전투원-로봇 협업시스템 연구

마정목(Jungmok Ma) 육군사관학교 화랑대연구소 2018 한국군사학논집 Vol.74 No.3

While autonomous systems are actively researched with artificial intelligence technologies in defense, humans can be ignored though they are still critical elements in the system. Humans can determine the overall performance and life cycle cost of the autonomous systems if humans are part of the systems. This paper emphasizes that collaboration capability allows the acquired weapon systems to integrate humans and autonomous agents for boosting performance and minimizing life cycle cost. In order to understand the concept and importance of the proposed warfighter-robot collaborative systems, literature reviews are presented in the domain of human factors, robotics, and defense, and two recent studies are analyzed. Based on these, the future research directions of warfighter-robot collaborative systems are provided in the four areas. It is hoped that this study will encourage the follow-up research on the collaborative systems.

무기체계 환경성 설계에 관한 기초연구

마정목 ( Ma Jungmok ) 국방대학교 안보문제연구소 2016 국방연구 Vol.59 No.4

현대에 접어들면서 지구온난화, 기후변화, 잠재적인 자원고갈과 환경파괴 및 이에 따른 부수적인 인명 피해까지 환경문제는 지속적으로 인류를 위협하는 문제로 대두되고 있다. 제한된 예산하에 고품질의 무기체계를 적시에 획득하기도 쉽지 않은 국방 획득 환경에서 환경성에 대한 고려는 거의 이루어지지 않는 실정이지만 그럼에도 불구하고 무기체계 환경성에 대해 미리 연구하고 준비해야 하는 이유는 다음과 같다. 무기체계의 장기간 운용 간 주변 환경 및 사용자에게 치명적인 영향을 미칠 수 있고 이는 군 내부는 물론이고 사회적 비용을 발생시켜 전체 수명주기 비용의 증가를 초래한다. 또한 앞으로 생길 수 있는 국제적 환경 규제들에 미리 대처하여야만 국방 분야의 수출 시장을 확대할 수 있으며, 무엇보다 환경성 평가가 장기적인 계획과 준비가 필수적인 분야이기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 전과정평가(LCA)라는 환경성 분석 도구를 수학적 모델과 함께 소개하고, 이에 기반을 둔 미국의 동향을 살펴보았다. 현재 미국은 전략적인 성과 계획과 더불어 국방획득 과정에 환경성을 포함할 수 있도록 지속가능성 분석(sustainability analysis)이라는 방안을 제시하고 있다. 본 연구는 대안 분석적 목적이 강한 현 발전추세에서 한 걸음 더 나아가 무기체계 획득 간 환경성 목표를 설정하고 설계 단계에서 이를 관리하며 시험평가 시이를 검증함으로써 전 수명주기 비용이 최소가 되도록 하는 무기체계 획득 방안을 제시하였다. 제시된 환경성 설계 절차와 갖추어야할 입력 자료들을 미리 준비하여 변화되는 환경에서도 고품질의 무기체계를 획득하고 수명주기 비용을 감소시킬 수 있기를 기대해본다. In modern times, our societies are facing critical environmental problems due to global warming, climate change, potential resource depletion, and destruction of the environment, which can cause loss of lives. Since it is very difficult to acquire high quality weapons on time and within tight budget, environmental impacts of weapon systems cannot be a serious concern in the process of their acquisition. Nevertheless, there are some reasons to prepare the research on the management of weapon systems` environmental impacts in advance. While running weapon systems for a long time, it can cause serious damage to the users and environment, which ultimately increases the life cycle cost of weapon systems. Moreover, to export more weapons, required environmental criteria in the future should be satisfied. Lastly, it takes a long time to prepare the implementation of environmental impact assessment. In order to consider the environment and its related costs, this study reviews the concepts and tools of life cycle assessment (LCA) with its mathematical model. The united states developed strategic plans as a guide and sustainability analysis as a tool based on LCA. This study proposes the concept of managing weapon systems` environmental impacts by setting an environmental objective, monitoring environmental impacts, and testing an environmental performance, which can reveal the hidden life cycle costs. It is expecting to minimize the total life cycle cost with the proposed framework.

