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잠수함 기본설계를 위한 SE 기반 시스템 아키텍처 프로세스

An SE-Based System Architecture Process for Submarine's Basic Design

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.3, 2019년, pp.91 - 99  

신승철 (아주대학교 시스템공학과) ,  박진원 (방위사업청) ,  이재천 (아주대학교 시스템공학과)

초록
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함정은 일반성능, 특수성능, 탑재장비 성능과 관련된 수많은 요구사항이 있으며, 장기간에 걸친 설계 및 건조기간 동안 요구사항은 각 시스템에 반영되고 구현되어야 한다. 요구사항은 설계기간 동안 작성되는 도면, 보고서, 제안요청서, 사양서 등 다양한 문서들을 통해 구체화 된다. 그러나 함정과 같은 복합시스템의 경우 이런 산출물을 통해 요구사항 추적성을 유지하며 요구사항을 관리하는 것에 많은 어려움이 따른다. 함정의 설계 및 건조기술은 오랜 역사 속에 발전되어 왔기 때문에 기존의 문서기반 설계 방식에 익숙하지만, 각종 설계 산출물과 요구사항, 그리고 시스템의 기능, 물리 아키텍처 간 추적성 관리는 어려움이 있다. 함정의 기본설계는 함정 제원 및 성능, 탑재장비 선정 및 배치, 연동 등을 확정하는 중요한 단계이며 시스템 아키텍처 설계 구현을 위한 구체적인 적용 방법 연구를 통해 변화가 요구된다. 따라서 함정 기본설계 단계에 적합한 요구사항 설계 적용을 위한 시스템 아키텍처 설계 방법 연구가 필요하다. 본 논문에서는 요구사항으로 부터 시스템 아키텍처 설계를 수행하고 SE 기반 기술검토 프로세스를 통해 확인하는 방법을 연구하였다. 잠수함 시스템 아키텍처 설계를 위해 요구사항 분석, 아키텍처 설계, 설계 실행 및 통합의 각 단계별 세부 수행사항과 내용을 제시하였다. 이를 통해 효과적인 시스템 요구사항 개발 및 아키텍처 설계가 가능하였으며, 단계별 추적성 관리, 요구사항의 확인 측면에서 효과적임을 확인하였다. 향후 잠수함을 비롯한 다양한 함정에 제시한 프로세스 적용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Naval Ships have a number of requirements related to performance. Naval ship acquisition takes a long time from initial planning to delivery, and various products such as drawings and reports are created. In complex systems, such as naval ships, it is difficult to maintain the required traceability ...

