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ISSN : 2005-0461(Print)
ISSN : 2287-7975(Online)
Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering Vol.43 No.3 pp.68-76
DOI : https://doi.org/10.11627/jkise.2020.43.3.068

A Methodology for the Ship System Integration with Open Architecture : Focusing on the Total Ship Computing Environment based Architecture Building and Validation

Gang-Soo Park, Byeong-Chun Yoo, Kyeongtaek Kim, Bong-Wan Choi†
Department of Industrial Engineering, Hannam University
Corresponding Author : bwchoi@hnu.kr
06/08/2020 25/09/2020 26/09/2020

Abstract


In a series of recent launch tests, North Korea has been improving the firepower of its missiles that can target South Korea. North Korea’s missiles and submarines are capable of threatening targets in South Korea and are likely faster and more covert than the systems previously seen in North Korea. The advanced threats require that ROK Navy should not only detect them earlier than ever but also response quicker than ever. In addition to increasing threats, the number of young man that can be enlisted for military service has been dramatically decreasing. To deal with these difficulty, ROK navy has been making various efforts to acquire a SMART warship having enhanced defense capability with fewer human resources. For quick response time with fewer operators, ROK Navy should improve the efficiency of systems and control tower mounted on the ship by promoting the Ship System Integration. Total Ship Computing Environment (TSCE) is a method of providing single computing environment for all ship systems. Though several years have passed since the first proposal of TSCE, limited information has been provided and domestic research on the TSCE is still in its infancy. In this paper, we apply TSCE with open architecture (OA) to solve the problems that ROK Navy is facing in order to meet the requirements for the SMART ship. We first review the level of Ship System Integration of both domestic and foreign ships. Then, based on analyses of integration demands for SMART warship, we apply real time OA to design architecture for TSCE from functional view and physical view. Simulation result shows that the proposed architecture has faster response time than the response time of the existing architecture and satisfies its design requirements.



개방형 구조(OA)를 이용한 함정체계통합 구축 방법론 : 통합함정컴퓨팅환경(TSCE)기반 아키텍처 구축 및 검증을 중심으로

박 강수, 유 병천, 김 경택, 최 봉완†
한남대학교 산업공학과

초록


    1. 서 론

    함정체계통합(Ship System Integration)이란 통합함정컴 퓨팅환경(Total Ship Computing Environment 이하 TSCE) 을 기반으로 함정에 탑재된 항해ㆍ통신체계, 전투수행체 계, 기관 및 손상통제체계 등을 유기적으로 통합하여 운용 성 및 전투성능을 극대화하는 것이며, TSCE는 컴퓨터 혹 은 소프트웨어의 아키텍처를 원하는 대로 추가, 교환, 개 선이 가능토록 설계된 구조를 의미하는 개방형 구조(Open Architecture, 이하 OA)를 기술적 기반으로 하고 있다[17, 18].

    함정체계통합개념이 최근 급격히 등장하게 된 배경은 신형 탄도탄, 잠수함 등 다양하게 변화하고 있는 위협요소 에 대한 대응시간 감소에 적응하기 위하여 탐지ㆍ추적 관련 빅데이터의 실시간 처리능력 향상과 레일건(Rail Gun)ㆍ레 이저포(Laser Gun)와 같은 고에너지 무기체계의 함정탑재에 따른 에너지 고효율을 추구하고, 운용체계의 자동화 및 효율 화를 통한 함정 승조원 감축이 필요하기 때문이다[16].

    이러한 추세에 맞춰 한국해군은 최근 미래에 요구되 는 전투수행 능력을 개선하고, 승조원의 감축을 위한 함 정체계통합 방안에 관한 연구를 추진하고 있다[15, 16]. 과거 함정의 무장체계와 전투체계를 국외로부터 직구매 하던 시기와 비교하여 최근 대부분 전투체계와 장비를 국산화하여 컴퓨팅환경기반 함정체계통합을 준비할 수 있게 됨에 따라, 신형 탄도탄, 잠수함 등의 위협에 보다 실시간적으로 대응할 수 있는 개방형 구조(OA)의 전투 체계와 표준화․자동화된 탑재 장비의 체계통합을 통한 SMART 함정을 건조할 필요성이 제기되었다[7, 20]. 그 러나 전투체계 등 탑재 장비가 국내개발ㆍ국외구매가 혼 재되어 있던 시기 체계통합은 전투체계(Combat System) 위주로 추진되었으며, TSCE기반의 체계통합 관련 연구 는 기초연구 수준으로 함정건조 시 적용하기에는 미흡한 실정이다[6].

