무기체계에 상용부품을 적용하는 개념인 COTS (Commercial-Off-The-Shelf)는 국방기술이 민수기술을 선도하던 시기에 크게 호응을 얻지 못했다. 그러나 IT기술의 급속한 성장과 민수산업의 빠른 확장은 짧은 시간에 저가의 대량생산 체계를 갖추게 되었고, 비용과 일정의 장점이 부각되면서 민수분야에 생산되는 부품들이 무기체계에 적용되었다. 민수기술이 국방 무기체계에 사용되기 위해서는 전투 환경의 극한 제약사항에서 성능을 보장할 수 있어야 한다. 일반적으로 상용부품은 설계 및 생산에 대한 요구조건이 군용과 비교하여 다르기 때문에 근본적인 한계가 있다. 따라서, 상용부품이 무기체계에 사용되기 위해서는 시스템공학적 접근을 통한 확인이 요구된다. 본 연구에서는 무기체계에 COTS를 적용하기 위한 방안으로 해양 무기체계 특성에 적합한 프로세스와 제약사항 분석방안을 제시하였다. 해양 무기체계의 제약사항을 일반 환경 및 특수 환경 제약사항으로 구분하고 세부적인 프로세스를 제시하였으며, 시장에서 이러한 제약사항에 적합한 제품을 선택할 때 유용한 도구를 제시하였다. 마지막으로 COTS의 해양 무기체계 적용을 위한 사례연구로 전투함 전기시스템의 COTS 적용 및 제약사항 분석 결과를 확인하였다.
무기체계에 상용부품을 적용하는 개념인 COTS (Commercial-Off-The-Shelf)는 국방기술이 민수기술을 선도하던 시기에 크게 호응을 얻지 못했다. 그러나 IT기술의 급속한 성장과 민수산업의 빠른 확장은 짧은 시간에 저가의 대량생산 체계를 갖추게 되었고, 비용과 일정의 장점이 부각되면서 민수분야에 생산되는 부품들이 무기체계에 적용되었다. 민수기술이 국방 무기체계에 사용되기 위해서는 전투 환경의 극한 제약사항에서 성능을 보장할 수 있어야 한다. 일반적으로 상용부품은 설계 및 생산에 대한 요구조건이 군용과 비교하여 다르기 때문에 근본적인 한계가 있다. 따라서, 상용부품이 무기체계에 사용되기 위해서는 시스템공학적 접근을 통한 확인이 요구된다. 본 연구에서는 무기체계에 COTS를 적용하기 위한 방안으로 해양 무기체계 특성에 적합한 프로세스와 제약사항 분석방안을 제시하였다. 해양 무기체계의 제약사항을 일반 환경 및 특수 환경 제약사항으로 구분하고 세부적인 프로세스를 제시하였으며, 시장에서 이러한 제약사항에 적합한 제품을 선택할 때 유용한 도구를 제시하였다. 마지막으로 COTS의 해양 무기체계 적용을 위한 사례연구로 전투함 전기시스템의 COTS 적용 및 제약사항 분석 결과를 확인하였다.
As a concept that commercial parts are applied to weapon systems, Commercial Off-The-Shelf(COTS) was not well-received at a time when defense technology led commercial technology. However, the exponential growth of IT and the rapid expansion of commercial industry have made possible to make the cost...
As a concept that commercial parts are applied to weapon systems, Commercial Off-The-Shelf(COTS) was not well-received at a time when defense technology led commercial technology. However, the exponential growth of IT and the rapid expansion of commercial industry have made possible to make the cost low through mass production system within a short period, and the benefit of cost and schedule has been highlighted, triggering commercial parts to be applied to weapon systems. In order for commercial technology to be used in defense weapon systems, its performance in an extremely restricted condition of combat environment should be guaranteed. Generally, commercial parts have fundamental limitation in that the design and production requirements for commercial parts are different from those for the military. Therefore, it is required to confirm that commercial parts can be used for weapon systems through the approach of system engineering. This study presents the process tailored to characteristics of marine defense system and the method of analyzing its restricted condition in order to apply COTS to marine defense system. The study classifies the restricted conditions into general and special environments, suggests detailed process, and suggests useful tools to select appropriate items adapted to these restricted conditions in the commercial market. Lastly, as a case study for COTS applied to marine defense system, the study finds out the analysis results of application of COTS and restricted conditions of the warship electric system.
