무기체계 효과도 분석을 위한 국방M&S 분야는 실 전장환경과 유사한 무기체계 실험 환경을 제공하는 현실적인 수단으로 인정받고 있다. 국방 분야에서 군의 전투개념이 플랫폼 중심 전투(PCW, Platform Centric Warfare)에서 네트워크 중심전투(NCW, Network Centric Warfare)으로 변화됨에 따라 무기체계 효과도 분석 및 이의 군사적 활용에서 스마트폰을 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 그러나 국방 M&S분야의 무기체계 효과도 분석 시, 기존 모델을 스마트폰에 적용하기 위해 클라이언트/서버 방식으로 재작성 해야 하는 비용, 특정 기기 및 OS에 따른 중복 개발 비용, 대규모 데이터 교환방법 및 보안의 부재는 무기체계 효과도 분석에 스마트폰의 사용을 어렵게 만든다. 본 논문에서는 스마트폰을 무기체계 효과도 분석에 활용하기 위한 Smartphone Adaptor를 설계하고 구현한다. Smartphone Adaptor는 스마트폰의 GPS, motion정보 등과 같은 입력 데이터를 시뮬레이터에 전달하고 시뮬레이터로부터 시뮬레이션 진행상황 및 결과값을 받는 일련의 과정을 자동화하여 모델 작성비용을 절감한다. 또한 JSON과 SEED암호화 알고리즘을 통해 보안이 필요한 데이터에 대한 효율적 전송이 가능하도록 하였다. Smartphone Adaptor는 무기체계 효과도 분석 과정을 지원하는 통합시뮬레이션 엔진인 OpenSIM(Open Simulation engine for Interoperable Models)에 적용되었다. 본 논문에서는, 화생방 시뮬레이터에 스마트폰을 Live장비로서 활용하는 예제를 통해, 국방 M&S를 위한 Live 시뮬레이션 제작에 Smartphone Adaptor가 효과적으로 상용될 수 있음을 보인다.
무기체계 효과도 분석을 위한 국방M&S 분야는 실 전장환경과 유사한 무기체계 실험 환경을 제공하는 현실적인 수단으로 인정받고 있다. 국방 분야에서 군의 전투개념이 플랫폼 중심 전투(PCW, Platform Centric Warfare)에서 네트워크 중심전투(NCW, Network Centric Warfare)으로 변화됨에 따라 무기체계 효과도 분석 및 이의 군사적 활용에서 스마트폰을 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 그러나 국방 M&S분야의 무기체계 효과도 분석 시, 기존 모델을 스마트폰에 적용하기 위해 클라이언트/서버 방식으로 재작성 해야 하는 비용, 특정 기기 및 OS에 따른 중복 개발 비용, 대규모 데이터 교환방법 및 보안의 부재는 무기체계 효과도 분석에 스마트폰의 사용을 어렵게 만든다. 본 논문에서는 스마트폰을 무기체계 효과도 분석에 활용하기 위한 Smartphone Adaptor를 설계하고 구현한다. Smartphone Adaptor는 스마트폰의 GPS, motion정보 등과 같은 입력 데이터를 시뮬레이터에 전달하고 시뮬레이터로부터 시뮬레이션 진행상황 및 결과값을 받는 일련의 과정을 자동화하여 모델 작성비용을 절감한다. 또한 JSON과 SEED암호화 알고리즘을 통해 보안이 필요한 데이터에 대한 효율적 전송이 가능하도록 하였다. Smartphone Adaptor는 무기체계 효과도 분석 과정을 지원하는 통합시뮬레이션 엔진인 OpenSIM(Open Simulation engine for Interoperable Models)에 적용되었다. 본 논문에서는, 화생방 시뮬레이터에 스마트폰을 Live장비로서 활용하는 예제를 통해, 국방 M&S를 위한 Live 시뮬레이션 제작에 Smartphone Adaptor가 효과적으로 상용될 수 있음을 보인다.
