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함정의 다기능레이더(MFR) 자원할당 방안에 관한 연구
A Study on Resource Allocations of Multi Function Radar in a Warship 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.28 no.1, 2019년, pp.67 - 79  

박영만 (해군사관학교 국방경영학과) ,  이진호 (해군사관학교 국방경영학과) ,  조현진 (해군사관학교 전기전자공학과) ,  박경주 (해군사관학교 해양학과) ,  김하철 (해군사관학교 전기전자공학과) ,  임요준 (해군사관학교 군사학과) ,  김해근 (해군사관학교 작전학과) ,  이호철 (국방과학연구소 함정전투체계개발단) ,  정석문

초록
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다기능레이더(MFR)를 장착한 함정의 작전수행은 적의 위협에 대한 징후를 바탕으로 위협의 정도를 판단하고 이를 바탕으로 MFR 자원을 위협별로 할당하는 것으로 작전을 시작한다. 본 연구는 MFR 탐지체계를 가진 함정의 임무 시작 시 필요한 위협별 MFR 자원할당 문제에 대하여 시뮬레이션을 이용한 기법과 Greedy 기법을 이용한 MFR 자원할당 방안을 제시하여 그 결과를 비교분석하였다. 분석시 자원할당에 따른 탐지확률 함수가 선형인 경우와 지수형인 경우를 고려하여 실험을 수행하였다. 실험 결과 시뮬레이션 기법과 Greedy기법의 결과는 서로 비슷한 자원할당 결과를 보여주고 있으며, Greedy 기법은 시뮬레이션 기법에 비하여 그 수행시간이 아주 짧아 실제 임무 수행 시에 이용 가능한 기법으로 판단된다. 여러 가지 위협의 정도에 대해 Greedy 기법을 이용하여 MFR 자원할당 결과를 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A warship equipped with Multi Function Radar(MFR) performs operations by evaluating the degree of threats based on threats' symptom and allocating the resource of MFR to the corresponding threats. This study suggests a simulation-based approach and greedy algorithm in order to effectively allocate t...

주제어

표/그림 (27)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 각 위협에 대하여 함정생존율을 향상하기 위한 효율적인 MFR 탐지체계 운영방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 탐지확률과 MFR 자원할당 절차 수립에 필요한 여러 가지 변수는 Table 1과 같다.
  • 즉, 위협이 발생한 경우에는 위협에 대한 탐지가 곧 함정의 임무수행을 위한 중요한 요소이며 위협이 발생하지 않으면 함정의 임무수행에 특별한 장애는 없는 것으로 간주할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 함정에 대한 위협의 발생유무와 상관없이 안전하게 주어진 임무를 완수하고 귀환할 수 있는 함정생존율을 중요한 임무효과 측정단위로 제시하였다.
  • 선형 탐지확률 함수의 계수 a 값은 비교 기준으로 사용하기 때문에 세 위협 모두 1로 설정하였으며, 실제 MFR 탐지확률 함수와 유사한 형태인 지수형 탐지확률 함수 계수 b값은 위협 표적별 레이다반사면적(RCS: Radar Cross Section, 이하 RCS)의 크기를 고려하여 대공, 대함, 대잠위협별로 각각 4, 6, 2로 설정하였으며 이는 보안 등의 이유로 위협 표적별 RCS 실제값을 적용하지 못하고 상대적인 크기만을 고려한 탐지확률 함수를 사용하였다. 또한, 실제로 MFR 자원할당 시에는 전력이나 장비부하 등 운영비용이 발생할 수 있으나, 본 연구에서는 자원할당 관련 비용은 없는 것으로 간주하여 MFR 자원을 100% 할당하는 방안에 대하여 실험을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 MFR 탐지체계를 가진 함정의 임무 수행 시 필요한 위협별 MFR 자원할당 문제를 다루었다. MFR 자원할당은 적의 징후로부터 각 위협의 정도를 예측한 경우 시뮬레이션을 이용한 기법과 Greedy 기법을 이용한 두 가지 MFR 자원할당 방안을 제시하여 그 결과를 비교·분석하였다.
  • 본 연구에서는 최근 신형 수상함에 탑재되어 다양한 위협에 대한 탐지체계로 활용되고 있는 다기능레이더의 효율적인 운용방안에 관하여 연구하였으며, 특히, 함정 작전 수행 시에 가장 먼저 결정해야 하는 MFR 자원할당 문제에 대하여 MFR 자원할당량에 따른 탐지능력을 고려하여 함정생존율을 최대로 하는 효율적인 MFR 자원할당 방법에 관하여 연구를 수행하였다. 논문의 구성은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MFR의 단점에는 무엇이 있는가? 1과 같이 다양한 기능을 가지는 다수의 임무를 신속하고 유동적으로 전환하며 처리할 수 있다. 그러나 이러한 다기능을 수행하는데 있어 한정된 시간 안에 신속히 대응해야 한다는 점과 레이더의 각 임무가 처리되는 시점에 따라 표적의 탐지율과 추적 성능이 결정되므로, 임무들이 수행될 시간과 순서를 효율적으로 결정할 필요성이 상존한다. 따라서 임무를 어떠한 순서와 빈도로 처리하고 레이더의 자원을 어떻게 효율적으로 분배할 것인가 하는 문제가 대두되고 있다.
함정의 전투체계란? 함정의 전투체계는 각종 센서 및 무장 등 많은 체계들이 유기적으로 연결되어 해상에서 전투를 수행하는 복합 체계(system of systems)이다. 그뿐만 아니라 첨단 과학 기술의 발전과 함께 각각의 체계는 갈수록 고도화, 정밀화되고 있으며, 이러한 복합체계를 효율적으로 통제하고 효과적으로 운용하기 위해서는 운용자의 영향이 매우 큰 의사결정 중심의 시스템이라고 할 수 있다(Lee et al., 2018).
함정의 탐지체계는 무엇으로 구분될 수 있는가? 복합체계로 구성된 함정의 여러 체계 중 센서를 통한 최초 탐지를 통해 이 후 단계에서 전투수행을 지속적으로 가능하게 하는 탐지체계의 역할은 무엇보다 중요하다고 할 수 있다. 함정의 탐지체계는 크게 소나 및 레이더 체계로 구분될 수 있다. 소나는 수중에서 함정, 잠수함 및 어뢰 등이 방사하는 음향을 탐지하는 것이며, 레이더는 대함 및 대공 표적에 대한 탐지·추적을 통해 위협이 되는 표적을 지속해서 감시하고 제거하기 위한 정보를 제공하는 체계이다.
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