    이에 본 연구에서는 한국해군이 추진하고자 하는 함정 전체에 대한 체계통합을 효율적으로 지원하기 위한 TSCE 기반의 함정체계통합 방법론을 제시한다. 세부적으로는 첫 째, 국내ㆍ외 함정의 체계통합 수준, 적용실태 및 사례 등을 살펴본 후, 둘째로 시스템엔지니어링(System Engineering, 이 하 SE) 프로세스를 적용한 함정체계통합 요구조건을 기술 적인 관점에서 검토하여 한국해군이 앞으로 함정 획득 시 장ㆍ단기적인 체계통합 추진 방향을 제시하고, 셋째로 한 국해군에 맞는 TSCE기반 함정체계통합 아키텍처를 설계 하였으며, 마지막으로 ARENA를 이용한 시뮬레이션을 통 해 제시된 아키텍처가 요구조건을 만족하는지 검증한다.

    2. 국내ㆍ외 함정체계통합 수준 분석

    한국해군은 대형수송함(Landing Platform Experimental; LPX) 이후 신조 함정에 국내개발 전투체계를 탑재 중이고, 이미 주요 무기체계와 탐지 장비는 국산화가 완료 단계에 있다. 그러나, 전투체계를 제외한 타 체계는 별도의 통제체 계를 운용하는 수준으로 함정체계통합 수준은 미국을 비 롯한 타 선진국에 비해서 낮은 편이다. 즉, 각 시스템의 독 립적 구성으로 상호운용성(Interoperability)이 제한되어 고장 또는 피격 시 유연한 대처능력 및 생존성이 낮으며, 시스템 별 별도의 컴퓨팅 자산이 운용되어 활용률이 낮다[6].

    함정체계통합 수준은 <Figure 1>과 같이 5가지 유형으 로 정의하고 있다. Level 1은 단순한 신호 및 정보를 교 환하고, 개별장비 콘솔을 통해 대상 장비를 통제하는 수 준이며, Level 1+은 시스템 콘솔을 경유하여 신호 및 정 보를 통제하는 수준이고, Level 2~4는 전투체계에서 직 접 신호 및 정보를 통제하는 수준을 의미한다[16].

    미 해군은 전체적인 함정체계통합 수준이 매우 높은 편으로 최신 함정인 줌왈트구축함(DDG-1000) 및 연안 전투함(Littoral Combat Ship, 이하 LCS)을 건조함에 있어 TSCE기반 및 모듈형 연동개념의 체계통합을 추진하고 있다[1, 2, 16]. 줌왈트구축함은 함정 운용개념에서 요구 된 대지공격용 무기체계 운용을 위해 필요한 전력공급이 기존대비 5~10배, 기존 함정 대비 약 8만 건으로 8~20배 늘어난 지휘통제신호 처리능력 개선을 위해 TSCE기반의 체계통합을 적용하고 있으며, 기관통제체계(Engine Control System, 이하 ECS)를 위한 신호처리 소요를 고려하여 TSCE 및 ECS 네트워크를 <Figure 2>와 같이 분리 구축하였다 [8, 13].

    연안전투함은 연안 작전 시 다목적 임무수행을 위해 특정 임무에 필요한 장비를 모듈식으로 개발하여 교체ㆍ 탑재 운용 가능토록 하였으며, 개방형 모듈구조를 기반 으로 전투체계와 임무형 모듈을 로컬 네트워크 연동체계 로 구축하였다. 이는 기존 함정의 하드웨어 및 소프트웨 어 모듈 표준화를 통한 체계통합 방안을 적용한 것이다 [14, 18, 20].

