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표제지
목차
1. 서론 10
2. 무기체계 신뢰성 이론 및 분석 사례 고찰 12
2.1. 무기체계 신뢰성과 신뢰도 12
2.2. 무기체계 사업단계별 신뢰도 분석 절차 17
2.3. 무기체계 사업단계별 신뢰도 분석 방법 20
2.3.1. 신뢰도 목표값 설정 20
2.3.2. 신뢰도 목표값 할당(Apportionment) 방법 24
2.3.3. 신뢰도 목표값 검증 및 확인 방법 27
2.4. 무기체계 신뢰도 관련 기존 연구 29
3. 현실태 및 문제점 31
4. 함정전투체계 신뢰도 분석 41
4.1. 함정전투체계 일반 41
4.2. 신뢰도 분석 대상 및 범위 43
4.3. 신뢰도 목표값 설정, 할당, 검증 및 확인 45
4.3.1. System MTBCF 목표값 설정 45
4.3.2. System MTBCF 목표값 Element 할당 46
4.3.3. Element MTBCF 목표값 Subsystem 할당 47
4.3.4. MTBCF 목표값 달성 검증(Verification) 51
4.3.5. MTBCF 목표값 달성 확인(Validation) 52
5. 결론 57
참고문헌 62
국문요약 68
ABSTRACT 71
부록 6
1. 전투체계 Subsystem MTBCF 모수통계 결과 74
2. 전투체계 Subsystem MTBCF 비모수 통계 80
〈표 1〉 신뢰성 함수 12
〈표 2〉 무기체계 RAM 정의, 함수, 척도 14
〈표 3〉 무기체계 신뢰도 분석 절차 19
〈표 4〉 RAM 목표값 설정을 위한 시간 요소 분류 21
〈표 5〉 임무유형(MP) 작성 예시 21
〈표 6〉 운용형태요약(OMS) 작성 예시 22
〈표 7〉 RAM 목표값 산출 수식 22
〈표 8〉 전투준비태세 확률 유지를 위한 목표운용가용도 설정 예시 23
〈표 9〉 고장률 또는 고장률에 가중치 부여 신뢰도 할당 방법 24
〈표 10〉 고장률에 특정 인자가 고려된 가중치 부여 신뢰도 할당 방법 25
〈표 11〉 무기체계 신뢰도 목표값 검증 및 확인 방법 28
〈표 12〉 무기체계 신뢰도 목표값 설정 분야 연구 사례 30
〈표 13〉 함정 신뢰도 분석을 위한 시스템 계층구조(system hierarchy) 37
〈표 14〉 PKG 야전운용자료 수집 후 운용형태요약/임무유형 정량화 결과 45
〈표 15〉 PKG 야전 운용자료 활용 RAM 목표값 추정 결과 46
〈표 16〉 System MTBCF 목표값 전투체계 할당 결과(균등배분법) 47
〈표 17〉 KMFCC, SC, ICU의 MTBCF 할당 가중치 추정 결과 49
〈표 18〉 Subsystem MTBCF 확인 결과 53
〈표 19〉 전투체계 MTBCF 확인 결과 54
〈표 20〉 데이터 수집 기간 74
〈표 21〉 데이터 수집 및 처리 결과(Unit : days) 75
〈표 22〉 치명고장발생간격 세부 데이터 77
〈표 23〉 정규성 검정 결과 78
〈표 24〉 Goodness of Fit Test(A-D) 78
〈표 25〉 지수분포 가정, Subsystem MTBCF 추정 결과 79
〈표 26〉 와이블 분포 가정, Subsystem MTBCF 추정 결과 79
〈표 27〉 전투체계(KMFCC, SC, ICU) 기술통계량 81
〈표 28〉 Subsystem(KMFCC) 회귀방정식 of Nelson-Aalen R(t)&H(t) 82
〈표 29〉 Subsystem(SC) 회귀방정식 of Nelson-Aalen R(t)&H(t) 83
〈표 30〉 Subsystem(ICU) 회귀방정식 of Nelson-Aalen R(t)&H(t) 84
〈그림 1〉 무기체계 신뢰도 분석 역할 16
〈그림 2〉 무기체계 신뢰도 목표값 설정 절차 20
〈그림 3〉 고장발생시간간격 데이터 처리에 따른 MTBF 차이 31
〈그림 4〉 모수 및 비모수 통계 적용 신뢰도 분석 절차 33
〈그림 5〉 전투체계 위협 대응 프로세서 41
〈그림 6〉 국내개발 해군함정 전투체계 발전 추세 42
〈그림 7〉 분석 대상 및 범위 44
〈그림 8〉 전투체계 MTBCF 목표값 Subsystem 할당 결과(균등배분법) 48
〈그림 9〉 전투체계 MTBCF 목표값 Subsystem 할당 결과(ARINIC 배분법) 50
〈그림 10〉 전투체계 신뢰도 MTBCF 목표값과 할당값 비교 51
〈그림 11〉 치명고장발생간격 사건 그림 76
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함정전투체계는 전투수행능력의 핵심이며, 국내 개발 전투함 전투체계는 유도탄고속함(PKG) 전투체계를 기초로 대장정의 발전을 이어가고 있다. 그리고 향후 수년 이내 한국해군의 모든 함정은 전투체계를 탑재할 것이다.
