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DQS 매거진

계약 전 품질기획활동을 통한 무기체계 개발단계 품질요구도 식별·관리방안

2023. 08. 30

글. 국방기술품질원 지휘정찰개발품질팀 김진우 선임연구원

지금까지의 품질관리 개념은 주어진 사용자 요구도를 충족하기 위한 것으로 통용되어 왔다. 그러나 앞으로는 사용자 요구도 충족은 기본이고, 사용자가 요구하기에 앞서 더 나은 기능과 성능으로 개량될 수 있도록 연구하는 역할이 강조되고 있다. 무기체계 획득과정에서 이러한 품질관리 관점을 구현하기 위해서는 사업착수 전의 선제적이고 능동적인 품질기획활동이 필요하다.

개요

국내 방위사업 분야에서는 5년마다 정부 품질관리 정책 비전과 목표를 제시하는 중장기 발전전략인 ‘군수품 품질관리 기본계획’을 수립한다. 지난「2019~2023년도 품질관리 기본계획」의 주요 골자는 연구개발 단계에서의 품질관리를 강화하기 위하여 기존의 제조(양산)품질에서 설계품질 중심으로 인식을 전환하고, 신뢰성 시험에 대한 검증 기능을 강화한다는 것이다1). 따라서 무기체계 연구개발 과정에서 연구개발주관기관의 자체적인 품질보증활동과 차별화되는 체계적인 개발단계 정부품질보증활동이 요구되고 있다.

한편, 해외 방위사업 분야에서는 예방적 품질관리 활동이 강화되고 있는 추세이다. 美국방계약관리본부(DCMA, Defense Contract Management Agency)의 D2P(Detection to Prevention) 정책에 따르면, 생산 후 품질확인 중심에서 개발 간의 결함예방 중심으로 품질관리정책이 전환되고 있다2). 따라서 차기 품질관리 기본계획에는 이러한 비전을 실현하고 발전시키는 한층 고도화된 전략이 강화되어 제시될 필요가 있다.

이렇듯 기획단계부터 운용·유지단계를 포함한 총수명주기 관점의 연계와 예방적 품질관리가 강조되고 있는 상황에서 국방기술품질원 역시 양산품질뿐만 아니라 설계품질까지 범위를 확장하여 품질관리를 수행하고 있다.

그러나 현행 개발단계 품질관리는 최초양산 중심으로 구조화되어 있고, 개발 간 주요 단계 산출물에 사용자 요구도가 충실히 반영되었는지를 추적·검토하는 수준으로 수행 중이다. 앞으로는 사용자 요구도를 100% 충족하는 설계적합성 여부를 분석·확인하기 위해서 무기체계의 사용조건과 환경 등 운용개념을 고려하여 사용자가 미처 요구하지 못했던 부분까지 능동적으로 발굴할 필요가 있다.

본 글에서는 사업착수 전에 운용개념을 고려한 품질기획으로 품질요구도를 선제적으로 수립하고, 계약에 반영하여 개발단계 품질통제점(QCG, Quality Control Gate) 제도를 통해 이를 관리하는 방안을 소개한다.

개발단계 품질관리업무 개선과제

개발단계 정부품질보증활동을 고찰하기에 앞서 계약 전에 이루어지는 방위력개선사업 절차를 간략하게 소개한다. 무기체계 연구개발사업에서 핵심기술에 대한 기술성숙도(TRL, Technical Readiness Level)를 일정 수준(통상 TRL 6, 유사 운용환경에서 체계/부체계 모델/시제품의 성능시험 단계) 이상 확보한 무기체계는 체계개발(국내 연구개발)사업으로 분류된다. 선행연구-사업추진기본전략수립-체계개발기본계획을 거쳐 입찰을 통해서 계약이 체결되고, 체계개발실행계획을 수립하여 본격적인 개발에 착수하게 된다. 그림 1은 사업착수 후의 개발단계별 품질관리업무 프로세스를 보여준다. 체계개발사업의 주요 단계는 체계공학(SE, System Engineering)으로 정의되는데, 사용자 요구도를 만족하도록 설계하여 체계의 통합성을 확인하고, 부품에서 체계에 이르는 시제품을 제작하며, 시험평가를 통해 검증하여 양산할 수 있는 무기체계를 개발한다. 개발단계는 체계요구조건검토(SRR, System Requirement Review), 체계기능검토(SFR, System Functional Review), 기본설계검토(PDR, Preliminary Design Review), 상세설계검토(CDR, Critical Design Review), 시험준비검토(TRR, Test Readiness Review), 개발시험평가(DT&E, Development Test & Evaluation) 및 운용시험평가(OT&E, Operation Test & Evaluation) 수행결과판정, 기능형상확인(FCA, Functional Configuration Audit), 물리적 형상확인(PCA, Physical Configuration Audit)을 거쳐 규격화로 이어지며 최초양산과 연계된다. 각 단계에서 이루어지는 세부적인 프로세스 및 주요 활동은 방위사업청(이하 방사청)의 ‘체계공학(SE)기반 기술관리업무 실무지침서’ 및 국방기술품질원(이하 기품원)의 ‘개발단계 품질관리업무 매뉴얼’에 구체화되어 있어 본 글에서는 생략한다.

