[논문]60, 81mm 박격포탄의 저장수명 요인 연구

장수희; 전희주; 조인호; 윤근식; 강민정; 박동수

doi:10.5351/kjas.2018.31.5.611

60, 81mm 박격포탄의 저장수명 요인 연구
A study on the factors affecting shelf-life for 60, 81mm mortar ammunition 원문보기

응용통계연구 = The Korean journal of applied statistics, v.31 no.5, 2018년, pp.611 - 620

장수희 , 전희주 (동덕여자대학교 정보통계학과) , 조인호 , 윤근식 (국방기술품질원) , 강민정 (국방기술품질원) , 박동수 (국방기술품질원)

초록
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ASRP(Ammunition Stockpile Reliability Program; 저장탄약신뢰성평가) 업무는 인적, 물적 문제로 인하여 모든 탄에 대해 주기적 검사 수행이 어려운 실정으로, 저장탄약 수명예측 연구는 효율적인 ASRP 업무 수행에 기여할 수 있다. 본 연구는 2003년 2016년에 수행한 60,81mm 박격포탄약에 대한 ASRP 결과를 기초로 저장수명 요인을 연구하였다. 기존의 수명예측 연구에서 저장기간을 주요 독립변인으로 분석한 연구방법과는 다르게, 탄약고형태, 기상요인 등 저장환경을 독립변인으로 Cox의 비례위험모형을 활용하여 분석하였다. 그 결과 60, 81mm 박격포탄의 저장수명에 영향을 미치는 요인은 탄약고형태, 최고온도 요인, 강수량 요인으로 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Limitations on human and material resources make it is difficult to conduct Ammunition Stockpile Reliability Program (ASRP) tasks for the entire ammunition. Stockpile ammunition life prediction studies can contribute to efficient ASRP tasks. This study assess the shelf-life of ammunition, using survival analysis based on ASRP results for 60mm and 81mm mortar ammunition from 2003 to 2016. Traditional assessments often use solely storage duration as the only main independent variable; however, this assessment used other factors such as ammunition magazine shape and weather factors with the stockpile shelf-life as independent variables to conduct a Cox's proportional hazard model analysis. This was then followed by an assessment of ammunition magazine type, maximum temperature and rainfall factors influence on the shelf-life of 60mm and 81mm mortar ammunition. As a result, the type of ammunition magazine, maximum temperature and the rainfall influence the shelf-life of 60mm and 81mm mortar ammunition.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 2.1. A summary of previous research
표 Table 3.1. Status of data collection
그림 Figure 3.1. Weather and storage environment of ground magazine.
그림 Figure 3.2. Weather and storage environment of igloo magazine.
그림 Figure 3.3. Corrected weather and storage humidity of igloo ammunition data.
그림 Figure 3.4. survival curve for 60, 81mm mortar ammunition using categorical variables.
표 Table 3.2. List of considered weather factors
표 Table 3.3. Result of Cox’s proportional hazard model analysis
표 Table 3.4. Summary table of shelf-life for 60, 81mm mortar ammunition using categorical variables

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 탄약고형태, 기상 등 탄약의 저장환경이 저장탄약의 수명에 영향을 미치는지에 대해 연구하고자 한다. 탄의 특성과 수명이 유사한 60, 81mm 박격포탄의 ASRP 업무 데이터를 확보하여, 이를 토대로 분석을 수행하였다.