    유럽해군은 TSCE 수준의 시스템통합 대신 통합함교 (Integrated Bridge, 이하 IB) 및 다기능 콘솔로 무기체계 및 장비를 연동형으로 통합하여 임무를 수행 중이나 추 진ㆍ무장ㆍ항해체계에 대한 연동 불안정으로 시스템 중 단 등 다수 문제점이 노출되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 TSCE 기반의 함정체계통합 기술을 개 발할 예정이다[6, 9, 10].

    아시아해군은 싱가포르 해군의 통합통제실(Integrated Control Center; ICC), 미 해군 TSCE와 유사한 중국 해군 의 통합체계와 같이 미국의 전투체계를 모방하거나 직 구매하여 사용하는 수준으로 TSCE 개념은 아직 적용되 지 않은 것으로 판단된다. 또한 전투의 효율성 개선 및 인력감소를 위한 개방형 구조(OA)나 장비의 표준화, 통 제체계 통합 및 자동화를 추진 중인 것으로 판단된다 [16, 19].

    이와 같이 세계의 해군들은 미국의 TSCE를 면밀히 연 구하여 그 효과를 인정하고 이에 대한 연구 및 기술개발 을 추진하고 있다.

    3. TSCE 적용 함정체계통합 아키텍처 설계

    3.1 아키텍처 개발 프로세스

    본 연구에서는 1969년 미 공군에서 정부와 계약자 간 의 국방사업 지원을 위하여 군사표준으로 개발된 시스템 엔지니어링(SE) 프로세스인 MIL-STD-499를 적용하여 함 정체계통합 아키텍처 개발 프로세스를 <Figure 3>과 같이 3단계로 구분하여 적용하였다[5, 11].

    1단계는 요구성능을 분석하는 단계로 아키텍처 설계 를 위한 요구배경 분석, 운용 요구성능 및 임무 분석, 요 구성능 정의, 기능분석 등으로 구성된다. 2단계는 기능아 키텍처를 분석하는 단계로 기능아키텍처의 하부체계 할 당 등을 위한 하부시스템 분석, 하부 기능아키텍처 분석 등으로 구성된다. 3단계는 물리아키텍처를 분석하고 통 합하는 단계로 기능아키텍처를 물리아키텍처로 구현시 키고 물리아키텍처 내ㆍ외의 인터페이스를 분석한다[5].

    3.2 요구성능 분석(Requirement Analysis)

    아키텍처를 설계하기 위하여 함정체계통합에 적용할 요구성능 분석이 필요하다. 이 절에서는 함정체계통합 요 구배경과 요구조건을 분석하여 요구성능을 제시한다.

    3.2.1 함정체계통합 요구성능

    함정체계통합이 필요하게 된 배경은 다음과 같다. 대외적 으로 동북아 지역의 주요 국가들은 핵, 탄도미사일, SLBM 등 첨단무기를 이용하여 전쟁 수행능력을 향상시키고 있으며, 복합 전 수행이 가능한 통합전투체계(Integrated Combat System; ICS)를 추구하는 추세이다[6, 11, 12]. 그리고, 대 내적으로 ‘국방개혁 2.0 기본계획’으로 군이 첨단화ㆍ대형 화되는 반면 상비병력의 감소추진으로 가용병력의 제한에 따른 대책이 요구되고 있다[4].

    함정체계통합 요구성능은 앞서 설명한 대내ㆍ외적인 필요 배경을 근거로 하여 설정되었으며 이를 충족하기 위 해 첫째, 대탄도미사일전ㆍ대잠전 등 비대칭 전력에 대한 대응능력을 강화할 수 있어야 하며, 둘째, 표준화된 컴퓨 팅 환경을 함정 내 모든 시스템에 공통 적용하는 즉, 개방 형 구조(OA)의 TSCE를 기반으로 고속ㆍ대용량 자료처리 능력을 보유한 신개념의 함정체계통합을 통해 대탄도미 사일전ㆍ대공전ㆍ대함전ㆍ대잠전을 동시에 복합적으로 수행이 가능해야 한다. 마지막으로 운용 요원의 최소화가 가능해야 한다[16].