그림 1. 개발단계별 품질관리업무 프로세스

기품원은 품질통제점(QCG, Quality Control Gate), 제조성숙도평가(MRA, Manufacturing Readiness Assessment), 형상관리·규격화·최초양산 연계지원 중심으로 개발단계 품질관리업무를 정착시켜 나가고 있다. 이러한 제도 발전에도 불구하고 계약 전 활동에 대한 구체화는 여전히 개선의 여지가 있다.

기존의 품질관리업무 프로세스에서 체계화가 필요한 단계는 사업착수 전 단계이다. 무기체계 획득과정뿐만 아니라 기획단계부터 운용·유지단계를 포함한 총수명주기 관점의 연계와 예방적 품질관리가 강조되고 있음을 기언급하였다. 무기체계는 설계 및 개발단계에서 전체 수명주기의 지출비용이 결정되므로 체계적인 관리가 요구됨을 그림 2의 무기체계 수명주기에 따른 비용 누적률을 통해 엿볼 수 있다.3)

그림 2. 무기체계 수명주기에 따른 비용 누적률

그림 2와 같이 무기체계의 개념연구결과가 수명주기 비용의 70%를 결정하고, 개발단계 전체가 수명주기비용의 95%를 결정한다. 총수명주기 과정에서 선제적인 품질관리가 필요한 이유이다. 같은 품질 문제라도 운용단계보다는 양산단계에서 식별하는 것이 작전임무에 차질을 줄일 수 있으며, 양산단계보다는 개발단계에서 문제를 선제적으로 포착·대응하는 것이 비용 측면뿐 아니라 더욱 중요한 요구도 충족 면에서도 유리함이 있다. 개발단계 내에서도 이해관계자 간 의견절충과정이 상당히 엄격한 시험평가 단계보다는 상대적으로 유연한 설계단계가 대안 마련 및 의사결정에 유리하고, 설계단계보다는 요구도 정의 단계에서 품질을 명시하는 것이 리스크를 완화하고 불확실성을 줄여준다. 또, 계약 후보다 계약 전이 개발 간 품질관점의 의사결정을 더욱 실행력 있게 만들어 준다. 따라서 계약과정에 품질관점의 요구도가 명시될 수 있도록 계약 전의 선제적인 품질기획활동의 비중을 늘릴 필요가 있다.

선제적이고 능동적인 품질관리에 대한 대내외적인 요구가 높아지고 있다. 내부적으로는 경영방침에서 ‘품질보증의 의미’를 다음과 같이 천명한 바가 있다.

  • ① 군 운용 무기체계에 대해 사용자가 100% 만족할 수 있는 기능을 완전히 갖추고 작전운용성능을 발휘하는데 문제가 없도록 책임지고 확인해 주는 역할
  • ② 사소한 문제라도 식별이 되면 사용자가 만족할 수 있는 시간과 수준으로 완전히 해결해주는 적극적이고 주도적인 역할
  • ③ 사용자가 요구하기 전에 먼저 더 나은 기능과 성능으로 개량될 수 있도록 연구하는 역할
  • ④ 연구결과를 실제 사업으로 전환하여 적기에 최상의 상태를 만들어 내는 역할
  • ⑤ 이상과 같은 상태가 무기체계 획득과 운용의 전순기에 걸쳐 보장되도록 소요기획부터 최종 시험과 평가까지를 책임지는 역할

외부적으로는 해외 수출로 국내 방위산업이 비약적으로 성장하는 가운데, 개발단계 정부품질보증활동을 더욱 구체화할 필요가 있다는 것이다. 개발단계 정부품질보증활동의 정의가 모호하고 체계개발사업 시 어떤 방식으로 품질을 관리할 것인가를 심도 있게 연구해야 함을 외부 고객(정부, 소요군)으로부터 요구받고 있다. 또한, 현재의 개발단계 품질관리업무는 최초양산에 초점을 두어 설계되어 있고, 기획을 담당하던 조직이 부설연구소(국방기술진흥연구소)로 분리됨에 따라 기획단계 연계성이 약화될 수 있어 이러한 총수명주기 관점의 취약성을 보완하는 방안도 필요하다.

