선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 Kim et al.(2011)이 제시한 취약성 분석 절차 모델을 기반으로 탑재된 내부 시스템에 대한 함정의 취약성 분석 절차를 간략하게 제시하고자 한다. 함정의 취약성을 분석하는 과정은 크게 임무수행에 따른 함정 내 시스템 및 주요 구성품(Critical component) 정의, 그리고 위협 무기 별 주요 구성품의 취약확률 산정의 단계로 구별된다.
- , 2007; Michael, 2002). 본 연구는 우선 함정의 레이더 반사단면적(RCS) 특성에 따른 피격확률 계산절차를 예제로써 통합 생존성 분석에 반영하고자 한다.
- 본 연구는 함정의 통합 생존성 해석법을 목적으로 생존성을 구성 요소인 피격성, 취약성, 회복성의 순차적 분석 절차를 제시하였으며, 이들을 통합한 생존성 분석 절차를 간략한 예를 통하여 설명하였다. 특히 피격성과 취약성은 피격확률과 취약확률과 같은 확률론적인 척도로 제시하였으며, 회복성은 손상 회복시간으로 정의하였다.
- 그러나 함정 생존성 개별 요소들의 상호 관계를 반영한 통합 생존성 평가 방법론이 제시되어야 하며(Chung and Kwon, 2008), 이를 위해서는 개별 생존성 구성 요소를 일관성 있게 고려한 통합 생존성 분석이 필요하다. 본 연구는 함정의생존성을 분석할 수 있는 통합적인 절차적 방법을 수립하기 위하여 함정의 생존성 구성요소인 피격성, 취약성, 회복성에 대한 분석 방법을 제시하고, 이들을 통합한 생존성 분석 방법론에 대하여 언급하고자 한다. 본 연구의 함정 통합 생존성 분석 절차의 경우 레이더 반사 단면적(RCS, Radar cross section) 탐지에 따른 다발 관통(Penetration) 피격 상황에서의 시스템 생존성 분석 예제를 통해 제시된 분석 절차를 설명하였다.
가설 설정
- 앞서 언급한 개별 생존성 구성 요소인 피격성, 취약성, 회복성을 연결함으로써 아래와 같이 생존성 분석 절차를 정의하였다. (1) 함정이 적 신호탐지장비에 노출되어 피격이 된다고 가정하여 레이더 반사 단면적에 따른 피격확률을 산출하였다. (2) 손상이 예상되는 시스템 및 구성품의 취약 면적으로 바탕으로 취약 확률을 평가하였다.
- Fig. 2-(a)는 함정의 길이방향에 따른 피격위치 분포를 정규분포로 가정한 것이다. ③피격 위치에 따른 확률분포를 정의한 후에 피격면적에 따른 확률밀도함수(Probability density function)의 면적을 명중확률로 정의하였다(Fig.
- 3). 계산 모델에서 함정 길이 및 깊이방향의 피격확률은 정규분포로 가정하였으며, 다발 피격 시 명중확률 계산을 위하여 단발 피격 시 명중확률(Psingle)은 약 34.7%로 가정하였다(Driels, 2004). Fig.
- 5와 같이 구성하였다. 그리고 식 (19)의 파편 피격수를 기반으로 각 주요 구성품의 피격 수를 가정하였다(Table 3). 각 구성품에 따른 파편 피격 수는 주요 구성품이 가진 면적의 비율에 따라 결정하였다.
- 본 연구에서는 회복성의 평가 지표로서 확률 값이 아닌 주요 구성품의 손상 회복 시간을 가정하였다. 따라서 회복성은 주요 구성품이 손상된 후에 시스템 회복에 필요한 평균 수리시간(MTTR, Mean time to repair)과 손상에 따른 고장 시간인 평균 고장 간격(MTB, Mean time between failure) 값을 가정하여 분석하였다. 분석에는 Relex™의 RAM(Reliability, Availability, Maintainability) 기능을 활용하였으며(Song et al.
- 명중확률은 적의 위협무기가 도달하여 타격될 확률을 의미하며, 위협무기의 특성에 따라 계산하여야 한다(Ball, 2003). 본 연구는 관통탄에 의한 단발(Single hit) 및 다발(Multiple hit) 피격을 대상으로 확률분포 기반의 2차원 명중확률을 가정하였다. 실제전장 환경에서는 위협체가 도달하더라도 오차거리(Miss distance)가 있으므로, 명중확률 분석 대상이 되는 함정의 표적면적(이하피격면적)에 오차거리를 포함하도록 면적을 정의해야 한다.
