[논문]함정 적외선 신호의 관리방법 연구

조용진

doi:10.3744/snak.2013.50.3.182

함정 적외선 신호의 관리방법 연구
A Study on the Management Methods of the Ship Infrared Signature 원문보기

大韓造船學會論文集 = Journal of the society of naval architects of korea, v.50 no.3, 2013년, pp.182 - 189

조용진 (동의대학교 조선해양공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In the development process of new naval ships, it is necessary to make the effort of the signature management and reduction of ship infrared(IR) signature to increase the ship survivability(susceptibility). So far the ship's contrast radiant intensity is used as a ship IR signature design criteria during the naval ship design stages. However, nowaday it is in a state of disorder at the basic design stage because of the lack of any related studies and methods. In this study, the IR signature management methods for improving the signature reduction and ship survivability are suggested by the comparison analysis of the advantages and disadvantages of signature management techniques. And also the criteria for the ship signature management are suggested when considering the infrared signature measuring assets and sea trial environments of the Korean peninsula.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 함정의 개발과정에서 무기체계로서의 효과의 향상과 생존성을 높이기 위하여 관리과정에서 우선시되는 기준치 설정에 관한 적외선 신호의 관리방안을 비교검토하고 장단점을 비교 분석하였다. 그리고 생존성 향상을 위한 피탐성 저감 측면의 최선의 신호관리 방안을 마련하여 함정의 신호감소와 대책이 이루어질 수 있도록 하였다.
따라서 본 연구에서는 함정의 개발과정에서 무기체계로서의 효과도와 생존성향상 측면의 적외선 신호의 관리방안을 제시하고 장단점을 비교 분석한 결과, 다음과 같은 정량적인 신호 기준설정에 의한 신호관리 방법을 제안하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 함정의 개발과정에서 무기체계로서의 효과의 향상과 생존성을 높이기 위하여 관리과정에서 우선시되는 기준치 설정에 관한 적외선 신호의 관리방안을 비교검토하고 장단점을 비교 분석하였다. 그리고 생존성 향상을 위한 피탐성 저감 측면의 최선의 신호관리 방안을 마련하여 함정의 신호감소와 대책이 이루어질 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 함정 획득과정에서 준용할 수 있으며 국내 기술 수준을 고려한 신호관리 개념에 적합한 기준설정 및 관리방법론에 대한 비교분석 연구를 수행하였다. 신호의 관리는 함정 인도 책임의 소재가 내제되고 함정의 생존성 향상을 위한 피탐성을 낮출 수 있는 정량적 물리량으로 관리가 가능하여야 한다.
정상상태를 기준으로 평균표면온도는 대기온도에 비해 설정된 온도 이상을 초과할 수 없다는 것이다. 세 번째로는 태양이 있는 조건에서 함 표면에 대한 전체적인 균형 잡힌 저감방안을 다루는 것이다. 이것은 함의 전체 에너지양과 피탐성 간에는 직접적인 상관관계는 없음으로 온도차(∆T)의 허용가능 최대치를 설정하는 것이다.
함정의 운용개념에 적합한 기준을 설정하고, 설계 및 건조 단계별로 기준만족 여부를 검증할 수 있는 관리방안 수립을 위한 여러 가지 관리방법에 대하여 살펴보았다.

가설 설정

따라서 확률적으로 피탐성을 반영하기 위하여, 수많은 시나리오를 가정하여 피탐성에 대한 누적분포에 의하여 실제 함의 피탐성을 정량화할 필요가 있다. 그리고 실선계측의 평가방법을 고려할 때, 4가지 계측방법에 대한 안을 도출해 낼 수 있으며, 이는 가상적으로 만들어 진 것은 아니고 계측을 위한 시나리오를 가정한 것이다.

