[국내논문]유도무기 연구개발사업의 합리적인 비용 추정을 위한 전산모델 보정방안 사례 연구 (X 유도무기 유도조종장치 사례를 중심으로) A case study on calibration of computational model for a reasonable cost estimation of missile development program (A case of guidance & control system of X missile)원문보기
최근에는 모수(Parametric) 추정방법을 적용한 전산모델들이 개발되어 비용분석을 보다 효율적으로 예측할 수 있는 용도로 사용되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 유도무기체계 분야 중 유도조종장치에 대한 데이터 경험치를 활용하여 공학적 추정 방법과 상용전산모델(Price H, HL, M, S)의 비용분석을 수행하고, 그 결과를 분석하여 차이점과 원인을 파악하였다. 전산모델의 수치적 데이터로 살펴 본 바에 따르면 유사장비 데이터베이스와의 비교 값을 근거로 하여 보정된 결과 값을 도출한 후, 공학적 추정방법으로 산정된 금액과 비교결과 근사한 수치를 보여 보정작업을 통한 데이터의 신뢰도가 향상됨을 알 수 있었다. 본 연구에서 개발비 추정 시, 많은 부분을 불확실한 요소에서 추정하였으나, 객관성을 확보할 수 있는 전산모델을 선택하여 사례를 연구함으로서 신뢰성을 높일 수 있었다. 이는 기존의 축적된 개발비 데이터에 근거하여 변수를 중심으로 한 추정방법을 기초로 합리적인 추정방법으로도 활용할 수 있음을 비용분석의 전산모델 보정(Calibration)을 통하여 밝혀냄으로써 보다 효율적인 비용 예측 기능에 일조할 것으로 사료된다.
최근에는 모수(Parametric) 추정방법을 적용한 전산모델들이 개발되어 비용분석을 보다 효율적으로 예측할 수 있는 용도로 사용되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 유도무기체계 분야 중 유도조종장치에 대한 데이터 경험치를 활용하여 공학적 추정 방법과 상용전산모델(Price H, HL, M, S)의 비용분석을 수행하고, 그 결과를 분석하여 차이점과 원인을 파악하였다. 전산모델의 수치적 데이터로 살펴 본 바에 따르면 유사장비 데이터베이스와의 비교 값을 근거로 하여 보정된 결과 값을 도출한 후, 공학적 추정방법으로 산정된 금액과 비교결과 근사한 수치를 보여 보정작업을 통한 데이터의 신뢰도가 향상됨을 알 수 있었다. 본 연구에서 개발비 추정 시, 많은 부분을 불확실한 요소에서 추정하였으나, 객관성을 확보할 수 있는 전산모델을 선택하여 사례를 연구함으로서 신뢰성을 높일 수 있었다. 이는 기존의 축적된 개발비 데이터에 근거하여 변수를 중심으로 한 추정방법을 기초로 합리적인 추정방법으로도 활용할 수 있음을 비용분석의 전산모델 보정(Calibration)을 통하여 밝혀냄으로써 보다 효율적인 비용 예측 기능에 일조할 것으로 사료된다.
In recent years, computational models using parametric estimation method have been developed and used widely for efficient cost analysis. In this research, by applying experienced data from Guidance and Control Systems in Missile System field, the cost analysis for engineering model and commercial c...
In recent years, computational models using parametric estimation method have been developed and used widely for efficient cost analysis. In this research, by applying experienced data from Guidance and Control Systems in Missile System field, the cost analysis for engineering model and commercial computational model(Price H, HL, M, S) are conducted and its result is analysed, so that the difference between two models and its grounds are apprehended. Comparing the calibrated value of computational model based on the data base of similar equipment and the cost from the engineering estimation, the two results are very close. It means that the credibility of data is enhanced through calibration. Also, for cost analysis of similar components in the future, the method for calibration of the computational models is also examined. When estimating development cost in this research, although many parts have been estimated through uncertain elements, the reliability could have been enhanced by applying computational model which secures objectivity. It is a very reasonable estimation method by utilizing calibration of the computational models based on existing accumulated development data.
