[논문]한국형 기동헬기 임무탑재장비체계 설계 및 입증

김성우; 이병화; 유연운; 이종훈; 임종봉

doi:10.9766/kimst.2011.14.3.388

한국형 기동헬기 임무탑재장비체계 설계 및 입증
Design and Verification of Mission Equipment Package System for Korean Utility Helicopter 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.14 no.3, 2011년, pp.388 - 396

김성우 (국방과학연구소) , 이병화 (국방과학연구소) , 유연운 (국방과학연구소) , 이종훈 (국방과학연구소) , 임종봉 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Mission Equipment Package(MEP) system is a collection of avionic components that are integrated to perform the mission of the Korean Utility Helicopter(KUH). MEP system development is classified mission-critical embedded system but KUH MEP system developed including flight-critical data implementation. It is important to establish the good development and verification process for the successful system development. This paper describe the development and verification process in each phase for the KUH MEP system. MEP system design is verified through the qualification test, system failure test and compatibility test in System Integration Laboratory(SIL).

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

MEP 체계 인증시험은 임무탑재장비 장비와 소프트웨어의 기능을 임무탑재장비 체계 통합시험장비(SIL) 환경에서 통합하고 MEP 체계 인증을 위한 기능시험과 통합시험을 한다. MEP 체계 기능시험은 MEP 체계의 연동 및 운용이 MEP 체계 운용, 기능요구 규격서에 할당된 요구도에 부합되는 지를 입증하고 요구도의 적절성 및 완전성을 평가하기 위해 수행된다. 임무탑재장비 체계 기능시험을 위한 MEP 체계 기능시험절차서는 Table 4와 같은 9개 기능 그룹과 79개 세부 기능항목으로 구성된다.
그 후 사업 특성상 비행필수 정보를 처리하는 임무탑재장비 체계개발 방법을 수용하였다. 본 논문은 KUH 임무탑재장비 체계 개발에 대해 정리한 것이다.