    3.2.2 함정체계통합 요구조건

    함정의 개별 통제체계의 통합운용이 이루어져야 함정 체계통합 요구성능을 만족시킬 수 있다. 미래함정은 궁극 적으로 완전통합 방식의 통합통제방식이 적용되어야 하 나, 현재의 함형별 운용개념, 체계통합 개념, 기술 수준 등을 고려하면 완전통합 방식으로의 일괄 적용은 단기간 으로는 불가능하다. 따라서, 완벽한 함정체계통합을 위해 서는 부분통합에서 완전통합으로 단계적이고 진화적인 체계통합 방식 적용이 필요할 것으로 판단된다[20]. 이를 위해서는 기술적 관점에서 요구조건을 만족하는 작전운용 성능(Required Operational Capability, 이하 ROC)을 장ㆍ 단기적으로 반영한 함정통제체계를 구성해야 한다.

    (1) 단기적 작전운용성능(ROC) 반영요구조건

    개방형 구조(OA) 기반의 함정통제체계 통합수준 확보 를 위한 단기적 작전운용성능(ROC) 작성 기준은 첫째로 개방형 기술에 대한 표준 및 가이드라인(Guide line)준수 와 함형별 탑재 통제체계의 하드웨어와 소프트웨어에 대한 적정 수준에서의 표준화 적용 등 개방형 구조(OA) 기반 의 함정통제체계 통합성을 확보하는 것이다. 둘째로 함교 및 전투정보실(Combat Information Center; CIC) 인접 배 치를 통한 함정통제소 부분 통합통제 방식 적용, 기관조 종실(Machine Control Room; MCR) 개별통제 등 통합통 제에 따른 함정통제소의 효율적 배치 및 운용 등이 있다.

    기술적/부수적 성능상의 체계통합 수준 설정을 위한 기 준은 첫째로 상호운용성, 호환성 및 연동성을 위한 표준 화된 공통 프로토콜을 적용하며, 둘째로 개방형 통합 아 키텍처 설계를 적용하여 하드웨어, 운영체제, 미들웨어, 기반/응용 소프트웨어를 설계하고, 셋째로 사이버전 대비 암복호화(Encryption/Decryption) 기술을 적용한다[20].

    (2) 장기적 작전운용성능(ROC) 반영요구조건

    함정통제체계의 개방형 구조(OA) 기반 TSCE구축을 위한 장기적 작전운용성능(ROC) 작성 기준은 첫째로 단 기적 작전운용성능(ROC) 작성기준에 추가하여 함정 통 제체계의 통합통제 운용 방식을 반영하되, 함정 네트워 크에 대하여 보안망-비보안망으로 물리적 분리를 구축한 다. 둘째로 전투체계/C4I체계/통합함교(IB)체계/기관제어 체계에 대한 공통컴퓨팅환경을 구성한다.

    기술적/부수적 성능상의 체계통합 수준 설정을 위한 기준은 단기적 반영요구조건에 추가하여 운용자 임무수 행별로 기능전환이 가능한 공통 다기능 콘솔 설계구현과 데이터 공유환경 및 자원관리 기능을 구축하고 마지막으 로 강화된 고성능 처리장치 및 GPU(Graphic Processing Unit)기반 그래픽 성능을 구현한다[20].

    3.3 기능아키텍처(Functional Architecture) 설계

    하부시스템들의 기능과 상호작용을 아키텍처로 도식화 한 것을 기능아키텍처라 하며, 각각의 하부시스템들이 어 떻게 연동되어 주어진 임무를 수행하는지를 나타낸다[5].

    3.3.1. TSCE 미적용 기능아키텍처

    함정체계통합 이전의 기능아키텍처는 현재 한국 해군 이 보유하고 있는 구축함 전투체계를 기준으로 <Figure 4>와 같이 기능아키텍처를 구현한다. 이때, 대탄도미사 일전ㆍ대공전ㆍ대함전에서의 전투체계 위주의 기능아키 텍처를 전체적으로 살펴보면 다음과 같다. ① 표적이 함 정에 접근하게 되면 탐지 센서에서 표적을 접촉하고 추 적을 시작한다. ② 표적의 추적정보가 최신화되고 수집 된 표적정보를 바탕으로 C2체계에서 적성여부 판단 및 위협평가가 표적식별/지정단계에서 이루어진다. ③ 표적 이 적성으로 판별되었을시 교전명령을 생성하게 되며 교 전명령에 따라 교전계획이 이루어진다. ④ WCS에서는 무장 발사준비 및 표적을 해당 무장에 할당 후 교전이 이루어지는 과정을 거치게 된다.

