제4차 산업혁명 시대의 CPS 모델에 의한 미래 전투부대 편성 디자인에 관한 연구 :A study on the design methodology of future combat unit organization by the CPS model in the fourth industrial revolution

장상국

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자료유형: 학위논문

저자정보: 장상국 (광운대학교, 광운대학교 대학원)

지도교수: 김진오

발행연도: 2017

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2017

제4차 산업혁명 시대의 CPS 모델에 의한 미래 전투부대 편성 디자인에 관한 연구

장상국 , 김진오 국방연구 2017.12 학술저널

제4차 산업혁명 시대의 CPS 모델에 의한 미래 전투부대 편성 디자인에 관한 연구

장상국 방위사업학과 2017.01 학위논문

제4차 산업혁명의 국방분야 적용방안 연구-미래 전투부대 편성을 CPS(Cyber-Physical System) 디자인 중심으로-

장상국 , 김진오 한국방위산업학회지 2017.01 학술저널

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제4차 산업혁명이란 기존 제조업에 최첨단 정보통신기술(ICT)을 융합하여 국가 제조 경쟁력을 향상시키기 위한 제조업 혁신 개념이다. 제4차 산업혁명의 핵심은 초연결성과 초지능성을 통해서 소비자의 니즈를 충족하는 것이며, 스마트 팩토리 가 대표적인 사례이다. 스마트 팩토리는 고객 개개인의 니즈를 반영하여 제품을 적시 생산하여 적시에 공급하는 대량맞춤전략을 추구하고 있다.
스마트 팩토리는 가상물리시스템에 의해서 대량맞춤전략이 가능하다. 가상물리 시스템(CPS)이란 물리적 시스템과 사이버 시스템이 네트워크로 연결된 하나의 지 능형 통합시스템을 말한다. 즉, 물리적 공간에서 획득된 데이터를 가상공간에서 인 공지능(AI), 빅데이터 등을 활용하여, 최적의 해법을 물리적 공간으로 피드백하여 사물들을 통제 및 제어하는 시스템이다.
가상물리시스템의 장점은 가상공간에서 실시간 다양한 정보에 의해서 최적의 생 산계획을 제공하므로 물리적 공간의 시행착오를 감소시키고, 신속한 공정 프로세 스 변경, 생산관련 의사결정이 혼란 없이 빠르게 결정된다. 즉 고객의 다양한 니즈 에 맞는 제품을 빠른 시간 내에 최소의 비용으로 유연하게 생산할 수 있다. 본 연구는 제4차 산업혁명의 가상물리시스템(CPS) 개념을 미래 전투부대 편성에 적용하여, 신속하고 다양하게 변하는 적의 형태에 대응하는 맞춤형 부대를 편성하 는데 목적이 있다. 스마트 팩토리는 고객의 니즈가 수시로 바뀌어도 실시간 물리 적 공간에 있는 제조 시설 제어가 가능하듯이, 미래 전투부대도 시시각각 변화하 는 적과 전투를 수행할 수 있도록 융통성 있는 부대 편성이 요구된다. 다음은, 가상물리시스템의 개념을 적용한 미래 전투부대 편성 절차이다.
첫째, 물리적 공간의 부대 구성 요소(METT+TC, 구속 조건 등)를 가정하고 각 요소의 전제조건을 설정하였다.
둘째, 물리적 공간의 감시·정찰(Perception) 요소와 타격(Action) 요소를 디자인하는 단계이다. METT+TC 등을 고려하여 편성하고자 하는 부대의 물리적 공간의Total Perception과 Total Action을 정의하였다.
셋째, 개별 무기체계 요소별 특성과 능력을 고려하여, Perception 및 Action 분야에서 여러 가지 대안을 구상하였다. 여러 가지 대안 중에서 부대편성의 적합성을 고려하여 해당 무기체계의 소요량을 결정하였다.마지막으로, 감시·정찰 요소와 타격 요소가 중복되는 항목은 감시·정찰 소요량을 기준으로 총 소요량을 결정하면 맞춤형 부대 편성이 완료된다

