[논문]한미 연합연습 모의지원을 위한 다중 페더레이션 인터페이스 설계 및 효과분석

원경찬; 정석재

doi:10.5762/kais.2018.19.12.498

한미 연합연습 모의지원을 위한 다중 페더레이션 인터페이스 설계 및 효과분석
Design and Effect Analysis of Confederation Interface for ROK-US Combined Exercises 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.12, 2018년, pp.498 - 506

초록
AI-Helper

현재 연합연습은 미군 주도 하 단일 페더레이션으로 모의지원을 하고 있다. 그러나 전작권 전환 이후에는 자국의 보안정책과 정보보호 등의 이유로 현재의 단일 페더레이션에는 많은 제약사항들이 수반된다. 이러한 문제점으로부터 파생되는 다양한 문제점들을 극복하기 위한 방법으로 다중 페더레이션 구성의 필요성이 꾸준히 제기되고 있다. HLA(High Level Architecture) 규칙은 하나의 페더레이션에서 모든 페더레이트들이 같은 FOM(Federation Object Model)과 RTI(Run Time Infrastructure)를 사용하여야 한다. 현재의 단일 페더레이션에서는 이질의 FOM과 RTI를 적용하기에는 제한사항이 있다. 따라서 본 논문에서는 이질의 FOM과 RTI를 적용할 수 있는 연동 접속기(Confederation Interface)를 구현하여 전작권 전환 이후 현재의 단일 페더레이션 연동구조의 단점인 체계 구성의 확장성 미흡과 보안의 취약성을 극복할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 실제 연합연습 환경에서의 연동 시험결과, CI를 적용한 체계가 이질의 FOM과 RTI를 사용하여 다중 페더레이션을 구현 할 수 있었다. 결론적으로 CI를 통해 전작권 전환 이후 한국군이 주도할 수 있는 연합연습 모의체계 구축이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the US commanded a wargame simulation system of a combined ROK-US exercise with single federation. However, after the OPCON transfer, many limitations to the single federation have been cited such as security policies and information protection. We suggest a hierarchical federation as a way to overcome these problems. Regarding HLA rules, the participants use the same FOM and RTI in single federation. There are limitations to implement CI in applying heterogeneous FOMs and RTIs in current single federation. Therefore, we propose implementing CI with heterogeneous FOMs and RTIs in a hierarchical federation. This system overcomes the weaknesses of the system structure, which is a disadvantage of the single federation. In the federation test, we can apply heterogeneous FOMs and RTIs and achieve similar performance to the current combined exercise simulation. In conclusion, ROK should lead the simulation system of combined exercises using the CI after the OPCON transfer.

주제어

표/그림 (19)

그림 Fig. 1. Interoperability method of federations
그림 Fig. 2. Architecture of federations to support combined exercise
표 Table 1. Interoperability Method for Type of Federation Community
그림 Fig. 3. HLA service relaying through CI
그림 Fig. 4. Structure of CI
표 Table 2. TM (Transformation Manager)
그림 Fig. 6. Federation Save
그림 Fig. 5. Relaying Sequence and Module Structure
표 Table 3. Surrogate
그림 Fig. 7. Federation Restore
그림 Fig. 8. Object Management
그림 Fig. 9. Time Management
그림 Fig. 10. Constraint of Time Advance
그림 Fig. 11. Constraint and solution to time inversion
그림 Fig. 12. Constraint and Solution to Double Lookahead
그림 Fig. 13. System Configuration for Operational Test
표 Table 4. Results of Test
표 Table 5. Results of Statistics
표 Table 6. Performance of Two Federations

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문에서는 관련된 기존 연구들을 요약하고, 연동접속기의 설계개념과 구현 결과를 설명하고 실제 연합연습 운용환경 하에서 적용한 결과를 제시하여 미래 한국군 주도의 연습모의지원체계 가능 여부를 확인하고자 한다.
타 페더레이트와 정보 및 서비스를 교환하는 서비스가 CI를 통한 중계대상 서비스이며, 페더레이트가 단독으로 사용하는 함수는 중계가 불필요하다. 본 논문에서는 연합연습간 적용해야 할 HLA 서비스에 관련된 해결방안 중 1대 n의 메시지 방식의 서비스 적용 가능여부를 검토하였다.