Defense M&S for weapons effectiveness is a realistic way to support virtual warfare similar to real warfare. As the war paradigm becomes platform-centric to network-centric, people try to utilize smartphones as the source of sensor, and command/control data in the simulation-based weapons effectiven...
Defense M&S for weapons effectiveness is a realistic way to support virtual warfare similar to real warfare. As the war paradigm becomes platform-centric to network-centric, people try to utilize smartphones as the source of sensor, and command/control data in the simulation-based weapons effectiveness analysis. However, there have been limited researches on integrating smartphones into the weapon simulators, partly due to high modeling cost - modeling cost to accomodate client-server architecture, and re-engineering cost to adapt the simulator on various devices and platforms -, lack of efficient mechanisms to exchange large amount of simulation data, and low-level of security. In this paper, we design and implement Smartphone Adaptor to utilize smartphones for the simulationbased weapons effectiveness analysis. Smartphone Adaptor automatically sends sensor information, GPS and motion data of a client's smartphone to a simulator and receives simulation results from the simulator on the server. Also, we make it possible for data to be transferred safely and quickly through JSON and SEED. Smartphone Adaptor is applied to OpenSIM (Open simulation engine for Interoperable Models) which is an integrated simulation environment for weapons effectiveness analysis, under development of our research team. In this paper, we will show Smartphone Adaptor can be used effectively in constructing a Live simulation, with an example of a chemical simulator.
Defense M&S for weapons effectiveness is a realistic way to support virtual warfare similar to real warfare. As the war paradigm becomes platform-centric to network-centric, people try to utilize smartphones as the source of sensor, and command/control data in the simulation-based weapons effectiveness analysis. However, there have been limited researches on integrating smartphones into the weapon simulators, partly due to high modeling cost - modeling cost to accomodate client-server architecture, and re-engineering cost to adapt the simulator on various devices and platforms -, lack of efficient mechanisms to exchange large amount of simulation data, and low-level of security. In this paper, we design and implement Smartphone Adaptor to utilize smartphones for the simulationbased weapons effectiveness analysis. Smartphone Adaptor automatically sends sensor information, GPS and motion data of a client's smartphone to a simulator and receives simulation results from the simulator on the server. Also, we make it possible for data to be transferred safely and quickly through JSON and SEED. Smartphone Adaptor is applied to OpenSIM (Open simulation engine for Interoperable Models) which is an integrated simulation environment for weapons effectiveness analysis, under development of our research team. In this paper, we will show Smartphone Adaptor can be used effectively in constructing a Live simulation, with an example of a chemical simulator.
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문제 정의
본 논문에서 Smartphone Adaptor 효율적인 사용을 위해 Fig. 7과 같이 실시간 Live 시뮬레이션을 위한 클라우드 개발 환경을 구축하였다. 사용자는 클라우드 개발 환경을 통해 다양한 환경에서 시간과 공간에 제약 없이 시뮬레이션을 수행할 수 있는 클라우드 서비스를 제공받을 수 있다.
본 논문에서는 무기체계 효과도 분석 시 스마트폰을 Live장비로 활용할 때 발생할 수 있는 비용, 이식성 및 보안의 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 기술을 이용한다.
본 논문에서는 스마트폰을 무기체계 효과도 분석에 활용하기 위한 Smartphone Adaptor를 설계하고 구현한다. Smartphone Adaptor는 스마트폰의 GPS, motion정보 등과 같은 입력 데이터를 시뮬레이터에 전달하고 시뮬레이터로부터 시뮬레이션 진행 상황 및 결과값을 받는 일련의 과정을 지원한다.
