[논문]QFD를 이용한 미래 공격헬기의 핵심기능 도출

이재원; 권용수; 고남경

doi:10.9766/kimst.2013.16.3.348

QFD를 이용한 미래 공격헬기의 핵심기능 도출
Derivation of Critical Functions of the Future Attack Helicopter Using QFD 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.16 no.3, 2013년, pp.348 - 357

이재원 (육군) , 권용수 (국방대학교 무기체계학과) , 고남경 (방위사업청)

Abstract ▼ AI-Helper

This work describes an approach that contributes to derive from mission to critical functions of the attack helicopter under future battle space environment. An existing mission of the attack helicopter is limited to the only shooter oriented functions. In the future environment, mission and its functions of the helicopter might be much expanded. The functions should be derived by the top down approach based on systems engineering approach. In this point of view, this work describes network based future battle environment. From this environment, the missions of the attack helicopter are identified and optimized functions are derived through sequential procedures like from missions to tasks, tasks to activities, and activities to functions. The selected activities are obtained from the tasks using QFD. The weighting scores of the QFD are calculated by the AHP computational procedure. Finally the critical functions are presented through the similar procedure.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 기능분석 도구인 QFD를 사용하여 미래공격헬기에 적용할 수 있는 임무기반의 최적기능을 도출하였다. 도출된 최적기능으로부터 미래전장 환경에 부합하는 공격헬기의 요구능력을 나타내는데 필수적인 핵심기능을 제시했다.

가설 설정

‘사격진지에서 TOW 한 발만 사격하라(A.25)’, ‘지휘기 BDA 종합하라(A.26)’ 활동과는 일반적인 상관관계 3점(○)를 가지는 것으로 가정하였다.
33)’의 활동과 강한 상관관계(☉)를 가지며, 재사격을 실시하기 위해서 ‘임무수행간 탄약 및 연료량을 지속적으로 확인하라(A.28)’ 활동 역시 강한 상관관계(☉)를 가지는 것으로 가정했다.
)를 가지며, ‘최대유효사거리를 고려한 사격하라(F.31)’, ‘직접사격하라(F.32)’ 기능과는 일반적인 상관관계(○)를 가지는 것으로 가정했다.

제안 방법

이를 위해 미군의 미래공격헬기와 우리군의 현 운용개념을 분석했으며, 시스템 레벨의 적정 요구사항 수를 고려하여 공격헬기의 주요 임무인 ‘항공타격작전’으로 제한하였다. AHP 기법은 전용 전산프로그램인 ExpertChoice2000을 사용하였으며, QFD 전용 전산 프로그램인 CUPID를 활용하여 활동들 사이의 우선순위를 도출하고, 이 활동들을 최소화하였다. 이를 바탕으로 미래 공격헬기에 요구되는 최적기능을 도출하고, 마지막으로 미래전장 환경에서의 임무수행에 부합하는 공격헬기의 효과적인 운용을 위한 5가지 핵심기능(critical functions)을 제시하였다.
우선순위는 상대적 중요도와 상관관계 정도의 값을 곱을 종으로 합계하여 각각의 활동의 값을 구한 후, 각각의 활동의 값이 가장 큰 순으로 결정된다. 계산된 우선순위와 활동의 상대적 중요도 분석을 통하여 항공타격작전을 수행하기 위한 최적의 기능을 도출한다.
본 연구는 기능분석 도구인 QFD를 사용하여 미래공격헬기에 적용할 수 있는 임무기반의 최적기능을 도출하였다. 도출된 최적기능으로부터 미래전장 환경에 부합하는 공격헬기의 요구능력을 나타내는데 필수적인 핵심기능을 제시했다. 본 연구에서 사용한 최적기능 도출프로세스는 군의 무기체계 소요제기 단계에서 적용할 수 있는 시스템엔지니어링 기반의 접근방법으로서 의미를 갖는다.
이러한 관점에서, 본 연구는 기능의 상관관계 분석에 용이한 QFD(Quality Function Development)을 활용 하여 기능모형을 제시하고, 이 모델을 사용하여 미래 공격헬기에 적용 가능한 임무기반의 과업, 활동 및 기능을 도출한다. 이를 위해 미군의 미래공격헬기와 우리군의 현 운용개념을 분석했으며, 시스템 레벨의 적정 요구사항 수를 고려하여 공격헬기의 주요 임무인 ‘항공타격작전’으로 제한하였다.
AHP 기법은 전용 전산프로그램인 ExpertChoice2000을 사용하였으며, QFD 전용 전산 프로그램인 CUPID를 활용하여 활동들 사이의 우선순위를 도출하고, 이 활동들을 최소화하였다. 이를 바탕으로 미래 공격헬기에 요구되는 최적기능을 도출하고, 마지막으로 미래전장 환경에서의 임무수행에 부합하는 공격헬기의 효과적인 운용을 위한 5가지 핵심기능(critical functions)을 제시하였다.
이를 바탕으로 미래의 관점에서의 활동을 도출하기 위해서 미군의 FM 3-04-126 ‘공격․정찰헬기 작전’을 참고하여 미군의 활동을 추가했다.
이를 위해 미군의 미래공격헬기와 우리군의 현 운용개념을 분석했으며, 시스템 레벨의 적정 요구사항 수를 고려하여 공격헬기의 주요 임무인 ‘항공타격작전’으로 제한하였다.
이를 위해서 정보․감시․정찰과 정밀유도무기를 첨단 C4I로 연결하여 하나의 복합시스템을 구성함으로써 작전의 효율성과 능률성을 극대화한다. 복합시스템은 공간적 분산 하에서도 시간적 통합성과 상호운용성을 지닌 센서, 장사정 정밀유도무기, 그리고 전장관리를 통해 통합적인 운용이 가능하다.
이어서, 3단계에서 사용했던 것과 동일하게 단순가 중합법을 사용하여 해당 기능별로 상관관계의 점수를 산출했다. 우선순위는 상대적 중요도와 상관관계 정도의 값의 곱을 종으로 합계하여 각각의 활동의 값을 구한 후, 각각의 활동의 값이 가장 큰 순으로 결정된다.
이러한 핵심기능은 Table 6의 기능우선순위를 기반으로 도출하였다. 즉, 상위 11개의 기능이 실질적인 영향을 미치므로, 이들 간의 기능성 분석을 통해서 유사기능을 통폐합하여 최종적으로 다음과 같은 5개의 핵심기능을 도출하였다.
최적화된 기능을 도출하기 위하여 1단계에서부터 4단계까지 적용했던 QFD 프로세스를 기능도출 과정에서도 동일한 방법으로 수행한다. 이때, 고객의 요구(what)는 4단계에서 도출된 최소활동이 되고, 기능특성(how)은 활동을 충족시키기 위한 기능들이다.