반면에 전투체계 신뢰도 연구는 미미하다. 신뢰도는 체계공학(SE, System Engineering) 및 종합군수지원(ILS, Integrated Logistics Support)의 기반이 되나, 신뢰도 업무는 발전되어야 할 부분이 산재되어 있다.
무기체계 신뢰도 분석 업무의 가장 큰 문제점은 무기체계 사업진행단계 마다 수행되는 신뢰도 분석 결과의 실효성이 부족하다는 것이다. 즉, 사업초기에 설정되는 신뢰도 목표값은 연구개발기관 및 방위사업업체에게, 전력화 이후 제공되는 신뢰도 값은 무기체계 운용자에게 활용이 제한되고 있다.
이에 따라 본 논문은 무기체계 사업전반에 걸친 신뢰도 목표값 설정, 할당, 확인에 대한 이론과 연구사례를 고찰하고 신뢰도 분석의 실효성이 부족한 이유를 현실태 및 문제점으로 제시하였다. 그리고 현실태 및 문제점을 바탕으로 야전치명고장자료를 이용하여 함정전투체계의 MTBCF에 대한 목표값 설정-할당-확인의 연계성 있는 분석을 실시하였다.
분석결과는 전투체계 및 Subsystem에 할당된 MTBCF 목표값이 모수통계 결과의 확인 값 보다 1.7 배 및 1.95배 높게 추정되었으며, 운용기간에 따른 신뢰확률 값도 목표값이 확인값 대비 높게 추정되었다.
MTBCF 목표값이 모수통계 결과의 확인 값 보다 과도하게 높게 추정되는 원인은 분석 대장 장비와 범위 설정, 고장 데이터의 선별 및 처리, 모수 및 비모수 통계 적용 신뢰도 추정, 다양한 신뢰도 척도의 분석결과, 시스템 계층구조상 Top-Down과 Bottom Up 기준 설정, 무기체계 목표값-할당-검증-확인의 연계성 분야 등 신뢰도 목표값의 실효성을 부족하게 하는 이유에서 기인한다.
신뢰도 목표값의 실효성 향상을 위한 정책적 제안사항으로는 첫째, 함정 특성에 부합되게 사업초기에 신뢰도 분석기준을 명확하게 구체화해야 한다. 둘째, 소요군에서 만족할 수 있는 무기체계를 획득하기 위해서는 소요군 내부에 신뢰도 분석 전담 부서 및 전문가(CQE, CRE, PRE 등) 양성이 필요하다.
본 논문의 기대 효과는 향후 무기체계 신뢰도에 대한 연구가 목표값 설정-할당-확인에 이르는 사업 전체의 관점에서 이루어지며, 함정운용자 뿐만 아니라 연구개발기관 및 방산업체에게 실효성 있는 신뢰도 목표값이 제공되는 계기가 될 것으로 예상된다.
본 논문의 한계점은 분석대상이 함정 전투체계로 국한되어 함정의 기관체계, 무장체계, 탐지체계에 대한 부분까지 확장하여 연구를 수행 할 필요가 있다. 또한 교체수요에 대한 민감도 분석, FEMA(Failure Mode & Effect Analysis)를 실시하여 분석의 깊이를 더해야 할 것이며, 더 나아가 가용도와 정비도까지 연구가 된다면 보다 활용가치가 높을 것으로 판단된다.
끝으로 함정전투체계 신뢰도 향상을 위해서는 방위사업관계자들의 헌신과 신뢰도 연구에 대한 지속적인 지원이 필요하다. 또한 시작은 소요군의 출발되므로 소요군 스스로 요구사항을 명확하게 요구할 수 있는 노력 또한 간과해서는 안 될 것이다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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