    3.3.2 TSCE기반 함정체계통합 기능아키텍처 설계

    <Figure 3>에 도시된 바와 같이 시스템엔지니어링(SE) 프로세스 2단계에서 기존 함정 전투체계 기능아키텍처를 개선하기 위해서는 1단계 요구성능분석 결과를 바탕으로 TSCE기반 함정체계통합 기능아키텍처가 제시되어야 한다.

    함정체계통합 기능아키텍처는 대탄도미사일전ㆍ대공전ㆍ 대함전에 대한 동시 교전능력 향상, 지휘/통제(Command & Control; C2)ㆍ무장통제체계(Weapon Control System; WCS) ㆍSensor ControlㆍShip Controlㆍ통합함교체계(Integrated Bridge System; IBS) 등의 대용량 자료처리능력 향상과 대 응시간 감소를 위해 함정에 탑재된 여러 가지 통제체계를 하나의 통합된 컴퓨팅환경 내에서 통합하여 운용할 수 있 어야 한다. 또한, 기술변화에 따라 신속하게 대응할 수 있 는 네트워크의 고도화 및 TSCE기반의 함정 임무체계(Ship Mission System)[12]가 반영되어야 한다. 요구성능이 반영 된 기능아키텍처를 설계하면 <Figure 5>와 같이 구현할 수 있다. 결론적으로 TSCE미적용시와 비교시 C2, WCS 등이 각각의 통제체계별 독립적인 운용을 하는 기능구조에서 TSCE기반 함정체계통합 이후에는 함정임무체계(SMS)의 컴퓨팅 능력을 공통으로 운용하는 기능구조로 변화된다.

    3.4 물리아키텍처(Physical Architecture) 설계

    물리아키텍처란 기능아키텍처의 논리흐름에 따라 각각 의 해당되는 기능별 장비들을 연결시키는 과정이다. 이때 각 기능별로 요구되는 성능에 만족하는 장비와 연결을 하 고 장비 간 인터페이스 및 시스템 통합 간 제한사항 등을 고려해야 된다[5].

    3.4.1 TSCE 미적용 물리아키텍처

    함정체계통합 이전의 기능아키텍처를 활용하여 현재 한국 해군이 보유하고 있는 구축함 전투체계의 물리아키 텍처를 <Figure 6>과 같이 도출할 수 있다.

    전투체계의 교전 프로세스는 표적탐지, 표적지정, 표 적식별, 위협평가, 교전계획 및 무장할당, 사격통제, 무장 발사, 무장유도, 교전평가의 과정을 거친다. 여기서 각각 의 단계에서 요구성능에 만족하는 장비와 기능의 연결이 필요하다.

    3.4.2 TSCE기반 함정체계통합 물리아키텍처 설계

    3.2.1절의 함정체계통합 요구성능을 만족하기 위해서는 고속ㆍ대용량 자료처리 능력 및 개방형 구조(OA)인 TSCE 기반으로 단계별 기능아키텍처와 연결되어 있는 개별 단 위체계가 통합되어 신속하고 정확한 요격문제 해결과 함 정 임무 수행이 가능하고, 함 운용통제관이 전투지휘관과 동일장소에서 협업을 가능하게 만드는 강력한 함정 임무 체계(Ship Mission System)를 물리아키텍처에 구현시켜야 한다.

    TSCE기반의 함정체계통합 요구성능을 만족하는 기능 아키텍처를 활용하여 물리아키텍처를 <Figure 7>과 같이 구현할 수 있다.

    4. TSCE적용 후 함정체계통합 아키텍처 검증

    4.1 함정체계통합 아키텍처 모델링

    대탄도미사일ㆍ대공ㆍ대함ㆍ대잠 표적 등에 대하여 동 시에 수행할 수 있도록 표준화된 TSCE기반의 함정 임무 체계(Ship Mission System)를 반영한 함정체계통합(Ship System Integration) 구축결과를 검증하기 위해서 기존 함 정 전투체계를 모델링하여 함정체계통합 아키텍처를 구 축한 모델링과 비교 분석하였다. 함정체계통합 아키텍처 구축결과에 대한 검증을 위한 모델링은 ARENA 16.0을 활용하였으며, 결과는 신뢰도 확보를 위해 300회 수행한 결과의 평균이다.

