[논문]체계개발 사업의 효과적인 기술성숙도 평가방법에 대한 연구

김현우; 고정환; 정의승

doi:10.7232/jkiie.2015.41.2.144

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In this study, the effective technology readiness assessment (TRA) method for system development project is suggested. We analyze the domestic and foreign TRA practice and derive the new idea to resolve the problems found from the analysis. Domestic and foreign organizations develop and use checklis...

In this study, the effective technology readiness assessment (TRA) method for system development project is suggested. We analyze the domestic and foreign TRA practice and derive the new idea to resolve the problems found from the analysis. Domestic and foreign organizations develop and use checklist for the precise TRA, but the checklist has some problems in type of questions and analysis of assessment. TRA method using the original TRL definition or the checklist should be selected depending on the project characteristic. Questions of the checklist should be classified into critical or non-critical according to their importance. Finally, Test and evaluation master plan (TEMP) in system engineering process can provide an obvious criteria to assess technology readiness level (TRL) of critical technology elements (CTE) composing the system.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 기존 기술성숙도 평가방법이 가지고 있는 문제점의 개선방안에 대한 것이다. 본 연구에서 제안한 개선방안은 대형 체계개발 사업인 한국형발사체 개발사업의 기술성숙도 적용에 대한 연구과정에서 기존 기술성숙도 평가방법의 문제점에 대해 평가자들이 제시한 의견의 분석방법을 통해 도출되었다.
본 연구에서는 한국형발사체 개발사업의 기술성숙도 평가 적용에 대한 연구를 수행하면서 기존 기술성숙도평가 방법의 문제점을 분석하고 세 가지 방향에서 개선방안을 제시하였다.

제안 방법

먼저 질문항목들은 [Table 3]의 TRL 정의에서 언급된 핵심사항을 기준으로 필수항목과 비필수항목으로 구분하는 것이 필요하다. 즉 component, subsystem, system prototype 등과 같은 하드웨어 조건과 laboratory environment, relevant environment, space environment와 같은 환경조건, 그리고 최종적인 성능 입증 여부를 확인하는 질문은 TRL 달성을 위한 핵심적인 사항이므로 필수 항목으로 구분하고, 그 외 필수항목의 실현을 위해 필요한 항목들은 비필수항목으로 구분한다. 예를 들면 [Table 4]의 미 국방부의 TRL 6에 대한 체크리스트에서 6번 항목은 환경조건 확인, 7번 항목은 하드웨어조건 확인, 8번 항목은 성능 입증에 대한 질문이므로 필수항목으로 구분할 수 있다.

대상 데이터

[Table 3]은 Makins의 TRL 정의를 보여준다. 기술수준이 가장 낮은 단계로 기초적인 과학 원리에 대한 연구가 이루어지는 TRL 1부터 체계의 임무수행이 성공적으로 이루어지는 TRL 9까지 총 9개의 단계로 구성되어 있다. 이 정의는 미 국방부를 포함한 모든 분야에서 동일하게 사용하고 있다.
이러한 문제의 해결을 위해 미 공군연구소의 Nolte는 기술성숙도 평가를 위한 체크리스트를 개발하였다(Nolte, 2003). 체크리스트는 9개의 TRL 각각의 단계별로 10여 개씩 총 100여 개의 질문으로 구성되어 있다. 미 국방부는 기술성숙도에 대한 이해를 높이고, 평가절차에 대한 지침을 제공하기 위해 기술성숙도 평가 안내서를 발간하였다(DoD, 2005).

