Basic Design System Centered on Product Structure for Improvement of Naval Ship Acquisition Systems

함정 획득시스템 개선을 위한 제품구조 중심의 기본설계시스템

오대균^1,†․ 민영기²

목포해양대학교 해양시스템공학부¹

방위사업청 함정사업부²

Basic Design System Centered on Product Structure for Improvement of Naval Ship Acquisition Systems

Dae-Kyun Oh

․ Young-Ki Min

Division of Ocean System Engineering, Mokpo National Maritime University

Vessels Programs Bureau, Defense Acquisition Program Administration

Abstract

To improve the naval ship acquisition process, systems engineering, modeling and simulation, etc. have been introduced, and there has been ongoing research on acquisition systems for effective support of it. However, due to characteristics of the naval ship acquisition process, development process mainly carried out at a shipyard such as basic design, detailed design, construction and test is difficult to integrate with the acquisition systems of IPT(Integrated Project Team). In addition, research aimed to improve this is rather lacking. In this paper, the naval ship product structure concept proposed in previous research was applied to the basic design system at shipyard, and basic research for expanding the coverage of naval ship acquisition systems to the basic design phase is performed. A data structure of modeling system appropriate to the basic design phase was proposed through research findings and the prototype system based on it was implemented.

Keywords : Naval ship acquisition system(함정 획득시스템), Simulation-Based Acquisition(SBA, 시뮬레이션 기반 획득), Acquisition M&S (획득 M&S), Naval ship product model(함정 제품모델), Integrated Product Data Environment(IPDE, 통합 제품개발 환경), Product Life-cycle Management(PLM, 제품수명주기관리), Collaborative design(협업설계)

1. 서 론

1.1 연구배경

국방선진국인 미국의 경우 1980년대부터 시스템엔지니어링 (SE : Systems Engineering) 프로세스를 국방 획득 분야에 체계 적으로 적용해오고 있으며, 미 해군의 경우 차세대 함정을 개발 하는 데 있어 PLM(Product Life-cycle Management) 개념을 도 입하여 협업 환경(Collaborative Environment)을 구축함으로써 분산되어 있는 획득환경을 극복해오고 있다.

우리의 경우 국방획득의 효율성, 전문성 향상을 위해 방위사 업청을 개청하고 무기체계 획득 프로세스에 시스템엔지니어링 과 M&S를 적용하기 위한 노력을 해오고 있다. 하지만 획득체 계 자체가 SE 절차 기반으로 정립되어 있지 않으며, M&S 적용 또한 구체적인 방법론이 없는 상태이다(Jeong, 2010). 이전에 PLM 개념 기반의 획득 협업 환경구축과 관련된 연구가 수행된

바 있으나, 함정의 공학적 특성과 획득 개발프로세스의 특성상 그 적용영역을 설계와 건조까지 확대하는데 한계가 있는 실정이 었다(Oh, 2008).

1.2 연구동향

미 해군의 경우 강습상륙함 LPD-17과 버지니아급 잠수함 개발 에 IPDE(Integrated Product Development Environment) 개념을 적 용하여 효과적인 함정 획득시스템을 구축한 바 있다(Song, 2006).

한편 RIMSE(2003), Jeong & Lew(2005), Oh et al.(2007)은 PLM 개념과 IPDE 개념을 적용하여 함정 획득환경을 개선하기 위한 연 구를 수행한 바 있다. 또한 M&S 기반의 함정 획득시스템을 체계 적으로 설계하기 위한 연구가 Lee et al.(2007)과 Oh et al.(2009) 에 의해 수행되었다.

SE 프로세스 적용을 통해 함정 획득 프로세스를 개선하기 위한 연구도 수행된 바 있으며(Jun, et al., 2008; Jeong & Shin, 2009),

잠수함 개발에 SE 프로세스와 M&S를 체계적으로 적용하기 위한 연구도 최근에 수행된 바 있다(Jeong, 2010).

1.3 연구목적

선행연구 결과를 통해 획득 프로세스 개선을 위한 방법론으로 써 SE 프로세스가, 구현 도구로써 M&S가 매우 효과적임이 입증 되었다. 또한 이를 활용하여 함정획득을 지원하기 위한 시스템 개선에 관한 선행연구도 활발히 수행되어 왔다.

