[논문]무기체계 3차원 건물표적에 대한 간이 파괴효과분석 방법론 연구

박진호; 최상영; 김영호

doi:10.9709/jkss.2015.24.3.089

무기체계 3차원 건물표적에 대한 간이 파괴효과분석 방법론 연구
A Study on Simple Methodology of Distruction Effects Analysis 3 Dimensional Building Target's by Weapon Systems 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.24 no.3, 2015년, pp.89 - 96

박진호 (Ajou University) , 최상영 (명지대학과) , 김영호 (한국국방연구원 획득연구센터, 아주대학교 정보통신대학원)

초록
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무기체계를 보다 효과적으로 사용하기 위해 다양한 표적 유형별로 무기효과 평가방법이 발전되었다. 본 연구에서는 3차원 건물표적에 대한 공격시 파괴효과를 평가할 수 있는 가장 효과적인 방법론을 찾고자 하였다. 가능한 건물표적에 대한 파괴효과 평가 방법에는 기대손실파괴확률(EFD)과 단발명중파괴확률(SSPD)이 있다. 여기에 건물표적의 크기, 무기체계 원형공산오차(CEP), 건물평균유효파괴면적(MAE_bldg), 건물표적과 유도무기 조우조건인 입사각을 입력변수로 하여 무기체계의 파괴효과를 계산하였다. 무기체계 특성 CEP와 MAE_bldg의 변화에 따른 EFD와 SSPD 결과를 비교하고 입사각의 변화량과 표적건물 높이에 따른 파괴효과를 비교함으로써 3차원 건물표적에 대한 적합성을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to use missiles more effectively, assessing methodologies was advanced about weapon effects for various target types. We tried to find out the most effective analysis methodologies for missiles to attack 3 dimensional building target's and analyzed adaptedness as an assessing methodology. There are EFD (Expected Fractional Damage) and SSPD (Single Sortie Probability of Damage) methodologies to assess building target damage. In order to calculate effectiveness we used input parameter such as size of the target and CEP (Circular Error Probable), MAE_bldg (Mean Area of Effects for Building) of weapons and impact angle as encountering condition between the target and the missile. We compared EFD and SSPD, in order to analyze adaptedness as a effective methodology by CEP and MAE. The result was that EFD methodology was more adaptive to assess 3 dimensional building targets by missile systems than SSPD.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

7인 경우 표적 건물에 대한 구조적 파괴가 발생하는 부분이 전체 표적면적 대비 70%라는 의미로 상식적으로 건물의 30~50%가 파괴되면 건물 기능을 상실한다고 판단하고 있다^[4]. 따라서 결과 값과 해석은 상이할 수 있지만 각각의 결과를 건물표적 파괴효과분석을 위해 활용 가능한지를 정확도와 파괴위력에 대한 민감도, 건물의 크기와 건물높이 탄착각도 등 건물표적 파괴 특성에 따른 민감도 분석을 통해 적합성을 분석 하고자 한다. 본 연구시 입력값으로 사용되는 데이터는 모두 가정된 값이다.
본 연구 방향은 기존연구 결과 건물표적에 대한 간편 파괴효과분석 방법인 SSPD방법과 EFD방법 중 건물표적 파괴효과분석에 적합한 방법을 비교분석하여 선택 하고자 한다. SSPD는 점표적 즉, 특정 지점에 대한 단일무기체계의 파괴확률을 계산하는 방법으로 건물표적의 50%가 파괴될 확률을 의미한다^[5].
본 연구에서는 유도무기에 의한 건물표적 파괴효과분석을 위한 최적 방법을 제시하고자 한다. 이와 같은 파괴 효과분석 결과는 종심표적 처리시 타격효과를 예측하거나 전력소요기획 또는 무기체계 개발시에도 활용할 수 있다.

가설 설정

① 『정확도가 향상되면 파괴효과도 향상된다.』
② 『탄두위력이 커지면 파괴효과도 높아진다.』
③ 『건물표적 공격 각은 파괴효과에 영향을 준다.』
④ 『동일한 바닥 면적을 갖는 건물은 높이에 따라 파괴효과가 상이할 것이다.』