성능/효과

따라서 사업을 수행하는 조직에서 사업관리 목적으로 기술성숙도 평가를 자체적으로 수행할 경우 적합하다. 두 번째로 체크리스트를 이용한 평가방법은 사업의 단계전환 결정과 같이 엄격한 평가 기준이 필요한 경우나 평가팀 구성원의 해당 분야 전문성이 높지 않은 경우 적합하다. 이 경우 체크리스트의 질문항목은 필수항목과 비필수항목으로 구분하고, 필수항목은 100% 충족되어야하며 비필수항목은 50% 수준에서 사업의 특성을 반영하여 조정하는 것이 필요하다.
이 시험평가 종합계획은 개발되는 하드웨어 기술의 경우 최초 시편시험을 통한 재료나 공정 등에 대한 기본 적인 설계의 입증에서부터 최종 완성된 체계를 통한 구성 기술들의 입증까지 기술 개발의 각 단계별로 요구되는 기술 수준의 달성에 대한 입증 계획을 구체적으로 포함하고 있다. 따라서 TRL 3～TRL 7 각 단계와 시험평가 종합계획의 기술개발 단계별 입증계획을 연관시키는 것이 가능하다. [Table 6]은 액체 추진제를 사용하는 우주발사체의 엔진을 구성하는 핵심 기술인 터보펌프와 연소기의 개발 시 일반적으로 수행되는 시험 평가 단계와 TRL 단계를 연관시킨 예를 보여준다.
이와 같이 질문항목이 필수 및 비필수항목으로 구분되면 해당 TRL의 달성기준은 필수항목에 대해서는 100% 충족되어야 한다. 반면 비필수 항목은 해당 TRL 달성을 위해 반드시 필요한 사항이 아니므로 50 % 이상 충족이 기준으로 적합할 것으로 한국형발사체 개발사업의 기술성숙도 적용에 대한 연구과정에서 도출되었다. 그리고 비필수항목은 중요성이 떨어지므로 사업에 따라 평가자들이 사업의 특성을 반영하여 기준을 조정해서 사용 하는 방법도 가능할 것이다.
본 연구는 기존 기술성숙도 평가방법이 가지고 있는 문제점의 개선방안에 대한 것이다. 본 연구에서 제안한 개선방안은 대형 체계개발 사업인 한국형발사체 개발사업의 기술성숙도 적용에 대한 연구과정에서 기존 기술성숙도 평가방법의 문제점에 대해 평가자들이 제시한 의견의 분석방법을 통해 도출되었다. 이렇게 도출된 개선방안은 TRL 정의에 기반한 평가, 체크리스트에 기반한 평가, 기술성숙도와 체계공학을 접목한 평가와 같이 세 가지 방향으로 제시되었다[Table 2].

후속연구

체계개발 사업에서 사업의 특성을 구분하여 본 연구에서 제시한 방안 중 적합한 방법을 적용할 경우 기존보다 효과적인 기술성숙도 평가를 통해 완성도 높은 체계개발에 기여할 것이다. 그리고 본 연구결과를 기반으로 향후 한국의 우주발사체 개발 사업에 적합한 새로운 기술성숙도 평가 체크리스트에 대한 연구를 수행할 계획이다.
반면 비필수 항목은 해당 TRL 달성을 위해 반드시 필요한 사항이 아니므로 50 % 이상 충족이 기준으로 적합할 것으로 한국형발사체 개발사업의 기술성숙도 적용에 대한 연구과정에서 도출되었다. 그리고 비필수항목은 중요성이 떨어지므로 사업에 따라 평가자들이 사업의 특성을 반영하여 기준을 조정해서 사용 하는 방법도 가능할 것이다.
기술성숙도 평가가 체계개발 사업의 단계전환 여부를 결정하기 위한 것이 아닌 위험관리를 주목적으로 할 경우, 기술성숙도평가는 기술과 관련된 핵심 부분에 집중할 필요가 있으므로 다수의 확정된 항목을 평가하는 체크리스트 평가방법보다 TRL 정의를 이용한 평가가 더 적합하다. 또한 평가팀 구성원의 해당 기술분야에 대한 전문성이 높은 경우에도 TRL 정의에 기반한 기술성숙도 평가가 평가팀 구성원의 전문성 활용에 있어서 좀 더 유리할 것으로 판단된다. 이 경우 TRL 정의를 이용한 평가방법의 단점인 평가의 일관성 문제는 사전 교육을 통해 기술성숙도에 대한 평가팀 구성원의 이해도를 높임으로서 해결이 가능할 것이다.
이 경우 체크리스트의 질문항목은 필수항목과 비필수항목으로 구분하고, 필수항목은 100% 충족되어야하며 비필수항목은 50% 수준에서 사업의 특성을 반영하여 조정하는 것이 필요하다. 마지막으로 체계공학의 기술개발 계획, 특히 시험평가 종합계획에 나타나는 구체적인 기술개발 입증계획과 TRL 각 단계를 연관시킬 경우 기술성숙도평가 적용의 목적이나 평가팀 구성원의 전문성에 관계없이 정확하고 객관적인 평가를 가능하게 할 것이다.
체계개발 사업에서 사업의 특성을 구분하여 본 연구에서 제시한 방안 중 적합한 방법을 적용할 경우 기존보다 효과적인 기술성숙도 평가를 통해 완성도 높은 체계개발에 기여할 것이다. 그리고 본 연구결과를 기반으로 향후 한국의 우주발사체 개발 사업에 적합한 새로운 기술성숙도 평가 체크리스트에 대한 연구를 수행할 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	TRL 정의를 이용한 평가방법은 언제 사용하는 것이 유리한가?	먼저 TRL 정의를 이용한 평가방법은 기술성숙도 평가의 목적이 위험관리를 위한 경우나, 평가팀이 해당 사업분야의 최고 전문가들로 구성된 경우에 사용하는 것이 유리하다. 따라서 사업을 수행하는 조직에서 사업관리 목적으로 기술성숙도 평가를 자체적으로 수행할 경우 적합하다.
	TRL 정의를 이용한 평가가 기준의 구체성이 부족하다는 측면은 어떤 예로 알 수 있는가?	따라서 TRL 정의를 이용한 평가는 기준의 구체성이 부족한 측면이 있다. 예를 들면 “bread board”, “relevant environment” 등의 용어에 대한 해석의 차이로 평가의 일관성 유지가 어려울 수 있다. 우주발사체를 구성하는 산화제 밸브 기술의 경우 “relevant environment”를 어떤 사람은 주위 온도가 극저온 상태인 것으로 판단하고 어떤 사람은 밸브 내부에 극저온 유체가 있는 상태로 판단할 수 있다. 따라서 평가자에 따른 평가 결과의 차이가 크게 발생할 위험성이 있으며, 평가자와 피평가자 간의 기술성숙도에 대한이해도의 차이는 국내 국방분야에서와 같이 체계개발 사업의 단계전환 여부 결정에 기술성숙도 평가결과가 큰 영향을 미치는 경우 논란을 일으킬 가능성도 존재한다.
	Makins가 개발한 기술성숙도는 어떻게 구성되어 있는가?	미 항공우주국의 Makins는 항공우주분야 기술의 성숙 수준을 측정하기 위한 계량지표로 기술성숙도(Technology Readiness Level)를 개발하였다(Makins, 1995). Makins가 개발한 기술성숙도는 기술의 성숙 수준이 가장 낮은 TRL 1부터 가장 높은 TRL 9까지 총 9개의 단계로 구성되어 있다. Makins는 TRL 1～TRL 9 각 단계가 의미하는 성숙 수준을 정성적인 개념으로 정의하였기 때문에 사람마다 해석의 차이가 발생할 수 있다.