제안 방법

60, 81mm 박격포탄약에 대하여 탄약고형태, 생산업체, 기상요인을 독립변수로 하고, 탄두형태를 층화변수로 하여 Cox의 비례위험모형 분석을 진행하였다. Table 3.
기상청 677개 관측지점에서 온·습도 및 강수량 데이터를 수집한 후, 거리 역산가중기법을 활용하여 저장부대 위치에 대한 기상정보를 생성하였다.
다음으로, 비기능시험 결과지 데이터에서 ASRP 시험 대상 로트 중 시료를 추출한 저장부대 정보와 탄약고형태 정보를 활용하였다. 기상청 677개 관측지점에서 온·습도 및 강수량 데이터를 수집한 후, 거리 역산가중기법을 활용하여 저장부대 위치에 대한 기상정보를 생성하였다.
3 이하가 되는 저장년도를 추정하고, 이를 탄의 수명으로 추정하였다. 또한, 고장 수를 분석한 연구를 살펴보면, 고장 수에 대한 분포를 가정하고 저장기간에 따른 누적고장 수를 추정하였다. Table 2.
우선, ASRP 평가결과 데이터에서 로트, 제조년도, 시험년도, 등급 정보를 활용하였다. 로트번호를 이용하여 생산업체 정보를 생성하고, 제조년도와 시험년도를 사용하여 저장기간을 산출하였다. 등급은 비기능등급, 기능등급, 저장분석등급, 추천등급 등이 있으며, 탄의 성능을 시험한 결과인 기능등급이 탄의 수명을 대표한다고 판단하였다.
본 연구에서는 677개 기상청 관측지점에서 1973년부터 2015년까지 43년간의 온도, 최저온도, 최고온도, 습도 데이터를 수집하였고, 역거리 가중치법을 활용하여 탄약고 위치에 대하여 기상정보를 추정하였다. 또한 탄약고 내 실측 온·습도 추정은 기상청 기상데이터를 독립변수로 하는 회귀분석을 사용하였다.
온도의 경우 일별 변화가 없어 3일 이동평균을 사용하였다. 습도의 경우 겨울철에는 이글루형 탄약고의 습도가 기상데이터보다 낮게 나타나며, 여름철에는 이글루형 탄약고의 습도가 기상데이터보다 높게 나타나 여름과 겨울로 구간을 나누어 회귀분석을 진행하였다. Figure 3.
온도의 경우 일별 변화가 없어 3일 이동평균을 사용하였다. 습도의 경우 겨울철에는 이글루형 탄약고의 습도가 기상데이터보다 낮게 나타나며, 여름철에는 이글루형 탄약고의 습도가 기상데이터보다 높게 나타나 여름과 겨울로 구간을 나누어 회귀분석을 진행하였다.
우선, ASRP 평가결과 데이터에서 로트, 제조년도, 시험년도, 등급 정보를 활용하였다. 로트번호를 이용하여 생산업체 정보를 생성하고, 제조년도와 시험년도를 사용하여 저장기간을 산출하였다.
기상청 677개 관측지점에서 온·습도 및 강수량 데이터를 수집한 후, 거리 역산가중기법을 활용하여 저장부대 위치에 대한 기상정보를 생성하였다. 탄약고 저장환경 데이터의 보유기간이 지상형 탄약고(ground magazine)가 약 6개월, 이글루형 탄약고(igloo magazine)가 약 1년으로 데이터 보유 기간이 탄약의 저장기간 대비 짧아 기상정보를 활용하여 저장환경 데이터를 대체하였다. Figure 3.
본 연구에서는 탄약고형태, 기상 등 탄약의 저장환경이 저장탄약의 수명에 영향을 미치는지에 대해 연구하고자 한다. 탄의 특성과 수명이 유사한 60, 81mm 박격포탄의 ASRP 업무 데이터를 확보하여, 이를 토대로 분석을 수행하였다. 본 논문은 제 1장 서론에 이어 2장은 선행연구 및 분석방법, 3장은 실제 데이터에 의한 실증분석을 다루며 4장 결론으로 구성되었다.
3 이하가 되면 매우 불안정한 상태로 개수정비 혹은 폐기하게 된다. 회귀분석을 통해 안정제함량의 한계지점인 0.3 이하가 되는 저장년도를 추정하고, 이를 탄의 수명으로 추정하였다. 또한, 고장 수를 분석한 연구를 살펴보면, 고장 수에 대한 분포를 가정하고 저장기간에 따른 누적고장 수를 추정하였다.

