[논문]정밀유도무기 시험평가 수량 결정 및 명중률 검증 방법론

이문걸; 황승훈; 백승령

doi:10.9766/kimst.2015.18.5.558

정밀유도무기 시험평가 수량 결정 및 명중률 검증 방법론
Methodologies to Decide the Number of Samples and to Verify an Accuracy Rate of the Precise Guided Missiles for Test and Evaluation 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.18 no.5, 2015년, pp.558 - 565

이문걸 (국방대학교 국방과학학과) , 황승훈 (국방대학교 국방과학학과) , 백승령 (국방대학교 국방관리학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The current methods, such as Binomial Probability Distribution or T-test, to calculate the number of samples of Precise Guided Missiles(PGMs) for test and evaluation are statistically problematic to make reasonable decisions thus use the budget efficiently. Also, the method to verify an accuracy rate of the PGMs using these old methods seems to be lack of objectiveness. This paper presents an effective, efficient solution adapted from the clinical medicine testing method of healthcare industry research, which may overcome our problems. This method considers and addresses both manufacturers' and consumers' risk simultaneously. By taking into account the weapon system project characteristics which take a relatively longer time and require higher-level budget, this approach also suggests a reasonable and feasible method to determine the amount of samples of the PGMs and making a criterion to verify an accuracy rate of the missiles that are required to test. Thus, this method is expected to contribute to acquisition and operations of high-reliability PGMs by MND and its field-users.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이는 실제 정밀유도무기의 운용, 실험에서 획득한 탄착점 데이터를 필요로 하므로 향후 공군 운용부대 또는 시험부대의 훈련발사 간 계측장비의 지원을 통해 표적-탄착점 간 이격거리 데이터를 충분히 획득함으로써 기준 데이터(σ )가 확보되어야 할 것이다. 둘째는, 발당시험비용이 상대적으로 적게 소요되는 체계의 시험을 위한 충분한 예산확보 마련 방안에 대한 연구이다. 특히, 발당 시험 비용이 10억 이상으로 소요되며 명중률이 높은 고정밀체계의 경우는 미국의 평균 시험발수(16.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 기본적인 통계학적 방법론인 신뢰수준과 검정력 개념의 적용 하에 정밀유도무기 사업 관련 비용과 개발일정 등의 절충사항(Trade-off)을 고려한 합리적인 운용시험평가 수량 산정 기준과 명중률 검증 방법론을 제시하고 한다.

제안 방법

또한 ‘신뢰수준’ 및 ‘검정력’을 적용함으로써 개발자․ 소요군이 부담하는 상호간 의사결정의 위험(risk)을 가시적으로 확인할 수 있으며, 비용 · 기간 등 제약요소를 고려한 시험수량이 결정되도록 하여 기존의 방법론보다 더욱 현실적인 적용이 가능하도록 하였다.
본 연구에서는 통계학적 방법론과 무기체계 사업특성(사업기간, 시험비용 등)의 절충방안을 적용하여 정밀유도무기의 시험평가에서의 실발사 시험수량 결정과 명중률 검증 방안에 대한 방법론을 제안하였다. 상기 서술한 방법론의 적용 절차를 요약하면 아래 도표와 같다.

이론/모형

시험결과가 확보되면 ‘이항검정(Binomial Test)[11] 방법을 적용하여 명중률 달성여부를 분석할 수 있다.