What is the Fourth Industrial Revolution? It is a manufacturing sector innovation concept to improve national manufacturing competitiveness by integrating cutting-edge information and communication technology (ICT) of the latest manufacturing industry. The core of the Fourth Industrial Revolution is to meet consumers’ needs through hyper-connectivity and hyper-intelligence, Smart Factory is a representative example. Smart Factory is pursuing a mass customization strategy that produces and supplies the production in time in accordance with the needs of individual customers.
Smart Factory can be mass-customized strategy by CPS. What is CPS? It is an intelligent integrated system that connects both the physical system and the cyber system to the network. In other words, it is a system that obtains the optimal solution by using artificial intelligence (AI) and big data in cyberspace, and controls the objects by feeding it back to the physical space.
The advantages of CPS are those; 1) it provides an optimal production plan in real time in a variety of information in cyberspace, thus 2) reducing the trial and error of the physical space, 3) rapid process change process, and 4) production related decisions are quickly determined without confusion. Those can flexibly produce products that meet various needs of customers in a short time and at a minimum cost.
The purpose of this study is to apply the CPS concept of the Fourth Industrial Revolution to the formation of future combat troops and to organize customized troops that respond to rapid and diverse forms of hostility. Just as the customer needs change from time to time, the Smart Factory requires control of manufacturing facilities in real-time physical space. Future combat units are also required with flexible units that can perform combat with enemies that change occasionally. The following is a procedure for organizing future combat units using the concept of CPS.
The following is a procedure for organizing future combat units using the CPS concept.
First, the preconditions of each elements should be set, assuming the component elements (METT + TC, constraint, etc.) in the physical space.
Second, it is a step of designing the perception element and the action element in the physical space. Total Perception and Total Action of the physical space of the units that want to be organized are defined in consideration of METT + TC.
Third, we considered various alternatives in the field of Perception and Action, taking into account the characteristics and capabilities of individual weapon system elements. Among the various alternatives, the requirements of the weapon system were determined in consideration of suitability of the unit.
Finally, the items that overlap the perception and action elements determine the total requirements based on the perception requirements. Once the total requirements have been determined, the customized unit formation is completed.

Ⅰ. 서 론
1. 연구의 배경 및 목적 1
2. 연구의 범위 및 방법 4
3. 논문의 구성 8
Ⅱ. 제4차 산업혁명과 국방의 미래
1. 제4차 산업혁명과 제조업 10 가. 제4차 산업혁명의 정의 및 특징 10
나. 주요 국가의 제4차 산업혁명 현황 14
다. 스마트 팩토리 사례분석 21
2. 제4차 산업혁명과 국방분야 28 가. 제4차 산업혁명의 국방분야 추진현황 28
나. 제4차 산업혁명과 작전수행절차 31
다. 부대 구조편성 절차 33
3. 제4차 산업혁명의 주요 핵심기술 37 가. 사물인터넷(IoT) 37
나. 인공지능(AI) 39
다. 빅데이터 44
Ⅲ. 가상물리시스템과 미래 전투부대 편성의 개념 디자인
1. 개 요 51
2. 가상물리시스템(CPS) 53 가. 가상물리시스템(CPS)의 개념 53
나. 가상물리시스템(CPS)의 역할 56
다. CPS 생태계 및 발전방향 60
3. CPS 기반의 미래 전투부대 편성의 개념 디자인 61
4. Physical System 디자인 65 가. 감시정찰(Perception) 분야 디자인 절차 65
나. 타격(Action) 분야 디자인 절차 71
Ⅳ. Physical System(전투부대)의 디자인 사례
1. Physical System 요소 78 가. 감시정찰(Perception) 요소 78
나. 타격(Action) 요소 93
2. Physical System 요소 디자인 절차 95 가. 감시정찰(Perception) 요소 디자인 절차 95
나. 타격(Action) 요소 디자인 절차 99
다. Physical System 소요량 결정 103 3. 사례 분석 및 시사점 105
Ⅴ. 결 론
1. 연구의 요약 및 의의 108
2. 연구의 한계 및 향후 과제 110
참고문헌 113

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