An Optimal Investment Planning Model for Improving the Reliability of Layered Air Defense System based on a Network Model

다층 대공방어 체계의 신뢰도 향상을 위한 네트워크 모델 기반의 최적 투자 계획 모델

This study considers an optimal investment planning for improving survivability from an air threat in the layered air defense system. To establish an optimization model, we first represent the layered air defense system as a network model, and then, present two optimization models minimizing the failure probability of counteracting an air threat subject to budget limitation, in which one deals with whether to invest and the other enables continuous investment on the subset of nodes. Nonlinear objective functions are linearized using log function, and we suggest dynamic programming algorithm and linear programing for solving the proposed models. After designing a layered air defense system based on a virtual scenario, we solve the two optimization problems and analyze the corresponding optimal solutions. This provides necessity and an approach for an effective investment planning of the layered air defense system.

본 연구는 대공위협에 대한 생존성 향상을 위한 다층 대공방어 체계의 최적 투자 계획 모델을 고려한다. 최적화 모델 수립을 위해 다층 대공방어 체계를 네트워크 모델로 표현하고, 가용 예산이 제한되어 있는 상황 하에서 대응실패 확률을 최소화하기 위해 각 방어무기에 대하여 투자여부를 결정하는 모델과 연속적인 투자가 가능한 모델을 각각 제시한다. 비선형 형태의 목적함수를 로그함수를 통해 선형화하였으며, 제시된 최종 모델의 해법으로서 동적계획법 알고리즘과 선형계획법을 제안한다. 가상의 다층 대공 방어 상황을 설정한 후, 두 가지의 최적화 모델에 대한 최적해를 도출하고 그 결과를 분석하였다. 이는 다층 대공방어 체계의 신뢰도 향상을 위한 효과적인 투자 계획 수립의 필요성 및 접근방법을 제시한다.