DOI QR코드

DOI QR Code

집합기반설계와 유전자알고리즘을 이용한 초기단계 함정설계 최적화

Optimization of Early-phase Ship Design using Set-Based Design and Genetic Algorithm

  • 박진원 (한얼솔루션 통합설계실)
  • Park, Jin-Won (Integrated Design Division, Haneol Solution Co., Ltd.)
  • 투고 : 2019.08.12
  • 심사 : 2019.10.04
  • 발행 : 2019.10.31

초록

함정설계 시에는 초기 운용요구 능력의 불확실성을 고려하여 무수히 많은 대안 중에서 최적의 무장시스템과 플랫폼의 제원을 선정하기 위해서는 시스템적인 접근 방법이 필수적이다. 미 해군은 초기단계 설계 시 최적 설계조합을 시행착오 없이 효율적으로 선정하기 위하여 집합기반 설계를 차기 공기부양정 초기단계 설계에 성공적으로 적용한 바 있다. 집합기반 설계를 적용하기 위해서는 설계조합에 필수적인 모델인 함정통합모델이 필수적이나 아쉽게 현재 실질적인 함정통합모델을 보유하고 있는 국가는 미국, 영국 정도의 극히 일부 국가이며 관련된 기술의 타국으로의 이전도 전혀 허용하지 않고 있다. 본 연구에서는 기존 함정설계 데이터의 벤치마킹을 통해서도 미국을 중심으로 선진화된 최신 설계기법인 집합기반설계가 가능할 수 있도록 유전자알고리즘과 의사결정 방법론인 TOPSIS를 통합한 우리나라의 여건과 역량을 고려한 한국형 집합기반 설계 프로세스를 구축하였으며 현재 연구 및 교육 목적으로 일반에 공개된 DDG-51급 통합함정모델을 이용하여 함정의 무장시스템 초기단계 설계 최적화에 적용하여 제안된 한국형 집합기반설계의 적용 가능성을 검증하였다.

The system-based approach is needed to select an optimal mix of weapon systems and ship platform among a variety of design alternatives with the uncertainties of the initial required operational capability. In the early-phase design, which included a feasibility study and concept design, it is possible to cause problems when a review of the operational concept, database development, and systematic design are not done, thereby producing uncertain and unstable requirements. To select the best solution without trial-and-error, the U.S. navy has applied the set-based method for the early-phase design of a new ship-to-shore connector. The ship synthesis model plays an important role in applying the set-based method, but only a few countries possess this model and have prohibited this model from being transferred to other countries. This paper suggests a set-based method using a genetic algorithm and decision-making theory through benchmarking existing ship data. The algorithm was verified using the DDG-51 class ship synthesis model to optimize the weapon system design, which has been released for research purposes.

키워드

참고문헌

  1. D.J. Singer, N. Doerry, and M.E. Buckley, "What is Set-Based Design?," Naval Engineering Journal, 121(4), pp.1-13, 2010. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1559-3584.2009.00226.x
  2. L. Walter et. al, "Set-Based Design and the Ship to Shore Connector," Naval Engineering Journal, 123(3), pp. 79-92, 2011. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1559-3584.2011.00332.x
  3. A.J. Brown, J. Salcedo, "Multiple Objective Optimization in Naval Ship Design," Naval Engineers Journal, 115(4), pp. 49-61, 2003 DOI: https://doi.org/10.1111/j.1559-3584.2003.tb00242.x
  4. L. Snyder et. al., "AREA DEFENSE FRIGATE. ADF Design 95," Design report, Virginia Polytechnic Institute and State University, U.S.A, 2007.
  5. I. Mahdavi et. al., "Designing a Model of Fuzzy TOPSIS in Multiple Criteria Decision Making," Applied Mathematics and Computation, 206, pp.607-617, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.amc.2008.05.047
  6. N.D. Chakladar and S. Charaborty, "A Combined TOPSIS-AHP-method-based approach for non-traditional machining process selection," Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol.222, No.12, pp.1613-1623, 2009. DOI: https://doi.org/10.1243/09544054JEM1238