Jeong-Min, Lee;Won-Gi, Lim;Won-Jun, Cho;Yong-Cheol, Kim;Jeung-Sub, Lee
한국컴퓨터정보학회논문지
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제28권3호
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pp.45-58
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2023
KVMF 1.0 프로토콜은 비트 단위의 가변형 메시지 처리를 통해 다양한 무기 체계 간 데이터통신이 가능하도록 표준 메시지와 통신 방법을 정의한 육군 표준 전술 데이터링크 프로토콜이다. 이 프로토콜은 지난 10년간 다양한 육군 무기 체계에 적용되어 왔고, 현대전의 핵심인 NCW(Network Centric Warfare)의 구현을 가능하게 하여 육군의 작전 수행 능력이 한 단계 업그레이드되는데 기여하였다. KVMF 1.0 프로토콜이 적용된 이후, 시간의 흐름에 따라 새로운 기술이 적용된 신규 무기 체계가 도입되었고 신규 무기 체계는 무기 체계의 특성에 따른 새로운 메시지를 탑재하게 되었다. 이에 따라 기존에 전력화된 무기 체계와의 메시지 버전 차이에 따른 호환 문제가 발생하게 되었고 미래의 지속적인 메시지 개정 소요를 고려하면 앞으로도 이러한 문제가 연속하여 대두될 것으로 예상되었다. 따라서 이러한 메시지 호환성 문제를 해결하기 위한 방안이 필요하게 되었고 본 논문에서는 상/하위 버전간 호환성이 보장되는 KVMF 2.0 프로토콜 설계안을 제시하였다. 본 논문에서는 제시한 호환 방안을 소프트웨어로 구현하였으며, 상/하위 버전 간 연동 환경을 구성하여 시험을 통해 설계안이 성공적으로 동작함을 확인하였다. 이를 통해 본 KVMF 2.0 프로토콜 설계안을 무기 체계에 적용하면 기 전력화 체계와의 연동은 물론, 미래의 무기 체계와도 연동할 수 있는 상/하위 버전 간 호환성 확보가 될 수 있을 것이라 기대할 수 있게 되었다.
국방 분야에서 사이버 위협이 증대되면서 무기체계 소프트웨어의 보안이 중요해지고 있고, 현재 국내 무기체계 탑재 임베디드 소프트웨어의 대부분은 보안성이 없는 외산 실시간 운영체제(RTOS) 기반으로 동작하고 있다. 이에 따라 무기체계 임베디드 소프트웨어의 국산화와 보안 강화가 시급한 과제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 보안 RTOS의 무기체계 적용 및 발전 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 국내외 RTOS 및 보안 RTOS 기술 동향을 살펴보고, 현 무기체계 임베디드 소프트웨어의 문제점을 분석하였다. 그 결과 국산화 저조, 사이버 공격 취약성, 유지보수 어려움, 비용 증가, 기술력 축적 기회 상실 등이 주요 문제점으로 도출되었다. 현존 무기체계에 적용된 임베디드 소프트웨어 현황을 조사한 결과, 기동, 화력, 방호, 지휘통제·통신, 함정, 항공 등의 분야에 임베디드 SW가 운용 중이며, 이 중 99%이상이 VxWorks 등 외산 RTOS에 의존하고 있는 것으로 파악되었다. 보안 RTOS의 핵심 기능과 무기체계 적용 가능성을 검토한 결과, 현존 및 미래 무기체계의 사격통제, 항법장치, 비행제어 등 핵심 분야에서 실시간 성과 보안성이 요구되는 영역을 중심으로 적용이 가능할 것으로 전망된다. 다만 성능과 신뢰성 확보, 검증 및 호환성 확보, 정부의 체계적 지원 등이 선결 과제로 제기되었다.
In government procurement programs, cost estimation and analysis support funding decisions and are the basis for other major decisions, too. Such estimating and analyzing the cost of the weapon systems are crucial in execution of the defense budget. However, existing cost estimations and analyses have focused on domestic R&D projects, thus those are not valid in application to foreign weapon acquisitions. This study aims at foreign weapon systems that are acquired from Direct Commercial Sales. Because the data for price estimation of a foreign weapon is usually not available, we suggest a price estimation model based on performance factors of the weapon. In this study, the proper price of the weapon system is estimated using the parametric cost estimating model. Using the data of helicopter-launched anti-tank guided missiles worldwide, we analyze the effect of each performance factor on the weapon system price by regression analysis, and use step-wise and ridge regression analysis to remove multi-collinearity. This study hopefully contributes to more reasonable decision making on proper price of weapons.
본 논문에서는 가변 연속사격 시간을 고려한 근접 방어 시스템(Closed-In Weapon System, CIWS)의 최적 무장 할당 알고리듬에 대해 다룬다. 본 연구에서 근접 방어 시스템의 무장 할당 문제는 혼합정수계획법(Mixed Integer Linear Programming, MILP)을 기반으로 정식화된다. 제안한 방법은 연속사격 시간을 교전 사거리와 관계없이 일정하다고 가정한 기존 연구와 달리 사거리에 따른 요격확률을 바탕으로 가변 연속사격 시간을 고려한다. 따라서 기존의 방법대비 보다 현실적인 교전상황을 반영할 수 있을 뿐만 아니라 표적 대응시간을 향상할 수 있다. 본 논문에서는 가변연속사격 시간이 반영되도록 기존의 혼합정수계획법 기반 무장 할당 문제를 변형시켰으며, 상용최적화 프로그램을 활용한 수치 시뮬레이션을 통해 제안한 방법의 성능을 검증하였다.
