POMDP-DEVS를 활용한 전투 개체 모델링

배장원(Jang Won Bae),이강훈(Kanghoon Lee),김현은(Hyeoneun Kim),이준석(Jun Seok Lee),고봉석(Bongseok Goh),남보원(Bowon Nam),문일철(Il-Chul Moon),김기응(Kee-Eung Kim),박재현(Jaehyun Park) 대한산업공학회 2013 대한산업공학회지 Vol.39 No.6

공공 자전거 시스템의 효율적 운용을 위한 모델링 및 시뮬레이션 : 세종시 사례 중심

배장원(Jang Won Bae),최선한(Seon Han Choi),이천희(Chun-Hee Lee),백의현(Euihyun Paik) 한국시뮬레이션학회 2021 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.30 No.1

최근 정보통신기술의 발달에 따른 공공 자전거 시스템 운영 사례가 증가하고 있다. 대도시의 공공 자전거 시스템은 시민에 대한 공공성과 편리성을 모두 확보해야하기 때문에, 도입부터 운영까지 다양한 이슈에 대한 분석이 필요하다. 또한, 최근 라스트 마일 수단으로 각광받고 있는 개인 모빌리티 사업과의 공존을 위한 다양한 시나리오 역시 대비할 필요가 있다. 본 논문은 공공 자전거 시스템의 효율적 운영 관리를 위한 시뮬레이션 모델을 제안한다. 특히, 제안한 방법은 공공 자전거 시스템의 일반적인 구조와 행태를 모델링 하여 다른 도시에 쉽게 활용할 수 있는 형태로 개발하였고, 컴포넌트 기반의 모델 구성으로 향후 모델의 수정 및 확장이 용이하도록 개발하였다. 본 논문에서는 제안된 방법의 사례로 세종시 공공 자전거 시뮬레이션을 수행하였다. 세종시 공공 자전거 시스템의 데이터를 적용하여 시뮬레이션 결과를 도출하고, 도출된 결과를 세종시 실데이터와 비교하여 검증하였다. 검증된 모델을 이용하여, 세종시에 적합한 공공 자전거 서비스를 설계하고 분석할 수 있는 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. In recent years, public bicycle systems are widely spread over the world according to the development of ICT technology. Since the public bicycle systems in large cities need to secure both publicity and convenience for citizens, analysis of various their issues from introduction to operation is required. In addition, it is also necessary to prepare for various scenarios for coexistence with the PM business, which is recently in the spotlight as a last mile means and normally managed privately. This paper introduces modeling and simulation for efficient operations of public bicycle systems. In particular, the proposed method was developed in a form that can be easily used in other cities by modeling the general structure and behavior of the public bicycle system, and it was developed to facilitate modification and expansion of the future model with a component-based model configuration. This paper provides a case study of the propose method, which is the public bicycle simulation in Sejong City. The simulation results were derived by applying the data from the public bicycle system of Sejong City, and they were verified with the associated real data of Sejong City. Using the verified model, it is expected that it can be used as a tool to design and analyze various services on the public bicycle systems, which were especially suitable for Sejong City.

컴포넌트 모델 재구성 기술을 이용한 에이전트 시뮬레이션 자가 진화 방법

배장원(Jang Won Bae),이천희(Chun-Hee Lee),백의현(Euihyun Paik) 대한전자공학회 2017 대한전자공학회 학술대회 Vol.2017 No.11

통신 효과를 반영한 네트워크 중심전의 전투 효과도 분석 방법

배장원,강봉구,김병수,성창호,김탁곤,안명길,이상일,Bae, Jang-Won,Kang, Bong-Gu,Kim, Byeong-Soo,Sung, Chang-Ho,Kim, Tag-Gon,Ahn, Myung-Kil,Lee, Sang-Il 한국시뮬레이션학회 2012 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.21 No.3

