[논문]재사용을 위한 방공 M&S 아키텍처 설계 프레임워크

윤근호; 심신우; 황종수

doi:10.9766/kimst.2014.17.5.654

재사용을 위한 방공 M&S 아키텍처 설계 프레임워크
An Air Defence M&S Architecture Design Framework for a Reusability 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.17 no.5, 2014년, pp.654 - 662

윤근호 (LIG넥스원(주) 전투체계연구센터) , 심신우 (LIG넥스원(주) 전투체계연구센터) , 황종수 (LIG넥스원(주) 전투체계연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper

In the development of the weapon systems, utilization of Modeling & Simulation is growing in every aspect of development process. For the higher utilization of M&S, reuse of the M&S resources is needed to reduce the cost of M&S. I propose the M&S architecture framework that can enhance the reusability of the M&S resources in developing surface-to-air weapon systems. This M&S architecture design framework enables interoperability between the system and sub-systems. In this paper, the advantage and the necessity of the M&S architecture design framework will be described by introducing the cases that the M&S architecture framework reused in the combat experiments, the system development tests, the system operational tests and the concept developments in real projects. These cases will show the high reusability and efficiency of the M&S architecture design framework.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

무기체계 개발시 체계공학 프로세스에서 M&S 시스템을 활용할 수 있는 내용을 알아보고 전순기 활용을 위해서 필수적인 LVC 연동 시스템을 살펴본다
본 연구는 교전급으로 단일 무기체계에 대한 표적교전상황이고 수준은 체계/부체계 기능을 실시간으로 운용할 수 있는 환경하의 방공 M&S 아키텍처 설계 프레임워크이다.
탄도탄 교전용 지휘통제 알고리즘 개발 도구는 M&S 기반 정밀교전 기술개발 및 시험을 위한 작전 환경의 모의 시스템 구축을 목적으로 개발되었다.

가설 설정

가상인 적군 타겟을 생성 및 모의하는 표적 모의기가 필요하며, 표적 요격용 유도탄을 모의하는 유도탄 모의기, 시뮬레이션을 관리하는 M&S 통제 시스템인 운용통제기, 표적 탐지/추적, 유도탄 포착을 위한 감시체계인 레이더 모의기, 위협평가 및 무기할당용 교전통제 시스템인 지휘통제체계 모의기, 유도탄 준비 및 발사를 위한 타격체계인 발사대 모의기, 교전 명령 하달용 상위체계 모의기가 필요하다. LVC 연동을 위해서는 시뮬레이션 시간과 실제시간이 다르게 운용함으로써 메시지 동기화를 위한 시간 관리가 필요하지만 현 시스템은 Live 장비 연동을 위해 실시간 제약조건 하에서 동작하는 것으로 가정한다.