In recent years, computational models using parametric estimation method have been developed and used widely for efficient cost analysis. In this research, by applying experienced data from Guidance and Control Systems in Missile System field, the cost analysis for engineering model and commercial computational model(Price H, HL, M, S) are conducted and its result is analysed, so that the difference between two models and its grounds are apprehended. Comparing the calibrated value of computational model based on the data base of similar equipment and the cost from the engineering estimation, the two results are very close. It means that the credibility of data is enhanced through calibration. Also, for cost analysis of similar components in the future, the method for calibration of the computational models is also examined. When estimating development cost in this research, although many parts have been estimated through uncertain elements, the reliability could have been enhanced by applying computational model which secures objectivity. It is a very reasonable estimation method by utilizing calibration of the computational models based on existing accumulated development data.
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문제 정의
그리고 수행 결과를 분석하여 차이점과 원인을 파악하고 향후 유사한 구성품의 비용추정에 전산모델의 보정 방안에 대하여 살펴본다. 이를 통하여 향후 한국의 무기 체계개발 및 양산체계에 적용 가능한 신뢰성 있는 모델 및 보정을 위한 정책제언을 제시하고자 한다.
또한 시스템과 기능의 요구사항을 예산 요구사항으로 전환하거나, 비용 산출시 현실적 관점에서 결정과 의사소통 및 자원정보 제원의 개발과 최적화된 자원의 할당을 통해 의사결정을 위한 정량적 자료를 제공하는 것이 비용분석의 목적으로 표현하였다[8].
이러한 비용분석의 목적은 확정된 대안에 대하여 계획 · 예산 단계에서 사업집행의 효율성 제고를 위한 적정 비용을 추정하여 반영하고, 단계별 목표비용을 산정하여 적정 양산단가를 결정하며, 이를 위한 집행과정에서의 비용을 조정 · 통제하는 것을 목적으로 한다[7].
그리고 수행 결과를 분석하여 차이점과 원인을 파악하고 향후 유사한 구성품의 비용추정에 전산모델의 보정 방안에 대하여 살펴본다. 이를 통하여 향후 한국의 무기 체계개발 및 양산체계에 적용 가능한 신뢰성 있는 모델 및 보정을 위한 정책제언을 제시하고자 한다.
제안 방법
X 유도무기 구성품의 전산모델 적용 및 분석을 위한 적용 사례로 X 유도무기 유도조종장치를 활용하였으며, 이 사례를 통하여 공학적 추정방법과 전산모델의 결과를 비교·분석한 후, 이에 대한 시사점을 도출했다.
구성품별 입력변수 검증이 완료되면 신뢰성 있는 데이터 산출을 위하여 입력된 모수와 확보된 유사장비 데이터베이스의 비교 검증을 실시하였다.
데이터 보정은 유도조종장치의 주요 하부 구성품인 유도조종용 카드조립체 사례만 예시로 제시하였다. 유사 장비 데이터와의 비교 검토를 실시한 결과 보다 신뢰도 있는 값을 산출하기 위하여 하위체계, 모듈, 부품 등으로 분해하여 세밀한 조정 작업을 실시하였다.
따라서 전산모델의 결과 값의 신뢰도를 높이고 보다 정확한 수치를 얻기 위하여 유도조종장치에 대한 파라미터보정을 실시하였다.
무기의 속도나, 기술난이도 등 새로운 무기체계의 특성에 따른 비용발생요소의 함수를 이용하여 비용을 추정한다. 개발 무기체계의 모수를 통하여 비용을 추장하는 방법이다.
보정절차는 5단계로 나누어 수행하는데, 1단계는 비용 분할구조 구성단계이며, 세부작업구조와 대응되는 비용 구조 작성하고, 2단계는 실 발생 비용 조사 단계이며, 수준 3～5에 해당하는 요소별 비용조사를 행한다. 3단계는 모델 입력값 수집 단계이며, 모델적용을 위한 필수입력 변수별 입력치 수집한다.
본 논문에서 수행한 연구는 장기간 개발 및 양산을 통하여 쌓은 경험을 토대로 한 프로그램의 결과를 반영하였으며, 그 동안의 유도무기체계에 적용한 여러 유도조종장치 데이터 경험치를 활용하여 공학적 추정방법과 상용전산모델(Price H, HL, M, S)의 비용분석을 수행하였다.