하지만 대부분의 선행연구는 획득 프로세스의 개선 방안 및 획 득 시스템의 개념, 프레임워크 설계 등 함정 획득시스템의 아키 텍쳐 및 구현방안에 집중되어 있으며, 주요 설계과정 및 건조가 이루어지는 조선소의 설계시스템에 대한 연구는 부족하였다. 이 는 조선소에서 이뤄지는 설계 프로세스가 물리적으로 분산환경에 존재하고 있으며, 이기종 CAD 시스템 및 데이터 구조를 갖고 있 어 IPT(Integrated Project Team) 중심의 획득관점으로 시스템을 통합하기 어려운 점이 존재하기 때문이다. 또한 조선소의 설계시 스템과 모델링 방법론이 건조중심, 설계 생산성 중심으로 구성되 어 있기 때문에 현실적으로도 설계 시스템을 획득관점 중심으로 운용하기 어려운 점도 존재한다.

이러한 이유 때문에 현재의 함정 획득시스템은 설계단계 별 3 차원 함정 모델(R.O.K. Navy, 2009)의 획득에 주안점을 두고 설 계 및 운용이 되고 있으며, 함 설계과정 중의 M&S의 적용은 별 도의 DMU 구축을 통해 이뤄지고 있다.

본 연구에서는 선행연구 결과로 제안된 함정 제품모델(NSPM : Naval Ship Product Model) 개념(Oh, et al., 2008)을 함정 기 본설계 시스템에 적용하고자 한다. 즉, 획득관점 중심의 함정 제 품모델 개념을 기본설계 시스템에 적용함으로써 효과적인 협업 설계와 획득관점에서의 설계 데이터 확보 및 설계검증(design review) 지원이 가능하도록 개선하고자 한다. 이를 통해 설계변 경에 유연하고, M&S 지원에 효율적인 설계구조 개선방향을 제 안하며 이를 바탕으로 하는 사례 시스템을 구현하고자 한다.

2. PLM 개념 기반의 함정 획득시스템

2.1 Simulation-Based Acquisition

DPD(Distributed Product Description)를 중심으로 M&S를 획 득 프로세스 전반에 걸쳐 활용하는 것이 기본 개념이다. 전 획득 프로세스에 걸쳐 관련된 모든 함정의 정보를 공유, 활용함으로써 소요기획부터 전력화 단계까지 IPPD(Integrated Product and Process Development)(DOD, 1998) 활동을 지원하는 것이다.

이때, SE 프로세스를 방법론으로, M&S를 도구로 적용하며, 디지 털 제품정보를 중심으로 하는 협업 환경(collaborative environment) 구축을 통해 CE(Concurrent Engineering)를 실현하고, M&S의 활용 범위와 수준을 확장한다. Fig. 1은 M&S를 기반으로 해군 무기체계 획득을 위한 프레임워크의 사례를 보이고 있다. PLM

시스템을 획득시스템의 프레임워크로 채택하고 있으며, 이를 기 반으로 함정 수명주기에 걸쳐 획득을 지원하는 개념이다.

Fig. 1 M&S-based engineering framework for the acquisition of naval ships (Lee, et al., 2007)

2.2 시뮬레이션 기반 함정획득 프레임워크

앞서 기술하였듯이, DPD와 CE를 기반으로 획득문화를 변화시 켜 가는 것이 SBA이다. 마찬가지로 함정 획득을 위한 협업 환경 을 기반으로 시뮬레이션을 활용하여 함정을 획득하는 것이 시뮬 레이션 기반 함정 획득(SBA-NS)의 개념이다.

디지털 함정을 이용하여 시뮬레이션을 활용함으로써 함정의 제품특성을 사전에 해결하고, 디지털 함정 관리시스템을 통하여 개발 프로세스의 특성을 보완하는 것이 SBA-NS이며, 이를 구체 적으로 구현하기 위한 시스템 인프라스트럭처가 SBA-NS 프레임 워크이다.

Fig. 2는 SBA-NS를 지원하기 위한 협업 환경 프레임워크의 아키텍쳐 사례를 보이고 있다. 분산된 환경에서 단일화된 함정 DPD를 활용하기 위한 획득 시스템을 제안하고 있다.

Navy Concept Design System

Business Process Manageme...