네트워크 중심전(NCW)이 미래 전쟁의 양상으로 발전 하면서, 네트워크 통신 효과에 의한 전투 효과도를 분석하는 연구의 중요성이 증가하고 있다. 기존의 전투 효과도 분석은 워게임 시뮬레이터를 이용한 시뮬레이션을 통하여 이루어졌고, 통신 효과의 분석은 통신 네트워크 시뮬레이터를 이용했다. 그러나 통신 효과에 의한 전투 효과도를 파악하는 연구는 이루어지지 않았다. 통신 효과를 반영한 전투 효과도 분석은 통신 모델의 파라미터와 전투 효과도의 관계를 파악하는 것을 통해 이루어질 수 있다. 본 논문에서는 통신 효과와 NCW 전투 효과도의 관계를 분석하는 방법을 기술한다. 특히, 본 방법론에서는 통신 모델의 파라미터와 NCW 전투 효과도의 관계를 분석하기 위해 계층적인 OAI 매트릭스를 개발 하고, 그 결과를 NCW 시뮬레이터와 통신 시뮬레이터의 연동 시뮬레이션으로 검증한다. 또한, 연동 시뮬레이션의 실험 결과를 통해 통신 모델 파라미터와 NCW 전투 효과도의 관계를 메타모델(meta-model)로 표현한다. 이 과정에서 통신 시뮬레이터와 NCW 전투 시뮬레이터의 추상화 수준 차이를 보정해주기 위한 인터페이스 모델을 제안한다. 본 논문의 방법론을 통해, NCW 전투 효과도와 통신 모델 파라미터의 직접적인 관계를 파악할 수 있고, 이 관계를 이용해서 NCW 상황에서 부대 교리나 통신 운용과 통신 시스템의 장비 설계 등에 영향을 줄 것으로 기대한다. As a future warfare is changed to network-centric warfare (NCW), importance of research on the relation between combat effectiveness and communication effect has increased. The combat effectiveness has been analyzed using war game simulator and the communication effect has been analyzed using communication simulator. However, the relation of them has not been researched so far. In this paper, we describe a methodology of analyzing the measure of effectiveness reflecting communication effects in NCW. In the methodology, firstly, simulation interoperation environment between the war game simulator and the communication simulator is developed. Especially, we propose an interface model and interoperation interface to support the simulators for simulation interoperation. Then, we statistically analyze the output data of the simulation interoperation environment and develop a meta-model which illustrates the relation between war game and communication simulator directly. With this methodology, we can figure out the relation between the war game and communication simulator directly. Moreover, we expect that this relation effects on developing doctrines, communication operation and communication devices.

HLA/RTI를 이용한 워게임 시뮬레이터와 통신 효과 시뮬레이터의 연동 시뮬레이션 연구

김덕수,배장원,박수범,김탁곤,Kim, Deok-Su,Bae, Jang Won,Park, Soo Bum,Kim, Tag Gon 한국군사과학기술학회 2015 한국군사과학기술학회지 Vol.18 No.1

Wargame simulators are widely used in the field of defence modeling and simulation. Because of increasing importance of communication effects on the warfare, the war game simulator is also required to reflect communication effects. One way to satisfy the requirement is the interoperation simulation between war game simulator and communication effect simulators. This paper shows the application of interoperation simulation between war game and communication effect simulators using HLA(High-Level Architecture)/RTI(RunTime Infrastructure). The war game simulator mainly deal with the engagement of troops and the troops communicate each other at the mission execution level. In the other hand, The communication effect simulator perform communication actions between the troops in the engineering level. Using the interoperation simulation, we can reflect the communication effects on the war game simulation. We show various applications of the interoperation simulation with the point of the war game and communication effect simulator. with a case study, we explain the interoperation simulation improves the reality and fidelity of the war game simulator and how the interoperation simulation can be applied to developing doctrines and real communication system.