무기체계 효과도 분석에 스마트폰의 사용을 장려하기 위해서는 기존 모델에 스마트폰을 적용하기 위해 모델을 재작성 해야 하는 비용, 특정 기기 및 OS에 따른 중복 개발 비용, 대규모 데이터 교환방법 및 보안의 부재 등의 문제를 해결해야 한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 무기체계 효과도 분석 시 스마트폰을 Live 장치로 활용하기 위한 전 과정을 지원하는 Smartphone Adaptor를 소개하였다. Smartphone Adaptor는 SEED암호화를 통해 통신 시 강력한 보안성을 제공하며, 경량화 데이터 교환방식인 JSON을 통해 사용자가 대량의 데이터를 주고받을 수 있게 하였다.
본 장에서는 무기체계 효과도 분석 시 스마트폰을 Live 장치로 활용하기 위한 전과정을 지원하는 Smartphone Adaptor를 제안한다.
본 절에서는 스마트폰을 국방M&S에 활용하기 위한 기술인 HTML5, JSON, SEED에 대해 알아본다.
본장에서는 스마트폰의 국방 M&S응용과 관련된 기초연구에 대해 알아본다.
가설 설정
∙ Data Parser : 시뮬레이션은 그 특성상 대용량의 데이터 교환이 가능해야 한다. 특히, 본 논문에서 목표로 하는 실시간 연동은 정해진 시간 내에 정해진 데이터를 보내고 수신할 수 있어야 하기 때문에 대용량 데이터 교환은 연동 시 고려해야 하는 매우 중요한 요소이다.
∙ 보안의 부재 : 국방의 특성상 보안은 매우 중요한 요소 이다. 군에서는 시뮬레이션을 훈련/연습, 전력 분석, 전투 실험, 체계 획득 등에 활용하기 때문에, 보안이 필요한 데이터가 많이 발생된다.
∙ 중복 개발 비용 : 스마트폰을 무기모델과 연동 시 기존 무기모델과 내부 구조 및 행위는 변동이 없음에도 불구하고 스마트폰 센서 정보를 입력으로 활용하기 위해 모델을 재작성해야 한다. 또한, 대부분 특정 스마트폰에만 맞도록 작성되어 기기 및 통신규약의 변화에 따라 재작성해야 한다.
제안 방법
본 절에서는 상기에서 설명한 클라우드 개발 환경을 통해 화생방 시뮬레이션에 스마트폰을 실시간 Live 장비로 연동하여 적용해 보았다. OpenSIM Modeling Tool에 적용된 Translator를 통한 재사용성을 입증하기 위해 화생방 시뮬레이션은 기 개발되었던 Gas 시뮬레이터를 재사용 하였다. 화생방 시뮬레이션은 Figure 8과 같이 화학탄 확산을 담당하는 Diffusion모델과 스마트폰과 연동할 두개의 Soldier모델로 구성된다.
Simulator 측 Adaptor의 경우는 OpenSIM이 C++기반 시뮬레이션 엔진이기 때문에 C++로 구현하여 적용하였다. Smartphone 측 Adaptor는 3.2에서도 설명했듯이 안드로이드폰, 아이폰, 윈도우폰 등 특정 장치나 특정OS에 따른 중복개발을 방지하기 위해 HTML5로 구현하였다. HTML5는 현재 GPS센서에 접근할 수 있는 API 만 존재하지만 2014년 까지 각종 센서를 접근할 수 있는 API가 표준으로 개발될 예정이므로[11], 추후 다양한 센서에도 활용될 수 있다.
이러한 특정 기기 및 OS에 따른 중복개발은 매우 많은 시간과 비용이 소모되는 작업이다. 따라서 이러한 중복 개발을 방지하기 위해 Smartphone에 탑재될 Adaptor는 HTML5로 구현하도록 설계하였다. HTML5는 안드로이드폰, 아이폰, 윈도우폰 등 어떠한 스마트폰에서도 코드 변경 없이 사용가능하다[6].
