항전시스템 GPS 연동시험 시스템 개발 = Development of an Integrated Test System for the General-Purpose Switching (GPS) Card in Avionics Maintenance

국문 초록 (Abstract)

항전시스템 GPS 연동시험 시스템 개발 본 연구는 F-16 항공기의 항전장비 정비 지원에 사용되는 자동시험장비 (Automatic Test Equipment, ATE)내 핵심 구성품인 다목적 스위칭 회로 카드(General Purpose Switching circuit card, GPS)의 시험 프로그램 세 트 (Test Program Set, TPS) 설계 및 개발에 관한 것이다. 다목적 스위칭 회로카드는 국내 정비 능력 부재로 인해 해외 정비에 의 존해왔으나, 해외 정비 지원이 중단되면서 장비 불가동 및 정비 공백이 발 생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 창급(Depot-Level) ATE 기반의 하드웨어 및 소프트웨어 통합 설계를 통해 GPS 카드의 국 내 정비 기술 확보를 목표로 하였다. H/W 설계 단계에서는 주장비 ATE의 구성 요소를 기능별로 그룹화하여 신호 발생, 측정, 인터페이스, 전원, 제어 계통으로 분류하였으며, 이를 기 반으로 ATE와 GPS 카드를 연결하기 위한 중간연결기(Interface Test Adapter, ITA) 구조를 설계하였다. 특히 GPS 회로카드의 질량 분포를 고려한 무게 중심 분석 및 장착 방 법을 구상하여, 질량 중심 좌표를 도출하고 ITA의 무게 불균형으로 인한 접점 오류를 방지하기 위해 내부 구성품 위치 조정 및 브래킷 보강 등 하중 분산 설계를 반영하였다. 이를 통해 장착 시 발생할 수 있는 구조적 불균 형을 제거하고, 회로카드 휨 방지 및 커넥터 접점 편차를 2 mm 이내로 유지하였다. S/W 설계 단계에서는 시험 요구 조건 (Test Requirements Document, TRD)를 기반으로 GPS 카드의 기능을 세분화하여 시험 항목과 절차를 체계화하였다. 또한 ATLAS(Automatic Test Language for Aerospace Systems) 언어를 활용하여 자동시험 프로그램을 구현하였으며, 주소 집적 회로(Integrated Circuit, Address IC) 및 릴레이 제어 코드를 자동 생성하기 위한 TPS generator 프로그램을 추가로 개발하였다. 이를 통해 수기 코딩 대비 약 83%의 개발 시간 단축 효과를 확인하였고, 코드의 일관성과 유지보수 효율성 또한 향상되었다. 검증 및 요약 단계에서는 개발된 TPS를 적용하여 정상 동작 및 결함 검출 성능을 검증하였다. 정상 동작 검증에서는 TRD에 정의된 전원 공급, 제어 신호, 릴레이 전환 특성 등을 평가하였으며, 결함 검출 검증에서는 의도적 결함 삽입(fault injection) 시험을 수행하였다. 그 결과, 창급 환경에서 수행한 12점의 정비품 모두 야전급 ATE에서 정상 작동하였고, 자동점검 프로그램의 결함 탐지 적중률은 93%로 기존 대비 약 23% 향상되었다. 본 연구를 통해 다목적 스위칭 회로카드의 TPS 설계 및 AS9100 기반 검증 절차를 완료하여 정식 창급 정비 기술을 확보하였으며, 이를 통해 F-16 항전장비 정비의 자립성 강화와 창급 정비 기술의 우수성을 입증하 였다. 주제어 : F-16, 자동시험장비(ATE), 시험프로그램세트(TPS), 시험요구조건(TRD) 다목적 스위칭 회로카드(GPS)

목차 (Table of Contents)

• 목 차 ⅰ
• 표 목 차 ⅲ
• 그림목차 ⅳ
• 국문초록 ⅵ
• 제1장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구 개요 4
• 제2장 F-16 전투기 항전계통 정비 구조 8
• 2.1 항전계통 정비지원 구조 8
• 2.2 다목적스위칭(GPS) 회로카드 개요 13
• 2.3 다목적스위칭(GPS) 회로카드 결함 분석 15
• 제3장 H/W 설계 (Hardware Design) 23
• 3.1 ATE(Automatic Test Equipment) 구조 분석 23
• 3.2 ATE 연동 ITA(Interface Test Adapter) 설계 28
• 3.3 무게 중심 분석 및 ITA 내부 설계 30
• 3.4 ITA 제작 및 구성 결과 34
• 제4장 S/W 설계 (Software Design) 35
• 4.1 TRD(Test Requirements Document) 설계 35
• 4.2 시험 프로그램 구조 설계 38
• 4.3 Address 소자 제어 프로그램 개발 40
• 4.4 자동점검 프로그램 개발 42
• 제5장 실험 및 검증 46
• 5.1 정상 동작 검증 47
• 5.2 결함 검출 성능 검증 49
• 5.3 실험 결과 61
• 제6장 결 론 64
• 참고문헌 66
• ABSTRACT 68
• 감사의 글 71