CAD-PDM Integration

Web Service BPMS

Interface Vault Service

Migration Processor CAD System

Product Model Management System

Database System Vault System

Database System Technical Data-DB

PMMS Web Client BPMS Web

Client

PMMS Migration Application PMMS Web

Client PMMS

PMMS for Shipyard Migration Data

Processor PMMS for Shipyard PMMS Admin.

Client

Fig. 2 System architecture of the naval ship product model management system (Oh, et al., 2008)

2.3 함정 획득시스템 구축 및 운용 현황

SBA-NS 개념을 구현하기 위한 기초연구, 즉 함정을 함정 제 품정보 및 제품모델(NSPM : Naval Ship Product Model)(Oh, et al., 2008)로 표현하기 위한 연구가 수행되었다. 연구결과로 제안 된 NSPM은 디지털 함정의 정보 스키마(information schema)를 제안하고 있으며, 함정의 제품적 특성이 적용된 제품구조(Product Structure)를 중심으로 주요 CAD 모델(assembly components)과 엔지니어링 정보를 표현하고 있다. 이렇게 정의된 함정의 제품모델 (NSPM)은 개발 프로세스와 획득 WBS(Work Breakdown Structure) 를 지원하며, 또한 함정의 작업분할구조인 SWBS(Ship Work Breakdown Structure)(R.O.K. Navy, 2007) 개념을 지원한다.

Fig. 3 Concept of the simulation-based acquisition of naval ships (Oh & Shin, 2009)

Modeling System

Data Object

PDM System

Naval Ship Product Model Product Structure Database

Vaults

CAD User 1

CAD User ..N WBS

For Engineering Data

IPT Catalogs, Part List...

M&S

Basic Design System

Detail Design & Construction

Feasibility Study & Concept Design

Acquisition Process

Product Model Data

Product Model Data

Fig. 4 Concept of the basic design system centered on the product structure

Fig. 3은 NSPM 기반의 SBA-NS의 개념을 함정 획득단계에 맞춰 보이고 있다. NSPM은 현재 신규로 개발되는 함정의 Digital Product Model Data 구축에 적용되고 있다(R.O.K. Navy, 2009).

현재는 함정의 획득단계 별 설계 산출물을 기반으로 NSPM을 구 축하고 있으며, 실적선 데이터로써 개념연구에 활용되고 있다.

하지만 그 적용범위는 주요설계 단계 이후 설계 산출물을 기준으 로 되어 있으며, 특히 조선소에서 이뤄지는 설계과정이 포함되어 있지 않아 획득 데이터로써 활용에 제한적인 실정이다.

본 연구에서는 이러한 한계점을 개선하기 위한 사례연구로써 함 정 기본설계단계에서 운용중인 설계시스템을 대상으로 함정 제품모 델 개념을 적용하였으며, 이를 통해 함정 획득시스템의 연계범위를 조선소에서 운용중인 기본설계시스템까지 확장하고자 한다(Fig. 4).

3. 제품구조 중심의 기본설계 시스템

3.1 As-Is 기본설계시스템의 설계구조

함정 기본설계시스템의 설계구조 분석을 위해 OOO함 개발을 위해 도입된 기본설계시스템을 그 대상으로 하였다.

현재 운용중인 함정 기본설계시스템의 경우 기존의 상선 설계 시스템과 마찬가지로 블록단위 모델링이 수행되고 있으며 최종 적으로 생산과 관련된 도면 작성을 고려한 데이터 구조를 갖고 있다. 설계시스템의 제품구조 최상위 레벨은 함정의 서브시스템 과 블록단위로 구성되어 있으며, 하위 레벨은 블록단위 별 모델 링 엔지니어의 업무분장에 따라 구성되어 있다. 일종의 생산을 염두 해둔 제품구조 형태(Production Structure)로 운영되고 있 다고 할 수 있다.

이러한 제품구조의 경우 SWBS 최상위 그룹에 해당되는 서브 시스템 별 설계팀 팀 단위 구조를 갖고 있어 업무분장 및 단위설 계가 가능하여 설계 생산성이 좋다. 또한 Hull의 경우 하위에 블 록 조립단위와 일치하는 섹션단위로 구성되어 있고, 섹션레벨의 하위는 섹션 내에 해당되는 선체구조 및 의장품 등으로 구성되어 있어 자연스럽게 생산 및 조립 관점에서의 도면작성이 용이하다.