Smartphone Adaptor는 SEED암호화를 통해 통신 시 강력한 보안성을 제공하며, 경량화 데이터 교환방식인 JSON을 통해 사용자가 대량의 데이터를 주고받을 수 있게 하였다. 또한, HTML5를 활용하여 어떠한 스마트폰에서도 하나의 코드로 동일한 서비스를 받을 수 있도록 하였으며, 기존 모델을 스마트폰과 연동 가능한 모델로 간단히 재작성해 주는 Translator를 구현하여 모델 재개발에 따른 비용을 감소시킬 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 제안한 Smartphone Adaptor 효율적인 사용을 위해 클라우드 개발환경을 구축하였으며, 클라우드 개발 환경에서 화생방 시뮬레이션을 수행하는 예제를 통해 사용자가 Smartphone Adaptor를 통해 스마트폰을 Live장비로 활용하여 실시간 Live 시뮬레이션을 효과적으로 구현할 수 있음을 입증하였다.
본 절에서는 상기에서 설명한 클라우드 개발 환경을 통해 화생방 시뮬레이션에 스마트폰을 실시간 Live 장비로 연동하여 적용해 보았다. OpenSIM Modeling Tool에 적용된 Translator를 통한 재사용성을 입증하기 위해 화생방 시뮬레이션은 기 개발되었던 Gas 시뮬레이터를 재사용 하였다.
사용자는 이렇게 저장된 시뮬레이터를 Simulation Controller를 통해서 시간과 장소에 구애받지 않고 사용할 수 있다. 사용자는 Simulation Controller을 통해 저장된 시뮬레이터 목록 중 원하는 시뮬레이터를 선택하여 시나리오 설정(모델 속성 초기값 설정, 센서값 및 연결ID 설정, 저널 설정)을 수행한다. 설정된 시나리오는 Cloud Server에 전달되고 Cloud Server는 현재 시뮬레이션을 수행하고 있지 않은 Simulation System을 찾아서 시나리오와 시뮬레이터를 전달한 후 시뮬레이터 실행명령을 내린다.
HTML5를 바탕으로 구성된 Smartphone Adaptor가 동일한 코드로 여러 스마트폰에서 동일하게 작동함을 입증하기 위해 Soldier1모델은 안드로이드폰, Soldier2모델은 아이폰으로부터 3G망을 통해 위도, 경도를 전달 받는다. 위도, 경도를 전달 받은 Soldier1과 Solider2는 위도, 경도의 해당 위치에 해당하는 화학탄 오염도 스마트폰에 전달하여 스마트폰 소지자들이 확인할 수 있도록 했다. 화생방 예제는 Smartphone Adaptor를 통해 실시간 Live 시뮬레이션을 구현하는 것을 보이는데 목적이 있으므로 효과도 분석은 수행하지 않았다.
위도, 경도를 전달 받은 Soldier1과 Solider2는 위도, 경도의 해당 위치에 해당하는 화학탄 오염도 스마트폰에 전달하여 스마트폰 소지자들이 확인할 수 있도록 했다. 화생방 예제는 Smartphone Adaptor를 통해 실시간 Live 시뮬레이션을 구현하는 것을 보이는데 목적이 있으므로 효과도 분석은 수행하지 않았다.
대상 데이터
OpenSIM Modeling Tool에 적용된 Translator를 통한 재사용성을 입증하기 위해 화생방 시뮬레이션은 기 개발되었던 Gas 시뮬레이터를 재사용 하였다. 화생방 시뮬레이션은 Figure 8과 같이 화학탄 확산을 담당하는 Diffusion모델과 스마트폰과 연동할 두개의 Soldier모델로 구성된다. Diffusion모델은 Fig.
이론/모형
HTML5는 현재 GPS센서에 접근할 수 있는 API 만 존재하지만 2014년 까지 각종 센서를 접근할 수 있는 API가 표준으로 개발될 예정이므로[11], 추후 다양한 센서에도 활용될 수 있다. 또한, Translator는 OpenSIM Modeling Tool에 적용하여 구현하였다. 사용자는 OpenSIM Modeling Tool을 통해 기존 모델과 신규 모델에 Smartphone Adaptor를 간단히 적용할 수 있다.