이러한 대내외 요구에 따라 개발단계 품질관리가 연착륙하기 위해서는 개발단계에서의 정부품질보증활동을 정교화·구체화해 나가야 하며, 개발단계 품질요구도 식별 및 품질비용 반영이 원활하지 않은 점을 개선할 필요가 있다. 본 글에서 강조하고자 하는 점은 사업착수 전, 정확히 말하자면 계약 전에 선제적이고 능동적인 품질기획활동을 통해서 품질요구도를 반영해야 한다는 것이다. 왜냐하면, 무기체계 개발단계에서의 주요 의사결정 근거들은 사업착수 전의 계약단계에서 밑그림이 그려지기 때문이다. 관련 규정에 따라 계약 후 3개월 이내에 품질관리지원계획서를 작성하여 이를 근거로 개발단계 품질관리활동을 수행하지만, 일부 활동들은 계약적 효력이 발생하지 않아 품질개선을 요구하는 데에 제약이 따른다. 따라서 계약적 효력이 발생하는 수준의 요구도를 사전에 식별하고 정교화해야 계약과정에 반영할 수 있다.

그림 3. 개발단계 품질관리업무 개선과제

그림 3은 개발단계 품질관리의 개선과제를 정리한 것이다. 품질요구도가 부재함에 따라 사업에 적합한 품질기준 정의와 계약에 반영할 수 있는 조항이 부족해진다. 이에 따라 능동적인 품질관리활동이 제약되며 개발품질목표가 양산성을 확보하는 활동으로만 치중될 수 있다. 이에 따라 품질개선에 필요한 예산 확보를 위한 근거가 미약해지고, 품질비용을 고려하지 않은 예산으로 인해 품질요구도 반영은 더욱 어려워지는 악순환이 발생할 수 있다.

이상의 개선과제를 요약하자면 ▲계약 전 별도의 품질요구도 없이 사용자 요구도 반영 여부를 수동적으로 확인해야 한다는 점, ▲계약 후 3개월 이내에 품질관리지원계획이 수립됨으로써 개발단계 품질관리활동의 폭이 제한된다는 점, ▲품질개선에는 비용이 수반됨에도 불구하고 품질비용이 비용분석 단계에서 제대로 반영되지 않음으로써 비용이 과도하게 발생하지 않는 범위 내에서만 품질검토가 가능하다는 점으로 정리된다. 이러한 각각의 개선요소에 대응하여 능동성(요구도), 경제성(비용), 선제성(착수시기)의 세 가지 키워드로 개선방향을 제시하고자 한다.

선제적 품질기획활동 개선방향

앞서 제시한 품질요구도, 품질비용, 착수시기 등 세 가지 개선요소를 중심으로 개발단계 품질관리업무의 개선방향을 제시한다.

우선, 품질요구도를 능동적으로 발굴해야 한다. 이 글에서는 사용자 요구도와 구분하여 더 포괄적인 개념의 품질요구도라는 용어를 사용하기로 한다. ‘품질요구도’란 사용자 요구도에서 식별되지 않은 성능의 트레이드오프(trade-off, 풍선효과), 운용환경에서 허용 가능한 한계치, 정의 및 개발 간 기준선 통제/관리 등으로 설명된다.

현재는 품질요구도가 뚜렷하지 않은 상태에서 사용자 요구성능 범위 내에서만 설계반영 여부를 확인하고 검토한다. 그러나 사용자 요구도를 기반으로 그 이상의 니즈를 창출하는 품질기획 즉, 무기체계가 운용되는 작전환경을 고려하여 사용자가 미처 예상하지 못한 기술적 위험들을 식별하여 능동적으로 요구도를 발굴하는 방향으로 발전되어야 한다. 그림 4는 무기체계의 운용환경을 고려한 능동적 품질관리로의 확장개념을 나타낸 것이다. 품질 요구도는 사용자 요구도를 기본으로 하지만 그 너머에 해당 무기체계의 운용개념 구현을 위해 필요하지만 사용자 요구도에 충분히 묘사되지 않은 범위를 포괄한다. 또한, 시험평가로 충분한 검증이 제한되는 개발 간 관리대상 항목도 모두 고려할 필요가 있다.

그림 4. 운용환경을 고려한 능동적 품질관리로의 확장개념

이를 효과적으로 구현하기 위해서는 작전환경에 대한 이해는 물론, 그림 5와 같이 공학적 트레이드오프(trade-off, 풍선효과)가 되는 기술적 반대급부에 대한 고려도 필요하다. 예를 들면, 레이더와 같은 감시정찰체계에서의 탐지확률(Detection Probability)은 품질관점에서 오경보율(False Alram Rate)과 공학적 트레이드오프 관계가 있다. 다른 예로 사용자 요구도의 관측범위는 품질관점에서 해상도와 공학적 트레이드오프 관계가 있고, 수신감도는 품질관점에서 대역폭과 공학적 트레이드오프 관계가 있다. 만약 사용자가 미처 식별하지 못한 부분에서 발생한 문제가 작전과 임무에 영향을 준다면, 이를 요구도에 반영시켜 관리할 필요가 있다.