Setting RAM target value of a weapon system, which is one of the essential elements when developing a weapon system, should be quantitatively evaluated throughout the development stage. When setting RAM target value of a weapon system, it is very crucial to choose an appropriate methodology along with suitable and available data. In this study, a process for setting RAM target value based on the similar system field data and the conversion factors derived from expert survey is presented. In particular, a method for calculating and applying conversion factors is proposed, which converts similar system operating and maintenance times into those of the weapon system to be developed. A case study of a specific weapon system shows that the proposed RAM target value setting method can be effectively utilized. The proposed RAM target setting method is expected to better reflect the distribution of expert survey responses than the existing method due to the use of skewness for selecting an appropriate statistic and the weighted averages obtained considering expert group's weights of expertise. And therefore it is expected that the proposed method can produce more realistic RAM target value of weapon system.
Interoperability is the key issue in NCW. However, old-fashioned weapon systems have low level interoperability. The representative example is BTCS. Therefore, we apply KVMF R1 to BTCS in order to improve interoperability and testify the effectiveness of how to apply without any changes in existing software. In this paper, we have proposed a message and software architecture design method for applying KVMF to developed weapon system. Finally, it is confirmed that the proposed method is superior to apply KVMF to existing weapon system in a point of verifying how to highly efficiently apply KVMF on existing weapon system.
잠수함과 같은 대형 복합무기체계는 일반적인 무기체계의 램(RAM: Reliability, Availability, Maintainability) 목표 값 설정 방법을 적용 및 검증하는 것은 제한적이다. 잠수함은 소나체계, 무장체계 등 다수의 무기체계로 구성되어 있어 운용형태종합 및 임무(OMS: Operational Mode Summary/MP: Mission Profile)의 다양성, 장비의 복잡성 등의 특성을 갖는 복합무기체계이기 때문이다. 따라서 기존 무기체계의 개발사례 즉, 램 목표 값 설정 사례를 분석하고, 사례에 대한 문제점 및 제한사항을 도출하여 잠수함의 램 목표 값 설정 및 검증을 위한 개선방안을 제시하였다. 또한 잠수함은 다른 무기체계와는 달리 전 세계지역을 운용환경으로 하며, 서로 다른 운용조건 및 정비조건을 가진다. 이런 이유로, 잠수함의 램 목표 값은 구성하는 모든 구성품이 아닌, 임무 필수장비와 임무 중요장비를 중심으로 설정하고 검증해야 한다. 이에 본 연구는 잠수함건조 국방획득사업 추진시 잠수함의 체계 및 장비의 물리적인 성능요구와 더불어, 요구되는 성능 램 목표 값 설정에 대하여 검증하는 방법을 잠수함의 특성을 고려한 현실성 있는 방안을 제시하였다.
무장통제 소프트웨어는 무장체계와 연동하여 함정 전투체계 내 무장 운용을 지원하는 기능을 수행한다. 무장통제 소프트웨어는 무장체계에 의존적이므로 연동 정보 변화에 따라 소프트웨어 수정이 필연적으로 이뤄지는 특성을 가진다. 소프트웨어의 수정은 신뢰성 시험과 같은 검증 단계를 반드시 거쳐야 하므로 개발 비용의 상승을 초래한다. 본 논문에서는 기존 무장통제 소프트웨어의 수정 요소를 최소화하기 위해 무장통제 소프트웨어 표준 아키텍처를 설계하였다. 연동 정보 관리를 위해 휘처 모델(Feature Model)로 공통요소와 가변요소를 구분하였고 디자인패턴 중 전략 패턴(Strategy Pattern)을 적용하여 소프트웨어 구조를 개선하였다. 소프트웨어 평가 실험을 통해 제안한 아키텍처가 기존 무장통제 소프트웨어보다 개발 비용이 감소하고 변경용이성과 재사용성이 향상된 것을 확인하였다.
실 기동 훈련을 기반으로 획득한 데이터는 전투 또는 워게임 모델링 및 시뮬레이션에 중요한 역할을 지니게 된다. 특히 이들 데이터는 무기체계 분석을 위한 중요한 입력자료로 활용하게 된다. 현존하는 분석모델들은 사격시간간격의 평균값을 상수로 지정하여 적용하여 왔으나 사격시간간격은 기존 확률분포 또는 경험분포로 적합하여 사용함이 보다 현실적이라고 할 수 있다. 실제 전장의 데이터를 획득하기 어려운 여건이므로 실기동 훈련으로 획득된 경험 데이터를 활용할 수 있는 방법을 제시한다. 본 연구는 확률과정을 따르는 전투상황을 보다 근접하게 모의할 수 있는 새로운 접근방법 및 기법을 연구하고 비교한다. 이 연구는 다양한 혼합 무기체계, 적정 전투의 규모, 그리고 전술적 측면 등을 포함하는 향후 연구과제의 필요성을 제기하면서 이를 위한 첫 번째 단계에 해당하는 기초연구이다.
무장정확도는 무기체계 획득의 기본 지표가 되는 성능으로 이에 대한 정확한 개념 정립과 시험평가 방법의 설정이 요구된다. 기존의 항공무장의 정확도 시험평가 방법은 무장의 탄착형태를 정확하게 고려하지 않았다. 본 연구는 확률 및 통계기법을 이용하여 최적 CEP 계산법과 각 시험평가 단계별 평가방안을 제시하였다. 먼저, 알려진 여러 무장정확도 계산법 중 항공무장의 탄착형태를 반영하는 최적 CEP 계산법으로 록히드마틴 CEP법과 존슨 CEP법을 추천하며, 시험평가 단계별 최적의 시험평가 방법을 제시하였다. 본 연구결과는 항공무장의 정확도 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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