제안 방법

3과 같이 HLA서비스를 2가지로 구분하였다. 1개의 RTI와 1개의 메시지 방식과 1개의 RTI와 n개의 메시지 방식을 검토하였다.
CI를 적용하는 다중 페더레이션과 미적용하는 단일페더레이션의 성능을 비교하기 위해 Table 5와 같이 페더레이션 동기화 시간을 독립표본 검정을 통해 분석하였다. 독립표본 검정결과 CI를 적용하는 다중 페더레이션과과 미적용하는 단일 페더레이션의 동기화 시간 비교 결과 차이가 없음을 확인할 수 있었다.
다중 페더레이션에서는 1대 n의 메시지 방식을 선정하였고, HLA 서비스와 관련된 사항을 도출하였다. 타 페더레이트와 정보 및 서비스를 교환하는 서비스가 CI를 통한 중계대상 서비스이며, 페더레이트가 단독으로 사용하는 함수는 중계가 불필요하다.
전작권 전환 이후 한국군 주도의 연합 연습 모의지원을 위한 다중 페더레이션을 구성하여 연동시험을 하였다. 또한 연동접속기와 같이 중간 인터페이스 역할을 하는 체계를 개발할 때는 무엇보다도 전반적인 체계의 성능이 저하되지 않도록 개발해야하기 때문에, 그 성능을 확인하기 위하여 연합연습 운용환경과 유사한 환경을 Fig. 13과 같이 구축하여 다중 페더레이션의 연동시험을 실시하였다.
시험환경 구성은 연동접속기를 활용하여 한국군 페더레이션과 미군 페더레이션을 구성하고 중간에 연합 페더레이션을 구성하여, 연합연습을 지원하기 위한 한미 모든 페더레이트가 참여한 상태에서 페더레이션 대 페더레이션 개념으로 연동될 수 있도록 계층적 다중 페더레이션을 구성하였다.
연동시험 결과 위에서 제시된 Table 4와 같이 단일 페더레이션은 최근 3년간 6회의 실제 연합연습의 데이터와 유사하게 구성된 연합연습 모의지원 환경에서 CI의 성능이 충족 여부를 비교 분석하였다. CI를 운용한 다중 페더레이션에서 단말기를 150대 접속시키고 26,000개의 객체를 등록하여 시험한 결과 게임진행 비율은 최대 1:1에서 5.
연습간 페더레이션을 2개 운영하여 단일 페더레이션은 실제 연습을 지원하고, 테스트 페더레이션에서 CI를 적용한 다중 페더레이션을 구축하여 총 6회의 시험을 적용하였다.
우리는 위에서 제시된 CI의 설계 개념과 요구되는 기능을 구현하였다. 전작권 전환 이후 한국군 주도의 연합 연습 모의지원을 위한 다중 페더레이션을 구성하여 연동시험을 하였다.
이를 위해 Fig. 3과 같이 HLA서비스를 2가지로 구분하였다. 1개의 RTI와 1개의 메시지 방식과 1개의 RTI와 n개의 메시지 방식을 검토하였다.
이를 해결하기 위해 Fig. 11과 같이 RTI 내부시간 관점에서 페더레이션에 참가한 Surrogate를 리더(Leader)와 팔로워(Follower) 페더레이트로 구분하였다. 리더의 기능은 메시지를 보낼 때 보내는 시간이 그 메시지의 시뮬레이션 시간으로 업데이트 되는 것이다.
우리는 위에서 제시된 CI의 설계 개념과 요구되는 기능을 구현하였다. 전작권 전환 이후 한국군 주도의 연합 연습 모의지원을 위한 다중 페더레이션을 구성하여 연동시험을 하였다. 또한 연동접속기와 같이 중간 인터페이스 역할을 하는 체계를 개발할 때는 무엇보다도 전반적인 체계의 성능이 저하되지 않도록 개발해야하기 때문에, 그 성능을 확인하기 위하여 연합연습 운용환경과 유사한 환경을 Fig.