As a concept that commercial parts are applied to weapon systems, Commercial Off-The-Shelf(COTS) was not well-received at a time when defense technology led commercial technology. However, the exponential growth of IT and the rapid expansion of commercial industry have made possible to make the cost low through mass production system within a short period, and the benefit of cost and schedule has been highlighted, triggering commercial parts to be applied to weapon systems. In order for commercial technology to be used in defense weapon systems, its performance in an extremely restricted condition of combat environment should be guaranteed. Generally, commercial parts have fundamental limitation in that the design and production requirements for commercial parts are different from those for the military. Therefore, it is required to confirm that commercial parts can be used for weapon systems through the approach of system engineering. This study presents the process tailored to characteristics of marine defense system and the method of analyzing its restricted condition in order to apply COTS to marine defense system. The study classifies the restricted conditions into general and special environments, suggests detailed process, and suggests useful tools to select appropriate items adapted to these restricted conditions in the commercial market. Lastly, as a case study for COTS applied to marine defense system, the study finds out the analysis results of application of COTS and restricted conditions of the warship electric system.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 COTS를 무기체계에 적용하기 위해 요구되는 절차와 제약사항 분석방법을 제시하고자 한다. 개별 무기체계에 따라 다양한 프로세스와 환경, 요구성능 등이 존재할 수 있기 때문에 본 연구에서는 해양 환경에서 운용되는 전투함의 탑재장비를 중심으로 COTS 적용에 대한 방안과 사례들을 연구하였다.
따라서, 본 연구에서는 COTS를 무기체계에 적용하기 위해 요구되는 절차와 제약사항 분석방법을 제시하고자 한다. 개별 무기체계에 따라 다양한 프로세스와 환경, 요구성능 등이 존재할 수 있기 때문에 본 연구에서는 해양 환경에서 운용되는 전투함의 탑재장비를 중심으로 COTS 적용에 대한 방안과 사례들을 연구하였다.
본 연구의 결과로 함정 무기체계에 COTS의 적용 프로세스와 COTS 선택할 때에 유용하게 사용될 수 있는 제약사항 분석표를 제시하였다. 또한 함정 무기체계에서 나타날 수 있는 제약사항을 구분하고 분석표를 이용한 전투함 전기시스템 배전부분의 사례를 통해 유용함을 확인하였다.
제안 방법
이 시기에 군사적 목적으로 개발 되었던 기술이 민수시장으로 전이되면서 가혹한 군사적 환경 조건을 완화하였다. 일반적인 환경 요구조건에서 운용 가능하도록 기능을 축소하고, 비용을 최적화하며, 생산 순기를 단축함으로써 민수시장에서 활용되었다. 정부와 방산업체는 국방과학기술 연구개발의 선도적인 역할을 수행하면서 민수시장에서 쉽게 접근하기 어려운 분야인 극저온, 극고온, 고습도, 초음속 등과 같은 환경조건에서 신뢰성 있는 제품의 개발을 수행하였다.
다음으로 COTS 적용을 위한 요구사항을 정의하고, 프로세스를 설명한다. 또한, 제약사항 분석을 위해 유용한 도구를 제시한다. 계속해서 제4장에서는 앞에서 개발한 해결방안을 바탕으로 전투함의 전기시스템을 이용하여 구체적인 사례들을 제시한다.
Ian White는 민수용으로 개발된 소프트웨어의 취약성을 개선하여 군용으로 사용할 수 있도록 Wrapping(보강)하는 방법을 제안하였다[4]. 연구자는 주로 민수용으로 개발된 소프트웨어에 보안성, 상호 호환성, 성능, 탑재되는 하드웨어의 견고성을 등을 보완하여 군용으로 사용 가능하도록 하는 프로세스와 사례를 제시하였다. 이 개념은 소프트웨어 뿐 만 아니라 하드웨어에서도 적용될 수 있다.