유사 장비 데이터와의 비교 검토를 실시한 결과 보다 신뢰도 있는 값을 산출하기 위하여 하위체계, 모듈, 부품 등으로 분해하여 세밀한 조정 작업을 실시하였다. 신규로 설계되는 비율, 설계의 난이도, 제조복잡도, 통합난이도, 기계와 구조 부분의 중량, 반복설계의 비율을 재산정하였다. 이러한 비율의 재산정 결과 신규설계비율에 대한 입력값의 범위는 0.
공학적 추정방법은 세부작업구조(Work Breakdown Structure) 별로 비용을 추정하고 합산하여 전체 비용을 산출하는 방법을 말한다. 아울러 상향식(Bottom-Up) 방식을 활용하고, 각 세부작업구조별로 투입되는 작업시간과 임률, 재료소요량, 직간접경비, 이윤 등을 파악하여 비용을 추정한다. 현재까지 개발된 가장 구체적인 비용분석 방법이긴 하지만 작업공정이 구체화된 후 활용 가능하여 적어도 체계개발 양산 이후, 또는 과거 유사 생산경험이 있는 경우 주로 사용한다[13].
주요 입력변수에는 제조복잡도(MCPLXE/S), 설계 난이도(ECMPLX), 신규설계비율(구조 NEWST / 전자 : NEWEL), 통합난이도(구조 : INTGES / 전자 : INTEGE), 구조중량(Weight of Structure, WS), 반복설계비율(구조 : DESRPS/ 전자 : DESRPE) 등을 활용하였다. 여기서 제조복잡도는 비용 대 성능의 절충분석결과 (Trade-off)를 반영하여 산정하였다. 설계난이도는 해당 구성품을 설계하는데 필요한 작업범위와 기술 수준을 반영한 값으로 값이 클수록 기술 수준이 높은 것을 나타낸다.
데이터 보정은 유도조종장치의 주요 하부 구성품인 유도조종용 카드조립체 사례만 예시로 제시하였다. 유사 장비 데이터와의 비교 검토를 실시한 결과 보다 신뢰도 있는 값을 산출하기 위하여 하위체계, 모듈, 부품 등으로 분해하여 세밀한 조정 작업을 실시하였다. 신규로 설계되는 비율, 설계의 난이도, 제조복잡도, 통합난이도, 기계와 구조 부분의 중량, 반복설계의 비율을 재산정하였다.
이러한 관점에서 본 연구에서는 각종 유도무기체계 분야 중 유도조종장치에 대한 데이터 경험치를 활용하여 공학적 추정방법 모델과 상용전산모델(Price H, HL, M, S)의 비용분석을 수행하였다.
전산모델 보정을 위하여 EBS 구축 및 검증(1단계), 각 구성품별 입력변수 검증(2단계), 유사장비 데이터베이스 비교 검토(3단계), 데이터 보정(4단계)의 방법으로 수행하였다.
전산모델 보정작업 수행을 위해서 보정 대상의 과거 경험 자료를 토대로 비용분할구조(Estimating Breakdown Structure)를 구성하고, 구성된 비용분할구조가 정확히 작성되었는지에 대한 검증작업을 수행하였다. 이를 정리하면 [Table 3]과 같다.
2로 조정하였다. 조중량은 전자부분의 중량의 과대 추정된 점을 현실화하여 0.4에서 0.7로 비율을 조정하였다.
주요 입력변수에는 제조복잡도(MCPLXE/S), 설계 난이도(ECMPLX), 신규설계비율(구조 NEWST / 전자 : NEWEL), 통합난이도(구조 : INTGES / 전자 : INTEGE), 구조중량(Weight of Structure, WS), 반복설계비율(구조 : DESRPS/ 전자 : DESRPE) 등을 활용하였다.
