[논문]가변형 비행시뮬레이터 조종실 개발

양지연

doi:10.5139/jksas.2011.39.7.660

[국내논문] 가변형 비행시뮬레이터 조종실 개발
The Cockpit Development for the Reconfigurable Flight Simulator 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.39 no.7, 2011년, pp.660 - 665

초록
AI-Helper

공대공 공대지 가상 공중 교전모의시험이 가능한 가상현실기술이 구현된 가변형 비행 시뮬레이터를 개발하였다. 가변형 비행시뮬레이터의 가변 조종실은 국내에서 운용 중인 F-15K, KF-16, T/A-50 급 기종 모의가 가능하며, 터치형 액정시현기를 활용하여 그래픽 계기를 구현함으로써 누구나 손쉽고 빠르게 기종변경이 가능하다. 조종간과 쓰로틀은 모의기종에 맞게 교체가 가능하며, 외부영상시현장치는 국내최초로 Video See-Through Type HMD를 적용하여 조종사의 몰입감을 최대화 시킬 수 있도록 구성하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Reconfigurable Flight Simulator for an airborne tactical mission based on virtual reality technology is developed as a software configurable cockpit with computer display as virtual instruments. It can simulate F-15K, KF-16, T/A-50 class fighter and depending on simulated cockpit, control stick and ...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 핵심기술 개발을 위해 국방과학연구소에서 수행 중인 전투기급 가상교전모의 기술 과제를 통해 개발되는 가변형 비행시뮬레이터의 가변 조종실 설계내역에 대해 기술한다.
이런 분위기에 발맞추어 국방과학연구소에서는 전투기급 가상교전모의 기술 과제를 통해 다대다 공대공 공대지 가상 교전모의를 위한 한국형 교전모델 및 가변형 비행시뮬레이터의 개발을 진행하고 있다. 본 논문은 가변형 비행시뮬레이터의 가변 조종실의 설계 결과에 대해 기술하였다. 가변 조종실은 국내에서 운용 중인 F-15K, KF-16, T/A-50 급 전투기 모의가 가능하며, 터치형 액정시현기를 활용하여 그래픽 계기를 구현함으로써 누구나 손쉽고 빠르게 기종변경을 할 수 있도록 구현되었다.