대상 데이터

60, 81mm 박격포탄에 대한 저장환경 및 ASRP 시험 결과 데이터를 국방기술품질원과 탄약사령부로부터 제공받고, 보유 기간이 짧은 탄약고에 대한 온·습도 데이터의 보유 기간이 짧아 이를 대체하고자 기상청에서 기상데이터를 수집하였다.

데이터처리

또한 탄약고 내 실측 온·습도 추정은 기상청 기상데이터를 독립변수로 하는 회귀분석을 사용하였다.

이론/모형

보정된 저장환경 데이터는 특정 지점 기준으로 이상, 이하가 되는 연평균 일수를 산출하여 활용하였는데, 기준이 되는 지점은 시행착오법(trial& error method)에 의해 선정되었다.
본 연구에서는 평균 생존기간을 추정하기 위해 카플란-마이어 추정법 (Kaplan과 Meier, 1958)을 사용하였으며, 생존함수를 추정하기 위해 Cox (1972)의 비례위험모형(proportional hazards models)를 사용하였다.

성능/효과

두 번째로, Cox의 비례위험모형은 생존시간을 T라 하고, 이에 영향을 주는 k개의 공변량 x₁, x₂, . . . , x_k가 있을 때, 위험함수(hazard function)는 아래와 같다.
로트번호를 이용하여 생산업체 정보를 생성하고, 제조년도와 시험년도를 사용하여 저장기간을 산출하였다. 등급은 비기능등급, 기능등급, 저장분석등급, 추천등급 등이 있으며, 탄의 성능을 시험한 결과인 기능등급이 탄의 수명을 대표한다고 판단하였다. 기능등급은 I, II, D등급이 존재하며, I등급 이외에는 모두 탄에 하자가 있음을 의미한다.
최고온도가 31도 이상인 연평균 일수가 23일 미만인 경우에는 이글루형 탄약고보다 지상형 탄약고의 위험률이 낮고, 23일 이상인 경우에는 이글루형 탄약고의 위험률이 더 낮다. 또한, 최고온도가 31도 이상, 강수량이 20.5mm 이상인 연평균 일수가 높으면 위험률이 더 높게 나타났다. 고폭탄의 경우 95% 이상 기능등급 I등급이 나타나는 저장기간은 10–11년이며, 연막 또는 조명탄은 데이터의 수가 작아 분석결과에 대한 신뢰성이 낮다는 한계점이 존재한다.
본 연구에서는 2003–2016년도에 수행한 60, 81mm 박격포탄의 ASRP 평가결과 데이터와 해당 로트에 대한 저장환경 데이터를 분석하였으며, 60, 81mm 박격포탄의 저장수명에 영향을 미치는 요인은 탄약고 형태, 최고온도 요인, 강수량 요인이라는 결과를 도출하였다.

