탄도탄 요격시험 안전구역 산출을 위한 모델링 및 시뮬레이션

Estimation of Safety Area for Intercept Debris by Using Modeling and Simulation

과학기술의 발전에 따라 탄도탄에 대한 위협이 나날이 증대되고 있으며, 이러한 위협에 대처하기 위한 탄도탄 요격미사일에 대한 개발이 요구되고 있다. 대탄도탄용 요격미사일의 개발을 위해서는 요격시험이 필수적이다. 시험을 통해 얻은 계측자료를 활용하여 요격미사일을 포함한 전체적인 요격 시스템의 성능을 확인할 수 있다. 그러나 요격시험 시에는 요격에 의한 파편이 발생되기 때문에 안전을 위한 민간인의 접근 통제가 필요하다. 따라서 요격시험에 앞서 요격 파편에 대한 안전구역의 신뢰도 높은 추정이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 모델링 분석 및 시뮬레이션을 활용하여 요격 파편에 대한 안전구역을 산출하였다. 우선, 탄도탄과 요격미사일의 발사단계에서 요격까지의 전 과정에 대한 시뮬레이션을 수행하였고, 요격 시점에서의 상대 속도 및 상대 각도를 산출하였다. 이 결과를 활용하여 요격 시의 에너지를 계산하고 요격 파편의 방출속도를 산출하였다. 이후, 파편에 작용하는 항력과 중력을 고려하여 낙하 궤적을 산출하였고, 파편의 낙하 지점과 위험도를 종합적으로 고려하여 최종 안전구역을 산출하였다.

The ballistic missile threat continues to increase with the proliferation of missile technology. In response to this threat, many kinds of interceptors have been emphasized over the years. For development of interceptor, systematic flight tests are essential. Flight tests provide valuable data that can be used to verify performance and confirm the technological progress of ballistic missile defense system including interceptor. However, during flight tests, civilians near the test region could be risk due to a lot of intercept debris. For this reason, reliable estimate of safety area for the flight tests should be preceded. In this study, prediction of safety area is performed through modeling and simulation. Firstly, behaviors of ballistic missile and interceptor are simulated for those entire phase including interception to obtain the relative intercept velocity and the relative impact angle. By using obtained data of kinetic energy, the fragment ejection velocity is calculated and fragment trajectories are simulated by considering drag, gravity and wind effects. Based on the debris field formation and hazard evaluation of debris, final safety area is calculated.