3.2 함정 제품구조 개념의 적용

앞서 정리하였듯이, 현재의 기본설계시스템 설계구조의 경우 생산설계단계에서의 운용방식을 갖고 있으며 이를 통한 설계생산 성 향상의 특성을 갖고 있다. 하지만 이러한 시스템 운용을 통해 구축된 설계 DB는 획득관점에서의 활용성이 부족하다. 여기서 획득관점이라 함은 단순히 생산자가 아닌 함정을 개발해나가는 IPT 중심의 설계시스템 운용을 의미하며, 이를 통해 생성된 설계 DB를 M&S에 활용함으로써 SBA를 실현하는 것이다.

As-Is 함정 기본설계시스템의 제품구조 개선 방향은 함정의 제품적 특성과 SWBS 개념에 기반 하되 피쳐(feature) 개념을 적 용하여 함정 모델의 변형체(variants) 표현이 용이하게 하고자 하 였다. 제품구조를 크게 기본구조(base)와 기능(function) 구조로 나누고, 기능구조 하위의 아이템에 대하여 변동부를 옵션형태로 표현함으로써 기본설계단계에서의 잦은 설계요구사항 변경(사양 변경)에 유연하게 대처할 수 있다. 이러한 경우 제품구조의 리비 전(revision)관리를 통해 옵션부의 설계변경에 따른 다양한 변형 체 데이터의 확보도 가능해진다.

또한 이렇게 정의된 설계 DB는 생산중심의 제품구조가 적용된 경우보다 원활한 설계검증 지원이 가능하고 획득용 Digital Product Model 구축도 용이해진다.

3.3 설계 생산성을 고려한 제품구조 정의 및 모델링 방법론

앞서 제안한 제품구조 개념 적용방안을 바탕으로 기본설계시 스템의 설계구조를 정의하되, 현재 운용중인 모델링 방법론의 설 계 생산성을 고려하여 제품구조 및 모델링 방법론을 정의하였다.

이를 간략히 정리하면 다음과 같다.

(1) 제품구조(Assembly Structure)

제품구조는 크게 SWBS 상위 그룹에 해당되는 고정부 그룹 (Level-1)과 그 하위에 해당되는 변동부 그룹으로 정의하였다.

Level-1은 SWBS 100그룹으로 선체의 경우 하위에 선체 섹션 (section) 단위로 Level-2를 구성하였다. 선체 이외 그룹의 경우 하위에 1-Level 혹은 필요에 따라 그 이상의 CAD 모델을 갖도록 구성하였다.

단, 전기시스템과 의장 그리고 추진계 일부의 경우 기본설계 단계의 특성상 시스템의 기능 정의(functional design)와 3D CAD 모델 정의(physical design)가 완벽히 이루어지지 않기 때문에 필 요한 경우 실제 설치되는 선체 하위 섹션에 직접 모델링하여 조 립하도록 정의하였다.

제품구조의 변동부 그룹(Level-2) 하위 레벨의 경우 선체 섹 션단위에 포함되는 선체구조를 모델링 가능하도록 정의하였으 며 해당 섹션 내에 탑재되는 장비 혹은 시스템계열 장치의 경우 Level-1에서 레퍼런스 하는 형식으로 정의하였다(Fig. 5). Fig.

5는 제안된 제품구조 방법에 따라 exhaust pipe와 ventilation duct와 같이 여러 개의 선체 섹션에 걸쳐 설치되는 시스템 계 열 장치에 대한 제품구조 정의사례 일부를 보이고 있다. 지면제 약 상 다른 아이템은 생략하고 선체섹션 상위 assembly product 와 exhaust pipe, ventilation duct CAD 모델간의 관계만 표현 되었다.

탑재장비의 경우 설계요구사항 변경에 따라 유연하게 대처 할 수 있도록 제품구조를 추가, 수정, 삭제 할 수 있도록 정의 하였으며, 설계변경 결과에 따라 변형체 데이터의 확보를 지원 하기 위해 제품구조의 revisioning을 지원하되, 제품구조의 하 위레벨 설계변경에 따른 빈번한 revisioning을 막기 위해 정해 진 규정에 따라 수동으로 설계데이터를 이력관리 하도록 정의 하였다.

