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해양임무용 무인기 복합시스템 개발에 관한 연구

(A Study on Development of UAV Systems of Systems for Maritime Missions)

  • 이병융 (LEE BYEOUNG YUNG, 아주대학교 일반대학원)

초록/요약

서구 선진국에서는 시스템 엔지니어링(SE)을 기반으로 한 시스템 및 대규모 프로젝트가 개발되어 전방위적인 분야로 확대되고 있다. 국내에서는 국방/방위산업, 철도, 항공우주, 조선 등 시스템 엔지니어링 프로세스와 시스템 관리가 필요한 대규모 산업에서도 활용되고 있다. 그 중 시스템엔지니어링은 방위산업의 효율적인 무기체계 확보를 위해 시스템엔지니어링을 융합하여 개발되고 있으며, 시스템엔지니어링을 타 산업에 반영하기 위해 방위사업청에서는 SE 기반 기술관리업무 실무지침을 개발하여, 시스템 엔지니어링 가이드북(2007). (2012), SE 기반 기술 리뷰 가이드북(2017), SE 기반 리스크 관리(2018) 등을 배포하여 실무에 적용하도록 독려하고 있다. 현대에는 우크라이나-러시아 전쟁으로 인해 무인항공기(드론)에 대한 관심과 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 무인비행체 시스템을 개발하고자 하는 민간 중소기업, 중소기업, 스타트업 기업이 많지만, 중소기업에서는 개발 방법에 대한 이해/기술이 부족하여 시스템 엔지니어링 측면을 고려하지 않고 있다. 시스템 엔지니어링 프로세스와 시스템 엔지니어링 모델링 프로그램의 부재. 우리는 무인 항공기 시스템 개발에 경험이 없다. 따라서 본 연구에서는 무인항공기 분야에서 특정 해상임무를 수행하는 무인항공기 시스템의 초기 개발 단계부터 시스템 엔지니어링 프로세스를 적용하여 개발하고 분석한 내용을 나열하였다. 시스템 엔지니어링을 활용하여 무인 항공기 시스템 시스템 개발을 위한 운영 개념, 요구 사항, 시뮬레이션 및 모델링 프로그래밍, 목표 설정을 통해 초기 개념 설계를 수행합니다. 해상 임무를 위해 명확한 개발 방향, 개념 및 목표를 분석한다. 또한, 본 연구 논문의 목적은 설정된 방향과 목표에 따라 무인항공체 시스템 개발의 위험과 비용/일정을 감소시키고, 요구사항 성능을 향상시키는 SE 방법론을 제시하는 참고가치에 기여하는 것이다.

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목차

제1장 서론 1
제1절 연구 배경 및 문제정의 1
제2절 선행연구 및 연구 목표 3
1. 선행연구 3
2. 연구 목표 8
제3절 연구 방법론 및 구성 9
제2장 무인기 복합시스템 요구사항 분석 11
제1절 최상위 요구사항 11
1. 비즈니스 요구사항(Business Requirement, BR) 11
2. 제한조건 12
3. 해양임무 특징 13
제2절 이해관계자 요구사항(Stakeholder Requirement, StR) 16
1. 이해관계자 목록 16
2. 이해관계자 요구사항 규격(StRS) 정리표 19
3. 이해관계자 요구사항 규격(StRS) 타당성 분석 20
제3절 운영환경 분석 22
제4절 운영개념 분석 26
제5절 운용 시나리오 분석 39
1. 정상 운용시나리오 39
2. 최악조건 운용시나리오 46
제6절 시스템 요구사항(System Requirement) 추적 48
1. 요구사항 추적표 48
2. 체계문서 추적 방법론 51
제3장 무인기 복합시스템 RAM 목표값 분석 53
제1절 운용형태종합/임무유형(OMS/MP) 분석 53
제2절 운용 스트레스 분석 62
제3절 고장 분석 66
1. 고장유형 분류 66
2. 고장유형 분석 68
3. 고장유형별 및 부품별 정비방안 수립 75
4. 사고율 및 인적오류 분석 77
제4절 RAM 목표값 분석 85
1. 가용도 87
2. 신뢰도 89
3. 정비도 91
4. 검증 방안 한계점 93
제4장 무인기 복합시스템 검증 및 비용-효과성 분석 94
제1절 품질기능전개(QFD) 분석 94
제2절 생명주기비용(LCC) 분석 99
제3절 대안 분석 및 최적 설계 102
1. 효과성 측정지표(MOE) 및 가중치 분석 102
2. 비용-효과성 분석 107
3. 대안 분석 및 최적 설계 분석 109
제5장 결론 114
참고문헌 116
Abstract 118

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