성능/효과

Table 6에서 볼 수 있는 바와 같이 ⓐ 국내 정밀유도무기 체계개발비용이 최대 4,000억원 소요되었던 사실 및 ⓑ 발당 시험평가가 최대 50억원의 비용이 들었던 기존 개발 사례, 그리고 ⓒ 체계개발 예산에서 운용시험평가예산이 차지하는 비중이 체계개발비 대비 최대 20 %였던 점과 ⓓ 단발시험비용이 점차 증가하는 추세를 고려하여 ⓐ ~ ⓓ 등을 근거로 기존 개발사례를 종합 분석한 결과, 시험수량이 20발 이하의 범위 내에서 산출되도록 하는 적정 신뢰수준(검정력)은 60 ~ 70 % 임을 확인할 수 있다.
그러므로 시험수량이 생산될 전체수량을 대표할 수 있는 최소 수량을 결정할 필요가 있다. 둘째, 단 한 번의 시험결과를 가지고 전체 체계의 특성을 결정짓는 오류를 범할 수 있다는 점이다. 즉, ‘매 훈련 때마다 기존 시험평가 이상의 결과를 보장할 수 있겠는가?’라는 물음에 대해서 어느 정도 확신할 수 있는지 답할 수 없다면 판정 결과에도 의문점이 남을 수밖에 없을 것이다.
위의 결과를 통해 00-Ⅱ미사일의 경우처럼 시험비용이 고가인 체계의 시험평가에 대해 적은 수량 시험으로도 기존 연구^[3]에서 제시한 신뢰수준 산출치보다 높은 신뢰수준을 확보할 수 있다는 장점이 있으며 예산을 고려한 현실적 시험수량 결정이 가능할 것이라 판단된다.
그러나 이러한 수량산정 기준 및 명중률 판정 기준은 다음과 같은 문제를 안고 있다. 첫째, 설정된 시험 수량이 내포하는 객관성이 결여되어 있다. 요구명중률이 달성되었는지를 산술적으로 계산 가능하도록 하고자 한다면 어느 수량이든 결정하여 시험이 가능하겠지만, 시험수량이 전체 생산량과 차이가 커질수록 대표성이 줄어들어 의사결정 오류 또한 증가할 수 있는 것이다.

후속연구

그리고 명중률 검증에 대해서 이항검정법 적용에 따른 기존의 시험발수 대비 명중발수를 통한 일차원적 해석과 판정을 탈피하고 더욱 신뢰성 있는 체계가 야전 배치 · 운용 되도록 하는데 기여할 수 있을 것이다.
본 연구가 시험평가 관련 분야에 제도화되어 적용된다면 앞으로 더욱 객관적이고 체계적인 정밀유도무기 시험평가 절차를 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 국내개발 유도무기의 수출 전략 측면에서 고신뢰성 유도무기의 시험평가 결과 근거를 대외적으로 제시할 수 있어 방위산업 분야 발전에 기여를 할 것으로 기대한다.
본 연구가 시험평가 관련 분야에 제도화되어 적용된다면 앞으로 더욱 객관적이고 체계적인 정밀유도무기 시험평가 절차를 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 국내개발 유도무기의 수출 전략 측면에서 고신뢰성 유도무기의 시험평가 결과 근거를 대외적으로 제시할 수 있어 방위산업 분야 발전에 기여를 할 것으로 기대한다.
본 연구와 관련한 향후 발전사항으로는 첫째, CEP명중률을 적용하는 ‘공대지’ 체계 등에 적용 가능하도록 ‘T-검정’ 방법론을 정립할 필요가 있다.
이는 실제 정밀유도무기의 운용, 실험에서 획득한 탄착점 데이터를 필요로 하므로 향후 공군 운용부대 또는 시험부대의 훈련발사 간 계측장비의 지원을 통해 표적-탄착점 간 이격거리 데이터를 충분히 획득함으로써 기준 데이터(σ )가 확보되어야 할 것이다.
즉, 위와 같은 제한사항으로 인해 현행 정밀유도무기 시험평가 단계에서의 직접적인 적용은 불가할 것으로 판단되며, 이를 보완할 수 있는 추가적인 연구 또는 새로운 방법론이 필요하다.
둘째는, 발당시험비용이 상대적으로 적게 소요되는 체계의 시험을 위한 충분한 예산확보 마련 방안에 대한 연구이다. 특히, 발당 시험 비용이 10억 이상으로 소요되며 명중률이 높은 고정밀체계의 경우는 미국의 평균 시험발수(16.3발)에 육박하는 시험을 실시해야 하는데 이것이 실현될 수 있는 제도적 근거가 마련될 수 있는 방안이 모색되어야만 현실적이고 신뢰성 있는 시험이 이루어 질 수 있을 것이다.
상기 서술한 방법론의 적용 절차를 요약하면 아래 도표와 같다. 현재 운용중인 정밀유도무기 시험평가의 시험발수 결정 절차가 객관적 근거가 미흡하다는 사실을 고려했을 때 향후 시험발수 결정을 더욱 객관적으로 산출할 수 있는 방법과 근거를 마련하는데 기여할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	최근 개발된 국내 유도무기의 요구명중률은 ?	최근 개발된 국내 유도무기 요구명중률이 85 % 이상이며, 비용 · 기간을 고려했을 때, 최소 6발 이상의 시험사격이 가능한 현실[7]을 고려한다면 Table 4의 결과는 보다 합리적인 시험수량이라고 볼 수 있다.
	정밀유도무기체계 시험평가 수량을 결정하는 핵심 요소인 요구성능(Requirement of Capability, 이하 ROC)상에 명시된 명중률이란 무엇이며 어떻게 판정하는가?	국내 개발 정밀유도무기체계 시험평가 수량을 결정하는 핵심요소는 ‘요구성능(Requirement of Capability, 이하 ROC)상에 명시된 명중률이다. 이 명중률은 무기체계 소요결정 간 제시된 기준이며 이의 달성 여부는 관련 기관 담당 요원의 협의 하에 설정된 시험수량을 가지고 단순히 산술평균의 결과값 만으로 판정한다. 즉, 시험수량 대비 명중수량(이를 ’획득명중률’로 정의)이 요구명중률 이상의 결과를 얻을 경우에 기준 성능을 만족한 것으로 판정하는 것이 현재의 절차라 할 수 있다.
	ROC에의한 명중률 판정 기준이 갖는 문제점은 무엇인가?	그러나 이러한 수량산정 기준 및 명중률 판정 기준은 다음과 같은 문제를 안고 있다. 첫째, 설정된 시험 수량이 내포하는 객관성이 결여되어 있다. 요구명중률이 달성되었는지를 산술적으로 계산 가능하도록 하고자 한다면 어느 수량이든 결정하여 시험이 가능하겠지만, 시험수량이 전체 생산량과 차이가 커질수록 대표성이 줄어들어 의사결정 오류 또한 증가할 수 있는 것이다. 그러므로 시험수량이 생산될 전체수량을 대표할 수 있는 최소 수량을 결정할 필요가 있다. 둘째, 단 한 번의 시험결과를 가지고 전체 체계의 특성을 결정짓는 오류를 범할 수 있다는 점이다. 즉, ‘매 훈련 때마다 기존 시험평가 이상의 결과를 보장할 수 있겠는가?’라는 물음에 대해서 어느 정도 확신할 수 있는지 답할 수 없다면 판정 결과에도 의문점이 남을 수밖에 없을 것이다.