성능/효과

연동시험 결과 위에서 제시된 Table 4와 같이 단일 페더레이션은 최근 3년간 6회의 실제 연합연습의 데이터와 유사하게 구성된 연합연습 모의지원 환경에서 CI의 성능이 충족 여부를 비교 분석하였다. CI를 운용한 다중 페더레이션에서 단말기를 150대 접속시키고 26,000개의 객체를 등록하여 시험한 결과 게임진행 비율은 최대 1:1에서 5.9:1 수준을 유지할 수 있었으며 스텝당 이벤트 수는 평균적으로 5,000건 이상을 처리할 수 있었다.
결론적으로 전작권 전환 이후 CI를 적용한 다중 페더레이션이 현재의 단일 페더레이션을 대체하여 연합연습 모의지원을 할 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 연동구조를 가능하게 하는 핵심 기술은 앞에서 제시한 페더레이션간 연동을 위한 다양한 방식 중에 페더레이션 Gateway와 페더레이트 Proxy 방식을 혼용한 방법이라고 할 수 있다. 그래서 연합연습간 요구되는 기능을 기준으로 설계한 특별한 형태의 연동방식을 구현한 페더레이트를 CI라고 명명하였으며, 이는 이질의 FOM과 이질의 RTI를 사용할 수 있는 기능을 포함하여 개발한 체계라고 할 수 있다.
다중 페더레이션 구현을 위한 CI를 개발함으로써 전작권 전환 이후 현재의 단일 페더레이션 연동구조의 단점인 체계 구성의 확장성 미흡과 보안의 취약성을 극복할 수 있었다. Table 6은 CI를 적용한 다중 페더레이션과 단일 페더레이션의 체계구조, 확장성, 보안성 등에 대한 장단점을 비교하였다.
CI를 적용하는 다중 페더레이션과 미적용하는 단일페더레이션의 성능을 비교하기 위해 Table 5와 같이 페더레이션 동기화 시간을 독립표본 검정을 통해 분석하였다. 독립표본 검정결과 CI를 적용하는 다중 페더레이션과과 미적용하는 단일 페더레이션의 동기화 시간 비교 결과 차이가 없음을 확인할 수 있었다.
연동시험 결과 확인한 다중 페더레이션의 CI성능은 현재의 단일 페더레이션 수준의 연합연습 모의지원 능력을 발휘 할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