NCW 통신 체계의 전투 효과도 분석을 위한 NetSPIN 통신 모델과 워게임 모델의 시뮬레이션 연동

강봉구,김병수,배장원,성창호,김탁곤,안명길,천재영,Kang, Bong-Gu,Kim, Byeong-Soo,Bae, Jang-Won,Sung, Chang-Ho,Kim, Tag-Gon,Ahn, Myung-Kil,Cheon, Jae-Young 한국시뮬레이션학회 2012 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.21 No.3

전장 환경에서 통신 시스템의 발달로 인해, 미래의 전장 환경은 네트워크 중심전(NCW)으로 변화하고 있다. 이러한 네트워크 중심전에서 통신 체계 효과는 전투력에 많은 영향을 미치기 때문에, 네트워크 중심전 환경에서의 전투효과도 분석에 대한 중요성이 증대되고 있다. 통신 효과와 전투 효과도 분석에 대한 독립적인 연구는 있었지만, 통신 체계와 전투 효과도를 관련지어 분석한 연구는 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 NCW 통신 체계의 전투 효과도를 분석하기 위한 NetSPIN 통신 모델과 워게임 모델의 시뮬레이션 연동 환경을 설명한다. 워 게임 모델은 군단급 수준의 DEVS 모델로 구성되고, 통신 모델은 OPNET 기반의 NetSPIN 개발환경을 이용한 군단급 SPIDER망 모델로 구성된다. 특히 본 논문에서는 OAI 매트릭스를 이용하여 전투 효과도에 영향을 주는 통신 파라미터를 식별하고, 통신 파라미터와 전투 효과도의 관계를 실험적으로 분석한다. 추후 연구에서는, 연동 시뮬레이션 환경을 이용한 실험 결과를 메타 모델로 발전시켜 NCW 환경에서의 통신 장비 요구 분석에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다. Due to the development of communication system in the warfare, the future warfare is changing to network-centric warfare (NCW). In the NCW, the communication effect has a significant influence on the combat power. There is growing importance for analysis of communication effect in the combat power. There are many researches about this issue, but there is no study on analysis using relationship between communication system and combat power. In this paper, we illustrates interoperation environment consisting of NetSPIN communication model and wargame model to analyze influence of parameters of communication model on combat effectiveness of wargame model. The wargame model is a corps-scaled model based on Discrete Event System Specification (DEVS) formalism. The communication model is a corps-scaled SPIDER network model of NetSPIN based on OPNET. Especially, we uses OAI matrix to identify parameters in communication simulator influencing on combat power, and analyze relationship between parameters and combat power through design of experiment and simulation by using them. For the future work, we expect that requirement analysis of communication equipment in NCW by using meta-modeling method.

스마트 그리드 기반 에너지 시스템 운영을 위한 배전계통 조류계산 시뮬레이션 모델 개발

배희선(HeeSun Bae),신승재(Seungjae Shin),문일철(Il-Chul Moon),배장원(Jang Won Bae) 한국시뮬레이션학회 2021 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.30 No.1

미래 에너지 소비 패턴은 신재생 에너지 등의 분산 전원의 증가와 프로슈머의 탄생 등으로 현재와는 크게 다른 양상을 보일 것이다. 이에 따라서 전력망 전체의 안정성 및 소비 효율을 고려한 적절한 생산 및 공급 계획 수립의 방향성 역시 지금 과는 상이할 것으로 예측할 수 있다. 본 논문은 앞으로 발생할 수 있는 여러 환경에 직면하였을 때 새로운 운영 전략을 시험할 수 있는 시뮬레이션 모델을 제안한다. 제안된 모델을 통해서 에너지 저장 장치, 에너지 분산자원과 같은 새로운 개념이 다량 추가될 미래 스마트 그리드(Smart Grid) 환경에서 소비되고 공급되는 전력을 모의하고 분석하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 그리드에 존재하는 각 요인(Agent)별 의사결정을 모델링할 수 있는 ABM(Agent-Based Model) 방법론 중 DEVS 형식론을 이용하여 복잡한 시스템을 구조적으로 모델링하고, 여러 요인들을 그리드에 쉽게 추가할 수 있도록 하였다. 본 시뮬레이션 모델은 현 상황에서 주어진 데이터셋을 이용하여 검증하였고, 추가로 스마트 그리드의 주요 요소 중 하나인 에너지저장 장치(ESS)를 본 모델에 간단하게 추가함으로써 시나리오 분석을 시행하였다. The future energy consumption pattern will show a very different pattern from the present due to the increase of distributed power sources such as renewable energy and the birth of the concept of prosumers, etc. Accordingly, it can be predicted that the direction of establishment of an appropriate production and supply plan considering the stability and consumption efficiency of the entire power grid will also be different from now. This paper proposes a simulation model that can test a new operational strategy when faced with a number of possible future environments. Through the proposed model, it is possible to simulate and analyze power consumed and supplied in a future Smart Grid environment, in which a large amount of new concepts including energy storage service (ESS) and distributed energy resources (DER) will be added. In particular, it is possible to model complex systems structurally by using DEVS formalism among the ABM (Agent-Based Model) methodologies that can model decision-making for each agent existing in the grid, and several factors can be easily added to the grid. The simulation model was verified using given dataset in the current situation, and scenario analysis was performed by simply adding an ESS, one of the main elements of the smart grid, to the model.

