야로, 요구사항에 대한 명확한 분석 및 구현, 시험평가 등이 어려워 개발자와 개발 의뢰자간 의사소통이나 위험관리 등에 문제점이 발생할 개연성이 높아 이에 대한 개선요구가 제기되었다. 또한 전자전 무기체계는 육․해․공군 전자전 장비가 상당부분 유사한 구조로 되어 있어 기술의 재사용성 측면에서 체계개발 효율성을 재고할 여지가 많음을 알 수 있다. 더구나 근래의 전자전 무기체계들은 복합/통합 기술 측면에서 복잡다단해 가면서 체계통합 측면에서의 M&S 활용성 증대가 필요하게 되었다. 이러한 배경을 기반으로 전술정찰정보수집체계(전자정보)(Tac-ELINT) 개발사업을 추진하면서 M&S 기술을 적극 활용하여 체계개발을 추진하게 되었다.

참고문헌 (7)

박현철, "객체지향분석설계 Visual C++ Programming", 비앤씨, 1999.
김탁곤, "이산사건 시스템 모델링 시뮬레이션 기법", 전자공학회지, Vol. 19. pp. 105-114, Jan. 1992.

원문보기 상세보기
신동조 외, "전자정보체계 지상운용 SW 체계관리 기능 요구사항분석 연구", 국방과학연구소 연구보고서, Nov. 2008.
신동조 외, "전술정찰정보수집체계 지상운용소프트웨어 체계관리 단위시험", 국방과학연구소 연구보고서, Oct. 2009.
윤기천, "이산사건 형식론을 이용한 전자전 조우모델링 연구", 국방과학연구소 연구보고서, Jul. 1998.
B. P. Zeigler, "Multifacetted Modeling and Discrete Event Simulation", Academic Press, Orlando, EL, 1984.
Myung S. Ahn, "Hybrid Modeling/Simulation Methodology for Simulation Speedup and Preserved Accuracy", Ph.D Thesis, EE, KAIST, 1996.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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