선박 ICT융합 장비 기능시험 시설 구축 연구 : 선박 디지털 인터페이스 및 주요 항해통신장비를 중심으로

황훈규,김배성,우상민,우윤태,신일식,Hwang, Hun-Gyu,Kim, Bae-Sung,Woo, Snag-Min,Woo, Yun-Tae,Shin, Il-Sik 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.5

선박 ICT융합 장비를 개발하여 선박에 탑재하기 위해서는 형식승인이 필수적으로 이루어져야 하며, 이를 위해서는 환경시험과 기능시험이 요구된다. 환경시험은 대상 장비가 선박 및 해상환경에서 동작하기 위해 요구되는 내구성을 만족하는지 시험하는 것을 의미하며, 기능시험은 대상 장비가 국제표준을 준수하여 고유 기능을 정확하게 수행하는지 시험하는 것을 의미한다. 국내 선박 ICT융합 장비에 대한 환경시험 가능 기관은 227여 곳에 달하는 반면, 기능시험 가능 기관은 전무한 실정이다. 이러한 이유로 현재 선박 ICT융합 장비 기능시험 시설을 구축 중에 있으며, 본 논문에서는 우선적으로 추진 중인 선박 디지털 인터페이스 및 항해통신장비의 기능시험 체계의 개발에 관한 내용을 다룬다. 주요 내용은 대상 장비의 기능시험을 단일 테스트 및 통합 테스트의 두 단계로 수행함으로써 시험 결과의 신뢰성을 향상시키는 것으로, 단일 테스트는 대상 장비의 고유 기능이 정상적으로 동작하는지를 확인하는 것이고, 통합 테스트는 정상적으로 다른 항해통신장비와 조화롭게 동작하는지를 검증하는 것이다. 이를 위해 단일 테스트에 요구되는 부가 연동 장비 등의 필수 기능 요소와 통합 테스트에 요구되는 연계 및 확장 요소를 분석한다. The maritime ICT-convergence equipment are essentially required to a type approval (TA) certification that needs environmental and functional tests, to install in vessel. The environmental test is to experiment the possession for required durabilities of the target device in maritime environment, and the functional test is to check the required functions of target equipment based on international standard. In Korea, the environmental testing facilities amount to 227 sites, but there is no functional testing facility. Because of this, we establish a function test facility for the maritime ICT-equipment. In this paper, we analyze and design the functional testing requirement and required interlocking simulators for digital interfaces and navigation communication equipment. We propose the 2-steps of functional testing procedures, which are single test and integration test, to improve the reliability of testing result. The single test is to examine own functions of the target device, and the integration test is to check harmonized operation with other navigation and communication devices.

전투 시스템의 순간 화재 예측 프로그램 개발

황훈규,이장세,이승철,박영주,이해평,Hwang, Hun-Gyu,Lee, Jang-Se,Lee, Seung-Chul,Park, Young-Ju,Lee, Hae-Pyeong 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.1

이 논문에서는 화재와 관련된 전투 시스템의 취약성 및 생존성을 분석하기 위하여 전투 시스템의 순간 화재를 예측하고 관련 정보를 시각화해주는 프로그램의 개발 및 시험에 관한 내용을 다룬다. 화재의 특성에 관한 선행 연구를 기반으로 FTA 기법을 적용하여 치명 부품의 순간 화재 확률 트리를 도출하였다. 개발한 프로그램에서는 도출된 순간 화재 확률 트리를 이용하여 전투 시스템의 순간 화재 발생 확률을 계산한다. 또한 개발한 프로그램은 전투 시스템 모델에서의 치명 부품 위치, 관통 유/무, 순간 화재 확률 트리, 온도 분포를 비롯하여 외부 위협, 내장재, 연료의 물성 테이블과 같은 관련 정보를 표시해 주는 기능을 가진다. In this paper, we developed and tested a program for prediction flash fire in a combat system. Purposes of the program are flash fire prediction of combat system for analysis vulnerability and survivability, and visualization for fire-related information. To do this, we defined critical components of the combat system which has probabilities of flash fire occurrence, and proposed Flash Fire Probability Tree which is based on Fault Tree Analysis(FTA). The program visualizes positions of critical components in combat system, positions of penetrated components, selected Flash Fire Probability Tree, temperature profile, and tables for properties of matters.