미 국방부 무기체계 자율성 훈령 개정에 따른 자율무기체계 정책 분석과 이해

마정목 ( Jungmok Ma ) 국방대학교 안보문제연구소 2023 국방연구 Vol.66 No.2

미국은 국방부 훈령 3000.09를 통해 무기체계의 자율성에 대한 정책을 공개한 최초의 나라이다. 약 10년이 지난 2023년 1월 25일, 미 국방부는 해당 훈령의 개정을 공표하고, 정책의 공개를 통해 글로벌 AI 거버넌스에서 지속 선도적 역할을 할 의지를 이어가고 있다. 그러나 자율무기체계에 대한 정책은 미국 내부에서도 이해가 어려운 주제로 알려져 있다. 본 연구에서는 개정된 미 국방부 훈령을 바탕으로 미국의 자율무기체계 정책에 대한 체계적인 분석을 제공함으로써 관련 정책의 이해도를 높이는데 그 목적이 있다. 이를 위해 ① 자율무기체계와 관련하여 전 세계를 선도하고 있는 미국의 정책은 무엇인지, ② 2012년 이전판과 어떤 차이점이 있는지, ③ 정책적 내용 중 앞으로 개선이 필요한 사항과 추가 해석이 필요한 사항에 대한 검토와 분석을 시행하고자 한다. The United States was the first country to publicly open its policy on autonomy in weapon systems, DoD Directive 3000.09. After about 10 years, on January 25, 2023, U.S. DoD announced the update of the directive. This paper aims at providing systematic analysis of U.S. policy on Autonomous Weapon Systems(AWS) based on DoDD 3000.09 and improving the understanding. There was so much misunderstanding of U.S. policy on AWS not only from the outside of U.S. but also from U.S. DoD personnel. This paper provides 1) the difference between 2012 and 2023 DoDD 3000.09 and 2) the explanation of important policies and concepts based on the understanding of various issues on AWS and AI in defense.

Computational Framework for Usage Stage Modeling of Machines in Life Cycle Assessment

마정목(Jungmok Ma) Korean Society for Precision Engineering 2019 한국정밀공학회지 Vol.36 No.11

해상초계기 주요 항공전자장비 신뢰도 성장 분석 및 운용가용도 시뮬레이션

박지훈,마정목,Park, Jihoon,Ma, Jungmok 한국군사과학기술학회 2020 한국군사과학기술학회지 Vol.23 No.2

Failure of essential avionic equipments have a significant impact on the operations and safety of P-3 maritime patrol aircraft. Therefore, avionic equipments of P-3 are required to have higher reliability. Based on the field failure data, this paper studies the reliability growth of essential avionic equipments in P-3 using Duane model. Additionally, a simulation model is built and implemented for identifying the operational availability according to the field failure data of avionic equipments.

수리모형을 이용한 요격확률 및 비용 기반의 다층 방어 요격미사일 운용방법 연구

서민수,마정목,Seo, Minsu,Ma, Jungmok 한국시뮬레이션학회 2020 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.29 No.2

It is important to operate a limited number of interceptors effectively to counter ballistic missile threats. The existing interceptor operating method determines the number of interceptors according to the level of TBM (Theater Ballistic Missile) engagement effectiveness applied to a defended asset. It can cause either excessive interceptor waste compared to the intercept probability or the intercept probability decrease. Thus, interceptor operating method must be decided considering the number of ballistic missiles, intercept probability and cost. This study proposes a mathematical model to improve the existing interceptor operating method. In addition, the efficiency indicator is proposed for trade-off between intercept probability and cost. As a result of the simulations, the mathematical model-based interceptor operating method can achieve better results than the existing interceptor operating method. 탄도미사일 위협에 대응하기 위해 제한된 수량의 요격미사일을 효율적으로 운용하는 것은 중요하다. 기존 요격미사일 운용방법은 방호목표에 적용하는 교전효과수준에 따라 요격미사일 수를 결정한다. 이는 요격확률에 비해 과도한 요격미사일 소모 또는 요격확률 감소를 초래할 수 있다. 따라서 탄도미사일 수와 요격확률 및 비용을 고려하여 요격미사일 운용방법을 결정해야한다. 본 연구는 요격미사일 운용방법을 개선하기 위한 수리모형을 제안한다. 또한, 요격확률과 비용의 절충을 위해 효율성 지표를 제시하였다. 시뮬레이션 결과 수리모형 기반 요격미사일 운용방법이 기존 요격미사일 운용방법에 비해 우수한 결과를 달성할 수 있었다.

시뮬레이션에 기반한 KAAV 주요 수리부속과 정비대체장비 재고수준이 운용가용도에 미치는 영향 연구

전홍주,마정목,Jeon, Hongjoo,Ma, Jungmok 한국군사과학기술학회 2018 한국군사과학기술학회지 Vol.21 No.4

This paper studies the optimal inventory levels of Korea Assault Amphibious Vehicle(KAAV)'s assemblies in order to assure the required operational availability. The simulation model is built and implemented for the impact of the inventory levels on operational availability. Using regression analysis and integer programming, the optimal inventory levels of essential assemblies are suggested and analyzed. Finally, sensitivity analysis is conducted with recycling maintenance delay time.

