유도제어 시스템 체계 개발의 초기단계에는 운용 효과도 도출 및 요구사항 적합성 검토를 통한 체계 개략사양도출을 위해 효과도 분석을 수행한다. 본 논문에서는 M&S (Modeling & Simulation)를 활용하여 항법센서 성능과 환경영향(조류의 세기와 방향)에 따른 유도제어 시스템의 목표점 도달 정확도에 대한 운용 효과도 분석을 수행한다. 효과도 분석을 위해 6자유도 운동모델, 환경모델, 유도항법제어모델을 구성한다. 항법센서는 관성항법센서(Inertia Navigation Sensor, INS)와 도플러 속도센서(Doppler Velocity Log, DVL)로 구성하고, 환경변수는 조류(current)의 세기와 방향이다. 수치 시뮬레이션 결과는 CEP(Circular Error Probability)와 분산을 이용한 확률분석으로 분석한다. 효과도 분석 결과는 항법센서의 가격을 고려한 비용 대비 효율 분석에 활용하여 가격 대비 높은 성능의 센서 사양을 도출할 수 있다. 본 논문에서는 높은 수준의 INS와 낮은 수준의 DVL을 이용하면 가격 대비 성능이 높은 복합항법센서를 구성한다는 것을 보여준다.
미래의 무기체계 개발은 점점 복잡해지고, 많은 비용이 소요된다. 무기체계 개발을 위해 M&S(Modeling & simulation)기술을 사용하는 것에 대한 관심이 점점 높아지고 있다. M&S기술은 훈련, 전략 수립, 교전수칙, 무기체계 획득 등을 하는데 활용된다. 본 논문에서는 교전급 모델의 운용을 위해 소규모 교전 시나리오 생성 방안을 제시 한다. 생성된 시나리오는 지휘관의 훈련, 체계 운용 분석, 전술 검증을 위해 사용된다. 이 연구에서는 FSA(Finite State Automata)이론과 DFS(Depth First Search)알고리즘을 이용해 시나리오를 생성하는 방법론을 제시하였다. 그리고 제안된 방법론을 이용해 공격함과 정찰함이 교전하는 소규모 교전 시나리오 예제에 적용하였으며 이를 Delta3D$^{TM}$로 가시화 하였다.
무기체계 소요제기부터 연구개발, 시험평가, 운영유지까지 국방 무기체계 획득 전 과정에서 활용하고 있는 국방M&S(Modeling & Simulation)정보를 과학적이고 체계적으로 관리하기 위해 SBA(Simulation Based Acquisition)통합정보체계가 구축·운영되고 있다. 국방 무기체계 획득 전 수명주기에 M&S자원을 적극적이고 효과적으로 활용하기 위해서는 SBA통합정보체계의 효율적인 운영방안이 필요하다. 이를 위해 SBA통합정보체계의 이용현황을 식별하고 운영성과측정을 수행한 결과, M&S자원 활성화와 획득업무 지원을 위해서는 SBA통합정보체계 운영 절차 수립과 더불어 세부적인 제도 마련이 필수적인 것으로 판단하였다. 본 논문에서는 SBA통합정보체계의 효율적인 운영을 위해 국방 M&S 정보관리 현황을 분석하고 국방 M&S 활성화와 체계적인 운영을 위한 정보체계의 개선방안을 제시한다.
한국군은 무기체계획득의 비용, 성능, 일정에 대한 불확실성을 경감하기 위해 모델링 및 시뮬레이션(M&S) 기술과 정보기술을 활용하여, 새로운 전투개념 개발과 무기체계능력을 사전에 검증하고자하는 모의실험기반획득(Simulation Based Acquisition, SBA)을 적극 추진하고 있다. 이를 위해서는 M&S 소프트웨어, 데이터, 문서 등의 M&S 자원(콘텐츠) 확보가 무엇보다 시급하다. 본 논문에서는 2010년 국방 31개 기관을 대상으로 수행한 M&S 자원 보유현황 조사결과를 분석하여 M&S 자원 확보 방향을 제시하였다.