제안 방법

국외 선진국의 적외선(IR) 신호 기준설정과 관리에 관한 자료의 수집은 각 국가마다 자국의 비밀로 취급되어 직접 접근은 어렵고, 출장에 의한 관련 전문가들과의 직접면담과 수집된 논문을 토대로 분석하였다. 지금까지 조사한 바에 의하면 적외선 신호 기준설정 및 신호관리의 현황을 명확하게 문서화된 자료는 없었으며, 만일 그런 것이 있다하여도 비밀로 취급되기 때문에 수집이 불가능한 것으로 조사되었다 (Doug, 1998; Doug & Lew, 2000).
우선, 함정이 운용되는 국내 연근해 해양환경에서 최악의 적외선 신호를 나타날 수 있는 해양기상 환경을 기준으로 결정한다. 그리고 함정의 플랫폼 형성과 운용모드별로 신호를 감소시킬 수 있는 열적 제어 방법을 조합하여 신호를 해석한 후에 함정의 복사대비 신호강도를 제안한다. 이렇게 해석된 함정의 복사신호를 기초로 하여 Fig.
따라서 지금까지 국내 함정 개발과정에서 외국과 공동 기술용역, 외국 전문가들의 면담, 전문가 세미나 및 국제 워크숍 참석을 통해 얻은 결과를 국가별로 정리 분석하였다.
그리고 함정의 플랫폼 형성과 운용모드별로 신호를 감소시킬 수 있는 열적 제어 방법을 조합하여 신호를 해석한 후에 함정의 복사대비 신호강도를 제안한다. 이렇게 해석된 함정의 복사신호를 기초로 하여 Fig. 8과 같이 주요위협의 정의, 함정방어능력과 동종 함정의 신호수준 및 소요예산을 고려한 비용대효과 분석을 통합적으로 고려하여 목표신호(기준신호)를 결정하여 신호관리를 수행한다.

이론/모형

최근의 실해역 검증은 전투함정보다는 지원함이나 조사함정 등을 대상으로 개발된 신호해석 소프트웨어를 검증하고 발전시키면서 이를 이용하여 신호를 관리하고 있었다. 실선 시험은 NATO SIMVEX(Ship Infrared Model Validation Experiment) 프로그램에 적극 참여하고 주도하며 자국의 해양연구선을 대상으로 해양에서 시험을 수행하고 분석을 하였다 (Vaitekunas, 2006, 2011; Doug, 1998; Doug, et al., 2004).
특히 탐지의 과정은 센서모델의 탐지기준으로 활용하는 Johnson's Criteria를 활용하였으며, 이때 탐지 방사량(Lc,det)은 다음과 같이 표현된다 (Vaitekunas, 2002).

성능/효과

이상의 선진국의 적외선 신호 기준설정과 관리방안을 살펴본 결과, 적외선 스텔스 기술이 함정에 적용되기 시작한 것은 90년대 초반부터로 역사가 그리 오래되지 않았다. 따라서 신호의 기준치를 결정하는 것이 용이하지 않아 함정개발 초기단계부터 수치로 제한을 두기보다는 경험을 쌓으며 마진을 두어 지속적으로 신호를 관리해 나가는 것으로 조사되었다.
이상의 선진국의 적외선 신호 기준설정과 관리방안을 살펴본 결과, 적외선 스텔스 기술이 함정에 적용되기 시작한 것은 90년대 초반부터로 역사가 그리 오래되지 않았다. 따라서 신호의 기준치를 결정하는 것이 용이하지 않아 함정개발 초기단계부터 수치로 제한을 두기보다는 경험을 쌓으며 마진을 두어 지속적으로 신호를 관리해 나가는 것으로 조사되었다.
첫째, 이상적인 신호관리 방안은 현재 국내의 관련 연구가 부족하고, 군사기밀에 속하는 부분이 많아 정보가 확실하게 확보되지 못하여 채택이 불가능하다. 지금까지 국내 함정설계 과정에서 이러한 접근방법으로 시도하였으나, 만족스런 결과를 얻지 못하였다.