그림 5. 공학적 trade-off에 의한 성능풍선효과

아울러 이를 계약과정 및 개발단계의 의사결정과 근거문서에 효과적으로 반영하기 위한 제도적 근거와 행정적 절차에 대한 이해도 수반되어야 한다. 즉, 품질관리 담당자는 작전과 기술, 행정을 모두 하나의 요구도로 담아낼 수 있는 역량을 갖춘 전문가로서의 면모를 요구받고 있다.

다음으로 품질비용에 대한 개선방안이다. 품질 제고에는 비용이 뒤따를 수밖에 없다. ‘품질비용’이란 사업비 미반영으로 적용하지 못하는 품질개선 기회비용 또는 사용자 요구도가 충실하게 구현되었는지를 검증하는 시험평가 비용을 포함한다. 품질 개선 및 제고를 위한 비용은 최초 비용분석 과정인 선행연구 단계에서부터 고려되어야 한다. 개발단계에서 품질비용이 충분히 고려되지 않을 위험을 완화하기 위해서다.

표 1과 표 2는 각각 사용자와 개발자 관점에서 개발 간 추가로 식별된 요구도에 대한 비용이 충분히 반영되지 않은 사례들로, 비용분석단계에서부터 품질 제고를 위한 예비비가 반영되어야 함을 시사한다. 사용자 관점에서는 개발단계별로 새롭게 식별되는 요구도에 대해 추가비용 발생이 불가피할 수 있는데, 총 사업비 분석단계에서 이를 충분히 고려하지 않아 소요군의 개선요구가 설계에 반영되지 않거나, 시험평가 계획 또는 절차가 간소화되어 충분한 검증이 제한될 수 있다. 또한, 개발자 관점에서는 비용분석 시 간접노무비 형태로만 품질비용이 반영되어 비용이 과도하게 발생하지 않는 범위 내에서만 품질을 제고하는 등 기술검토가 소극적으로 이루어질 수 있다. 이를 개선하기 위해서는 최초 비용분석이 이루어지는 선행연구단계에 품질전문가가 필수로 참여하는 등의 제도개선이 필요할 것이다.

구분 주요 내용 형상
B사업 [추가비용 발생→ 소요군 개선요구 미반영]
  • 저대역방향탐지 안테나 #2, #3 장착구조물 위치 변경
  • 항공기 내부 바닥면으로 PME FAN 설치위치 변경
C사업 [추가비용 발생→ 시험평가 간소화 계획]
  • 초음속 표적 / 아음속 동시표적 무력화 시험
  • 레이더-사격통제 연동 없이 부체계별 시험수행

표 1. 사용자 관점의 개발단계 품질비용 필요사례

단계 대상항목 사유
QCG
MRA
전담인력 별도공수
  • 개발단계 QCG/MRA 수행을 위한 전담인력 필요
  • MRA 수행을 위한 TFT 운영 (※ 양산 간접비로 운영 중)
시제작 Pilot 시제 제작/시험비용
  • 개발시제#1번 설계/제작 불안정하여 제작 완료 후 기술변경 및 재작업 다수 발생 가능성
  • 신뢰성/진행성 결함이 걸러지지 않고 시험평가에 투입되면 과도한 실패비용을 유발할 가능성
    ☞ Pilot 제도도입 시험평가 대상 시제 품질수준 제고
협력개발품 설계변경 재제작비용
  • 개발단계 특성상 설계변경(요구도 추가 대비 품질 불량)으로 재제작 다수 발생
  • 예산 부족으로 품질 검증 소홀 가능성
    ☞ 재제작 비용보전 필요성 검토 필요
DT 핵심부품·구성품 시험비용
  • 방위사업관리규정 제79조에 따라 선정된 핵심부품·구성품의 고장모드 및 고장원인을 수명시험 등을 통해 확인 필요 ☞ 관련 시험예산 반영 필요
FAT 해외도입품목 FAT 품질참여비용
  • 핵심 해외도입품목의 FAT 수행시 연구소만 참여로 품질관점 접근이 배제되고 있음
  • 규격안정성, 작업성, 양산성, 유사장비 실패사례 재발방지 등 품질제고 활동 비용 필요(국내 협력개발품목과 달리, 해외도입품목은 협력사 공정관리 및 수락검사가 불가하므로 FAT시 품질담당자 참여를 통한 Risk 사전관리 필요)