군집 분석을 통한 미시 시뮬레이션 파라미터 교정

김동준(Dongjun Kim),윤태섭(Tae-Sub Yun),배장원(Jang Won Bae),강동오(Dong-oh Kang),백의현(Euihyun Paik),문일철(Il-Chul Moon) 대한산업공학회 2018 대한산업공학회 추계학술대회논문집 Vol.2018 No.11

본 논문은 에이전트 기반 시뮬레이션의 결과가 모델링 대상 시스템의 관측결과와 차이 나는 문제점을 해결하는 방법을 소개한다. 본 논문은 이러한 문제점을 기계학습을 활용하여 해결한다. 문제 해결을 위하여 에이전트를 군집화 한 후 에이전트의 전략을 결정하는, 각 군집에 할당된 미시 파라미터를 교정하여 시뮬레이션 오차를 감소시킨다. 본 논문에서는 에이전트의 인구 통계학적 자료와 지리적 자료 및 시뮬레이션 에이전트 특성 자료를 사용하여 확률적 자기부호화기를 통하여 에이전트의 잠재 표현을 구한 후, 디리클레 프로세스 혼합 모형을 이용하여 군집 분석을 수행한다. 군집화 이후 베이지안 최적화를 이용한 가우시안 프로세스를 이용하여 미시 파라미터 교정을 수행한다.

인구/복지 변동 마이크로 시뮬레이션을 위한 가상 인구 데이터 생성 방법

정준영(Joon-Young Jung),이천희(Chun-Hee Lee),배장원(Jang-Won Bae),백의현(Eui-hyun Paik) 한국정보과학회 2016 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.6

에이전트 기반 주택 시장 시뮬레이션 모델에서의 과세 및 금융 정책이 주택 시장에 미치는 영향력 검증 연구

윤태섭(Tae-Sub Yun),김동준(Dongjun Kim),백의현(Euihyun Paik),정준영(Junyoung Jung),배장원(Jang Won Bae),문일철(Il-Chul Moon) 대한산업공학회 2018 대한산업공학회 추계학술대회논문집 Vol.2018 No.11

본 연구는 결과물 관점에서 교정된 에이전트 기반 주택 시장 시뮬레이션 모델에서의 과세 및 금융 정책의 변화가 시뮬레이션 내 주택들의 가격 및 거래량에 미치는 영향을 메타 모델링 방법론을 적용하여 확인한다. 또한 메타 모델링 방법론을 적용해 얻어진 시뮬레이션 내에서의 과세 및 금융 정책의 기대 효과를 기존의 실증 연구들의 결과와 비교함으로서, 해당 시뮬레이션 모델의 경제학적 가설들에 대한 반영 정도를 확인하였다. 위의 결과를 통해서 본 저자는 기존의 결과물 관점에서의 교정 뿐만 아니라, 경제학 관점에서의 적합도를 추가적으로 고려해야 함을 보였다.