표준화된 순공학 프로세스에서 요구사항을 도출하고 역 공학 프로세스에 따라 COTS의 거동과 인터페이스를 원천 아키텍처 제약사항에 적용함으로써 고객의 요구사항을 시스템의 거동과 일치시켰다. 또한 표준 프로세스를 통해 COTS가 가지는 문제점 해결방안도 제시하였다[2].
선정된 대상 장비는 기능별 거동에 따라 요구사항이 할당된다. 요구사항이 정의된 탑재장비는 COTS 적용을 위한 시장조사를 실시한다. 시장조사의 결과로 민수와 군용에서 동시에 표준으로 사용하는 제품은 해당 구성품 사이에 미치는 영향에 대해 검토하고 적용이 가능할 때 COTS 품목으로 선정한다.
요구사항이 정의된 탑재장비는 COTS 적용을 위한 시장조사를 실시한다. 시장조사의 결과로 민수와 군용에서 동시에 표준으로 사용하는 제품은 해당 구성품 사이에 미치는 영향에 대해 검토하고 적용이 가능할 때 COTS 품목으로 선정한다.
표준이 없는 경우에는 시장 조사를 통해 확인된 후보들에 대해 제약사항을 분석한다. 일정, 비용, 성능 측면을 고려한 보강 및 설계변경의 검토 및 하부 시스템의 인터페이스에 대한 문제점을 분석하고 결과에 따라 COTS 품목으로 선정한다. 이때 COTS 적용이 재개발과 비교하여 사업타당성이 없는 때는 대상에서 제외하며 모든 후보들이 제외될 경우에는 COTS 적용을 포기한다.
발전기의 제어기는 전투함이 요구하는 전기품질을 만족하기 위해서 기존 구성품 중에 연료 분사 및 최대출력을 통제하는 부분에 대한 설계변경이 요구된다. 특수성능 제약사항의 극복을 위해서는 업무분할구조(WBS)의 탑재 장비 단계의 수준에서 검토하였다. 분석결과로 발전자의 보강이 제어기에도 긍정적인 영향을 미치게 되므로 추가적인 보강 및 설계변경은 불필요 하였다.
감시제어는 상용으로 개발된 우수한 기술이 있으므로 활용하는 방안을 수립하였다. 소프트웨어는 보안성과 호환성을 보강하고 하드웨어는 상용으로 사용하고 있는 표준 전시기에 충격과 진동의 제약사항을 고려한 받침대(Mount)를 적용하여 보강하였다.
감시제어는 상용으로 개발된 우수한 기술이 있으므로 활용하는 방안을 수립하였다. 소프트웨어는 보안성과 호환성을 보강하고 하드웨어는 상용으로 사용하고 있는 표준 전시기에 충격과 진동의 제약사항을 고려한 받침대(Mount)를 적용하여 보강하였다.
대상 데이터
COTS에 대한 개념은 우주와 같은 분야에서 기성품을 활용할 때에 사용되기도 한다. 그러나 본 연구에서는 민수시장에 활용될 목적으로 개발되었으나 무기체계에 사용이 가능한 기능을 가진 제품들을 연구대상으로 한다.
배전반에도 다양한 용량의 차단기가 있는데 1600A 이상의 군용 차단기는 상용으로 획득할 수 있는 제품이 존재하지 않으므로 COTS 적용 대상에서 제외한다. 그 이하 용량의 차단기는 COTS의 시장조사를 통해 후보들을 선정한다.
7의 제약사항 분석표를 사용한다. 배전반의 다양한 차단기 중에서 최고 차단전류인 400A에 대한 제품 후보들의 시장조사 결과 4개의 후보가 확인 되었다. 후보들과 관련된 일반제약 성분들은 온도, 습도, 운동성, 안전성이며, 특수성능 제약사항은 소음(Noise), 진동(Vibration), 충격(Shock)이 해당된다.