제안 방법

M&S 운용의 핵심인 M&S 통제와 시나리오 저작 도구 특성을 가진 운용통제기 재사용율 분석을 통하여 방공 M&S 아키텍처 설계 프레임워크의 재사용율을 알아본다.
그 시스템의 구성요소와 M&S 아키텍처 설계 프레임워크의 구성요소를 분석한다.
그래서 LVC 연동이 가능한 재활용성을 높일 수 있는 방공 M&S 아키텍처 설계 프레임워크를 제안한다.
그리고 M&S 프레임워크 기반하에 관리자 구성요소를 식별하고, 기존 문서화된 컴포넌트간 인터페이스 유사성을 바탕으로 재활용/재사용/신규 여부를 판단하여 내부 메시지를 식별하고 설계한다.
기본적으로 구성은 운용통제기, 유도탄, 표적(공중위협), 발사대, 레이더(다기능레이더), 지휘통제체계(교전통제체계) 모의기가 필요하며 개발 후 지휘통제체계를 Live로 변경하여 시험하여 M&S의 활용을 극대화하였다.
테스트(도구)는 시험항목 및 도구의 재활용 범위를 고려하여 분석하였다. 문서는 개발프로세스상의 필수 문서인 요구사항명세서, 설계명세서, 시험절차서, 시험결과서의 재활용율을 비교/분석하였다. Table 5와 같이 해당 M&S 아키텍처 설계 프레임워크를 활용한다면 요구사항 유사성이 높을수록 설계, 코드, 테스트(도구), 문서의 모든 면에서 50% 이상 재사용을 통해 개발기간 및 비용을 50% 이상 절감할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
방공 M&S 아키텍처 설계 프레임워크의 구성과 운용흐름 및 인터페이스, 프레임워크 기반 내부 구조를 살펴본다.
본 연구의 2 장에서는 관련된 배경으로 체계공학(SE : System Engineering) 프로세스 기반 하에 활용되는 전순기의 M&S 시스템과 M&S의 LVC 연동 시스템을 알아보고, 3 장에서는 LVC 연동 가능한 M&S 방공 시스템 아키텍처의 특징에 대해 살펴본다.
시나리오 편집 및 모의 운용 통제 기능을 가진 운용통제기는 M&S의 필수요소로써 아키텍처 설계 프레임워크의 재사용성이 높은 M&S 도구이다. 설계는 UML의 내외부 인터페이스인 메시지 레벨의 시퀀스 다이어그램과 모듈의 기능 범위를 나타내는 클래스간 관계 및 함수/변수를 표현하는 클래스 다이어그램으로 유사성을 판단하였다. 코드는 소프트웨어 코드 라인수 대 재사용된 공통 아키텍처 설계 프레임워크 코드라인수의 비율을 분석한 것이다.
이 도구의 구성은 운용 통제기, 유도탄, 표적(공중위협), 발사대, 레이더(다기능레이더), 다양한 상위체계(중앙방공체계, AN/TSQ-73 등) 모의기로 구성이 유사하다. 지휘통제체계는 주장비를 활용하여 연동하였다. 시험도구를 통하여 지휘통제체계 개발 시 Live 장비가 연결되기 전에 시험할 수 있는 M&S 환경이 제공되었다.
탐지체계와 지휘통제체계는 자체 전술망인 TCP/IP로 연동하며 탐지트랙, 추적요청, 추적트랙, 유도탄 포착, 폭파상황 및 삭제 메시지를 송수신한다. 타격체계와 지휘통제체계도 자체 전술망을 기반으로 발사준비를 위한 유도탄 준비 및 유도탄 발사요청과 이탈정보를 송수신한다.
송수신하는 명령, 트랙, 체계 및 교전정보는 Table 3과 같이 전술데이터링크별 유사한 메시지를 활용하여 공유된다. 탐지체계와 지휘통제체계는 자체 전술망인 TCP/IP로 연동하며 탐지트랙, 추적요청, 추적트랙, 유도탄 포착, 폭파상황 및 삭제 메시지를 송수신한다. 타격체계와 지휘통제체계도 자체 전술망을 기반으로 발사준비를 위한 유도탄 준비 및 유도탄 발사요청과 이탈정보를 송수신한다.
코드는 소프트웨어 코드 라인수 대 재사용된 공통 아키텍처 설계 프레임워크 코드라인수의 비율을 분석한 것이다. 테스트(도구)는 시험항목 및 도구의 재활용 범위를 고려하여 분석하였다. 문서는 개발프로세스상의 필수 문서인 요구사항명세서, 설계명세서, 시험절차서, 시험결과서의 재활용율을 비교/분석하였다.

대상 데이터

방공 M&S 아키텍처 설계 프레임워크를 활용하는 절차와 전 순기에 활용되어 적용된 사례를 보인다.

이론/모형

M&S 시뮬레이터는 모의기간 표준화된 연동 방식이 필요하다. 페더레이트간 데이터 교환 모델로 HLA RTI의 RPR-FOM(Realtime Platform Reference - Federation Object Model) 1.0^[6]을 이용한다. 페더레이트의 데이터 연동에 표준 인터페이스로 규격화된 SOM(Simulation Object Model)과 FOM을 이용함으로써 M&S간 상호운용성이 증가된다.