표 2. 개발자 관점의 개발단계 품질비용 요청사례

마지막으로 선제적 품질관리 업무착수가 필요하다. 앞선 품질요구도와 품질비용 문제는 사업착수 전에 선제적 분석과 검토 미흡으로 발생한 결과일 수 있다. 여기서 선제적 대응은 유사 무기체계를 식별하고 해당 무기체계의 운용과정에서의 품질이력을 충분히 조사·분석하여 본 사업의 제안요청서(안)을 검토 및 보완하고, 강제력이 발생하는 계약서까지 반영하는 것이다. 현재는 체계개발실행계획 수립 후 품질관리지원계획을 작성하고 있는데, 실행계획 수립 3개월 후 기확정된 틀 내에서 청 요청사항으로 활동범위가 제한된다. 그러나 품질기획을 통하여 품질요구도(안)을 선제적으로 작성하고, 입찰·계약에 반영하여 요구사항에 대한 구속력과 책임성을 강화할 필요가 있다. 결론적으로 표 3에 개발단계 품질관리업무의 극복요소와 개선방향 및 방안을 요약·정리하였다.

구분 극복요소 개선방향 개선방안
품질 요구도 사용자요구도 수동적 반영검토 품질요구도 능동적 분석발굴
  • (현실태) 별도의 품질요구도 없이 사용자 요구성능 범위 내 설계반영 여부 확인/검토
☞ Needs를 따라가기보단 창출하는 품질기획 (사용자 요구도 외 능동적 요구발굴)
품질비용 품질제고비용 불충분 반영 품질제고비용 최초비용분석 반영
  • (현실태) 비용 미발생 범위 내에서 기술검토
  • 선행연구 시, 간접노무비로만 품질비용 반영
☞ 최초 비용분석 시, 품질비용 현실화 되도록 선행연구 검토위원회 참여 활성화/제도개선
업무 착수시점 실행계획 수립 후 지원계획 기본계획 수립 후 품질기획
  • (현실태) 실행계획 수립 3개월 후 기확정된 틀 내에서 청 요청사항으로 활동범위 제한
☞ 품질요구도(안)을 선제작성하여 입찰/계약 반영 및 요구사항 구속력 발생/책임성 강화

표 3. 개발단계 품질관리업무 개선과제와 개선방향

품질기획활동 업무프로세스(안)

지금까지 사업착수 전에 무기체계의 운용환경을 고려하여 품질요구도를 발굴하고 관리하는 선제적·능동적·체계적 품질기획활동이 필요함을 살펴보았다. 이를 구현하기 위한 품질기획 업무 프로세스를 그림 6과 같이 크게 ▲활동준비단계, ▲품질요구도(안) 수립, ▲품질요구도 반영, ▲품질요구도 관리의 네 단계로 제안한다.

그림 6. 계약전 품질기획활동 업무 프로세스 수립(안)

첫 번째는 활동준비단계로 선행연구 참여 및 유사체계 이력 조사·분석 활동으로 구성된다. 우선, 선행연구 단계에서 검토위원으로서 참여가 필요하다. 선행연구는 개발전략의 틀이 형성되는 단계로 무기체계 획득전략(구매 또는 연구개발)이 정해지고, 구체적 소요(요구도) 분석 및 비용분석이 이루어진다. 특히 사업추진방안에서 시험평가, 품질관리, 신뢰성분석, M&S분석 방안 등 품질관리와 관련된 업무들이 정의되기 때문에 기품원 인원이 참여하여 품질관점에서 검토하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 관련 규정(방사청 선행연구지침 등)을 개정하여 기품원 인원이 당연위원이 되도록 명시하여야 한다. 선행연구 과정의 중간결과검토 및 최종결과검토 회의에 참여하는 수준이기 때문에 투입자원 공수 면에서도 가능할 것으로 예상한다. 또한, 선행연구 참여의 또 다른 효과는 검토과정에서 자연스럽게 무기체계의 운용개념과 운용환경을 이해하고, 기술적 제한사항이 무엇이며, 비용이 어디에서 발생하는지를 매우 효율적으로 파악할 수 있다는 점이다. 선행연구의 소요검토단계에서는 사용자 요구도(정의)/운용개념(환경)/유사체계를 이해할 수 있으며, 기술성숙도평가(TRA) 단계에서는 무기체계의 작업분할구조(WBS, Work Breakdown Structure), 품질관점 핵심기술요소(CTE), 사업주관(국방과학연구소/개발업체)별 TRL을 검토함으로써 기술적 목표 달성가능성 및 제한사항을 파악할 수 있다. 결과적으로 활동준비단계는 무기체계에 대한 이해를 높이고, 체계개발기본계획 수립 및 품질관리수준(LQM) 2대(다른 하나는 사업예산) 평가요소 중 하나인 기술적 위험도를 평가할 수 있는 기초가 된다. 이를 토대로 사업관리방안에서 품질관리방안(LQM 잠정평가(안) 등) 부분을 작성하여 정부품질보증 범위, 기품원 위탁업무소요 등을 검토할 수 있다. 비용분석단계에서는 총사업비에 품질비용 반영과 통제가 가능하도록 검토할 수 있다. 시험평가방안에서는 실질적인 운용환경을 고려한 성능검증 기준을 검토하고, 이 밖에 신뢰성 분석과 M&S 활용방안 및 실효성 등을 검토할 수도 있다. 기초자료 검토는 사업특성, 선행연구, 운용개념, 유사체계 품질이력뿐만 아니라 부품 단위 환경·수명시험과 환경·조건(OMS/MP 등) 조사까지 포함될 수 있다.