전투 시스템 생존성 분석을 위한 3차원 관통 해석 프로그램 개발 : 전차 모델을 대상으로

황훈규,이재웅,이장세,박종서,Hwang, Hun-Gyu,Lee, Jae-Woong,Lee, Jang-Se,Park, Jong-Sou 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.1

국방과 관련하여 주어진 임무를 수행하는 전투 시스템은 외부 위협에 의한 피해를 회피하여야 하며, 만약 피해를 입더라도 이를 최소화시켜 계속적인 임무 수행이 가능해야 한다. 이러한 이유로 외부 위협에 대한 전투 시스템의 취약점을 분석하고, 이를 개선하여 전투 시스템의 생존성을 향상시키기 위한 목적의 모델링 및 시뮬레이션 기반의 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 전투 시스템 생존성 분석을 위하여 3차원 관통 해석 프로그램을 개발하는 것에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해, 전투 시스템 중 전차를 대상으로 외부 위협과 방호 성능에 따른 관통 해석식을 적용하였다. 실험을 위하여 3차원 CAD 기반으로 전차를 단순화하여 모델링하고, 시나리오에 따른 실험을 통해 개발한 프로그램이 설정된 장갑과 외부 위협의 속성에 따른 관통 해석 및 결과의 시각화가 가능함을 보였다. Survivability is avoidance and tolerance ability of combat systems for accomplishing mission in battle field. Therefore, the combat system has to protect or minimize any damage from threats. For this reason, many modeling and simulation based studies which analyze vulnerability of the combat system by threats, are in progress to improve survivability of the combat system. In this paper, we developed a 3D penetration analysis program for survivability analysis of combat system. To do this, we applied the penetration analysis equation to threat and protection performance of tank. Also we implemented simple tank models based on 3D CAD, and tested the developed program using the implemented tank models. As a result, we verified the developed program that is possible to analyze penetration by threat and protection performance of tank and to visualize its result, based on scenarios.

부품의 중요도를 활용한 3차원 전차 모델 기반 생존성 분석 시스템 개발

황훈규,이재욱,이재웅,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Lee, Jae-Wook,Lee, Jae-Woong,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.5

전차의 임무 수행 능력은 생존성에 의해 크게 좌우된다. 생존성은 위협에 의한 피해를 예방하거나 피해를 입더라도 이를 감내하는 능력을 의미한다. 전차의 생존성 향상을 위해서는 피격에 의한 부품 손상으로 인한 영향 분석이 이루어져야 하며, 이를 토대로 설계 단계에서 부터의 성능 개선이 이루어져야 한다. 본 논문에서는 전차의 생존성 향상을 위하여 중요도 기반의 전차 생존성 분석 시스템을 개발하는 것에 관한 내용을 다룬다. 중요도는 전차를 구성하는 각 부품이 차지하는 비중을 수치화하여 나타낸 것을 의미하며, 이는 정량적인 전차 생존성 분석의 기초가 될 수 있다. 이를 위해 전차의 주요 부품별 가중치 부여를 통한 가중치 트리 구성 및 중요도 계산식을 적용하였으며, 이를 이용하여 전차의 생존성 분석 및 기능별 피해기준에 따른 분석을 수행하였다. 또한 이를 적용한 부품 구조화 및 가중치 설정 프로그램과 생존성 분석 및 시각화 프로그램을 개발하였으며, 전차 구성 부품을 3차원 CAD 모델을 이용하여 실험하는 것으로 개발한 시스템의 유용성을 검증하였다. 개발한 시스템은 전차를 구성하는 주요 부품의 공간 배치 등에 활용될 수 있을 것이다. The mission capability of tank depends on its survivability. The survivability is ability for protection and tolerance by damage from threats. To improve the survivability of tank, we need an effectiveness analysis for loss of components, and accomplish performance enhancement using the result of analysis. In this paper, we develop a survivability analysis system for tank based on the importance. The importance numerically represents weight of each component which consisting of whole tank, also the importance is basic method of quantitative survivability analysis. To do this, we assign weight values to each component of tank, compose a weight tree, apply the importance calculation equation, and analyze the survivability of tank. Also we develop the system that consists of component structuralization and weight value setting program and survivability analysis and visualization program, and evaluate the system using implemented 3D CAD models of components of tank. The developed system apply to arrangement components.