제안 방법

SSPD와 EFD에 대한 파괴효과분석방법의 타당성을 우선 비교분석하고 건물표적에 적용이 적합한지 비교분석 하였다.
다음 2개 가설을 기준으로 SSPD와 EFD의 건물표적에 대한 파괴효과 민감도를 분석하였다.
이 문제를 구체적으로 비교분석하기 위해 입력값을 조정하여 추가 분석하였다. 건물표적 면적 보다 파괴면적(MAE_bldg)이 작은 탄두로 타격하는 경우 Fig.
표적크기와 무기의 탄착 정확도를 입력하여 사거리공산오차(REP : Range error probable)와 편각공산오차(DEP : Deflection error probable)를 각각 산출하고 표적길이 보다 긴 경우와 표적길이 보다 짧은 경우를 각각 구분하여 경사거리가 건물 주변의 EMD 보다 짧은 경우에는 EMD 지수를 적용하고 긴 경우에는 표적 그림자 길이를 적용해서 표적효과 길이를 계산한다. 이렇게 구한 표적효과 길이로 표적효과 면적에 적용하여 표적효과 폭을 구할 수 있다.

성능/효과

SSPD는 표적건물의 50%가 파괴될 확률을 의미하지만 EFD는 표적건물의 면적을 기준으로 파괴되는 면적비율을 의미하므로 2개의 결과 값을 서로 비교하여 상대적인 정확도를 판단할 수 없으나 2개 가설을 충족하는지 분석을 통해 파괴효과분석 방법의 적합성을 판단할 수 있다.
SSPD와 EFD 2개 방법은 정확도가 향상되고 탄두 위력이 강해지면 파괴효과가 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 이때 입사각(Impact angle)은 60도로 고정하였다.
건물표적에 대한 파괴효과분석도 EFD가 적합함을 확인할 수 있었다. 따라서 연구결과를 활용하여 보다 정확한 소요분석과 작전 수행시 보다 정확한 피해효과평가 및 예측이 가능하여 군사적 임무수행에 보다 큰 기여를 하게 될 것으로 기대 된다.
또한 EFD는 3차원 건물표적 파괴효과분석을 위해 건물표적의 높이와 무기체계의 탄착각도 등에 대해서도 적절히 묘사할 수 있음을 확인할 수 있었다.
반면 EFD는 CEP 뿐만 아니라 탄두위력 즉, 파괴효과면적(MAE_bldg) 변화에 따른 건물표적에 대한 파괴효과분석이 가능함을 확인하였다. 즉, EFD 방법은 SSPD 방법의 제한사항인 표적크기 보다 작은 유효파괴면적(MAE_{_bldg})을 갖는 유도무기체계에 대해 모의할 수 없는 문제점^[1]을 극복할 수 있었다.
12와 같이 표적면적범위 중심으로 유효파괴면적(MAE_{_bldg})을 갖는 유도무기로 타격시 SSPD는 가정①을 충족하지만 가정②를 충족하지 못하여 적합성이 결여되었다고 판단할 수 있다. 반면 EFD는 가정 ①, ② 모두를 충족하는 파괴효과분석 방법임을 확인하였다.
반면 EFD는 건물표적 보다 큰 파괴효과 면적을 갖는 경우에는 노출면적이 증가함에 따라 파괴효과가 증가 하다가 높이가 계속 커지면 표적의 체적도 커져서 무기체계의 파괴능력 보다 건물 체적이 커지면 건물 체적 대비 파괴효과가 감소하여 건물표적에 대해 적절히 묘사 되고 있음을 확인할 수 있었다.
유도무기체계의 3차원 건물표적에 대한 파괴효과분석모델로 SSPD와 EFD 도구를 비교분석한 결과 SSPD는 CEP에 따른 파괴효과 분석이 가능하나 파괴효과면적(MAE_bldg) 즉, 탄두위력이 표적면적 보다 작은 경우 파괴효과분석이 제한됨을 확인할 수 있었다.
이때 입사각(Impact angle)은 60도로 고정하였다. 중요한 특징은 SSPD는 MAE_{_bldg}이 100에서 10,000로 변화되어도 동일한 CEP에서는 파괴효과 값의 변화가 없음을 확인할 수 있었고 이때 SSPD에 의한 파괴효과분석이 제한됨을 알 수 있다. 즉, 위력이 작은 탄두로 큰 건물을 공격시 SSPD를 적용해서 분석할 수 없음을 알 수 있었다.
반면 EFD는 CEP 뿐만 아니라 탄두위력 즉, 파괴효과면적(MAE_bldg) 변화에 따른 건물표적에 대한 파괴효과분석이 가능함을 확인하였다. 즉, EFD 방법은 SSPD 방법의 제한사항인 표적크기 보다 작은 유효파괴면적(MAE_{_bldg})을 갖는 유도무기체계에 대해 모의할 수 없는 문제점^[1]을 극복할 수 있었다.
중요한 특징은 SSPD는 MAE_{_bldg}이 100에서 10,000로 변화되어도 동일한 CEP에서는 파괴효과 값의 변화가 없음을 확인할 수 있었고 이때 SSPD에 의한 파괴효과분석이 제한됨을 알 수 있다. 즉, 위력이 작은 탄두로 큰 건물을 공격시 SSPD를 적용해서 분석할 수 없음을 알 수 있었다. 이러한 문제점은 기존 연구에서도 제기한 바 있다^[3].