이론/모형
J. Kontio는 재사용할 수 있는 소프트웨어의 선택을 위한 시스템적 접근 방법으로 OTSO(Off-The-Shelf-Option) 방법론을 제시하였다. OTSO 방법론에서는 재사용 소프트웨어의 조사, 평가, 선택에 대한 내용들을 정의하고 대안들의 이득과 비율의 비교, 의사결정을 위한 평가결과 종합, 평가기준의 정의 등에 대한 프로세스 모델을 연구하였다[5].
해당 요구사항 단계에서 COTS 후보가 보강 또는 설계변경을 통해 제약사항을 어느 정도 극복할 수 있을 지에 대한 것을 확인하기 위해서는 제약사항 분석을 통한 종합적인 판단이 요구된다. 이를 위해 사업관리 및 품질 보증 측면에서 이해당사자간 의사소통의 도구로 많이 사용되고 있는 QFD(Quality Function Deployment)를 응용한 제약사항 분석표를 사용한다. 제약사항 분석표의 구성은 세로축의 오른쪽에 COTS의 후보들을, 가로축에는 제약사항들을 나열한다.
차단기들의 COTS 적용을 위한 후보들 사이의 제약사항 분석 및 우선순위 결정은 Fig. 7의 제약사항 분석표를 사용한다. 배전반의 다양한 차단기 중에서 최고 차단전류인 400A에 대한 제품 후보들의 시장조사 결과 4개의 후보가 확인 되었다.
분석결과 LXX산전과 SAM전기의 후보가 만족하나 제약사항 상관관계와 사업분석(비용,일정,성능) 측면에서 LXX산전이 우선순위가 높은 것으로 판단되었다. 제약사항 분석표는 후보들 중에서 만족여부 판단과 보강/설계변경을 통해 적용 가능성을 확인하고 선택의 우선순위를 제시함으로써 COTS의 적용성에 대한 분석의 유용한 도구로 사용되었다.
성능/효과
Sorenson는 COTS에 대한 시스템공학적 접근방법으로 역공학과 순공학을 이용한 표준화된 프로세스를 정의하였으며, 프로세스 관리를 위한 효과적인 방안으로 소프트웨어 도구(Tool)를 제시하였다. 표준화된 순공학 프로세스에서 요구사항을 도출하고 역 공학 프로세스에 따라 COTS의 거동과 인터페이스를 원천 아키텍처 제약사항에 적용함으로써 고객의 요구사항을 시스템의 거동과 일치시켰다. 또한 표준 프로세스를 통해 COTS가 가지는 문제점 해결방안도 제시하였다[2].
둘째, 민수용으로 개발된 완성품이 전체(Context) 시스템의 요구조건을 만족하도록 보강(Wrapping)하는 방안으로, 기능은 만족하나 환경 제약사항을 극복할 수 있도록 보강이 요구되는 제품들이다.
셋째, 민수용으로 개발된 완성품이 군사용 기능과 환경 제약사항을 만족하도록 큰 폭의 설계변경이 요구되는 경우이다. 기능이 유사 또는 동일한 제품이 신규개발과 비교하여 비용, 일정, 성능 측면에서 상호 절충(Trade-off)을 통해 이득이 있는 경우에 추진할 수 있는 방안이다.
넷째, 이상의 3가지에 해당하지 않은 품목으로 신규개발 하는 것이 유리할 때다. 이때는 별도의 신규 제품 개발을 위한 방안이 수립되어야 하며 COTS 적용을 포기한다.
분석결과 LXX산전과 SAM전기의 후보가 만족하나 제약사항 상관관계와 사업분석(비용,일정,성능) 측면에서 LXX산전이 우선순위가 높은 것으로 판단되었다. 제약사항 분석표는 후보들 중에서 만족여부 판단과 보강/설계변경을 통해 적용 가능성을 확인하고 선택의 우선순위를 제시함으로써 COTS의 적용성에 대한 분석의 유용한 도구로 사용되었다.
본 연구의 결과로 함정 무기체계에 COTS의 적용 프로세스와 COTS 선택할 때에 유용하게 사용될 수 있는 제약사항 분석표를 제시하였다. 또한 함정 무기체계에서 나타날 수 있는 제약사항을 구분하고 분석표를 이용한 전투함 전기시스템 배전부분의 사례를 통해 유용함을 확인하였다.