장약에 기반한 포병탄 EFD 산출 모형에 관한 연구

김현식,마정목,Kim, Hyunsik,Ma, Jungmok 한국시뮬레이션학회 2019 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.28 No.1

무기효과 산출을 위해 모델링 및 시뮬레이션 방법을 많이 사용하고 있다. 포병탄에 대한 무기효과 산출도 일부 진행되었으나, 장약의 선택에 따른 영향에 관한 연구는 부족하였다. 따라서 본 논문에서는 장약에 기반한 포병탄 EFD 산출모형을 제시하고, 장약의 선택에 따른 3차원 건물표적에 대한 무기효과의 차이를 확인하고자 한다. 우선 산출모형의 입력데이터를 수집하고, 제시한 모형을 이용하여 요망효과 달성을 위한 발사탄수를 산출하였다. 마지막으로 제시된 모형의 검증을 위해 대응표본 t-검정을 실시하였다. Modeling and simulation(M&S) method are used to quantify the weapon effectiveness. The weapon effectiveness of artillery shells was also partially studied, but there was a lack of research on the effects of the choice of charge. Therefore, this paper presents an artillery shell's EFD(Expected Fractional Damage) calculation model based on the charge and identifies differences in the weapon effectiveness of 3D building targets according to the selection of the charge. First, the input data of the calculation model was collected and a required number of shoots was calculated to achieve the desired effects using the proposed model. Finally, a paired sample t-test was conducted to verify the proposed model.

컨볼루션 신경망의 앙상블 모델을 활용한 마스트 영상 기반 잠수함 탐지율 향상에 관한 연구

정미애,마정목,Jeong, Miae,Ma, Jungmok 한국군사과학기술학회 2020 한국군사과학기술학회지 Vol.23 No.2

Due to the increasing threats of submarines from North Korea and other countries, ROK Navy should improve the detection capability of submarines. There are two ways to detect submarines : acoustic detection and non-acoustic detection. Since the acoustic-detection way has limitations in spite of its usefulness, it should have the complementary way. The non-acoustic detection is the way to detect submarines which are operating mast sets such as periscopes and snorkels by non-acoustic sensors. So, this paper proposes a new submarine non-acoustic detection model using an ensemble of Convolutional Neural Network models in order to automate the non-acoustic detection. The proposed model is trained to classify targets as 4 classes which are submarines, flag buoys, lighted buoys, small boats. Based on the numerical study with 10,287 images, we confirm the proposed model can achieve 91.5 % test accuracy for the non-acoustic detection of submarines.

통계적 분석기법을 통한 함정 건조기간 예측모델에 관한 연구

최대욱(Daewook Choi),마정목(Jungmok Ma) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.3

소요군에서 원하는 성능의 함정을 적기에 획득하기 위해서는 정확하게 일정을 예측하고 계획하여 함정을 건조해야 한다. 하지만 지금까지 함정의 건조기간을 산정한 연구를 살펴보면, 전문가 집단의 설문을 통한 주관적인 연구방법으로 수행되어 건조기간 산출의 정확성과 일관성이 부족하고, 실 데이터를 바탕으로 이루어진 학술적 연구는 없었다. 따라서 본 연구에서는 함정 건조기간 산출의 정확성을 높이고 일관성을 유지하기 위해 실 데이터를 바탕으로 선형회귀분석을 통해 예측 모델을 제시하고자 한다. 이를 위해 먼저 함정사업의 절차 및 특성을 이해하고 함정사업 유경험자를 대상으로 함정 건조기간에 영향을 미칠 것으로 추측되는 요인을 찾아보았다. 그 다음 과거 연구개발된 함정들의 실적을 바탕으로 함정 건조기간에 영향을 미칠 것으로 추측되는 요인들의 실 데이터를 최대치로 수집하고 단계적 회귀분석을 실시하였다. 그 결과 함정 건조기간에 영향을 미치는 요인으로 소요군 주관 시험평가 항목수, 장비수, 연구개발 장비수가 선정되었다. 수집한 데이터를 회귀방정식에 대입하여 내적 타당성을 확인해본 결과 평균 96.5%의 정확도를 보였다. For the Navy to acquire the desired vessels in time, it is necessary to plan the schedule accurately for warships. On the other hand, until now, there has been only a subjective prediction of the period of warship construction through a survey by a group of experts. No academic studies have been conducted based on actual data. Therefore, this study presents a model for predicting the construction period of a warship through linear regression based on actual data. Experts first identified the factors that can affect the warship construction period. Actual data of the factors were collected, and regression analysis was performed to estimate the ship construction period. As a result, the key factors selected that influence the construction period of a ship were the number of operational test items, number and type of equipment, and the number and type of R&D equipment. The resulting regression model revealed 96.5% accuracy in terms of internal validity.