제안 방법

3. 10에 성공적인 KUH 초도비행시험을 수행하였다. 외국의 경우는 국방 항공전자 분야도 세계적인 민군 겸용 사용 추세에 따라 상용 표준서인 DO-178, DO-254을 채택하는 추세다.
KUH 임무탑재장비 체계 설계 프로젝트는 한 번에 개발 완료하기에는 규모가 크므로 각 점진적 개발단계가 완료되는 시점에 프로그램을 부분 인도하는 증분(Incremental) 개발 프로세스와 시스템이 가지는 여러 구성요소의 핵심부분을 개발한 후 각 구성요소를 개선 발전시켜 나가는 진화형(Evolutionary) 개발 프로세스를 사용하였다. Fig.
MEP 체계 구조도를 기준으로 MEP 체계가 헬기체계에 제공하는 신호와 헬기체계로부터 MEP 체계가 수신하는 신호에 대한 호환성 검증을 한다. 또한, 비행운용프로그램의 배포이후 MEP 체계와 연동되는 MEP 구성품의 형상변경이 발생하면 이에 따른 호환성 검증을 한다.
항공전자 내장형 소프트웨어는 임무필수 종류로 분류되며 KUH 임무탑재장비 체계 개발도 임무필수 내장형 소프트웨어 개발 방법으로 시작하였다. 그 후 사업 특성상 비행조종계통 비행필수 파라미터 구현을 임무탑재장비 체계 구조도 설계 변경 등으로 일부 비행필수 정보에 대해 임무탑재장비 체계에서 구현하였다. 성공적인 항공전자 체계 개발을 위해서는 개발 및 입증 프로세스 정립이 중요하다.
KUH 임무탑재장비 통합은 한국형 기동헬기에 탑재되어 운용될 국내 개발품 13개, 국내 구매품 2개, 해외 구매품 6개 장비를 임무컴퓨터로 통합하여 각 장비별 기능을 발휘하도록 하는 통합 체계로 임무필수 내장형 소프트웨어 개발 방법으로 시작하였다. 그 후 사업 특성상 비행필수 정보를 처리하는 임무탑재장비 체계개발 방법을 수용하였다. 본 논문은 KUH 임무탑재장비 체계 개발에 대해 정리한 것이다.
MEP 체계 구조도를 기준으로 MEP 체계가 헬기체계에 제공하는 신호와 헬기체계로부터 MEP 체계가 수신하는 신호에 대한 호환성 검증을 한다. 또한, 비행운용프로그램의 배포이후 MEP 체계와 연동되는 MEP 구성품의 형상변경이 발생하면 이에 따른 호환성 검증을 한다. MEP 통합시험장비와 비행조종계통 시험리그 간에 직접 연동을 하여 호환성 검증을 수행하는 방법이 가장 바람직하지만 KUH 사업 특성상 직접 연동은 불가하였다.
초도비행시험 진입 기준에 따라 사업 특성상 MEP 체계에서 구현한 비행조종계통의 일부 비행필수정보에 대한 비행조종계통의 하드웨어와 소프트웨어의 호환성 검증이 필수적으로 요구되었다. 비행조종계통 해외업체와 협의 결과 비행조종계통 시험리그에서 계획된 시나리오에 따라 임무탑재장비 연동신호를 AFCS Play-back Tape에 기록 및 저장한 후 MEP 통합시험장비에서 Tape를 재생하여 비행조종계통의 APM(Auto Pilot Module), AHRS(Attitude and Heading Reference System), ADC(Air Data Computer) 정보가 다기능시현기에 시현되는지를 검증하며 MEP 통합시험장비에서는 비행조종계통의 연동 신호를 Tape에 기록 및 저장하여 비행조종계통 해외업체에 제공하여 비행조종계통 시험리그에서 비행조종계통의 호환성 검증을 한다. Fig.
비행조종계통과의 호환성 점검은 비행조종패널 인터페이스, 상위모드 연동, PFD(Primary Flight Display) 시현, MC에서 AFCS로의 feedback, MEP 센서 정보(VOR/ILS, RALT)에 대한 634개 신호에 대해 수행하였다.
비행조종컴퓨터의 Arinc-429 인터페이스 처리를 위해 임무컴퓨터에서 비행조종컴퓨터와의 인터페이스를 Arinc-429로 변경하고, 또한 임무탑재장비로부터 비행조종계통으로 정보를 제공하는 전파고도계와 VOR/ILS 인터페이스를 Arinc-429로 변경하여 물리적인 전용 path로 비행필수 정보를 분리 처리하는 Fig. 4와 같은 임무탑재장비 체계 구조도로 설계 변경하였다.
항공전자 체계 개발은 요구도 변경 등에 따른 빈번한 설계문서 변경이 발생하므로 설계변경 처리절차를 문서화하여 일관된 추적관리를 하는 설계변경 프로세스가 요구된다. 설계변경 프로세스는 KUH 임무탑재장비 체계 형상관리의 일환으로서 임무탑재장비 형상 관리 품목에 영향을 미치는 운용/기능/연동 요구규격서 및 전기신호연동통제문서(ESICD)의 변경 및 관리를 위해 설계변경심의회(DCRB)를 수행한다. 임무탑재장비 체계의 설계변경 프로세스는 Fig.
여러 장비들을 연동하는 임무탑재장비 통합의 경우는 각 구성품 상호간 인터페이스 정의 및 구체적인 연동설계가 중요하다. 인터페이스 요구 규격을 개발 구성품에 대한 인터페이스 지침으로 작성하고 최종 상세 인터페이스는 전기신호연동통제문서로 작성하였다. 각 구성품 인터페이스 장별로 상호 서명하여 상호 합의 전기신호연동통제문서로 확정된다.
KUH 체계설계 검토 회의시 플랫폼 해외협력업체에서 Vehicle 모니터링 기능에 대한 문제점과 비행조종컴퓨터는 OTS(Off-The-Shelf)로서 Arinc-429 인터페이스 문제점이 제기되었다. 제기된 Vehicle 모니터링 기능을 KUH 임무탑재장비 통합에서 일부 처리하기 위해 비행조종계통 비행필수 파라미터 구현방안을 검토하였다. 비행안전 필수 파라미터의 구현을 위해서는 비 비행안전 필수 체계와 기능적 및 물리적인 분리가 필요하다.

이론/모형

MIL-STD-498이 ISO/IEC/IEEE-12207로 대체 되었으나 많은 프로젝트에서 MIL-STD-498의 기술문서를 적용하고 있으며 방위사업청의 소프트웨어 개발지침도 MIL-STD-498 및 IEEE-12207의 기술문서를 준용하여 사용되고 있다. KUH 임무탑재장비 체계 개발은 내장형 소프트웨어 프로세스 표준인 MIL-STD-498, MIL-STD-499 및 ISO 12207을 기본으로 한 개발 프로세스를 사용한다.
초도비행 지원을 위한 빌드 #1 임무탑재장비 비행운용프로그램은 신뢰성과 안전성에 초점을 맞추어 초도비행에 필수적인 기능 구현에 목표를 두고 빌드별 내용은 개발 일정을 고려하였다. 또한 생존 등의 병렬 개발이 가능한 부분은 진화형 개발 프로세스 방법을 이용하였다.
임무탑재장비 체계 산출물은 임무탑재장비 개발규격서, 임무탑재장비 운용/기능/연동 요구 규격서, 소프트웨어 요구규격서(SRS)와 방위사업청의 소프트웨어 개발지침에 의한 소프트웨어 설계기술서(SDD), 소프트웨어 통합시험 절차서(STD), 소프트웨어 통합시험 결과서(STR), 소프트웨어 산출물 명세서(SPS)가 있다. 설계 프로세스 단계에서는 요구도 추적성 기록 유지가 중요하며, KUH MEP 체계는 통합 요구도 관리 소프트웨어(DOORS : Dynamic Object Oriented Requirements System) 도구를 사용하였다. DO-178B에서 요구하는 산출물은 Table 3과 같다.