본장에서는 3장에서 설계한 Smartphone Adaptor를 통합시뮬레이션 엔진인 OpenSIM[9-10]에 적용하여 구현한다. 또한 화생방 시뮬레이션 예제를 통해서 Smartphone Adaptor를 활용하여 적은 비용으로 실시간 Live 시뮬레이션을 구현할 수 있음을 보인다.
성능/효과
둘째, 다양한 환경에서 시간과 공간에 제약 없이 실시간 Live 시뮬레이션 개발이 가능하다. 사용자는 클라우드 개발 환경을 통해 스마트폰, 태블릿, PC, 노트북 등 웹브라우저를 탑재한 어떠한 장치에서도 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
에 적용하여 구현한다. 또한 화생방 시뮬레이션 예제를 통해서 Smartphone Adaptor를 활용하여 적은 비용으로 실시간 Live 시뮬레이션을 구현할 수 있음을 보인다.
Smartphone Adaptor는 기존 모델의 재사용을 지원하는 Translator와 OSMU(one source multi use)특성을 가진 HTML5을 통해 스마트폰 기반 시뮬레이션 작성 비용을 줄였으며, 경량화 데이터교환 방식인 JSON을 통해 대규모 데이터 교환을 지원한다. 또한, SEED알고리즘을 통해 통신 시 강력한 보안을 제공하여 무기체계 효과도 분석에서 발생되는 데이터를 외부의 침입으로부터 보호한다.
Network Connector는 Simulator와 Smartphone 이 연동을 수행하기 위한 모든 통신 관련 작업을 지원한다. 또한, 비공개키 암호화 기법인 SEED를 사용하여 주고받는 데이터를 암호화/복호화함으로써 높은 보안성을 보장한다.
또한, HTML5를 활용하여 어떠한 스마트폰에서도 하나의 코드로 동일한 서비스를 받을 수 있도록 하였으며, 기존 모델을 스마트폰과 연동 가능한 모델로 간단히 재작성해 주는 Translator를 구현하여 모델 재개발에 따른 비용을 감소시킬 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 제안한 Smartphone Adaptor 효율적인 사용을 위해 클라우드 개발환경을 구축하였으며, 클라우드 개발 환경에서 화생방 시뮬레이션을 수행하는 예제를 통해 사용자가 Smartphone Adaptor를 통해 스마트폰을 Live장비로 활용하여 실시간 Live 시뮬레이션을 효과적으로 구현할 수 있음을 입증하였다. 본 논문에서 구현한 Smartphone Adaptor의 기대효과는 다음과 같다.
첫째, 실시간 Live 시뮬레이션 개발 시간과 개발 비용에 대한 절감 효과가 있다. Smartphone Adaptor는 대용량 데이터 교환, 보안, 모델 재구축 등의 서비스를 사용자에게 제공하여 매우 적은 비용으로 실시간 Live 시뮬레이션 개발을 가능하도록 한다.
화생방 예제를 통해 보았듯이 사용자는 실시간 Live 시뮬레이션을 위해 고려해야하는 통신규약, 보안, 대용량 데이터 교환 등을 비롯한 필요한 모든 과정을 Smartphone Adaptor를 통해 지원받을 수 있었다. 또한 OpenSIM Modeling Tool에 탑재된 Translator를 통해 Smartphone Adaptor와 연동하는 코드를 생성하고 컴파일 할 수 있기 때문에 기존 모델을 재사용해서 매우 간단하게 실시간 Live 시뮬레이션을 구현할 수 있었다.
후속연구
그러나 사용자가 스마트폰을 통해 대량의 수치데이터를 분석하고 시뮬레이션의 진행 상황 및 결과를 완벽히 파악하기 힘들다. 따라서 향후 연구로는 시뮬레이션을 시각화할 수 있는 라이브러리를 통해 시뮬레이션의 진행 상황을 직관적으로 보여주고, 저널 데이터에 대한 분석을 수행하여 전달하는 기능을 추가할 필요가 있다. 또한, 베터리 소모 정도를 분석하여 사용자가 휴대용 장치를 통해 언제 어디서든지 시뮬레이션을 수행하고 분석할 수 있도록 하는 방안을 연구할 필요가 있다.