참고문헌 (14)

Bilbro, J. W. (2007), Systematic Assessment of the Program/Project Impacts of Technological Advancement and Insertion, A White Paper.
DAPA (2012), Technology Readiness Assessment Guideline, Korea.
DoD (2005), Technology Readiness Assessment Deskbook, USA.
DoE (2011), Technology Readiness Assessment Guide, USA.
ESA (2008), Technology Readiness Levels Handbook for Space Applications, EU.
GAO (1999), Better Management of Technology Development Can Improve Weapon System Outcomes, USA.
Hwang, H.-W., Kim, H.-R., and Jang, Y.-K. (2012), TRL Impact on Development Schedule and Cost in the Aerospace Project, Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, 40(3), 264-272.

원문보기 상세보기
Kim, T.-G., Kwon, S.-J., and Kang B.-G. (2013), Modeling and Simulation Methodology for Defense Systems Based on Concept of System of Systems, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 39(6), 450-460.

원문보기 상세보기
Majumdar, W. S. (2007), System of Systems Technology Readiness Assessment (Thesis for Degree of Master), USA.
Mankins, J. C. (1995), Technology Readiness Levels (A White Paper), USA.
Nolte, W. L., Kennedy, B. C., and Dziegiel, R. J. (2003), Technology Readiness Level Calculator, NDIA System Engineering Conference.
Park, K.-J. (2009), The Framework of Technology Readiness Level (TRL) Assessment and Case Study, Journal of the Korea Society of Systems Engineering, 5(2), 43-48.
Sadin, S T., Povinelli, F. P., and Rosen, R. (1989), NASA Technology Push towards Future Space Mission Systems, Acta Astronautica, 20, 73-77.

상세보기
Sauser, B. J., Henry, D., and Dimarzio, D. (2008), A System Maturity Index for the Systems Engineering Life Cycle, International Journal of Industrial and Systems Engineering, 3(6), 8-30.

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