주제어

표/그림 (14)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 SE 기반 기술검토 프로세스를 활용하여 잠수함 기본설계 단계에서의 시스템 아키텍처 설계 방법을 제시하였고 소요군의 원 요구사항의 일부를 예로 들어 아키텍처 설계까지 제안한 방법에 따라 수행하였다.
  • 본 논문은 함정 기본설계 단계에서 요구사항을 시스템 설계에 반영하는 방법을 연구하고, SE 기반 기술검토로 이해관계자가 확인하기 위한 잠수함 시스템 아키텍처 설계 방법을 제시하였다. 논문의 구성은 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 함정 기본설계에 적합한 단계별 시스템 아키텍처 설계를 수행하고 SE 기반 기술검토 프로세스를 활용하여 이를 확인하기 위한 방법을 제시하였다. 그리고 실제 함정 설계에 적용해 봄으로써 이러한 방안을 통해 운용자 요구사항으로부터 함정의 각 시스템 아키텍처 설계에 이르기까지 효과적이고 체계적인 설계 관리가 가능함을 확인하였다.
  • 설계 통합은 요구사항, 기능 및 물리적 요소가 누락, 중복 없이 조합되었는지 확인하는 것을 목표로 한다. 중점 수행사항은 설계된 결과물의 상향 통합, 즉 각 분야 최적 대안의 통합차원의 조합이다.
  • 아키텍처 설계는 요구사항을 기능과 물리적 요소들을 적절히 분해, 분석 및 조합하였는지 확인하는 것을 목표로 한다. 중점 수행사항은 분석된 요구사항을 시스템 기능적 측면, 물리적 측면으로 변환하고, 상위레벨 기능을 하위레벨 기능으로 하향 세분화하는 것이다.
  • 요구사항 계층화를 통해 누락된 요구사항이나 중복 요구사항을 확인할 수 있다. 요구사항을 정의하기 위해 요구사항이 시스템 설계를 위한 요구사항으로 적합한 지 평가하고 확인 한다. 표현의 명확성, 내용의 정확성, 구현 가능성, 설계 독립성, 완전성, 불확실성, 유일성, 검증가능성, 중복성, 연결성, 상충요소에 대한 확인한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
함정은 어떤 단계에 따라 설계 및 건조가 수행되는가? 함정은 설계 관점에서 군의 소요제기에서 시작하여 선행연구, 기본설계, 상세설계 및 선도함 건조, 후속함 건조 단계에 따라 설계 및 건조가 수행된다. 함정작업분 할구조(SWBS, Ship Work Breakdown Structure)에 따라 기본, 선체, 추진, 전기, 지휘 및 탐색, 보기 등의 분야로 구분하며, 설계 초기단계에는 각 분야별로 설계가 수행되기 때문에 통합 관점의 시스템 설계는 한계가 있다.
함정의 기본설계는 무엇인가? 함정의 기본설계는 제시된 요구사항을 구체화하며, 함정의 제원 및 성능, 탑재무기체계 및 장비 배치, 장비 사양, 체계간의 연동 등을 확정하고 함정건조기술사양서 (TLS), 건조사양서를 작성하는 설계이다[7]. 기본설계 결과 작성되는 각 설계 산출물을 기준으로 자료에 의한 시험평가를 충족한 이후 다음단계인 상세설계 단계로 진입할 수 있다.
함정 설계시 상세설계 단계로 진입할 수 있는 조건은 무엇인가? 함정의 기본설계는 제시된 요구사항을 구체화하며, 함정의 제원 및 성능, 탑재무기체계 및 장비 배치, 장비 사양, 체계간의 연동 등을 확정하고 함정건조기술사양서 (TLS), 건조사양서를 작성하는 설계이다[7]. 기본설계 결과 작성되는 각 설계 산출물을 기준으로 자료에 의한 시험평가를 충족한 이후 다음단계인 상세설계 단계로 진입할 수 있다.
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참고문헌 (12)

  1. Y. H. Jeong, H. M. Lee, "System Engineering-based Ship Acquisition Procedure Study" Proc. of the Annual Autumn Meeting, SNAK, pp. 292-296, November, 2011. 

  2. J. H. Shin, "System engineering (SE) based Ship Research and development work manual," DAPA, 2013. 

  3. US. Department of Defense, "Defense Acquisition Guidebook," US. Department of Defense, 2017 

  4. Brian H. Wells, "Applying Systems Engineering to Naval Shipbuilding", Proc. of INCOSE 2006, Vol.16, Issue 1, pp. 1149-1162, July 2006. DOI: https://doi.org/10.1002/j.2334-5837.2006.tb02802.x 

  5. C. Kerns, A. Brown, D. Woodward, "Application of a DoDAF Total-Ship System Architecture in Building a Design Reference Mission for Assessing Naval Ship Operational Effectiveness," in Proc. The ASNE Global Deterrence and Defense Symposium, September 2011 

  6. B. W. Choi, "Problems and Improvements of System Engineering(SE) Application in Ship Acquisition Phase," Military Academic Service Research Report, 2016 

  7. DAPA, "Defense Acquisition Term dictionary," DAPA, 2013 

  8. DAPA Acquisition Policy Bureau, "SE-based technology review meeting guidebook," DAPA, 2017 

  9. S. C. Shin, J. W. Park, J. C. Lee, "Improvement of Basic Design Process for Submarines by Integration of SE-Based Technical Review and Requirements Management Process," Journal of the Korea Academia- Industrial cooperation Society Vol. 19, No. 11, 2018 DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2018.19.11 

  10. DOD, US. "MIL-STD-499B Systems Engineering." US Department of Defense, Washington DC, 1994. 

  11. R. Brouwer, "A framework for systems engineering in ship design from a NATO specialist team perspective," Engineering the Total Ship 2008, 2008. 

  12. Pearce, Paul, and Matthew Hause. "ISO-15288, OOSEM and Model-Based Submarine Design." SETE/APCOSE 2012. 

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