항공모함의 비행갑판구역 및 정비구역의 고정익 함재기 공간활용 시뮬레이션

Simulation of Space Utilization of Fixed-wing Carriers in Flight Deck Zone and Maintenance Zone of Aircraft Carrier

*1이재성 | #1유원선

Jae Seong Lee  | Won Sun Ruy

1 충남대학교 자율운항시스템공학과

* 발표자(recastle@cnu.ac.kr), #교신저자(wsruy@cnu.ac.kr)

공간활용 시뮬레이션의 소개

항공모함은 군함의 일종으로, 바다 위에서 함재기를 유지, 보수할 수 있는 일종의‘해상 항공기지’이다. 항공모함의 능력은 함재기의 출격 횟수와 비례하기 때문에, 항모의 전투력 향상을 위해 효과적으로 함재기를 운용하는 것이 필수적이다. 항공모함은 지상의 항공기지와 달리 해상에서 수 십대의(다수의) 함재기를 운용해야 하고, 함재기를 운용하기 위한 다양한 장비와 인력들이 상호작용하는 복합 시스템이다.

공간활용 시뮬레이션의 Process

항공모함의 고정익 함재기 공간활용 시뮬레이션의 Process를 나타내며 비행갑판구역, 정비구역, 엘리베이터구역이 상호작용을 하며 진행된다.

그렇기 때문에 항공모함 공간활용 시뮬레이션을 개발하기 위해서는 제한된 공간과 자원 제약, 그리고 해상 환경에 의한 영향을 고려해야 한다. 본 논문의 연구목표는 함재기 함내 공간활용 시뮬레이션 개발을 하며, 항공모함의 비행갑판 구역 및 정비구역 공간의 함재기 함내 이동성 확인을 위한 ‘공간 활용 시뮬레이션’ 개발의 성능을 목표로 한다.

공간활용 시뮬레이션의 소개

공간활용 시뮬레이션의 구동 장면을 캡처한 사진으로 고정익 함재기가 착함하고 있다. 본 시뮬레이션은 역학적인 모델과 제약적인 공간을 유니티 엔진으로 구현하였으며 운용 자원의 임무 수행 시간 등을 적용한 소요 시간을 산출할 수 있다.

파일럿이 고정익 함재기 시뮬레이션을 통해 조종하시는 데이터가 실시간으로 연동된다. 타 기관의 고정익 함재기 거동 시뮬레이션과 연동되어 0.02초마다 고정익 함재기의 좌표 및 각도가 업데이트 된다.

충돌 정밀 검사 알고리즘

항공모함에서 운용되는 고정익 및 회전익 함재기의 Polygon을 생성을 설명한다. 함재기들의 Polygon을 얻기 위해 Unity 엔진의 Raycast 기능을 활용하며 함재기가 존재하는 방향으로 Ray를 쏴 빛이 충돌해서 얻은 오브젝트의 좌표를 통해 함재기의 Polygon을 획득한다.

목표 함재기가 이동하면서 충돌 판단 기준점이 생성된 NFP 면적 안에 들어오는지에 대한 여부로 충돌을 판단한다.

공간활용 시뮬레이션의 알고리즘

고정익 함재기, 트랙터, 운용 요원의 임무 수행 시간을 고려한 운용 과정을 쉽게 파악이 가능하며 Gantt chart를 시각화함으로써 복잡한 시뮬레이션의 결과를 통합적으로 볼 수 있다.

결론적으로 본 시뮬레이션은 항공모함의 전체 구역의 제약적인 조건을 반영하며 고정익 함재기를 최적으로 배치 및 최소한의 이동 소요 시간을 산출할 수 있는 공간활용 시뮬레이션이다.

본 논문은 국방신속획득기술연구원으로부터 연구비를 지원(계약번호:UC200006D)받아 선박해양플랜트연구소에서“함재기 이·착함 시뮬레이션 기술”(PGS4280)로 수행된 연구결과입니다.

감사의 글

본 연구를 통해 지난 2024년 CDE 하계 학술대회에서 우수논문상을 수상하게 되었습니다. 키워주신 부모님과 항상 지도해 주신 유원선 교수님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 이번 수상에 이르게 된 기회를 제공해 주신 CDE 하계 학술대회와 심사위원님들께 감사드립니다. 앞으로도 지속적인 연구를 통해 조선공학 분야에 이바지할 수 있도록 노력하며 더 많은 발전과 성장을 이루어 나갈 것임을 약속드립니다. 감사합니다.