- 1과 같이 정의하였다. 본 연구에서는 Fig. 1을 참고하여 S/N값에 따라 파악되는 2차원 상에서의 Pfa값을 임의로 가정하였다.
- 함정의 손상 시 회복능력을 확률로 표현하기 위해서는 충분한 LFT&E를 통해 회복능력을 정량적으로 분석할 수 있는 계산식을 확보하여야만 하며, 현재 육상 및 해상 그리고 공중 전투시스템에 대한 손상 후 회복능력을 확률로 표현한 연구 및 사례는 없는 것으로 파악된다. 본 연구에서는 회복성의 평가 지표로서 확률 값이 아닌 주요 구성품의 손상 회복 시간을 가정하였다. 따라서 회복성은 주요 구성품이 손상된 후에 시스템 회복에 필요한 평균 수리시간(MTTR, Mean time to repair)과 손상에 따른 고장 시간인 평균 고장 간격(MTB, Mean time between failure) 값을 가정하여 분석하였다.
- 전장이 80m이고 높이가 3m인 함정이 Table 2의 속성정보를 가진 레이더에 의한 탐지가 예상된다고 가정하여, 추진시스템을 포함하는 임의 면적에 대한 레이더 반사단면적 및 S/N 값을 산정하였다. 본 예시 모델에서는 선체에 계산의 용이성을 위해 선체에 탑재된 의장품을 제외한 선체의 측면 형상은 평판으로 가정하였으며, 레이더 반사단면적 값은 식 (14)와 같이 계산하였다. 그리고 S/N 값은 식 (15)와 같이 산출하였다.
- 이후 피격선(Shotline)에 위치한 주요 구성품을 대상으로 관통식(Penetration equation)을 적용하여 관통여부를 판단해야 한다. 본 예제는 앞서 결정한 파편 수를 바탕으로 Fig. 6와 같이 기관실을 관통하는 방향의 피격선을 가정하고 관통식을 적용하여 관통 여부를 판단하였다. 관통식은 FAA(2005)에서 정의한 관통을 일으키는 최소한의 속도인 탄도한계(Ballistic limit) 계산식과 JTCG/ME(1985)에서 정의한 잔류 속도 식 (Residual velocity equation)을 적용하였다.
- 본 연구는 파편에 의한 관통 효과만을 고려하였으며, 관통선(Shotline)을 적용하여 Kim and Lee(2012)의 취약성 분석 절차를 기반으로 취약성을 평가하였다. 비접촉 근거리 폭발 시 발생되는 파편 관통위협을 가정하여 취약 확률을 계산하였다.
- 피격위치에 따른 확률 분포를 정규분포로 가정했을 때, 단발 피격에 대한 피격확률은 식 (8) ~ 식 (10)과 같이 정의할 수 있다. 여기서 길이 방향과 깊이 방향에 대한 변수를 각각 x, y로 가정하였으며, x1~x2, y1~y2는 각 평면상에서의 피격면적 구간을 의미한다. 정규분포기반의 함정 피격 형상에서 위협무기의 Target 식별에 대한 오차확률(Error probable)은 Driels(2004)의 저서를 참고하여 식 (11)과 같이 정의하였다.
- 전장이 80m이고 높이가 3m인 함정이 Table 2의 속성정보를 가진 레이더에 의한 탐지가 예상된다고 가정하여, 추진시스템을 포함하는 임의 면적에 대한 레이더 반사단면적 및 S/N 값을 산정하였다. 본 예시 모델에서는 선체에 계산의 용이성을 위해 선체에 탑재된 의장품을 제외한 선체의 측면 형상은 평판으로 가정하였으며, 레이더 반사단면적 값은 식 (14)와 같이 계산하였다.
- 6에 관통력 분석 예제를 보였다. 탄두의 초기 충돌 속도는 300m/s로 가정하였으며, 선체 외판과 엔진 외벽의 두께는 각각 15mm, 5mm로 가정하였다. 본 예제에서 외판관통에 필요한 탄도한계 속도는 165.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.