전투 시스템 생존성 분석을 위한 에이전트 기반 모델링 및 시뮬레이션

황훈규,김헌기,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Kim, Hun-Ki,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.12

전투 시스템의 생존성은 전투 환경의 여러 요인에 따라 변화한다. 기존의 전투 시스템 생존성 분석 시뮬레이션 프로그램은 전투 환경에 따라 변화하는 생존성의 분석에는 한계를 가진다. 이 논문에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 에이전트 기반 모델링 및 시뮬레이션 기법을 이용한 전투 시스템의 동적 생존성 분석 방법을 제안한다. 시뮬레이션을 위해 DEVS 형식론, SES/MB 프레임워크, 에이전트 기술을 이용하여 전투 시스템을 구성하는 여러 요소를 모델링하고, 전투 시스템에 탑승하는 승무원을 각 역할에 따른 에이전트로 모델링한다. 제안하는 기법을 적용하면, 전투 환경에서의 전투 시스템 정적 생존성을 비롯하여 전투 시스템에 탑승하고 있는 승무원의 대응에 따라 변화하는 생존성을 분석할 수 있다. Survivability of combat system is changed by various facts in dynamic battle field. Existing survivability analysis programs for a combat system analyze statically survivability for combat system in spite of dynamic battle environment. To overcome this limitation, we propose an agent-based modeling and simulation method for dynamic survivability analysis of the combat system. To do this, we have adopted DEVS formalism, SES/MB framework and agent technology for modeling components of the combat system and crews. The proposed method has advantages of being able to analyze not only a static survivability of the combat system but also a dynamic survivability of combat system by applying responses of crews in battle field.

이더넷 기반 선박 통합 네트워크를 위한 로그 처리 모듈 및 로그 서버의 개발

황훈규,윤진식,서정민,이성대,장길웅,박휴찬,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Yoon, Jin-Sik,Seo, Jeong-Min,Lee, Seong-Dae,Jang, Kil-Woong,Park, Hyu-Chan,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.2

선박 통합 네트워크는 선박에 탑재된 여러 장비에서 발생하는 다양한 정보를 상호 교환하고 통합 관리하기 위한 목적을 가진다. 선박 통합 네트워크에서는 UDP(User Datagram Protocol) 멀티캐스팅 방식으로 시스템 간의 정보를 송수신하는데, UDP는 신뢰성을 보장하지 않기 때문에 정보의 소실 혹은 손상이 발생할 수 있다. 따라서 선박 통합 네트워크 표준은 정보의 소실 혹은 손상으로 인해 발생되는 오류를 기록하기 위한 기능을 정의한다. 이 논문에서는 시스템에서 발생한 오류를 내부적으로 기록하는 내부 로그와 외부의 로그 서버로 송신하여 기록하는 외부 로그 기능에 관하여 분석한다. 또한 분석된 내용을 바탕으로 선박 통합 네트워크에서 오류를 로그 메시지로 만들어 처리 및 송수신하는 모듈을 개발하고, 외부 로그를 기록하고 관리하기 위한 로그 서버를 개발한다. Objectives of shipboard integration networks are to exchange and manage integrated information. Shipboard integration networks use UDP(User Datagram Protocol) multicast for the exchange of information. However, such information can be missed or damaged because UDP can't guarantee reliability. The standard of shipboard integration networks defines error log functions for the missed or damaged information. In this paper, we analyze internal and external log functions. The internal log function records errors internally, and the external log function sends error messages to a log server and records them in a database. We also develop a log processing module and log server for the external log function.