섹션단위의 모델링이 아닌 제품구조 단위의 모델링으로 인하 여 섹션단위의 설계검증 및 도면생성이 기존보다 비효율적인 것 을 해결하기 위해 PDM 시스템이 제공하는 공간질의(query) 개념 을 차용하였다. 섹션/주공간 단위로 정의된 공간질의를 미리 DB 에 정의하고 이를 제품구조를 통해 조립(assembly)된 CAD 모델 에 적용 가능하도록 하였다(Fig. 6).

(2) 모델링 방법론

제품구조의 고정부 그룹(Level-1 혹은 Level-2)은 함정의 서브 시스템별 설계팀 단위에 맞춰 정의하였고, 각 팀의 설계 산출물 을 바탕으로 CAD 모델을 생성하여 해당 그룹 하위 제품구조에

조립하도록 한다. 이 경우 앞서 기술하였지만 제품구조의 빈번한 revisioning을 막기 위하여, 변동부 하위의 경우 설계시스템의 마 스터 제품구조에 직접 모델링을 수행하지 않고, 별도로 정의된 제품구조 객체(object)에 모델링을 수행한 후 최종 승인된 CAD 모델을 마스터 제품구조에 조립하도록 한다. 단, 주요 설계요구 사항 변경으로 변동부의 모델이 수정되어 발생한 마스터 제품구 조의 리비전의 경우 해당 리비전 설계 데이터의 확보를 위해 별 도로 관리한다.

탑재 장비 혹은 시스템계열 장치의 경우 기존의 블록단위 모델 링이 아니라, SWBS 계열별 제품구조 하위에 CAD 모델을 생성한 다. 이때 모델링 업무분장 또한 섹션/주공간 단위가 아닌 제품단 위로 나뉘어 정의한다. 예를 들어 몇 개의 섹션에 걸쳐 설치되는 시스템계열 장치의 경우 한 설계자가 전담하여 모델링을 수행하 도록 한다. 이때 기존의 경우 CAD 모델의 설계 작업번호(work order no.)와 섹션/블럭 위치 정보가 매우 중요했으나, 새로이 정 의된 제품구조에서는 SWBS, CAD 모델 정보 등 장비와 장치의 정보가 중요한 키 값이 된다. 이렇게 정의된 모델링 방법론에 따 라 구축된 설계 DB는 기존 시스템에서 지원하였던 섹션/주공간 단위의 공간질의 결과에 따른 필터링은 물론 SWBS No. 중심의 필터링 또한 가능하게 된다.

PROPULSION_PLANT

OUTFIT_AND_FURNISHIN GS COMMAND_AND_SURVEI LLANCE ELECTRIC_PLANT

AUXILIARY_SYSTEM HULL_STRUCTURE

ARMAMENT (Others) Product Assembly

(REV_A)

PROPULSION_SUPP_SYS SECTION_B

SECTION ...N SECTION_C SECTION_A

UPTAKES EXAUST_PIPE

VENTILATION_SYS CLIMATE_CONTROL VENTILATION_SYSTEM

Sub System Assembly Component(CAD Model)

CAD Link CAD Link Hierarchical

Link

Propagation of Design Changes

Fig. 5 Example of the product structure for collaborative design (exhaust pipe and ventilation system)

Fig. 6 Concept of volume filtering (Dassault Systems 2008)

4. 프로토타입 시스템 개발 및 사례 연구

4.1 프로토타입 시스템 개발

본 연구에서 제안한 제품구조 중심의 기본설계시스템 개선 방 안에 따라 사례시스템을 개발하였다. CAD 시스템은 다쏘시스템 사의 CATIA V5를, PDM 시스템은 다쏘시스템사의 ENOVIA V5 VPM(Navigator)을 기반으로 하였으며, Fig. 7과 Fig. 8은 구현된 사례 시스템의 CAD 및 PDM 시스템 사용자 환경을 보이고 있다.