두 번째는 품질요구도(안) 수립 단계이다. 이 단계는 체계개발기본계획부터 제안요청서 작성에 이르는 단계이며, 품질기획활동의 본체로서 핵심품질요소 도출단계와 품질요구도(안) 작성 단계로 이루어진다. 핵심품질요소(CQE, Criticla Qulity Element) 도출 단계는 작업분할구조(WBS) 기반 성능분할구조도 도출, 요구도 공학적 정의 및 trade-off 조사·분석, 운용환경-요구도 Gap 분석, 관련협의체/체크리스트 기반으로 핵심품질요소(CQE)를 선정하는 과정으로 유사무기체계의 품질이력을 탐구하는 회의체를 운영할 필요가 있다. 이글에서는 품질개념팀(QCT, Quality Concept Team)이라 하자. 품질개념팀에서는 사용자 요구도가 충분히 고려하지 못한 운용환경의 사각지대와 Gap분석을 통해서 주요 품질요소(Quality Element)를 식별한다.

분류 레이더체계 전자전체계
요구도 최대탐지거리 : OOO NM 이상 수신감도 : -OOO dBm 이하
요구도 기준
P출력,G이득,λ파장, σ RCS, SNR 신호대잡음비, kTBF열잡음, L손실
  • 학술적 정의 vs 공학적 정의 비교 (채널간섭 포함 여부)
Gap 분석
  • 기상변화 (과대/과소굴절, 빔갇힘)
  • 지형환경 (클러터, 다중경로, 차폐)
  • 표적기동 (표적속도, 방향, 급
  • 체계통합 RF 장비 간 신호간섭
  • 항공기 동체에 의한 안테나 특성 열화
  • 수신경로 잡음측정 방식/기준
요구 성능 위험요인 사전 분석 기상
  • 기상변화에 의한 성능 저하
간섭
  • RF장비간 간섭현상에 의한 성능 저하
지형
  • 사이트 간섭, 지형에 의한 성능 저하
신호 범위
  • 디지털신호 수신감도 구분되는 공학적 정의(SNR이 아닌 BER)
표적
  • 표적기 RCS 측정/분석 제한
  • li>표적 기동/경로에 의한 성능 저하
측정 방식
  • 공학적 정의와 시험평가방식 간 일치성 검토

표 4. 요구도-운용환경 Gap 분석

표 4는 레이더체계와 전자전체계를 사례로 하여 운용요구도-운용환경 Gap 분석을 하기 위한 기본구조를 보여준다. 먼저, 레이더체계 개발 간 품질 불안정 요소를 외부환경에 강인하도록 관리하여 설계품질을 확보한 사례를 소개하고 시사점을 분석한다. 특히 감시정찰 분야의 레이더체계 특성에 따른 선제적 품질관리활동 사례를 중심으로 기술하고자 한다.

레이더체계의 안정된 성능과 품질을 확보하기 위해서는 전파(Wave Propagation) 특성에 상당한 영향을 주는 외부환경(기상, 표적, 지형 등)을 모델링하는 것이 필요하다. 필요시 소요군과 협의체를 통해서 유사무기체계에 대한 품질이력을 조사하고, 획득한 이력과 자료를 분석한다. 특히 기상환경에 따른 레이더 성능편차로 인한 시험평가 및 품질관리 불확실성을 완화하기 위하여 기상환경에 의한 전파굴절 모델링을 수행하여 설계강건성을 제고한다. 또, 그에 대한 효과성을 M&S분석을 통해 비교·검증한 결과를 제시할 수 있다. 이를 통해 도출된 품질요소 가운데 품질개념팀 협의체를 통해서 핵심품질요소(CQE)를 선정한다.