성능/효과

Catastrophic 8개 고장 항목에 대한 분석 결과 DO-178B 레벨 A에서 요구하는 10^-9 이상의 안전성 결과를 확인하였다. 2009.

후속연구

이런 추세에 따라 향후에는 국방 항공전자 분야도 계획 초기부터 민군 겸용 사용을 염두에 둔 민수 분야의 감항 인증 요구사항 수용, 민수 항공전자 분야는 국방 분야의 프로세스, 국방 분야 설계 및 입증 요구사항들을 고려하는 방향으로 발전될 것이다. 본 논문이 향후 유사 항공전자 체계 개발사업에 도움이 되기를 기대한다.
외국의 경우는 국방 항공전자 분야도 세계적인 민군 겸용 사용 추세에 따라 상용 표준서인 DO-178, DO-254을 채택하는 추세다. 이런 추세에 따라 향후에는 국방 항공전자 분야도 계획 초기부터 민군 겸용 사용을 염두에 둔 민수 분야의 감항 인증 요구사항 수용, 민수 항공전자 분야는 국방 분야의 프로세스, 국방 분야 설계 및 입증 요구사항들을 고려하는 방향으로 발전될 것이다. 본 논문이 향후 유사 항공전자 체계 개발사업에 도움이 되기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	여러 엔지니어들이 모여 규모가 큰 프로젝트를 진행할 때 필요한 것은 무엇인가?	규모가 큰 프로젝트는 여러 엔지니어가 하나의 팀으로서 철저한 협력이 필요하다. 여러 엔지니어가 서로 다른 부분을 맡아 한 부분을 개발했을 때 그 부분들이 서로 규격에 일치하는 하나의 시스템으로 구성되어 질 수 있는 체계적인 관리가 필요하다. 실제로 하나의 서브시스템이 수정되었을 때 다른 부분들의 수정이 일관성 있게 관리 되어져야만 전체적인 개발의 능률성과 정확성이 유지될 수 있다.
	항공전자 체계란 무엇인가?	항공전자 체계는 실시간 처리가 요구되며 하드웨어 기술과 소프트웨어 기술이 병행하는 고도의 복합 체계다. 항공전자 체계 설계는 단순한 하드웨어와 소프트웨어 기술의 통합이 아닌 제반 문제점을 해결하는 조화로운 체계 통합 기술이 동시에 요구되는 특징을 갖는다.
	항공전자 체계 설계의 특징은 무엇인가?	항공전자 체계는 실시간 처리가 요구되며 하드웨어 기술과 소프트웨어 기술이 병행하는 고도의 복합 체계다. 항공전자 체계 설계는 단순한 하드웨어와 소프트웨어 기술의 통합이 아닌 제반 문제점을 해결하는 조화로운 체계 통합 기술이 동시에 요구되는 특징을 갖는다. 규모가 큰 프로젝트는 여러 엔지니어가 하나의 팀으로서 철저한 협력이 필요하다.

참고문헌 (9)

LMTC, "U.S. Government Defense Acquisition Reform Use of Commercial Standards in Lieu of Military Specifications White Paper", 1995.
국방과학기술아카데미, "무기체계 내장형 SW 개발관리개요", 2010.
윤창섭, "Safety-Critical System 개발과 개발방법 소개", 시험평가기술심포지엄, pp. 16-27, 1999.
Kim Fowler, "Mission-Critical and Safety-Critical Systems Handbook", Newnes, pp. 522-526, 2010.
Alan C. Tribble, Steven P. Miller, and David L. Lempia, "Software Safety Analysis of a Flight Guidance System", NASA/CR-2004-213004, 2004.
FAA, "System Safety Handbook", 2000
DO-178B, "Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification", 1992.
AGARD Flight Test Techniques, "The Principles of Flight Test Assessment of Flight-Safety-Critical Systems in Helicopter", Vol. 12, 1994.
방위사업청, "무기체계 내장형 소프트웨어 획득및 관리지침", 2009.

저자의 다른 논문 :

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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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