후속연구

구현된 시뮬레이터 시스템 아키텍처를 사용하여 활용한 사례분석을 통하여 요구사항이 50% 이상 유사하다면 설계, 코드, 테스트, 문서 등 모든 개발 프로세스에서 요구되는 내용에서 재사용을 할 수 있으며 저비용 고효율이 요구되는 M&S 환경에서 효과적인 M&S 아키텍처 설계 프레임워크로 활용할 수 있다.
향후에는 본 연구의 시스템에서 확장이 용이한 형태의 구조에 관한 연구 및 재사용성을 높일 수 있는 프레임워크에 대한 연구로 발전할 수 있다. 또한, 플러그인 및 컴포넌트화로 좀 더 효율성을 높이는 향후 발전을 기대할 수 있다.
이와 같은 사례에 비추어 볼 때 M&S 아키텍처 설계 프레임워크는 무기체계간 인터페이스 유사성과 모델 수준에 따른 인터페이스 유사성 범위 안에서 추후 방공 무기체계 개발시에도 충분히 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
이와 같은 사례에 비추어 볼 때 M&S 아키텍처 설계 프레임워크는 무기체계간 인터페이스 유사성과 모델 수준에 따른 인터페이스 유사성 범위 안에서 추후 방공 무기체계 개발시에도 충분히 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 향후에는 본 연구의 시스템에서 확장이 용이한 형태의 구조에 관한 연구 및 재사용성을 높일 수 있는 프레임워크에 대한 연구로 발전할 수 있다. 또한, 플러그인 및 컴포넌트화로 좀 더 효율성을 높이는 향후 발전을 기대할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	무기체계의 효율적인 획득을 위한 핵심 업무 절차는?	현대전에서는 정보전을 기반으로 유도무기의 사정거리와 정밀도가 향상됨에 따라 적의 위협적인 공중공격을 예측하고 효율적으로 방어하기 위해서 유도미사일을 이용한 방공 시스템 구축이 필수적이다. 이러한 무기체계의 효율적인 획득을 위해 소요분석, 설계, 시험, 평가, 운용 등의 획득 전 과정에서 모델링 및 시뮬레이션(M&S : Modeling and Simulation)을 활용하는 것은 핵심적인 업무 절차로 이해되고 있다. 그러나 실질적으로는 국내에서 획득 상의 단위 업무인 소요분석, 개발, 시험별로 독립적으로 개발하며 M&S 비용 제약 상황에서 제한적인 개발과 활용에 그치고 있는 실정이다.
	모델링 및 시뮬레이션 활용 효과는?	그러나 실질적으로는 국내에서 획득 상의 단위 업무인 소요분석, 개발, 시험별로 독립적으로 개발하며 M&S 비용 제약 상황에서 제한적인 개발과 활용에 그치고 있는 실정이다. M&S를 활용하는 효과는 획득 전 과정상의 시간, 자원, 위험을 감소시킬 수 있으며 운영유지 비용을 줄이고 배치된 체계의 품질, 운용성 등에 대한 효과도를 높일 수 있다는 이점을 가지고 있다. 그래서 M&S의 활용범위[3]가 확대되는 추세이다.
	유도미사일을 이용한 방공 시스템 구축이 필수적인 이유는?	CW 기반 복합 시스템을 위한 무기체계 개발이 요구됨에 따라 무기체계 획득환경이 모의기반 획득(SBA : Simulation Based Acquisition)으로 변화되고 있다. 현대전에서는 정보전을 기반으로 유도무기의 사정거리와 정밀도가 향상됨에 따라 적의 위협적인 공중공격을 예측하고 효율적으로 방어하기 위해서 유도미사일을 이용한 방공 시스템 구축이 필수적이다. 이러한 무기체계의 효율적인 획득을 위해 소요분석, 설계, 시험, 평가, 운용 등의 획득 전 과정에서 모델링 및 시뮬레이션(M&S : Modeling and Simulation)을 활용하는 것은 핵심적인 업무 절차로 이해되고 있다.

참고문헌 (12)

Changhwan Kim, "The Object Model Development Study for a Subsurface Engagement Simulation," Proceedings of the Annual Autumn Meeting, pp. 308-311, 2011.11.
Jeonghoon Yi, "A Implementation of Command and Control Simulator System for Missile System," Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, Vol. 14, No. 4, pp. 556-563, 2011.08.

원문보기 상세보기
Kihwan Kim, Yoonho Seo, "Development of Simulator for Analyzing Intercept Performance of Surface-to-air Missile," Journal of the Korea Society for Simulation, Vol. 19, No. 1, pp. 63-71, 2010.03.
Kyutae Cho, "Development of Simulation Architecture Framework for Simulation Based Acquisition," Journal of the Korea Society for Simulation, Vol. 19, No. 3. pp. 81-89, 2010.09.
IEEE, "IEEE Standard for Modeling and Simulation (M&S) High Level Architecture(HLA)-Federate Interface Specification," IEEE Standard No. : 1516.1-2000, 2000
Simulation Interoperability Standards Organization Inc., "RPR-FOM Version 1.0 SISO-STD-001.1-1999," 1999.
Keunho Yun, Shinwoo Shim, Dongjoon Lee, "The LVC Linkage for the Interoperability of the Battle Lab", Journal of the Korea Society for Simulation, Vol. 21, No. 1, pp. 81-88, 2012.03.

원문보기 상세보기
Sunghyuk Yi, "The Test Evaluation Engagement of Simulation Architecture Framework for a SBA," Hannam University Master's Thesis, 2010.02.
MIL-STD-6011B, Tactical Digital Information Link (TADIL) A/B Message Standard, United States Department of Defense, 1999.04.
MIL-STD-6016C, Tactical Data Link(TDL) 16 Message Standard, United States Department of Defense, 2004.03.
MIL-STD-6013A, Army Tactical Data Link-1 (ATDL-1) Message Standard, United States Department of Defense, 1997.03.
Garngyun Won, Sangyeong Choi, "M&S PlugIn-Based Architecture Framework Development," Journal of the Korea Information Science Society : Computer Systems and Theory, Vol. 36, No. 2, pp. 532-559, 2009.04.

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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