후속연구

건물표적에 대한 파괴효과분석도 EFD가 적합함을 확인할 수 있었다. 따라서 연구결과를 활용하여 보다 정확한 소요분석과 작전 수행시 보다 정확한 피해효과평가 및 예측이 가능하여 군사적 임무수행에 보다 큰 기여를 하게 될 것으로 기대 된다. 그러나 실제 무기체계를 할당하고 운용하려면 실제 데이터 적용이 필요하다.
1과 같이 종심표적 처리시 타격효과 예측을 위해 유도무기 원형공산오차(CEP)¹⁾, 평균파괴효과면적(MAE_ bldg)²⁾과 표적크기 등으로 부터 건물표적 파괴시 피해를 예측할 수 있다. 이렇게 분석한 결과는 작전계획 수립시 활용할 수 있으며 반대로 전력소요기획시 표적에 대한 요망효과로부터 핵심성능을 도출하여 군사적 요구를 무기체계 개발에 직접 반영할 수 있어 보다 신속하고 합리적으로 무기체계를 획득할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유도 무기의 건물표적 파괴시 피해를 어떻게 예측 할 수있는가?	Fig. 1과 같이 종심표적 처리시 타격효과 예측을 위해 유도무기 원형공산오차(CEP)1), 평균파괴효과면적(MAE_ bldg)2)과 표적크기 등으로 부터 건물표적 파괴시 피해를 예측할 수 있다. 이렇게 분석한 결과는 작전계획 수립시 활용할 수 있으며 반대로 전력소요기획시 표적에 대한 요망효과로부터 핵심성능을 도출하여 군사적 요구를 무기체계 개발에 직접 반영할 수 있어 보다 신속하고 합리적으로 무기체계를 획득할 수 있을 것이다.
	유도무기에 의한 건물표적 파괴효과분석을 위한 최적 방법의 결과는 어떻게 활용할 수 있는가?	본 연구에서는 유도무기에 의한 건물표적 파괴효과분석을 위한 최적 방법을 제시하고자 한다. 이와 같은 파괴 효과분석 결과는 종심표적 처리시 타격효과를 예측하거나 전력소요기획 또는 무기체계 개발시에도 활용할 수 있다. Fig.
	건물표적에 대한 파괴효과 평가 방법에는 무엇이 있는가?	본 연구에서는 3차원 건물표적에 대한 공격시 파괴효과를 평가할 수 있는 가장 효과적인 방법론을 찾고자 하였다. 가능한 건물표적에 대한 파괴효과 평가 방법에는 기대손실파괴확률(EFD)과 단발명중파괴확률(SSPD)이 있다. 여기에 건물표적의 크기, 무기체계 원형공산오차(CEP), 건물평균유효파괴면적(MAE_bldg), 건물표적과 유도무기 조우조건인 입사각을 입력변수로 하여 무기체계의 파괴효과를 계산하였다.

참고문헌 (5)

Jinho Park, et. al, "Comparing Analysis methodology of EFD & SSPD Assessing 3 Dimensional Building Targets by Missile System," The Korean Society for Simulation in Spring, pp. 2-15, 2014. 5.
Jinho Park, "The way of reasoning out Weapon Performance by Capability Centric," ROK Joint chiefs of Staff, Vol. 62, pp. 68-72, 2015. 1.
Jinho Park, Ki Whang Ko, Young H. Kim,"Suitability Analysis of Weaponeering Tool for Surface-to- Surface Guided Missile for Building Target," Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology the 16th the third, pp.255-259, 2013. 6.
Moris Driels, "Weaponeering Conventional Weapon System Effectiveness Second Edition," AIAA. Pres, Virginia. USA, pp. 527-559, pp. 435-459, 2012.
Moris Driels "Weaponeering Conventional Weapon System Effectiveness," AIAA. Pres, Virginia. USA, pp. 273-303, 2004.

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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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