    기존 함정 전투체계와 TSCE를 적용한 함정체계통합 아키텍처를 ARENA 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 모델링 하면 각각 <Figure 8>, <Figure 9>와 같이 표현할 수 있다. <Figure 8>은 지휘/통제(C2)ㆍ무장통제체계(WCS) 등이 복잡한 전투체계 내에서 각각 독립적으로 운영되는 모습을 <Figure 9>는 TSCE기반으로 한 함정임무체계(Ship Mission System)내에서 통합되어 운영되는 모습을 나타내 고 있다.

    4.2 입력데이터 설정

    본 연구에서는 기존 함정 전투체계와 함정체계통합 구 축결과를 비교분석을 위하여 대공ㆍ대함 레이더, 소나의 거리대별 탐지율 및 무기체계별 명중률과 유효사거리를 설정하여 시뮬레이션에 적용하였다. 본 연구에서는 보안상 의 이유로 실제 데이터와 근사한 임의값으로 적용하였다.

    4.2.1 표적 발생비율 입력데이터 설정

    본 연구에서의 표적 발생은 기존 함정 전투체계와 함 정체계통합 아키텍처 구축결과의 비교분석을 위해 표적 발생비율은 [탄도미사일 : 대공 : 대함 : 대잠]을 [2 : 10 : 5 : 3]으로 각각 가정하여 적용하였다. 표적 발생비율을 기준으로 표적별 발생소요시간 간격을 <Table 1>과 같이 설정하여 시뮬레이션에 적용하였다.

    4.2.2 탐지 장비 입력데이터 설정

    표적 탐색 시 탑재 장비 관련 요소, 환경에 관련된 요 소들이 표적에 대한 탐지율 증가와 감소에 영향을 준다. 다양한 형태의 환경요인을 반영하기 위하여 일반화된 형 태의 탐지확률 곡선[4]을 활용하면 식 (1)과 같다.

    P ( d ) = exp [ 2 ( d α d max ) 2 ] × α
    (1)

    P(d)는 탐지확률, d는 함정과 표적과의 거리, dmax는 탐 지 장비의 최대탐지거리를 나타내며 α는 탐색환경계수 로 함정 및 환경요인의 영향에 따른 가중치(0 ≼ α ≼ 1) 를 반영한다. 탐색환경계수는 함정의 특성과 환경요소의 수준으로 본 논문에서는 임의의 값 (1)을 사용하였다. 탐 지확률 곡선은 <Figure 10>과 같은 형태를 나타낸다[3].

    4.2.3 명중률 및 유효사거리 입력데이터 설정

    본 연구에서 무장별 명중률은 일반적으로 알려진 명중 률에 삼각분포를 따른다고 가정하여 입력값을 사용하였 다. 유효사거리의 경우 각 무기체계 최대사거리의 80% 수 준으로 가정하여 적용하였으며 <Table 2>는 이를 적용한 입력데이터이다.

    4.3 시뮬레이션 결과 비교분석

    본 연구에서는 기존 함정 전투체계와 함정체계통합 구 축결과를 비교하기 위하여 직접적인 평가요소인 표적별 대응시간을 실제 데이터와 근사한 임의 데이터값을 이용 하여 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 그러나, 간접적 효 과요소인 피해율, 인원감소 등은 보안상의 제약으로 분석 에 제한이 있었음을 밝혀둔다.

    4.3.1 표적별 대응시간 결과

    함정체계통합이 적용되지 않은 기존 함정 전투체계와 TSCE기반 함정체계통합이 이후 시뮬레이션 결과 대응 시간 결과는 <Table 3>, <Table 4>와 같이 산출되었다.