대상 데이터

1단계에서 선정된 11개의 과업을 실시하기 위한 공격헬기의 활동은 앞에서 분석한 00교범에서 적용하고 있는 필수 항목을 중심으로 선정하였다. 이를 바탕으로 미래의 관점에서의 활동을 도출하기 위해서 미군의 FM 3-04-126 ‘공격․정찰헬기 작전’을 참고하여 미군의 활동을 추가했다.
Table 1. 항공타격작전 수행 과업

과업간의 상대적 중요도 결정을 위한 신뢰성을 보장하기 위해서 설문은 Table 2와 같이 현재 핵심 역할을 수행하고 있는 조종사들 중 비행시간 500시간 이상, 고군반이나 이에 준하는 교육을 수료한 준사관 이상의 조종사 집단 50명을 대상으로 하였다. 이러한 모집단의 설문경과를 기반으로 AHP 기법 중 Saaty & Vargas 쌍대비교기법^[5]을 사용하여 상대적 중요도를 결정하였다.

이론/모형

사용자 요구(what)에 해당하는 과업식별을 통해, 항공타격작전을 수행하기 위한 과업(task)을 식별한다. 각 과업에 대한 상대적 중요도는 전문가로 구성된 집단의 설문에 의한 계층화 의사결정 기법(AHP)을 활용하여 결정했다.
관계성 메트릭스 내에 상관관계는 매우 강한 관계성(⦾), 보통관계성(○) 약한 관계성(△)의 세 가지 기준으로 나타내며, 상관관계에 대한 정도는 각각 9, 3, 1의 수치를 부여했다. 또한, 활동간 상호 연관성은 HoQ의 지붕에 해당하는 상관매트릭스(correlation matrix)에 활동 간의 상관관계를 표시하기 위해 강한 긍정(++), 긍정(+), 부정(-), 강한 부정(--)의 네가지 기준을 적용하였다. 마찬가지로 각각에 대해 3, 1, -1, -3의 수치를 부여하여 상관관계의 상대적 크기를 나타냈다.
이러한 모집단의 설문경과를 기반으로 AHP 기법 중 Saaty & Vargas 쌍대비교기법[5]을 사용하여 상대적 중요도를 결정하였다.
활동간 중요도는 간단하며 널리 사용되고 있는 단순가중합(simple weighted sum) 방법을 사용하여 산출하였다. 이를 위해, HoQ의 행에 해당하는 과업의 상대적 중요도를 d_i, i = 1, 2, 3, .

