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칼튼 손상함수를 이용한 주요장비의 취약 면적 산정과 함정 취약성 평가 방법

Assessment of Vulnerable Area and Naval Ship's Vulnerability based on the Carleton Damage Function

大韓造船學會 論文集 = Journal of the society of naval architects of korea, v.55 no.3, 2018년, pp.274 - 280  

이장현 (인하대학교 조선해양공학과) ,  최원준 (대한민국, 합동참모본부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with the calculation of vulnerable areas of critical components required for the assessment of naval ship's vulnerability. Taking into account the effectiveness of threatening weapons, the probability density function of damage was used to assess vulnerable areas or vulnerabilities ...

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문제 정의

  • 계산에 의하면 약 10%의 취약확률로 평가되었다. 다만, 본 예제는 가상의 무기 체계를 대상으로 적용한 것이므로 정량적인 의미보다는 제안한 방법의 적용 가능성을 위한 것이다.
  • 본 연구는 함정의 취약성 분석에 필요한 주요 구성품의 취약 면적을 산정하기 위한 방안을 제시하였다. 취약 면적을 정량적으로 산정할 수 있도록 손상함수를 적용한 효과도 계산법을 이용하였다.
  • 본 절에서는 위협 무기가 파편 효과를 가지고 있는 경우에 대한 손상 확률을 구하고자 한다. 식 (15)과 식 (16)에 상수 \(\alpha\)와 \(\sigma_u\)를 도입하여 정리하면 다음과 같다.
  • 피격에 의한 살상 확률(Probability of kill)을 의미한다. 앞서 언급한 바와 같이 본 연구에서는 취약성과 상대적인 개념인 무기 효과 관점에서 피격 부위에 손상 확률함수(damage function)을 적용하여 주요 구성품의 취약 면적 산출 방법을 제시하고자 한다.
  • 다만, 이러한 무기 효과도 이론을 함정 취약 면적 계산에 적용한 연구나 구체적인 과정을 제시한 연구는 찾아보기 어렵다. 이러한 배경에서 본 연구는 위협 무기 효과도 분석 방법을 역으로 이용하여 구성품의 취약 면적을 산정하는 일관성 있는 방법을 제시하고자 하였다. 위협 무기의 효과 특성에 따라 구성품의 취약 면적을 산정할 수 있는 방법을 제시하고, Kim & Lee(2012)가 제시한 취약성 분석법에 적용하여 가상 함정의 취약성을 평가 결과를 제시하였다.

가설 설정

  • , 2017). 다만, 본 연구는 실 사격 값을 가정하여 사용하였다. 각 손상영역 에서 손상 확률 값을 이용하여 주요 구성품 별 취약 면적은 식 (5)에 의거하여 Table 3에 나타난 바와 같이 산정할 수 있다.
  • 최종적으로는 단순한 계산식을 이용하여 취약 면적을 구할 수 있음을 보였으나, 다중 관통을 비롯한 여러 가지 위협을 고려한 이론적인 전진이 추가로 필요하다고 사료된다. 또한, 예제에 사용된 무기의 효과도 및 함정의 추진기는 정량적인 의미보다는 절차를 제시하기 위하여 모두 가정된 가상의 체계로만 활용하였다. 실제 위협 무기의 여파에 의한 손상 확률함수의 특성 및 위협 무기별 손상확산은 고려되지 않았다.
  • (2012)이 제시한 취약 면적 기반의 취약성 분석 기법을 기반으로 시스템 취약확률을 산정하였다. 비이중화 (non-redundancy)를 가진 장비가 비겹침(non-overlap)으로 가정하여 피격된 i번 구성 요소의 취약성(\(P_{K/h,i}\))를 고려하여 식 (28)과 같이 취약확률(\(P_{K/H}\))을 구하였다.
  • 이를 위하여 Driels (2013)의 무기효과도 분석 방법을 이용하여 손상 확률을 구하고 이를 취약확률로 가정하였다. 앞 장에서 정의한 주요 구성품의 취약 면적(\(A_{vi}\))은 고유의 면적(\(A_\pi\))과 손상 확률로 가정하였다. 따라서 주요 구성품의 취약 면적은 식 (5)와 같이 고유 면적과 위협 무기로부터 발생되는 손상 확률(\(P_{di}\))의 곱으로 표현할 수 있다.
  • 특정한 위치에서 위협 무기에 의한 살상 확률(\(P_k\)) 식 (6) 과 같이 칼튼 손상 함수로 가정하였다 (Lucas, 2003; Driels, 2013). 이는 위협 무기가 피격체의 원점에 도달하였을 때 각 점에서 일어나는 손상 확률(또는 취약성)을 가우시안 분포(Gaussian) 분포로 가정한 것이다. 따라서 식 (6) 은 피격체 원점에 위협 무기가 가해질 때 점(\(x\), \(y\))에서 \(P_k\)값을 의미한다.
  • 본 절은 손상 확률을 이용하여 주요 구성품의 취약 면적 산정 과정을 제시하였다. 이를 위하여 Driels (2013)의 무기효과도 분석 방법을 이용하여 손상 확률을 구하고 이를 취약확률로 가정하였다. 앞 장에서 정의한 주요 구성품의 취약 면적(\(A_{vi}\))은 고유의 면적(\(A_\pi\))과 손상 확률로 가정하였다.
  • 피격체의 손상 확률은 위협 무기가 목표물을 손상시킬 수 있는 확률 척도를 의미한다. 특정한 위치에서 위협 무기에 의한 살상 확률(\(P_k\)) 식 (6) 과 같이 칼튼 손상 함수로 가정하였다 (Lucas, 2003; Driels, 2013). 이는 위협 무기가 피격체의 원점에 도달하였을 때 각 점에서 일어나는 손상 확률(또는 취약성)을 가우시안 분포(Gaussian) 분포로 가정한 것이다.
  • 5는 본 예시에서 가정한 가상 함정의 추진시스템과 주요 구성품을 보인 것이다. 해석의 단순화를 위해 주요 구성품의 위치와 형상은 Fig. 6에 보인 것과 같이 가정하였으며, Table 1은 주요 구성품의 위치(좌표)와 면적 (presented area)을 정리하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
함정의 생존성의 정의는 무엇인가 함정의 생존성은 피격성, 취약성, 회복성의 합으로 정의된다. 취약성은 피격 후 주어진 위협환경에 따른 함정의 손상 정도를 의미하며 (Kim et al.
취약 면적 기반의 취약성 평가방법은 무엇을 이용하는가 여기서, \(P_{K/H}\)는 피격조건에서 전손(Kill)확률 값을 의미한다. 취약 면적 기반의 취약성 평가방법은 주요 구성품의 취약 면적 또는 취약 확률 값을 이용한다. 함정 취약성 평가 절차는 Ball ( 1985), Kim et al.
함정의 생존성 중 취약성은 무엇을 의미하는가 함정의 생존성은 피격성, 취약성, 회복성의 합으로 정의된다. 취약성은 피격 후 주어진 위협환경에 따른 함정의 손상 정도를 의미하며 (Kim et al., 2011), Ball (1985; 2003)이 제시한 취약 면적 기반의 항공기 생존성 평가 방법에서 취약성 평가의 이론적 근거를 찾을 수 있다 (Pei et al.
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참고문헌 (25)

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