[논문]베이지안 방법론 기반의 유도무기 시험평가 신뢰도 분석

김문기; 강석중

doi:10.6109/jkiice.2015.19.7.1750

베이지안 방법론 기반의 유도무기 시험평가 신뢰도 분석
T&E Reliability Analysis of Guided Weapons using Bayesian 원문보기

김문기 (Department of Management of Technology for Defense, Korea University) , 강석중 (Department of Management of Technology for Defense, Korea University)

본 논문은 일회성 시스템인 유도무기의 신뢰성을 평가하기 위해 베이지안 방법론을 활용하는 내용이며, 유도무기 서브시스템 및 부품의 평가결과를 그 다음 단계의 사전분포로 활용하였다. 각 서브시스템 및 부품의 시험평가 결과를 활용하여 전체 유도무기체계의 신뢰성을 분석하는 베이지안 방법론을 제시하였고, 이를 활용하면 유도무기쳬계의 신뢰성을 확보하기 위한 샘플수를 적절히 선정할 수 있다.

This paper provides Bayesian methodology to estimate the reliability for guided weapons which are not continuously operating. The posterior distribution of subsystems and components becomes the next prior distribution. By analyzing the results of the sub-systems and components presented a method for estimating the reliability of the entire guided weapons. Bayesian methodology using existing test data of subsystems may be used to reduce the sample sizes.

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문제 정의

본 논문에서는 새로운 유도무기를 개발하는 경우 베이지안 방법론을 이용하여 Fig 1.의 절차에 따라 신뢰도를 추정해 보고자 한다. 먼저 2장에서는 신뢰구간을 계산하는 방법론 중 Clopper-Peraon 방법에 대해 고찰한다.
본 논문은 유도무기체계와 같이 직렬구조로 단순화할 수 있는 일회성시스템의 신뢰도 추정방법에 관한 연구 결과이다. 시스템 단위 시험에 대한 적절한 샘플 수선 정을 위해 서브시스템 및 부품단위의 실험결과를 활용하는 베이지안 방법론을 적용하였다.

제안 방법

Table 1과 같다. 각종 유도무기들의 발전 방향과 구성에 대한 분석을 통해 국내 소요 예상 유도 무기체계들을 개발하는데 필요한 부품 및 기술이 확보된다고 판단되는 5개의 유도무기체계와 19가지의 부체계로 분류할 수 있으며, 실사격 시험에서의 중요도와 신뢰도 평가 가능성을 고려하여 유도탄 체계 중 8개의 부체계를 선택한다.
이를 위해 신뢰구간을 추정하고 해당 시스템을 WBS 형태로 구조화하였다. 구분되어진 서브시스템 간의 신뢰도 모델을 설정하고 분포 예측을 통해 상위 수준의 시스템에 사전분포를 제공함으로서 특정 신뢰수준에서의 시스템의 적정샘플 수를 선정하였다.
먼저 2장에서는 신뢰구간을 계산하는 방법론 중 Clopper-Peraon 방법에 대해 고찰한다. 그리고 유도무기 신뢰도 모델을 블록 다이어그램(reliability block diagram)으로 작성하고 구조에 따른분포예측 방법을 기술하고, 이를 결합하여 전체 유도무기 발사체의 신뢰도를 추정하는 방법을 제시한다. 3장에서는 예시로 유도무기 체계에 대한 신뢰성 분석을 제시된 절차에 따라 분석하고, 마지막으로 4장에서는 결론을 도출한다.
시스템 단위 시험에 대한 적절한 샘플 수선 정을 위해 서브시스템 및 부품단위의 실험결과를 활용하는 베이지안 방법론을 적용하였다. 이를 위해 신뢰구간을 추정하고 해당 시스템을 WBS 형태로 구조화하였다. 구분되어진 서브시스템 간의 신뢰도 모델을 설정하고 분포 예측을 통해 상위 수준의 시스템에 사전분포를 제공함으로서 특정 신뢰수준에서의 시스템의 적정샘플 수를 선정하였다.

이론/모형

시스템 단위 시험에 대한 적절한 샘플 수선 정을 위해 서브시스템 및 부품단위의 실험결과를 활용하는 베이지안 방법론을 적용하였다. 이를 위해 신뢰구간을 추정하고 해당 시스템을 WBS 형태로 구조화하였다.
하지만 일반적인 고장률의 분포는 그 빈도가 고장률이 낮은 쪽에 집중되어 있고, 고장률이 높은 쪽으로는 긴 꼬리를 갖는 분포를 갖는다. 유도무기 시험평가 시 이러한 점 추정방식의 문제점을 보완하고 신뢰도 향상을 위해 베이지안 기법을 적용하였다[5].

성능/효과

둘째, 모든 서브시스템 및 부품들의 실험결과가 동일한 분류기준에 따라 저장, 관리되어야 한다. 그리고 셋째, 모든 데이터는 동일한 조건에서 수행되어야 하며 반복성 및 재현성이 보장되어야 한다.
첫째, 시험평가 기본계획서(TEMP, Test & Evaluation Master Plan)가 작성되는 시점에 신뢰도 블록 다이어그램이 도출되어야 한다. 둘째, 모든 서브시스템 및 부품들의 실험결과가 동일한 분류기준에 따라 저장, 관리되어야 한다. 그리고 셋째, 모든 데이터는 동일한 조건에서 수행되어야 하며 반복성 및 재현성이 보장되어야 한다.

후속연구

복합적인 구조로 설계되어 있다. 이러한 구조를 보다 정확히 분석하기 위해서는 향후 병렬구조와 직렬구조가 복합적으로 구성된 시스템에 대한 베이지안 신뢰도 분석방법의 연구가 추가적으로 필요하다.

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