구분 품질요소 체크항목 QE1 QE2 QE3 비고
사업위험 ① 요구사항, 비용, 일정 등에 중대한 영향을 주는가? Y Y Y 필수충족
운용환경 ② 새로운 운용환경에 적용되거나, 요구도가 운용환경에 따라 저하가 있는가?. Y 최소 하나이상 충족
신규 요구도 ③ 기존에 없던 새로운 요구도를 만족시키거나, 개발 간 시험평가 기준 불확실성이 높은가?
기술 난이도 ④ 사용자 요구도와 공학적 trade-off 관계로서, 기술적 구현 난이도가 높은가? (성능풍선효과)
기술 성숙도 ⑤ 기술성숙도가 TRL 5인 핵심기술요소가 있고, 검증 또는 운용 시 위험을 포함하는가? Y
품질이력 ⑥ 유사무기체계에서 중대한 품질문제 이력이 있고, 제안 해결방안이 충분치 않은 요소가 있는가? Y
체계안전 ⑦ 운용안전을 위하여 안전설계관리가 필요한가?
핵심품질요소(CQE) 식별결과 Y N Y

표 5. 핵심품질요소 선정 체크리스트

표 5는 핵심품질요소 선정 체크리스트를 정리한 것으로 핵심기술요소를 선정하는 절차와 유사하다. 요구사항, 비용, 일정 등에 중대한 영향을 주는지 여부는 필수 충족항목으로서 하나라도 해당하면 핵심품질요소가 된다. 나머지는 선택항목으로서 ▲새로운 운용환경에 적용되거나, 요구도가 운용환경에 따라 저하가 있는가, ▲기존에 없던 새로운 요구도를 만족시키거나, 개발 간 시험평가 기준 불확실성이 높은가, ▲사용자 요구도와 공학적 trade-off 관계로서 기술적 구현 난이도가 높은가, ▲기술성숙도가 TRL 5(유사 환경에서 체계단위로 검증된 기술성숙도)인 핵심기술요소가 있고, 검증 또는 운용 시 위험을 포함하는가, ▲유사무기체계에서 중대한 품질문제 이력이 있고, 제안 해결방안이 충분치 않은 요소가 있는가, ▲ 운용안전을 위하여 안전설계관리가 필요한가 여부 등이 있다. 선택요소는 사전에 정의된 일정 수준 개수 이상으로 충족될 시 핵심품질요소로 선정될 수 있다. 이러한 과정을 통해 선정된 핵심품질요소는 위험관리항목, 핵심부품구성품 및 상태기반정비 대상장비 선정에 활용 가능하며, 이를 충분히 고려하여 품질요구도(안)을 작성한다. 품질요구도(안)은 핵심품질요소(CQE)를 포함한 품질요구도(초안)를 작성한 후 내부(양산포함) 동료검토회의를 통해 수정을 거친다.

WBS (Lv) 품질요구도(안) 체크리스트 해당항목
항공기(2) 항공기(2) 임무묘사도 기준 가혹 환경에 대한 항공기의 임무시간 마진(OO%)를 확보하여야 한다. ① ② ③
조종실(4) 조종실 개조로 인해 정상 및 비상 상황에서 필요한 경고 시현, 알림 및 조작이 방해받지 않고 비행 안전성이 확보되어야 한다. ① ② ③ ⑦
임무장비 장착구조(4) 주임무장비, 추가항전장비, 자체보호장비 장착을 위한 랙은 내부장비 발열을 냉각하기 위해 환경제어장치 덕트를 설치한다. ① ③
자체보호장비 (4) 미세진동 영향성이 최소화되도록 하는 분석결과를 근거로 동체에 장착되는 장비의 위치를 선정해야 한다. ① ② ③ ⑤ ⑥
MAWS 동체하부 Sensor 결로현상 발생에 대한 방지대책을 고려해야 한다.
임무장비(3) 안테나(4) 수신감도는 안테나 출력단을 기준으로 하며, 체계통합 시, RF장비 간의 채널 간섭을 완화하기 위한 대책을 포함하여야 한다. ① ③ ④ ⑤
적외선센서(4) 비균질 대기환경에서도 적외선 센서에 의한 탐지거리를 확보해야 한다. ① ② ⑤
데이터 저장장치 (4) 수집된 신호정보는 항공기 임무시간을 고려해 ○시간 이상 연속 저장 가능해야 한다. ① ③
협대역 IF 저장대역폭은 운용자가 선택적으로 OMHz까지 설정할 수 있어야 한다.
지상장비 지상DL 송수신 장치 기배치되어 운용 중인 체계와 상호 호환성을 확보하여야 한다. ① ⑤
임무장비로부터 수집된 대용량 데이터를 무선채널에 고속(OO급) 전송 가능한 파형으로 변환하여 송수신할 수 있어야 한다. ① ③
지상DL 안테나 (4) DL 단절 시, 항공기 위치 예측 알고리즘을 반영하여야 하며, 재추적 시간 단절시간 OO ms 이하로 구현하여야 한다. ① ③

표 6. 감시정찰 항공기 품질요구도(안) 예시

표 6은 감시정찰 항공기 무기체계를 예시로 하여 품질요구도(안)을 작성한 사례이다. 먼저 작업분할구조를 분석한다. 그리고 표 5의 체크리스트 해당사항을 평가하여 필수항목을 충족하거나 3개 이상의 선택요소를 충족했을 경우에 핵심품질요소로 선정하고, 이에 대한 주요 Gap분석 결과를 정리한다.