후속연구

이러한 특징의 사양은 장비공급업체에 한정하여 요구되고 또한 사용되고 있으며, 함정의 설계과정에 이러한 사양을 포함하여 신호분석의 수행에 활용된다. 그리고 이러한 방법은 네 번째 방법에 포함하여 포괄적인 신호관리의 하나의 방안으로 활용되어져야 할 것이다.
제안된 관리방법은 확률론적 피탐성 측면의 연구결과에 따라 함정별로 요구조건(requirements)이 확립되어 관리기준으로 활용되고, 이에 대한 이해 당사자인 기관간의 공감대가 형성되도록 하는 사전 노력이 요구된다. 그리고 제안한 정량적인 관리를 위해서는 실선 시험에 대한 많은 경험을 필요로 하고 이에 대한 기술축적의 노력이 병행되어야 할 것이다.
따라서 표준 시험방법, 시험결과의 분석절차 및 불확실성 오차를 추정할 수 있는 일련의 검증과정에 대한 연구가 반드시 필요하다. 이를 통해 모든 관련기관에서 공감하는 적외선 신호의 검증 방안이 마련됨으로서 오해와 갈등을 해소하고 신호관리에 대한 진전이 이루어질 수 있다고 판단된다.
제안된 관리방법은 확률론적 피탐성 측면의 연구결과에 따라 함정별로 요구조건(requirements)이 확립되어 관리기준으로 활용되고, 이에 대한 이해 당사자인 기관간의 공감대가 형성되도록 하는 사전 노력이 요구된다. 그리고 제안한 정량적인 관리를 위해서는 실선 시험에 대한 많은 경험을 필요로 하고 이에 대한 기술축적의 노력이 병행되어야 할 것이다.
그러나 이러한 방법의 신호관리는 네 번째 신호 관리 방법의 설명과정에서 언급된 바와 같이 함정의 전체 대비복사신호가 함정의 피탐성을 직접 표현하지 못한다는 특성이 있다. 즉, 이러한 특성이 피탐성 해석이 가지는 특성으로서, 피탐성을 단지 전체 에너지 개념인 복사대비신호의 값만으로 설명할 수 없다는 이유 때문에 이 방법은 전체신호의 확인 차원에서 하나의 관리값으로 활용되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	결정론적 신호관리방법이란?	결정론적 신호관리방법은 함정 개발 초기에 미리 신호목표치나 기준치를 설정하고 그에 따라 함정을 개발하는 단계에서 엄격하게 관리함으로써 유연성이 떨어지는(tight-assed) 신호관리방법이다. 따라서 함정설계가 탐색개발 단계와 같이 어느 정도 진행된 시점에서 적용될 수 있다.
	적외선 신호분야의 함정 피탐성을 해석하기 위해 필요한 정보는?	적외선 신호분야의 함정 피탐성을 해석하기 위해서는 함정의 신호, 해양 기상환경 조건, 함정과 유도무기의 상대위치 관계 및 적외선 센서의 특성에 대한 정보를 얻어야 한다. 그러나 이러한 정보의 획득은 군사기밀에 속하는 관계로 정확한 값을 얻기란 용이하지 않다.
	해상시험이 가진 문제점에 따라 발생하는 갈등의 원인을 해소하기 위한 방안은?	이러한 갈등의 원인을 해소하기 위해서는 개발대상 함정의 운용개념에 적합한 기준을 설정하고, 설계 및 건조 단계별로 기준만족 여부를 검증할 수 있는 관리방안 수립이 전제되어 최적의 함정 신호저감 설계개발 과정이 이루어져야 한다. 즉, 함정 획득과 관련한 관계기관들이 엄격히 준용할 수 있고, 국내 기술수준과 함정 운용개념에 적합한 신호기준 설정 및 획득단계 별 검증절차를 포함한 관리방안에 대한 연구가 필요하다 (Cho, et al., 2012).

참고문헌 (12)

Cho, Y.J. Kim, S.H. Lee, Y.Y. & Park, B.J., 2003. Design Guideline of Ship IR Signature and Management. ROK Navy Navsea, Novermber 2003.
Cho, Y.J., 2009. A Study on Measuring Procedure and Analysis Technique of Ship Infrared Signature at Sea. Journal of Ocean Engineering and Technology, 23(3), pp.53-58.
Cho, Y.J. Han, S.I. Jung, H.S. & Ham, W.Y., 2012. A study on the management methods of ship infrared signature. Proceeding of Naval Ship Technology Seminar, Changwon, Korea, 15-16 November 2012.
Doug, F., 1998. Overview of NRL Maritime IR Capability. International IR Target and Background Modeling & Simulation workshop(TBMS), January 2011.
Doug, F. & Lew, G., 2000. A Methodological Framework for the Validation of Predictive Simulation. European Journal of Operation Research, 124(1), pp.55-62.

상세보기
Doug, F. et al., 2004. ShipIR Model Validation Using NATO SIMVEX Experiment Results. Naval Research Laboratory, 31 May 2004.
Kim, J.H. & Kim, Y.S., 2011. A Comparative Study between Measurement and Prediction Results of a Naval Ship Infrared Signature in the Marine Environment. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 48(4), pp.336-341.

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Kim, Y.S., 2012. A Study on the Infrared Signature of a Naval Ship under the Marine Climate. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 49(3), pp.264-272.

원문보기 상세보기
Vaitekunas, D.A., 2002. Technical Manual for ShipIR/NTCS(V2.9). W.A. Davis Engineering Ltd.
Vaitekunas, D.A., 2006. Validation of ShipIR(v3.2): Methodology and Results. The SPIE Defence and Security Symposium, Gay Palms Resort and Convention Center, Orlando, Florida.
Vaitekunas, D.A., 2011. US-CA IR Measurement and Modelling Experience. Invited Expert Seminar at MOERI, 20 January 2011, Taejeon.
Vaitekunas, D.A., 2012. Signature Analysis of MLS-II. Invited Expert Seminar, Hyundai, Ulsan, 21 September 2012.

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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