후속연구

예를 들면 연합연습 페더레이션에 페더레이트 자격으로 참여하고 있는 육군의 여러 가지 모델을 대신하여 이러한 모델들이 연동 운용되는 페더레이션을 구성하고, 새로 개발된 연동접속기를 활용하여 페더레이션 자격으로 연합연습에 참여하는 방법도 가능하다. 또한 미군의 페더레이션과 한국군의 페더레이션을 각각 구성하여 두 개의 페더레이션간 연동으로 연합연습을 지원하기 위한 체계로 발전적 적용이 가능하기 때문에 이를 실행하기 위한 구체적인 연구도 진행되어야 할 것이다.
제시된 여러 가지 연동방식 중에 RTI Broker나 Wire Protocol에 의한 방식은 RTI 개발자 수준의 연동방식이며 이는 상용 RTI를 개발 제공하는 회사에서 특정 운용환경에 부합되도록 개발되어야 하므로 RTI 사용자 입장에서 구현해서 활용하기는 제한된다. 그래서 RTI 사용자 입장에서 비교적 기술적으로 쉽게 접근할 수 있는 방법인 페더레이션 Gateway나 페더레이트 Proxy 방식으로 구현하는 것이 현실적인 방법이다.
향후 추가적으로 연구할 분야는 연동접속기를 이용하여 RTI 변경시 약간의 인터페이스 수정을 통해 다양한 연습환경을 적용할 수 방법에 대한 연구가 필요하다. 예를 들면 연합연습 페더레이션에 페더레이트 자격으로 참여하고 있는 육군의 여러 가지 모델을 대신하여 이러한 모델들이 연동 운용되는 페더레이션을 구성하고, 새로 개발된 연동접속기를 활용하여 페더레이션 자격으로 연합연습에 참여하는 방법도 가능하다.
그러나 현재까지 제시된 방법들은 대부분 개념적 수준의 연구이며, 이를 실제 구현하여 활용할 수 있는 체계를 개발한 사례는 없었다. 현재의 모의구조인 미군 페더레이션에 한미측 모델들이 같이 참여하여 모의지원 구조에서 한미 각각의 페더레이션에과 모델들이 참여하는 다중 페더레이션을 설계하고 구축한다면 한국군이 연합연습을 주도 및 통제할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	HLA란 무엇인가?	HLA는 페더레이션을 구성하는 각 페더레이트의 독립적인 시뮬레이션을 보장하면서, 구성되는 페더레이트간 연동이 가능한 형태로 개발할 수 있도록 지원하는 아키텍처이다. 여기서 페더레이트는 페더레이션에 참여하는 각 군 워게임 모델을 의미하며, 페더레이션은RTI(Run Time Infrastructure)라는 기반 소프트웨어에 의해 구동되는 페더레이트들의 집합체를 의미한다[2-4].
	페더레이트란?	HLA는 페더레이션을 구성하는 각 페더레이트의 독립적인 시뮬레이션을 보장하면서, 구성되는 페더레이트간 연동이 가능한 형태로 개발할 수 있도록 지원하는 아키텍처이다. 여기서 페더레이트는 페더레이션에 참여하는 각 군 워게임 모델을 의미하며, 페더레이션은RTI(Run Time Infrastructure)라는 기반 소프트웨어에 의해 구동되는 페더레이트들의 집합체를 의미한다[2-4].
	단일 페더레이션의 제약사항을 극복하기 위한 방법에는 무엇이 있는가?	따라서 본 논문에서는 이질의 FOM과 RTI를 적용할 수 있는 연동 접속기(Confederation Interface)를 구현하여 전작권 전환 이후 현재의 단일 페더레이션 연동구조의 단점인 체계 구성의 확장성 미흡과 보안의 취약성을 극복할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 실제 연합연습 환경에서의 연동 시험결과, CI를 적용한 체계가 이질의 FOM과 RTI를 사용하여 다중 페더레이션을 구현 할 수 있었다. 결론적으로 CI를 통해 전작권 전환 이후 한국군이 주도할 수 있는 연합연습 모의체계 구축이 가능할 것으로 판단된다.

참고문헌 (11)

K. Fredrick, Creating Computer Simulation System, Prentice Hall, pp 19-26, 1999.
IEEE Std 1516.1-2000. IEEE standard for modeling and simulation (M&S) high level architecture (HLA) - framework and rules.
DMSO, High Level Architecture Run-Time Infrastructure RTI 1.3-Next Generation Programmer's Guide Version 5, 1999.
M. D. Myjak, D. Clark, T. Lake, "RTI Interoperability Study Group Final Report". Simulation Interoperability Workshop, 99FSIW-001, 1999. DOI : https://www.sisostds.org/DigitalLibrary.aspx?showSearchtrue
G. M, G. Shanks, "Hierarchical Federations". Simulation Interoperability Workshop, 99S-SIW-085, 1999. DOI : https://www.sisostds.org/DigitalLibrary.aspx?showSearchtrue
S. L. Cha, The hierarchical federation Architecture for the interoperability of ROK and US Simulation, I/ITSEC. 2004. DOI : https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-540-30583-5_16
G. LI, S. TURNER, W. CAI, B. S. Lee, L. LIU, "An Event Based Design of a Gateway Federate". Simulation Interoperability Workshop, 03S-SIW-046, 2003. DOI : https://www.sisostds.org/DigitalLibrary.aspx?showSearchtrue
J. Dingely, D. Garlanz, C. A. Damonx, feasibility study of the HLA bridge, 2001.
G. M, G. Shanks, "Hierarchical Federations". Simulation Interoperability Workshop, 99S-SIW-085, 1999. DOI : https://www.sisostds.org/DigitalLibrary.aspx?showSearchtrue
M. D. Myjak, S. T. Sharp, "Implementaions of Hierachical Federations", The virtual workshop and HLA Product, 2002.
L. Notagiacomo, B. Steven, A. Polliard, "The High Level Architecture Multilevel Secure Guard Project, Simulation Interoperability Workshop, 12S-SIW-025, 2012. DOI : https://www.sisostds.org/DigitalLibrary.aspx?showSearchtrue

저자의 다른 논문 :

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증