후속연구

본 연구의 연구방법을 직사화기탄, 곡사포탄 등 다양한 개별 품목에 영향을 미치는 요인을 분석하는데 활용할 수 있을 것이다. 그리고 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 저장수명에 영향이 있는 요인에 대한 관리를 통해 저장탄약 성능 유지에 도움이 될 것이며, ASRP 평가 대상 로트 선정 및 시험주기 설정 등 저장탄약 관련 정책 수립에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구의 연구방법을 직사화기탄, 곡사포탄 등 다양한 개별 품목에 영향을 미치는 요인을 분석하는데 활용할 수 있을 것이다. 그리고 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 저장수명에 영향이 있는 요인에 대한 관리를 통해 저장탄약 성능 유지에 도움이 될 것이며, ASRP 평가 대상 로트 선정 및 시험주기 설정 등 저장탄약 관련 정책 수립에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저장탄약신뢰성평가란 무엇인가?	동일 로트라 하더라도 저장과정에서 신뢰성의 차이가 발생하는데, 이는 온도, 습도 등 저장환경에 따른 물리적, 화학적 반응의 차이 때문이다. 따라서 저장탄약의 성능과 안전성을 주기적으로 확인하는 신뢰성평가가 필요하며, 이러한 업무가 저장탄약신뢰성평가(Ammunition Stockpile Reliability Program; ASRP)이다 (Yoon과 Park, 2014).
	박격포탄의 저장수명에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위해 저장환경을 독립변인으로 Cox의 비례위험모형을 활용하였을 때 그 결과는?	기존의 수명예측 연구에서 저장기간을 주요 독립변인으로 분석한 연구방법과는 다르게, 탄약고형태, 기상요인 등 저장환경을 독립변인으로 Cox의 비례위험모형을 활용하여 분석하였다. 그 결과 60, 81mm 박격포탄의 저장수명에 영향을 미치는 요인은 탄약고형태, 최고온도 요인, 강수량 요인으로 분석되었다.
	탄약 부분에서 국방기술품질원의 역할은?	국내에서는 국방기술품질원이 ASRP 업무를 주관하고 있으며, 우리 군이 보유한 저장탄약에 대하여 주기적으로 비기능, 기능, 저장분석 시험 등을 수행하여 탄약의 신뢰성, 사용가능성, 안정성, 성능을 통계적으로 분석·평가한다 (Lee, 2010). 그리고 국방부에서는 이를 근거로 계속저장, 제한사용, 우선불출, 정비, 개수, 폐기 등 탄약의 상태를 결정한다.

참고문헌 (13)

Choi, M. J., Park, H. J., Yang, J. K., and Baek, J. H. (2014). A study on the shelf-life prediction of the domestic single base propellants ammunition: based on 105mm high explosive propellants, Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering, 37, 36-42.

원문보기 상세보기
Cox, D. R. (1972). Regression models and life-tables, Journal of the Royal Statistical Society. Series B (Methodological), 34, 187-220.

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Jung, S. H. and Lee, S. B. (2017). Analysis of ${\Delta}{\Delta}$ guided missile inspection period based on storage reliability, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 18, 592-598.

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Kaplan, E. L. and Meier, P. (1958). Nonparametric estimation from incomplete observations, Journal of the American Statistical Association, 53, 457-481.

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Kim, Y. C., Na, S. E., and Yoon, K. S. (2009). The shelf-life estimation of 30mm cartridge based on the ASRP evaluation data, Journal of the Korean Society for Quality Management, 105-111.
Lee, J. W. (2010). An Introduction to ASRP, Defense & Technology.
Lee, J. W. and Hong, Y. K. (2012). A study on the effective management of artillery ammunition using ASRP data -the case of test interval determination, shelf-life prediction, force effectiveness analysis-, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 13, 4349-4358.

원문보기 상세보기
Lee, J. W., Kim, H. B., Kim, Y. I., and Hong, Y. G. (2011). Prediction of the shelf-life of ammunition by time series analysis, Journal of the Military Operations Research Society of Korea, 37, 39-48.
Lee, S. B., Seo, J. W., Choi, K. S., and Kim, S. B. (2015). The shelf-life prediction of single-base propellants by applying the Kinetic model of n-th order, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 16, 3633-3642.

원문보기 상세보기
Yoon, K. S. and Lee, J. C. (2012). A case study on the reliability assessment of stockpile ammunition, Journal of the Korean Society for Quality Management, 40, 259-269.

원문보기 상세보기
Yoon, K. S. and Park, S. W. (2014). A study on the estimation of shelf-life for 155mm propelling charge KM4A2 using ASRP's data, Journal of the Korean Society for Quality Management, 42, 291-300.

원문보기 상세보기
Yoon, Y. W., Song, G. C., Lee, J. B., and Kim, H. S. (2004). Evaluation report storage environment of ammunition magazine, Ammunition Command.
Yun, J. I., Yi, D. S., Choi, J. Y., Cho, S. I., Park, E. W., and Hwang, H. (1999). Elevation-corrected spatial interpolation for near-real time generation of meteorological surfaces from point observations, The Korean Society of Agricultural Information Science, 1, 28-33.

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].

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