FTA 기법을 활용한 피격 확률 기반의 전차 취약성 분석 시스템 개발

황훈규,유병규,이재웅,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Yoo, Byeong-Gyu,Lee, Jae-Woong,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.8

최근 전투 시스템의 신뢰성을 통합적으로 분석하는 것에 관한 연구의 필요성이 강조되고 있으며, 이와 관련하여 전투 시스템 신뢰성 분석 시스템의 개발 요구가 생겨나게 되었다. 이러한 이유로 본 논문에서는 시스템의 고장 원인 및 확률 분석을 위한 대표적인 신뢰성 분석 기법인 FTA를 적용하여 이를 기반으로 전차의 취약성을 분석하는 시스템을 개발하는 것에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해 FTA를 전투 시스템의 취약성 분석에 적용하기 위한 방법을 제안하였으며, 제안한 방법을 기반으로 FTA 기반의 전차 취약성 분석 시스템을 개발하였다. 개발한 시스템은 3차원 전차 모델을 기반으로 다중 관통선을 설정하여 주요 부품의 피격 확률을 도출하고, 이를 통해 기능별 상실 확률을 분석한다. 분석된 기능별 상실 확률을 통해 피격면에 따른 전차의 취약성을 분석할 수 있다. Recently, the development of reliability analysis system for combat system is required, because, necessities of integrated reliability analysis research are emphasized. In this paper, we develop a system which analyzes vulnerabilities for tank(or armored vehicle) based on the fault tree analysis(FTA) technique. The FTA is representative technique of reliability analysis to find cause of fault and calculate probability of fault. To do this, we propose a method to apply FTA technique into domain of vulnerability analysis for tank. Also, we develop the vulnerability analysis system using the proposed method. The system analyzes hit probabilities of components of tank based on multiple shot-lines, and calculates kill probabilities. The analyzed and calculated data support vulnerability analysis of tank.

스마트폰 연계형 어망위치 추적 및 관리 시스템의 개발

황훈규,김배성,우윤태,신일식,유영호,백운식,Hwang, Hun-Gyu,Kim, Bae-Sung,Woo, Yun-Tae,Shin, Il-Sik,Yu, Yung-Ho,Baek, Woon-Sik 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.2

Recently, the environment at littoral sea has been contaminated and damaged by submarine deposits, e.g. the fishing nets. To solve this problem, the government pushes the policies such as management plan of the fishing nets in whole life cycle of them. The representative causes are dumping and drifting away of the fishing nets, and shed new light on technological methods for tracking and management of the fishing nets. To prevent this drawbacks, this paper covers a development of tracking and management system for the fishing nets. To do this, we analyzed the existing products, and figured out performance improvement points. Also we proposed additional enhancement techniques which connects with a smartphone application and displays the positions and state information of the fishing nets, and so on. To adopt the proposed methods, we design and implement a tracking and management system based on ENC with the smartphone application, and verified the usefulness of the system. 최근 침적 폐어구로 인해 연근해의 해양 환경이 오염되고 수산 자원의 서식 환경이 파괴되는 등 여러 피해를 입고 있다. 이에 정부에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 수명주기별 어구 관리 대책 등을 추진하고 있다. 이러한 피해의 가장 큰 원인은 어업 활동 과정에서 발생하는 어구의 투기나 유실이며, 이를 방지하기 위해 어구를 관리하기 위한 기술적 방법이 재조명되고 있다. 이러한 이유로 본 논문에서는 어망의 위치 추적 및 관리를 위한 시스템의 개발에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해 기존 출시된 어망 관리 시스템의 분석을 통해 개선점을 도출한 후, 성능을 높이기 위한 방법을 모색한다. 또한, 스마트폰을 연계하여 조업 등 선교에 탑재되어 있는 전자해도 표시 장치를 볼 수 없는 상황에서도 어망의 위치 및 상태를 확인할 수 있도록 하는 등 시스템의 활용도를 높이기 위한 방법을 제안한다. 제안한 방법을 적용한 스마트폰 연계형 어망위치 추적 및 관리 시스템을 설계 및 구현하여 그 유용성을 검증한다.