    4.3.2 표적별 대응시간 결과 비교분석

    TSCE기반 함정체계통합 전/후 표적별 대응시간 결과 <Table 3>, <Table 4>를 비교하면 ① 탄도미사일과 대공 표적에 대해서는 87.53초에서 67.57초로 19.96초, ② 대 함 표적은 144.16초에서 117.8초로 26.36초, ③ 대잠 표 적은 157.61초에서 118.4초로 39.21초가 각각 감소하였다. 마지막으로 ④ 전투체계에서의 표적처리 시간은 72.14초 에서 45.34초로 26.9초가 감소하였다. 위의 증감 결과를 정리하면 <Table 5>와 같다.

    기존 함정 전투체계의 표적 대응시간에 비해 함정통합 체계 구축결과의 표적 대응시간이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 표적 대응시간의 감소는 함 생존성 향상에 매 우 중요한 요소로 전투함 발전추세에도 부합하고 있다. 또한, 대탄도미사일전ㆍ대공전ㆍ대함전ㆍ대잠전을 동시 에 복합적으로 수행하고 인원 감소에 따른 중앙통제가 가 능한 개방형구조(OA)의 TSCE를 기반으로 하는 함정임무 체계가 지휘ㆍ무장통제체계의 처리능력을 향상시켜 대응 시간이 단축되었음을 확인하였다.

    5. 결 론

    본 연구에서는 한국해군이 선제적으로 추진 중에 있 는 컴퓨팅환경기반의 함정체계통합과업을 지원하는 개 념의 일환으로 국내ㆍ외 함정체계통합적용 수준을 살펴 본 후 기술적인 관점에서의 컴퓨팅환경기반의 함정체계 통합방안을 검토하여 한국해군이 앞으로 함정 획득 시 체계통합을 추진하는 장ㆍ단기방안을 제시하였다. 또한, 한반도 주변 위협 및 인력감소문제 등을 종합적으로 판 단하여 TSCE기반 함정체계통합 구축이 필수적으로 요 구됨을 확인하여 함정체계통합을 위한 아키텍처를 시스 템엔지니어링(SE) 프로세스를 적용하여 설계 및 제시하 였다. 이를 증명하기 위한 ARENA 시뮬레이션 결과 대 탄도미사일전ㆍ대공전ㆍ대함전ㆍ대잠전 대응능력이 향상 됨을 확인하였다. 그러나, 본 논문에서는 실제데이터와 근사와 임의 데이터값을 사용하여 TSCE기반의 직접적 인 평가요소인 대응시간을 검증하였으며, 피해율, 인원 감소 등을 검증하기에는 보안상 제약이 있었다. 추후, 함 정 체계설계 및 검증 시 보안성이 확보된 시스템 안에서 TSCE도입에 따른 직․간접적 평가요소들을 포함하는 함 정체계통합 효과 검증이 가능할 것으로 판단된다.

    본 연구결과, TSCE기반의 함정체계통합 방안에 대한 공감대를 형성하고 관련 기관과의 협력이 이루어진다면 단기간에 유럽해군을 능가하는 전투력을 발휘할 수 있는 함정 확보가 가능하다.

    향후 본 연구에 추가하여 TSCE기반 미래함정 체계통 합 관련 세부적인 요구조건(안)을 제시하는 추가적인 연 구가 진행되고, TSCE 적용방법을 평가ㆍ분석하여 한국 해군에 적용할 수 있는 방안과 함정 운용개념에 따른 체 계통합 개념 및 요구조건을 제시한다면 SMART Navy의 기반이 되는 SMART Ship 구현에 기여할 수 있을 것으로 확신한다.

    Figure

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    System Integration Level Type

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    Distributed Machinery Control in ECS

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    Ship System Integration SE Process

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    Functional Architecture for C2-based(TSCE not applied)

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    Functional Architecture for TSCE-based Ship System Integration

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    Physical Architecture for C2-based(TSCE not applied)

    JKISE-43-3-68_F7.gif

    Physical Architecture for TSCE-based Ship System Integration

    JKISE-43-3-68_F8.gif

    Architecture Modeling for Combat System

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    Architecture Modeling for SSI by TSCE

    JKISE-43-3-68_F10.gif

    Detection Probability Distribution

    Table

    Target Generation Time for Each Target(min)

    Accuracy Rate and Effective Range of Weapons

    Response Time for Target(TSCE not applied) (Sec)

    Response Time for Target(TSCE-based) (Sec)

    Analysis of Response Time(Sec)

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