Fig. 7 CAD system user interface of the prototype-system

Fig. 8 PDM system user interface of the prototype-system 4.2 프로토타입 시스템 사례연구

본 연구에서 개발한 프로토타입 시스템의 효율성을 검증하기 위하여 사례연구를 수행하였다. 사례 함정모델은 인터넷에 공개 된 독일의 Type 212 클래스의 설계정보를 바탕으로 추정 구축하 였으며, 모델링 방법론은 OOO함 기본설계시스템의 모델링 방법 론을 적용하였다. 수행한 사례연구 결과를 정리하면 다음과 같다.

(1) 제품구조 중심의 Assembly Modeling

각 설계팀별 CAD 모델을 PDM 시스템에 미리 정의된 제품구 조를 오픈하여 해당 아이템에 조립한다. 모델링 시에 타 부서 모 델 혹은 참고하고자 하는 모델을 로드하여 모델링 및 조립 시에

참조할 수 있다. Fig. 9와 10은 제품구조를 기반으로 하여 팀 단 위로 생성한 CAD 모델을 조립하는 사례화면을 보이고 있다. 추 진계 uptake 중 exhaust pipe와 보기류의 ventilation system 중 duct 모델을 이들이 설치되는 선체모델을 기준으로 하여 조립되 고 있는 모습이다.

Exhaust pipe와 ventilation duct의 경우 섹션 A, B, C, D 등 여러 개의 섹션부에 걸쳐 설치된다. 기존에 이러한 모델의 경우 섹션단위로 나누어 모델링 업무가 정의되고, 선체그룹에 포함되게 모델링이 수행되었으나, 프로토타입 시스템에서는 제품구조의 추 진계와 보기류(Level-1) 하위의 uptake와 ventilation system(변동 부 Level-3) 아이템에 업무정의가 되어 모델링을 수행하게 된다.

기존 설계시스템과 달리 CAD 모델의 설계변경 시 제품구조의 각 아이템별로 revisioning이 발생하게 되며, 주요 설계확인 시점 에 서브시스템 및 어셈블리 단위로 CAD 모델을 업데이트함으로 써 설계변경에 따른 데이터 이력확보가 가능하다. 또한 선체의 섹션단위로 분절(split)되어 있었던 CAD 모델도 장비/장치단위로 구성 및 관리가 가능하다.

Fig. 9 Assembly modeling centered on the product structure (uptakes)

Fig. 10 Assembly modeling centered on the product structure (ventilation system)

(2) 섹션/주공간 단위 Zone-Filtering

섹션 혹은 주 공간 단위의 3차원 공간-필터를 PDM 시스템에 미리 정의하였으며, 이를 설계 DB에 적용하여 조건에 따라 필터 링 할 수 있다. 설계요구사항의 변경 혹은 관심영역에 따라 공간 -필터는 추가 및 수정이 가능하다. Fig. 11은 조립된 함정 모델 을 로드하여 이를 기준으로 미리 정의된 섹션과 주공간 필터를 적용한 사례를 보이고 있다.

기존 설계시스템의 경우 업무분장 방식(설계작업번호), CAD 모델의 속성정보 등을 이용하여 섹션 혹은 설치 정보를 표현하고 이를 이용하여 설계검증에 활용하였다. 프로토타입 시스템의 경 우, CAD 모델의 속성정보에 장비/장치가 설치되는 공간 정보를 부가적으로 관리하기는 하나, 기본적으로 설계 DB와 공간-필터 정보를 분리 정의하였고, 이를 통해 다양한 공간질의 및 CAD 모 델 속성정보와 연계된 데이터 필터링이 가능하도록 하였다.

Fig. 12는 공간-필터와 CAD 모델 속성정보 검색을 동시에 적 용한 사례로써, 조립된 디지털 함정을 대상으로 섹션 A 내에 존 재하는 SWBS 64*류(furnishing) CAD 모델을 필터링 한 결과를 보이고 있다.

Fig. 11 Zone filtering by the section pre-defined

Fig. 12 3D models query-results by zone and attribute- filtering

(3) Digital Mock-Up 활용

프로토타입 시스템을 통해 구축된 설계 DB를 활용하여 설계검 증 및 M&S 활용을 위한 디지털 목업 활용 사례를 수행하였다.

Fig. 13은 주공간 A의 설계결과 확인을 위한 DMU 모델로써, 선체 섹션 A 모델과 주공간 A를 구성하고 있는 의장품 CAD 모델 을 설계 DB로부터 레퍼런스 하여 구축하였다.