성능/효과

는 4단계에서 수행되는 활동 간의 우선순위결정 및 활동을 도출하는데 활용된다. 3단계에서 중요도 계산을 통하여 QFD 전문 프로그램인 CUPID를 사용하여 Fig. 9와 같이 전체 36개 활동에 관한 결과를 얻을 수 있었다.
항공작전의 특성상 공역통제가 필수적이나, 공역통제 역시 음성통신으로 하기 때문에 지상 작전 부대와 실시간 전파에 어려움이 있다. 즉, 실시간으로 전장상황을 영상으로 확인하고 전투진지를 점령 하여 사격을 하게 되는 NCW 전쟁 수행능력을 보유한 미군이 수행하는 항공타격작전은 한국군의 항공타격작전에 비해 더 정확하고, 더 안전하게 운용할 수 있는 것이다.

후속연구

다행히도, 우리 육군은 NCW의 중요성을 인지하고, 중형공격헬기에 합동전술데이터링크체계(JTDLS : Joint Tactical Data Link System)의 전력화를 목전에 두고 있지만, 현재의 육군 항공 공격헬기 전력의 능력으로는 평시의 전략적 억제 전력 및 국지전과 제한전에 대비한 주·야간 신속대응 전력으로서의 작전 수행이 미흡한 실정이다. 따라서 네트워크기반의 미래전장환경에서 효과적인 공격헬기 작전을 수행하기 위해서는 임무기반의 정확한 과업(task)과 기능(function) 식별이 요구되며, 이를 바탕으로 미래 공격헬기 능력에 대한 연구가 이루어져야 한다.
정보우위 기반의 상황인지 및 공유를 통해서 지상군 지휘관은 적보다 더 신속한 의사결정과 지휘결심의 완전성을 보장받게 된다. 이러한 제반 지식․정보를 지휘관 및 부대가 공유한 가운데 빠른 기동력으로 작전을 수행함으로써 상대적 전투력 우위 달성과 주도권 장악이 가능하게 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재 국내에서 운용 중인 공격헬기는 어떤 기능으로 한정되어 왔는가?	현재 국내에서 운용중인 공격헬기는 주로 기계화된 적을 제압하는 슈터 기능으로 한정되어 왔지만, 합동 차원에서 북한의 비대칭 젼략에 빠르게 대응할 수 있는 핵심 전력으로 재인식되어지고 있다. 적의 비대칭 전략에 대비하기 위하여 공격헬기의 3차원 입체기동이 가능한 빠른 기동력과 군이 필요로 하는 정밀타격 요구를 충족시킬 수 있다는 점에서 미래 헬기의 핵심 자산으로 관심을 모으고 있다.
	공격헬기 능력은 어떻게 표현되는가?	적의 비대칭 전략에 대비하기 위하여 공격헬기의 3차원 입체기동이 가능한 빠른 기동력과 군이 필요로 하는 정밀타격 요구를 충족시킬 수 있다는 점에서 미래 헬기의 핵심 자산으로 관심을 모으고 있다. 이러한 공격헬기 능력은 미래전의 양상과 위협 속성에 따라 정의된 임무를 수행하는 네트워크 기반의 다기능 복합시스템으로 표현된다. 따라서 미래 핵심자산으로서 가치가 높아지고 있는 미래 공격헬기의 요구능력에 대한 정확한 도출 과정은 경제적인 측면뿐만 아니라 군의 임무효과도 측면에서 매우 중요하다.
	QFD의 일반적인 형태는 무엇인가?	5와 같이 나타낼 수 있다. 좌측, ‘what(voice of customer)’ 부분에 사용자 요구를 기술하고, 상단 ‘how(features)’은 어떻게 요구를 만족시킬 것인지에 대한 특성을 기술 한다. 또한, ‘what’과 ‘how’의 교차부분인 ‘relationship matrix’는 사용자 요구를 만족시키기 위한 방법에 가중치를 부여한다. ‘requirement correlation matrix’는 ‘how’ 영역에서 도출한 특성 상호간의 관련성을 확인할 수 있다.

참고문헌 (5)

권용수, 함병운, 김하철, "공중？미사일방어의 네트워크 중심 전장관리체계 발전방안", 한국군사과학기술학회지, 제9권 제4호, p. 54, 2016. 12.
"AH-64D Apache Longbow/Video From UAS for Interoperability Teaming Level II(VUIT-2) Aircrew Workload Assessment", US. Army Research Laboratory, p. 2, 2009. 4.
"Systems of systems Engineering Handbook", INCOSE, p. 319, 2000. 7.
고남경, "QFD를 활용한 국방획득사업 선행연구단계의 인간요소통합 활동 도출", 한국국방경영분석학회지, 제37권 제4호, 2011. 11.
N. K, Jaiswal, "Military Operations Research Quantitative Decision Making", p. 213, 1997.

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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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