제안 방법

(5) 가변형 비행 시뮬레이터가 F-4 사출좌석을 활용하는 만큼 기울기를 15°로 고정시키고, 좌석기울기에 따른 조종사의 전방패널 및 조종간 조작거리를 고려하여 좌석이 전후/상하 조절 가능하도록 제작하고, 인체공학적 요소를 고려하여 조종간의 위치도 결정하였다.
3개 기종의 좌/우 콘솔의 계기를 모두 구현하기 위하여 15“, 12” 터치형 액정 시현기를 선정하였다.
AVCATT 과 DeltaSym^TM의 경우 가변 조종실은 조종실 계기를 실제 하드웨어를 활용하여 구현하였다. 따라서 기종 변경 시 조종실 하드웨어를 변경하기위한 특별한 절차 및 시간을 필요로 한다.
따라서 기종 변경 시 조종실 하드웨어를 변경하기위한 특별한 절차 및 시간을 필요로 한다. 그러나 가변형 비행시뮬레이터는 터치형 액정시현기(LCD)를 활용한 그래픽 계기로 가변 조종실의 계기를 구현함으로써 누구나 손쉽고 빠르게 모의 기종별 계기의 변경이 가능하도록 구현하였다.
두 번째 경우 기존의 HOTAS를 제거하고 F-15K의 스틱을 조종석의 중앙에 설치하고, 좌석 거리 및 높이를 조절하며 이에 따라 러더를 지정된 위치로 변경한다. 쓰로틀은 좌측 콘솔의 모니터를 회전 및 이동시킨 후 정해진 자리에 장착한다.
조종간과 쓰로틀은 모의기종에 맞추어 교체가 가능하도록 구성하였으며, 러더는 상용품을 동일하게 적용하였다. 외부영상시현을 위해서는 국내최초로 비디오 투과형 두부장착용 영상장치를 적용하여 운용자의 몰입감을 최대화 하고, 세계최고 경량형 HMD를 적용하여 공대공 공대지 임무모의시 운용자의 움직임에 제약이 없도록 개발되었다. 모의 기종별 비행성능 및 무장모의절차는 실기종과 유사하도록 개발되었으며, 향후 진행될 시험평가 절차를 거쳐 비행성능의 검증 및 무장 모의절차에 대한 검증이 이루어질 예정이다.
우선 T/A-50, KF-16 기종을 모의할 경우 T/A-50항공기의 조종석 배열을 기준으로 좌석의 위치와 스틱, 쓰로틀, 러더의 위치를 결정하고 F-15K의 경우 실측된 위치에 스틱을 배치 후 조종사가 하방 시야각 15도를 확보할 수 있는 좌석 거리 및 좌석 높이로 좌석을 이동시키고 이 위치에서 인체공학적 요소를 고려하여 쓰로틀과 러더를 위치시켰다.
이와 같이 모의 기종별 특성을 반영하여 3개 기종의 조종석 형상을 모두 포함할 수 있는 가변조종실 설계를 위해 3개 기종의 조종실 실측자료 및 도면자료를 분석하여 가변 조종실 설계를 수행하였다.
전방계기패널의 다기능 시현기(Multi Function Display) 및 전방향 상단 조정기(Up Front Control)모의를 위한 최적의 터치형 액정시현기를 선정하기 위하여 Table 2의 측정치를 바탕으로 17“(358mm×296mm) 모니터와 12”(261mm×19 mm) 모니터를 선정하였다.
조종간과 쓰로틀은 T/A-50, KF-16 경우 상용 조종간을 압력식으로 개조하여 동일하게 적용하였으며, F-15K 전후방석의 조종간과 쓰로틀, 무장컨트롤러의 경우 실조종간과 동일하게 제작하여 적용하였다. F-15K로 기종변경 시 조종간과 쓰로틀의 하드웨어적 변경이 필요하며, 러더페달의 경우 상용제품을 모든 기종에 동일하게 적용 하였다.
가변 조종실은 국내에서 운용 중인 F-15K, KF-16, T/A-50 급 전투기 모의가 가능하며, 터치형 액정시현기를 활용하여 그래픽 계기를 구현함으로써 누구나 손쉽고 빠르게 기종변경을 할 수 있도록 구현되었다. 조종간과 쓰로틀은 모의기종에 맞추어 교체가 가능하도록 구성하였으며, 러더는 상용품을 동일하게 적용하였다. 외부영상시현을 위해서는 국내최초로 비디오 투과형 두부장착용 영상장치를 적용하여 운용자의 몰입감을 최대화 하고, 세계최고 경량형 HMD를 적용하여 공대공 공대지 임무모의시 운용자의 움직임에 제약이 없도록 개발되었다.
일반적으로 전방패널의 조작거리 및 조종간의 위치는 좌석 기울기에 영향을 받으며 또한 적용되는 인체모델에 따라서 큰 영향을 받는다. 한국인 성인남성의 표준체형에 맞추어 최적의 일체형 조종간(HOTAS, Hand On Throttle And Stick)과 러더의 위치를 결정하기 위하여 가변 조종실과 가상 근사한 좌석 기울기를 갖으며 조종사의 체격에 영향을 받지 않고 최대의 조종력을 발휘할 수 있도록 설계된 T/A-50 조종실배치를 기준으로 가변형 비행 시뮬레이터의 조종실 설계를 진행하였다.

대상 데이터

이를 위해 가변 조종실은 현재 국내에서 운용 중인 F-15K, KF-16, T/A-50급 3개 기종의 모의가 가능하도록 설계되어야 한다. 3개 기종의 조종석 형상 및 조종간의 특성은 Table 1과 같다.

이론/모형

외부영상 시현을 위한 영상시현장치는 SENSICS 사의 비디오 투과형 두부장착용 영상시현장치(Video-See-Through Type Head Mounted Display(HMD),모델명 xSight)를 국내최초로 적용 하여 구현하였다.

성능/효과

(6) T/A-50, KF-16, F-15K의 조종사 시야각은 모두 인지도가 가장 좋은 15°이며, 가변 조종실의 조종사 시야각 또한 15°로 구현하였다.