해당 구성품 개발자들의 기존 개발 경험을 토대로 입력변수를 입력하고, 입력이 정확히 이루어졌는지 검증하였다. 주요 입력변수에는 제조복잡도(MCPLXE/S), 설계 난이도(ECMPLX), 신규설계비율(구조 NEWST / 전자 : NEWEL), 통합난이도(구조 : INTGES / 전자 : INTEGE), 구조중량(Weight of Structure, WS), 반복설계비율(구조 : DESRPS/ 전자 : DESRPE) 등을 활용하였다.
이론/모형
이는 과거 획득비용을 비교·분석함으로써 과거 발생자료를 현 사업에 조정·보상하는 방법으로 가용한 통계자료와 공학 및 기술 자료가 없을 경우 사용한다. 그리고 공학적 추정방법 및 모수 추정방법에 대한 검증용으로 사용한다.
X 유도무기 구성품의 전산모델 적용 및 분석을 위한 적용 사례로 X 유도무기 유도조종장치를 활용하였으며, 이 사례를 통하여 공학적 추정방법과 전산모델의 결과를 비교·분석한 후, 이에 대한 시사점을 도출했다. 아울러 사실적 사례분석을 위하여 X 유도무기 유도조종장치 전산 모델을 활용하여 보정 전과 보정 후를 비교하는 Price 모델의 운용화면을 캡처하여 활용하였다.
성능/효과
보정 후 결과를 수치적인 결과로 살펴보면, 보정 전 최초의 전산모델 산출 결과값은 36.43억 원이며, 유사 장비 데이터베이스와의 비교 값을 근거로 하여 보정된 결과값은 31.05억 원으로 이러한 결과는 공학추정으로 산정된 31.06억 원과 근사한 값으로서, 보정작업을 통하여 데이터의 신뢰도가 향상되었음을 확인할 수 있다.
이러한 공학적 추정방법과 전산모델의 비교·분석결과 X 유도무기 유도조종장치에 대하여 공학적 추정방법을 적용하여 도출된 결과는 유사장비의 부품 실적가 및 예상가를 토대로 예상 개발비를 산출한 금액으로 산정 금액은 [Table 1]에서 보는 바와 같이 31.06억 원이며, 전산모델을 적용하여 도출된 결과는 기존에 유사장비를 개발했던 경험을 토대로 모수 값을 산정하여 얻은 결과 값으로 [Table 2]에서 보는 바와 같이 36.43억 원이다.
이러한 관점에서 본 연구에서 살펴 본 결과, 비록 개발비 추정의 많은 부분이 불확실한 요소에 근거하였음에 불구하고, 객관성을 확보할 수 있는 전산모델을 활용하여 신뢰성을 높일 수 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 방법은 기존에 축적된 개발비 데이터에 근거하여 변수 중심의 추정방법을 활용하므로 상당히 합리적이라 할 수 있다.
후속연구
특히, 신규 설계 비율을 통해 과거의 설계를 단순히 인용 가능한지, 새로운 개발품 작업 필요성 여부에 대한 판단이 가능하며, 설계난이도 및 제조의 복잡성을 통한 개 발의 난이도, 그리고 반복설계비율 등의 요소들은 수차례의 보정작업을 거치며 더욱 정확해질 것이다. 경험에 의해 축적된 데이터 값들은 추후 신규 개발품의 비용추정 결과 산정 시 기준값이 될 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 비용추정 결과에 대한 합리성을 제고해 줄 것이며, 또한 예산 산정 및 비용분석에 가이드라인을 제시해 줄 것이다.
그리고 종합성은 비용 항목의 중복성 검토 등과 같이 종합적이고 거시적 접근에 의한 분석이 이루어져야 한다는 것이다.
다만, 본 연구에서는 사업의 특성상 보안자료에 대한 접근 제한과 유도무기개발 선진국에 비해 짧은 국내 유도무기의 개발 역사로 인한 데이터의 부족의 한계를 경험할 수 있었으며, 향후 이를 보완할 수 있도록 지속적이고 다양한 연구가 필요함을 체감하였다.
따라서 본 연구를 포함하여 유사 비용분석 모델을 통해 개발비 추정 및 보정이 적용된 분석 자료들이 등장하고 발전되어 향후 다른 개발 사업의 비용 분석에 적극 활용될 수 있기를 기대한다.