따라서 향후 연구로는 시뮬레이션을 시각화할 수 있는 라이브러리를 통해 시뮬레이션의 진행 상황을 직관적으로 보여주고, 저널 데이터에 대한 분석을 수행하여 전달하는 기능을 추가할 필요가 있다. 또한, 베터리 소모 정도를 분석하여 사용자가 휴대용 장치를 통해 언제 어디서든지 시뮬레이션을 수행하고 분석할 수 있도록 하는 방안을 연구할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국방 분야에서 군의 전투개념은 어떻게 변화하고 있는가?
무기체계 효과도 분석을 위한 국방M&S 분야는 실 전장환경과 유사한 무기체계 실험 환경을 제공하는 현실적인 수단으로 인정받고 있다. 국방 분야에서 군의 전투개념이 플랫폼 중심 전투(PCW, Platform Centric Warfare)에서 네트워크 중심전투(NCW, Network Centric Warfare)으로 변화됨에 따라 무기체계 효과도 분석 및 이의 군사적 활용에서 스마트폰을 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 그러나 국방 M&S분야의 무기체계 효과도 분석 시, 기존 모델을 스마트폰에 적용하기 위해 클라이언트/서버 방식으로 재작성 해야 하는 비용, 특정 기기 및 OS에 따른 중복 개발 비용, 대규모 데이터 교환방법 및 보안의 부재는 무기체계 효과도 분석에 스마트폰의 사용을 어렵게 만든다.
군사적 활용에서 스마트폰을 적용하는 것의 어려운 점은 무엇인가?
국방 분야에서 군의 전투개념이 플랫폼 중심 전투(PCW, Platform Centric Warfare)에서 네트워크 중심전투(NCW, Network Centric Warfare)으로 변화됨에 따라 무기체계 효과도 분석 및 이의 군사적 활용에서 스마트폰을 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 그러나 국방 M&S분야의 무기체계 효과도 분석 시, 기존 모델을 스마트폰에 적용하기 위해 클라이언트/서버 방식으로 재작성 해야 하는 비용, 특정 기기 및 OS에 따른 중복 개발 비용, 대규모 데이터 교환방법 및 보안의 부재는 무기체계 효과도 분석에 스마트폰의 사용을 어렵게 만든다. 본 논문에서는 스마트폰을 무기체계 효과도 분석에 활용하기 위한 Smartphone Adaptor를 설계하고 구현한다.
국방M&S 분야는 무엇으로 인정받는가?
무기체계 효과도 분석을 위한 국방M&S 분야는 실 전장환경과 유사한 무기체계 실험 환경을 제공하는 현실적인 수단으로 인정받고 있다. 국방 분야에서 군의 전투개념이 플랫폼 중심 전투(PCW, Platform Centric Warfare)에서 네트워크 중심전투(NCW, Network Centric Warfare)으로 변화됨에 따라 무기체계 효과도 분석 및 이의 군사적 활용에서 스마트폰을 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다.
참고문헌 (11)
김문수, 최미선, 이태억, 김대규, 권순걸(2010), "공동 전투 객체 모델 기반 Live-Virtual-Contructive 모델 연동 프레임 워크", 대한산업공학회/한국경영과학회 춘계공동학술대회 논문집. pp. 1260-1267.
김현철, 박희준, 권도백(2011), "LVC 연동 시뮬레이션을 위한 모바일 플랫폼과 RTI간 연동 게이트웨이 설계", Asia Simulation Conference, pp. 42-47.
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이은민(2011), "HTML5가 웹 환경에 미치는 영향", 정보과학회지, Vol. 29, No. 6, pp. 55-60.
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