후속연구

외부영상시현을 위해서는 국내최초로 비디오 투과형 두부장착용 영상장치를 적용하여 운용자의 몰입감을 최대화 하고, 세계최고 경량형 HMD를 적용하여 공대공 공대지 임무모의시 운용자의 움직임에 제약이 없도록 개발되었다. 모의 기종별 비행성능 및 무장모의절차는 실기종과 유사하도록 개발되었으며, 향후 진행될 시험평가 절차를 거쳐 비행성능의 검증 및 무장 모의절차에 대한 검증이 이루어질 예정이다. 비행성능 및 무장모의절차, 가변 조종실의 적합성에 대한 검증은 공군 조종사의 협조를 통해 이루어질 예정이며, 전 시험평가 기간을 통해 공군 조종사의 의견을 수렴하여 가변형 비행시뮬레이터의 목적인 공대공 및 공대지 전술임무모의에 최적화된 시뮬레이터가 개발될 수 있도록 할 예정이다.
모의 기종별 비행성능 및 무장모의절차는 실기종과 유사하도록 개발되었으며, 향후 진행될 시험평가 절차를 거쳐 비행성능의 검증 및 무장 모의절차에 대한 검증이 이루어질 예정이다. 비행성능 및 무장모의절차, 가변 조종실의 적합성에 대한 검증은 공군 조종사의 협조를 통해 이루어질 예정이며, 전 시험평가 기간을 통해 공군 조종사의 의견을 수렴하여 가변형 비행시뮬레이터의 목적인 공대공 및 공대지 전술임무모의에 최적화된 시뮬레이터가 개발될 수 있도록 할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국방 모델링 및 시뮬레이션은 어디에 활용되는가?	국방 모델링 및 시뮬레이션은 크게 교육훈련 분야, 전력 분석 분야, 국방획득 분야 그리고 전투실험 분야에 활용되고 있다. 미군의 경우 교육 훈련 분야로부터 전력분석 분야, 국방획득 분야와 더불어 최근 들어 보다 적극적으로 전투실험 분야에 이르기까지 다양한 목적과 목표를 가지고 활용하고 있다.
	시뮬레이션 기술을 국방에 활용할 경우의 장점은?	이러한 시뮬레이션 기술을 국방에 활용할 경우 교육훈련 비용의 절감, 상황통제능력의 향상, 안전성 향상, 다양한 훈련단계의 포괄적 운용, 환경에 의한 장애의 최소화, 사회적 및 환경적 충돌을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
	비행 시뮬레이터의 각 종류와 특징은?	시뮬레이터급 시뮬레이터는 실제와 동일한 비행 훈련환경하에서 이착륙, 무장투하, 야간비행, 편대비행 등 전투, 공격 및 전자전 등의 다양한 작전임무 훈련에 활용되며 전술임무 시뮬레이터 (Full Mission Simulator), 무장시스템 훈련장치(Weapons System Trainer) 등 다양한 이름으로 불리고 있다. 디바이스급 시뮬레이터는 조종실 친밀도 향상, 이착륙, 비행, 비상상황 대처 등의 조종사 훈련 및 정비사의 훈련 및 교육에 활용되고 있다. 조종실 절차 훈련장치(Cockpit Procedures Trainer), 가변형 비행 훈련장치(Reconfigurable Flight Trainer), 정비 훈련장치(Maintenance Training Device) 등이 여기에 포함된다.

참고문헌 (7)

이종호, 모델링 및 시뮬레이션 이론과 실제, 21세기 군사연구소, 2008.
김문열, 항공무기체계 M&S과정(일반), 2008. 9, pp. 83-109.
양지연, 김천영, 홍영석, 김성호, 전선미, "전투기급 가상교전모의를 위한 가변형 전술시뮬레이터 개발", 한국군사과학기술학회 종합학술대회, 2009. 8, pp. 295.
Guy Williams, Ken Lawrence, Richard Weeks, "Modeling and Simulation Technologies : Reconfigurable Flight Simulators in Modeling and Simulation", AIAA, 2004. 8.
MIL-STD-133B Aircrew Station Geometry For Military Aircraft.
MIL-STD-850 Aircrew Station Vision Requirements for Military Aircraft.
MIL-STD-1472 Human Engineering.

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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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