IEC 61162-450에 기반한 선박 통합 정보시스템의 설계 및 구현

황훈규,이성대,이장세,장길웅,박휴찬,Hwang, Hun-Gyu,Lee, Seong-Dae,Lee, Jang-Se,Jang, Kil-Woong,Park, Hyu-Chan 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.1

e-Navigation 환경에서는 선박에서 발생하는 다양한 정보를 통합 관리할 수 있는 시스템이 요구되고 있다. 이러한 시스템에 적용할 수 있는 표준으로 IEC 61162-450이 있다. 본 논문에서는 IEC 61162-450 표준을 기반으로 선행 연구된 여러 요소기술을 적용하여 선박 통합 정보시스템의 아키텍처를 설계하고 구현하였다. 이러한 요소기술에는 NMEA 2000 게이트웨이, 무선 센서 게이트웨이, 데이터베이스, 모니터링 어플리케이션 등이 있다. 또한 본 논문에서는 시험 및 검증을 통하여 구현한 시스템의 유용성을 확인하였다. e-Navigation requires shipboard integrated information system to manage several kinds of data on shipboard. IEC 61162-450 may be adopted for the development of such system. Based on IEC 61162-450, this paper proposes an architecture of shipboard integrated information system, and describes a developed system. The system is composed of NMEA 2000 gateway, wireless sensor gateway, database, monitoring applications. This paper also shows the feasibility of the system through some tests.

FMECA 기반 위험도를 활용한 전차의 구성 부품별 취약성 분석 프로그램의 개발

황훈규,강지원,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Kang, Ji-Won,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.8

전투 시스템은 목적에 따라 각기 다른 특성을 가지는데, 주요 목적과 관련된 기능을 하는 부품이 다른 기능과 관련된 부품보다 중요하다. 또한 이러한 부품의 피격 확률은 면적에 비례한다고 볼 수 있다. 따라서 부품의 중요도 및 피격 확률을 모두 고려하여 취약성 분석이 이루어져야 하며, 전투 시스템의 설계 단계에서부터 분석된 결과를 반영하여야 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 본 논문에서는 관련 연구를 바탕으로 FMECA 기반의 위험도를 적용하고, 전차의 구성 부품별 위험도를 도출하기 위한 방법과 계산 기준을 정의하며, 통합 위험도를 이용한 부품별 취약성 분석 방법을 제안한다. 추가적으로, 제안한 기법을 자동화해주는 위험도 기반의 취약성 분석 프로그램을 개발하고, 그것을 활용하여 제안한 기법의 유용성을 실험한다. The combat system has a different purpose depending on its mission. All functions of combat system are important, but, the components that related main functions for the purpose, are important than other components. Also, the hit probability of component is proportional to area of the component. Therefore, when we analyze vulnerability of combat system, to consider the importance and hit probability of component. Thus to improve reliability of combat system, we apply the analyzed result to design combat system. In this paper, we develop a vulnerability analysis program based on criticality which calculated from importance and hit probability of components by related researches. To do this, we propose a methodology to apply criticality of components, and define classification rates for calculating criticality based on FMECA. Additionally, we propose a technique of vulnerability analysis using criticality of components, and apply the proposed technique to develop and test the vulnerability analysis program for automation of analysis.