참고문헌 (12)

D. H. Kim, Decision Measure of Sample Size of Test and Evaluation for Hit Rate of Guided Munition, Weapon System T&E Seminar Proceedings, pp. 464-475, 2013.
T. G. Kim, An Approach of Applying M&S Technique to Test and Evaluation, DAPA(Defense Aquisition Procurement Agency) Test and Evaluation Seminar Proceedings, 2014.
H. G. Kim and D. H. Kweon, Understanding of Test Sample Size of Guided Missile, Agency for Defense Development, 2013.
J. H. Jung, A Test and Evaluation Design Approach for Accuracy of Aircraft's Weapon Delivery, Korea National Defense University, 2005.
G. W. Jeon, S. O. Won and J. I. Ko, Test and Evaluation Design Methodologies for Weapon Delivery Accuracy by using Experiment Design Method, Research Information Center for Defense Science & Technology Vol. 1 No. 2, pp. 69-82, 2008.
J. H. Hyeon, A Study of Test and Evaluation Design Approach for Aircraft's Weapon Delivery Accuracy, Korea National Defense University, 2006.
R. J. Arnold and J. B. Knight, Weapon Delivery Analysis and Ballistic Flight Testing, AGARD AG300 Vol. 10, pp. 25-26, 1992.
B. C. Yoon, H. W. Bae and J. Y. Kim, Probability and Statistics, Chong-mun Gak, Seoul, pp. 156-159, 1999.
F., Bernard, B., Michael, C. G., John and Y., Obaid, Test and Evaluation Trends and Costs for Aircraft and Guided Weapons, RAND Corporation, pp. 145-177, 2004.
Donald L. Giadrosich, Operations Research Analysis in Test and Evaluation, AIAA, p. 122, 1995.
Fleiss, Joseph. L, Bruce Levin, and Myunghee Cho Paik, Statistical Methods for Rates and Proportions (3rd), John wiley & Sons, New York, pp. 18-36, 2013.
Scheaffer, R. L. and McClave J. T., Probability and Statistics for Engineers(4th), Duxbury Press, Califonia, pp. 424-425, 2003.

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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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