기존 설계시스템의 설계 DB를 활용하여 DMU를 구축할 경우 CAD 모델이 섹션단위로 분절되어 있고, 재사용이 빈번한 전장, 무장 및 의장품 등의 경우 특정 선체모델에 포함되어 있어 특정 구역을 포함하는 DMU 모델을 구축하는 경우 기존의 CAD 모델 을 수정 및 재구성해야하는 번거로움이 있었다. 프로토타입 시스 템의 경우 SWBS 기반 제품단위 CAD 모델로 설계 DB가 구축되 어 있기 때문에 주공간 A를 포함하고 있는 섹션의 공간-필터

적용과 선체 모델 및 관련 CAD 모델의 재사용을 통해 비교적 수 월하게 DMU 모델을 구축할 수 있었다.

Fig. 14는 엔진탑재를 위한 공간성 검토를 위해 구축된 DMU 모델 활용사례를 보이고 있다. 가상의 엔진모델 탑재를 통해 선 체와의 조립성 및 간섭 확인 그리고 파이핑 및 캐이블 등의 라우 팅 정보 생성 등에 활용이 가능하다. 이러한 DMU 모델의 활용을 통해 다양한 사양의 장비 카탈로그 DB 확보가 가능하며, 이를 기 반으로 하는 조립시뮬레이션을 통해 디지털 함정의 다양한 설계 이력 확보도 가능하다.

Fig. 13 DMU model for design reviews of the major space A

Fig. 14 Interference checks of engine installation procedures 4.3 프로토타입 시스템 운용결과

프로토타입 시스템의 시험 운용결과 As-Is 시스템 대비 개선 된 효과를 정리하면 다음과 같다.

- 블록단위 모델링 구조에서 발생할 수 있는 CAD 모델의 설계 변경 관리 및 모델 데이터의 정합성 확보 문제가 해결되었다.

- Option 개념에 의해 변동부를 표현함으로써 탑재장비의 설계 변경에 유연하게 대처할 수 있었으며, 설계변경 이력 확보 및 탑재장비 CAD 모델 데이터 확보가 용이하였다.

- 설계 DB에 SWBS 및 공간단위 질의(query) 적용을 통해 다양 한 조건의 설계검증 지원이 가능하였다.

- 설계검증과 M&S를 위한 DMU 구축이 용이하였으며, 해군의 전자화 사양기준에 적합한 함정 모델 구축도 기존대비 용이할 것으로 사료된다.

5. 결론 및 향후 연구계획

본 연구에서는 함정 제품구조 개념을 기본설계시스템에 적용 함으로써, 함정 획득시스템의 적용 범위를 기본설계까지 확장하 기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 초기설계단계에 적합한 제품구조 개선방향을 제안하였고 이를 기반으로 하는 프로토타입 시스템을 구현하였다. 그리고 프로토타입 시스템의 효율성을 검 증하기 위하여 현재 운용중인 함정 기본설계시스템의 모델링 방 법론을 적용해 보았으며, 그 결과 설계요구사항 변경에 대한 유 연성 확보, 효과적인 설계검증 지원 그리고 설계 데이터의 획득 효율성 향상 등을 확인할 수 있었다.

본 연구에서 제안한 설계시스템 제품구조를 활용한다면 기존 보다 IPT의 획득지원이 강화된 시스템으로 개선 가능할 것이며, 이를 통해 함정 획득시스템의 적용범위를 설계 및 건조과정까지 확장할 수 있을 것으로 기대한다. 다만 설계시스템의 제품구조 및 모델링 방법론을 현업 설계시스템에 적용하기 위해서는 설계 생산성 유지 및 시스템 호환성에 대한 고려가 필요하겠다.

현재 제안된 연구결과는 기본설계시스템의 개선방안을 중 심으로 수행되었으며, 향후 효과적인 모델링 지원 및 M&S 지 원을 위한 자료구조 및 시스템에 대한 추가연구를 수행할 계 획이다.

후 기

본 논문은 목포해양대학교 연구비 지원에 의하여 수행되었습 니다. 또한 본 연구를 위해 많은 배려와 도움을 주신 해군과 방위 사업청에 깊은 감사를 표합니다.

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오 대 균 민 영 기