자세제어 M&S(Modeling & Simulation)는 모델링 정밀도에 따라 간단한 자세제어 알고리즘 설계부터 실제 탑재 소프트웨어 검증까지 활용될 수 있다. 본 논문은 CMG 기반 위성 자세제어를 위한 M&S 소프트웨어를 소개한다. 개발된 소프트웨어는 크게 6자유도 모델링과 자세제어 알고리즘으로 나뉠 수 있다. 6자유도 모델링은 CMG 구동기 모델링과 우주환경 모델링(궤도외란/자세외란)을 포함한다. 자세제어 알고리즘은 CMG 모터속도 제어기(내부루프)부터 토크명령생성 및 스티어링 법칙(외부루프)을 포함한다. M&S는 하위 레벨인 CMG 모터제어부터 상위 레벨인 지구관측임무 수행까지 단계적으로 수행되며, 적용 레벨에 따라 3개 모듈로 나뉜다. 본 M&S 소프트웨어는 초기 자세제어 알고리즘 개발을 목표로 개발되었는데, 향후 상세한 위성체/구동기 모델링 및 우주환경 모델링을 반영해 점차 활용 범위를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 선박 추진시스템 설계를 위한 제품정보관리(Product Data Management, PDM) 시스템의 구현 사례를 소개하였다. 객체 지향 모델링 언어(Unified Modeling Language, UML)를 이용하여 중소형 선박 추진성능 추정 시스템을 설계하였으며, 프로펠러의 3차원 디지털 모크업(Digital Mock-Up, DMU)을 중심으로 제품정보를 구축하였다. 또한 설계 과정에 필요한 모델링 및 시뮬레이션(Modeling & Simulation, M&S) 기술을 PDM 시스템과 통합하기 위한 방안을 제안하고, 추진기 및 축계 설계 검증 모델을 동시에 구현하였다. 시스템 개발에는 Open Scene Graph(OSG) 라이브러리 및 객체 지향 시스템 개발 도구를 사용하였다. 최종적으로는, 설계 검증용 M&S 소프트웨어와 PDM 시스템을 연동한 구현 사례를 보임으로써 추진성능 추진 시스템의 개발환경 구축 방안을 제시하였다.
A complex system such as defense systems is in a form of System of Systems (SoS) in which each component is a system being independent of other component systems. Dynamical behavior of SoS is represented by a composition of behaviors of component systems. Thus, a M&S tool/environment would not be efficient for development of heterogeneous models nor for simulation in a centralized environment. Moreover, such an environment restricts reusability and composability. This paper presents an interoperation method for M&S of defense systems as SoS. The approach first develops component system models using tools, each specialized to M&S of each component system. It then interoperates such simulations together to simulate a whole system as SoS. HLA/RTI is employed for such interoperation, which is a DoD/IEEE standard to support interoperation. We will introduce a case study for interoperable simulation of defense systems, which consists of a wargame simulator and a communication simulator.
Zinc-air batteries which has various merits in the aspect of energy density, power density and price relative to lithium based second batteries were extensively investigated recently. To develope and optimize these zinc-air batteries, the method of M&S is so efficient solution to reduce price and time. Therefore, in this paper, after executing mathematical modeling, I optimized the zinc-air battery through the simulation and make bolt-cell and discharge it to compare with simulation result. As a result, predictions are well agreed with experimental results.
우리나라의 국방 분야에서 모델링 및 시뮬레이션의 수준은 외국에 비해 상당히 저조하며, 무기체계의 연구 개발과 획득에서 신뢰성 부분을 해결하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 M&S를 공학적인 차원에서 모델링과 시뮬레이션의 적용 가능성을 제시하고, 향후 효과적인 무기체계의 연구개발과 획득에 적극 활용하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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