무기체계 운용유지단계 성능개량사업의 RAM-C 분석 사례 고찰

해당 논문은 2023년 한국군사과학기술학회 종합학술대회에서 발표되었습니다

Life Cycle Cost Decision Making to RAM-C Analysis Case Study for
CV90 Track Change

o이기영* · 김용* · 배성재*
Ki-young Lee* · Yong Kim* · Sung-Jae Bae*

*모아소프트
(ykim@moasoftware.co.kr)

ABSTRACT
CBM+ (Condition-Based Maintenance Plus) and RAM-C of the defense weapon systems, based on the defense ministry’s policy of promoting defense innovation 4.0. Using the case of the Swedish Army’s CV90 armored vehicle, this study presents an approach for applying RAM-C in the operational and maintenance phase. The analysis validates the feasibility and effectiveness of the enhanced rubber track development project, demonstrating the potential for cost savings and performance improvement through RAM-C analysis in the operational and maintenance phase.

Key Words : RAM-C, Performance improvement, Optimization, Availability, LCC, CV90

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1. 서론

국방부는 첨단 과학기술 기반의 국방 군수혁신 4.0을 추진하고 있다. 이러한 정책 기반에서 국방부의 총수명주기관리업무훈령은 CBM+와 RAM-C를 무기체계 연구개발에 적용토록 제도화하였다. 무기체계의 설계단계에 가동률(가용도) 충족하면서 운영유지비를 최소화하기 기법으로 RAM-C를 적용할 수 있다. 또한, 운용유지단계에서는 기존 무기체계(구성품/부품)의 구조와 운용개념 및 실측된 신뢰도값을 적용하여 체계(구성품/부품) 성능개량에 RAM-C 분석을 적용하여 체계 설계뿐만 아니라 IPS 요소의 효율적 개발이 가능하다. 본 논문은 스웨덴 육군의 CV90 사업 사례를 통해 운용유지단계 체계 성능개량사업의 RAM-C 적용방안을 제시하고자 한다.

2. 스웨덴 CV90 장갑차의 RAM-C 분석 사례

2.1 분석 배경
CV90(Combat Vehicle 90)은 BAE System사가 생산하고 스웨덴 육군이 운용하고 있는 궤도형 장갑차이다. 스웨덴 육군은 진동에 의한 승무원들의 피로감 등의 문제를 해소하기 위해 철재 궤도를 강화 고무 궤도로 개량하는 성능개량을 위해 수명주기비용(LCC)에 미치는 요소 식별 등을 포함한 RAM-C 분석을 수행하여 강화 고무 궤도에 대한 사업 타당성과 효과성을 입증하였다.

2.2 CV90 성능개량 RAM-C 분석 개요
CV90의 RAM-C 분석은 스웨덴 Systecon사의 OPUS-SUITE를 활용하여 2개 형상(철제. 강화 고무)의 궤도에 대해 수행하였다. 각 궤도에 대해 중량을 25, 30, 35톤 세 가지로 분류하고 총 6가지 유형에 대해 분석하였다. 분석에 적용된 운용 시나리오(OMS/MP)는 운용 기간은 15년으로 설정하고, 100대의 차량을 가진 가상의 운용/정비 조직을 구성하고, 100대의 차량 중 20대가 투입 가능하고 20대의 차량이 배치되지 않았을 때는 정비시간을 가지고 운행하지 않으며, 나머지 80대의 차량은 매년 정상적인 훈련을 수행하는 운용 시나리오를 적용하였다.

Fig 1. CV90 분석 시나리오

2.3 RAM-C 분석 프로세스
CV90 성능개량에 적용된 RAM-C 분석은 3단계 절차로 수행되었다. 1단계 데이터 입력(체계/운용 구조). 철제 궤도와 고무 궤도의 형상에 대해 각 품목에 대한 고장률 및 교체 주기, 구매 비용 등을 입력하였다. 고장률과 교체 간격도 3가지 중량에 따라 다르게 설정하여 가용도 90% 목표로 각 차량의 재고 수준과 품목 소비량을 계산하였다.

Fig 2. LSAR Data for Tool

2단계는 비용구조 입력 / 수명주기비용 분석으로 수명주기비용 트리를 구축하고 궤도 비용과 차체 균열 및 궤도 파손 등의 데이터를 적용하여 수명주기비용을 산출하였다.

Fig 3. Cost parameters for LCC

이 분석을 통해 비용요소(COST DRIVER)들 중에서 예비부품의 소비 비용과 교정 정비 비용이 가장 큰 비율을 차지하고 있는 것을 식별하였다. 수명주기비용 분석은 그림 4와 같이 6개 유형을 비교하였다.

Fig 4. 유형별 LCC 비교

3단계 분석으로 시뮬레이션으로 최적화 모델을 검증하였다. 시뮬레이션은 최적화 모델보다 현실에 더 가까운 이벤트 기반 시뮬레이션 기법을 사용하였다. 시뮬레이션을 통해 운용의 차이점과 차량 고장이 확률적으로 발생하는 운영기간(15년) 중 이벤트(고장, 예방정비 작업, 임무 시작 등)의 비용 결과를 산출하였다. 최적화된 결과를 검증하기 위해 최적화에서 얻은 것과 동일한 양의 차량 유형별 작동 시간을 얻기 위해 시뮬레이션 모델을 미세 조정하였다. 수명주기비용(LCC)의 주요 핵심 인자는 고장 횟수와 실제 가동 시간으로 분석되었다.

Fig 5. 시뮬레이션을 통한 최적화 모델 검증

3. 운영유지단계 RAM-C 적용방안

운영유지단계의 성능개량사업은 대상 체계(구성품/부품)의 실제 운용/정비데이터와 실측된 신뢰도값을 활용하여 RAM-C 분석의 정확도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해 다음과 같은 제도와 절차가 개선/보완되어야 한다.
• 실제 야전에서 어떻게 운용되고 정비되었는지에 대한 운용/정비 데이터 수집(데이터 표준화)
• 개발단계 예측 신뢰도값을 실측 신뢰도값으로 전환
• 체계 개발/운용단계 신뢰도 성장관리/FRACAS 수행
• 체계(구성품 등)의 BOM 구축(KDSIS-DELIIS 연계)

4.결론

미국 및 NATO 등 해외 주요국들은 무기체계의 정량적 성과지표로서 RAM-C를 적용하고 있으며, 특히, 체계지원관리자(PSM)는 RAM-C를 주요 도구로 사용하고 있다. 국방 군수혁신을 성공적으로 수행하기 위해서는 무기체계 연구개발뿐만 아니라, 운용유지단계의 성능개량 등에도 RAM-C를 적용하여 무기체계의 성능과 운용유지비를 절감할 수 있다.