후속연구
[2]. 그러나 설계 적용방법에 대한 세부적인 절차와 제약사항의 분석방법에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.
해당 요구사항 단계에서 COTS 후보가 보강 또는 설계변경을 통해 제약사항을 어느 정도 극복할 수 있을 지에 대한 것을 확인하기 위해서는 제약사항 분석을 통한 종합적인 판단이 요구된다. 이를 위해 사업관리 및 품질 보증 측면에서 이해당사자간 의사소통의 도구로 많이 사용되고 있는 QFD(Quality Function Deployment)를 응용한 제약사항 분석표를 사용한다.
본 논문에서 제시한 제약사항 분석표를 활용하는 방안을 기반으로, 향후 다양한 환경 제약사항에 대한 분석방법과 COTS의 요구사항을 효과적으로 관리할 수 있도록 전산도구를 사용하는 것에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
COTS란 어떤 개념인가?
무기체계에 상용부품을 적용하는 개념인 COTS (Commercial-Off-The-Shelf)는 국방기술이 민수기술을 선도하던 시기에 크게 호응을 얻지 못했다. 그러나 IT기술의 급속한 성장과 민수산업의 빠른 확장은 짧은 시간에 저가의 대량생산 체계를 갖추게 되었고, 비용과 일정의 장점이 부각되면서 민수분야에 생산되는 부품들이 무기체계에 적용되었다.
국방과학기술이란 무엇인가?
국방과학기술이란 군사적 목적으로 활용하기 위하여 군수품을 제조, 가공, 개발, 개조, 시험, 측정 등을 하는데 필요한 과학기술을 말한다[1]. 국방과학기술은 냉전시대의 군비경쟁을 통해 비약적인 발전을 이룩하였다.
시스템공학적 접근을 통해 무기체계에 상용 기성품을 적용하기 위해 요구되는 것은 무엇인가?
시스템공학적 접근을 통해 무기체계에 COTS를 적용하기 위해서는 시스템이 운용되는 환경, 성능 및 획득제도에 따라 프로세스의 조정(Tailoring)이 요구된다. 대표적인 사례로 Richard L.
참고문헌 (11)
DAPA "Core-Technology R&D Working Guide Line", 2011
Richard L. Sorensen "System Engineering in a COTS World", Vitch Co., 1996
Long, Jame E. "COTS: What You Get(In Addition to the Potential Development Saving)". Prodeedings of the Tenth Annual International Syposium of the International Council on Systems Engineering(Minneapolis, MN July 16-20). INCOSE, Seatle, WA, pp609-611, 2000
Ian White "Wrapping the COTS Dilemma", RTO IST Symposium, Belgium, April 2000
Jyrki Kontio "A Case Study in Applying a Systematic Method for COTS Seclection" ICSE-18, IEEE, March 1996
Moon Kun, lee "A Sofware Re/reverse- Engineering Environment for Legacy Real-time System" Korean Institute of Information Scientists and Engineers(KIISE) Vol.24-8, pp842-864, 1997
Carol Booth "Considering COTS", Air Force Journal of Logistics(#19991022035), October, 1999
Naval Ship Building Bureau, KDX-II Design Report (Basic-Tech part, Electric Part), 2001
Soo Dong, Kim "Component Quality Certification System for Evaluation and Certification of COTS Components" Korean Institute of Information Scientists and Engineers(KIISE) Vol.30-12, pp1135-1148, 2003
Hyun Suk, Su,"Space/Military Application using COTS based Electronic Components" The Korean Society for Aeronautical & Space Science(KSAS) Journal pp997-1000, fall 2005
Ji-Wan, Jung "Reliability Analysis with Space Radiation of Low-Cost COTS small Satellite" The Korean Society for Aeronautical & Space Science(KSAS) Vol.34-2 pp56-67, 2006 DOI: http://dx.doi.org/10.5139/JKSAS.2006.34.2.056
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