마지막으로 타당성과 객관성이 확보되어 신뢰성을 가진 비용분석 모델과 보정의 중요함을 인식하였으며, 정부로부터는 무기체계개발과 양산체계에 적합한 신뢰성 있는 비용분석 모델과 보정 방법의 개발을 위한 군·관·민의 거버넌스(governance)적 연구 및 정책 개발에 대한 지원 강화를 기대한다.
마지막으로 효과성은 실행 가능한 비용적 대안 제시를 통하여 분석결과의 활용성이 보장되는 효과적인 분석 활동을 해야 한다는 것이다. 이러한 비용분석의 수행절차는 ① 대상사업의 선정, ② 문제의 정의, ③비용분석 방법결정, ④ 자료 분석/수집, ⑤ 비용 분석/추정, ⑥결과 처리라는 순서로 나타낼 수 있다.
이러한 연구의 결과는 경험을 토대로 신뢰성을 제고하였으며, 향후 유사 구성품의 연구개발비 추정하는데 있어서 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 추가적인 연구를 위하여 먼저, 데이터베이스의 중요성을 인식하고, 확보 및 유지 운용에 노력하며, 둘째, 업체 및 기관 간의 원활한 의사소통을 위하여 용어를 정의하고 통일할 필요가 있다.
정부의 정책적인 지원 및 공동 연구와 지속적 확장·발전시킬 경우 국방예산의 효율성 제고를 위해 유용하게 적용할 수 있을 것이다.
이러한 연구의 결과는 경험을 토대로 신뢰성을 제고하였으며, 향후 유사 구성품의 연구개발비 추정하는데 있어서 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 추가적인 연구를 위하여 먼저, 데이터베이스의 중요성을 인식하고, 확보 및 유지 운용에 노력하며, 둘째, 업체 및 기관 간의 원활한 의사소통을 위하여 용어를 정의하고 통일할 필요가 있다. 마지막으로 업체와 관련 기관 간 비용분석의 규정을 확립하고 공유할 필요가 있다.
특히, 신규 설계 비율을 통해 과거의 설계를 단순히 인용 가능한지, 새로운 개발품 작업 필요성 여부에 대한 판단이 가능하며, 설계난이도 및 제조의 복잡성을 통한 개 발의 난이도, 그리고 반복설계비율 등의 요소들은 수차례의 보정작업을 거치며 더욱 정확해질 것이다. 경험에 의해 축적된 데이터 값들은 추후 신규 개발품의 비용추정 결과 산정 시 기준값이 될 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 비용추정 결과에 대한 합리성을 제고해 줄 것이며, 또한 예산 산정 및 비용분석에 가이드라인을 제시해 줄 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공학적 추정방법은 무엇인가?
공학적 추정방법은 세부작업구조(Work Breakdown Structure) 별로 비용을 추정하고 합산하여 전체 비용을 산출하는 방법을 말한다. 아울러 상향식(Bottom-Up) 방식을 활용하고, 각 세부작업구조별로 투입되는 작업시간과 임률, 재료소요량, 직간접경비, 이윤 등을 파악하여 비용을 추정한다.
비용분석의 방법에는 어떤 방법들이 있는가?
비용분석의 방법에는 공학적 추정방법과 유추 비용분석방법, 전문가 의견수렴방법, 모수 추정방법, 상용전산모델 방법 등이 있다.
상용전산모델 방법의 장점은?
상용전산모델 방법은 무기체계의 개발 비용, 생산비용 및 운용유지비용을 추정할 때 비용추정관계식(회귀식)과 수학적 알고리즘을 사용하며, 정형화된 틀을 제공한다. 전체 체계를 하위체계, 모듈, 부품 등의 분해가 가능한 구조로 분해한 후, 각 요소별 과거 경험 자료를 기반으로기 설정된 비용추정관계식에 따라 비용을 추정하며, 장점은 산업분야 및 무기체계의 종류에 관계없이 사용할수 있는 도구로써 산업체 전체의 평균자료를 사용한다. 그리고 사업이 구체화되기 이전이나 국외 도입 시 세부 비용자료가 없는 경우에 효과적이다.
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