세 번째는 품질요구도를 계약에 반영하는 단계이다. 이 단계는 크게 제안요청서(RFP, Requirement Fop Proposal)(안) 검토와 품질관리계획(안) 작성, 실행계획 검토단계로 이루어진다. 제안요청서(RFP) 검토단계는 제안요청서 및 계약특수조건에 품질요구도(안)을 반영하고, 제안요청서(안) 검토회의에서 관련기관과 내용을 보완하여, 협상단계에서 개발기관과 세부항목을 조율하는 것을 말한다. 다음으로 품질관리계획(안) 작성단계에서는 협상결과를 반영한 품질관리계획(안)을 방위사업청으로 제출한다. 개발단계에서의 기품원의 업무 범위를 방사청 통합사업관리팀(IPT)과 조율하여 품질관리계획(안)을 확정하며, 이를 실행계획 검토 시에 반영한다. 실행계획 검토단계에서는 품질관리계획(안)이 반영되었는지 여부와 기품원 위임범위, 업체 업무분장 적절성 등을 검토한다.

마지막으로 사업착수 후의 품질요구도 관리단계이다. 품질통제점(QCG) 검토, 통합시험평가팀 활동을 활용한 품질요구도 관리가 요구된다. 체계요구/기능조건검토(SRR/SFR) 시에는 계약 전 반영된 품질요구도를 더욱 명확화·구체화할 필요가 있다. 이해관계자에 따라 달리 해석할 수 있는 요구사항과 필요하다면 검증방안까지 명확화해야 하며, 기술적·비용적 한계에 따른 설계·검증 제한사항을 고려하여 현실적인 설계목표를 설정하여야 한다. 이 과정에서 산출된 체계규격서는 이후의 시험평가단계에서 검증의 주요 기준이 된다. 또한, 품질관리수준 II~III에 해당하는 사업은 품질요구도를 주요단계별 품질통제점(QCG) 검토항목으로 반영한다. 품질통제점(QCG)은 체계개발 과정에서 발생한 품질문제가 다음 단계로 전이되지 않도록 설계·제조 준비상태의 완전성과 양산성을 확보하기 위한 제도로, 품질요구도를 효과적으로 관리할 수 있는 수단이다. 이 단계에서는 ▲방사청 통합사업관리팀(IPT)의 사업위험관리요소 기술지원, ▲시험평가를 대비한 관급 지원요소 식별, ▲소요군 의견수렴 활동을 통한 유사체계 운용 간 발생된 품질이력 및 개선사항, ▲무기체계분야 장비 특성에 맞는 검토항목 발굴, ▲유사체계 대비 설계변경사항 및 핵심기술 관리, ▲핵심구성품 선정 및 신뢰성 검토, ▲WBS기반 주요 품질관리 품목 선정(기준/절차 수립)을 통한 품질위험 관리 등이 고려 대상이 된다. 앞으로는 연구개발주관기관뿐만 아니라 협력업체 관리 강화도 필요하다. 주요 선정부품의 형상관리·부품관리·단종관리 중점 검토, 대상부품 품질개선 및 자재/공정/성능시험 항목 검토, 필요시 구성품 협력업체 점검, 자동화 전용시험장비(ATE) 식별 및 검증계획 검토 등을 강화할 필요가 있다.

품질요구도에 대한 검증은 시험평가단계에서 이루어진다. 시험평가단계에서는 통합시험평가팀을 통해 반영된 품질요구도에 대한 검증 적절성을 검토한다. 결론적으로 표 7은 선행연구부터의 활동준비단계, 체계개발기본계획부터의 품질요구도(안) 수립단계, 입찰·계약과정에서의 품질요구도 반영단계, 개발과정에서의 품질요구도 관리단계에 이르기까지 품질기획 단계별 수행업무(안)을 요약한 것이다.

단계
업무
상세업무 활동내용 / 산출요소
선행연구
검토위원 참여
소요검토
  • 사용자 요구도(정의) / 운용개념(환경) / 유사체계 검토
기술성숙도평가(TRA)
  • 품질관점 핵심기술요소(CTE) 도출 및 소요제기
  • 사업주관(국과연/정출연/업체) 별 TRL 구분 검토
비용분석
  • 총사업비에 품질요구비용 반영·통제
사업관리방안
  • 품질관리방안(LQM 잠정평가(안))파트 작성지원
  • 정부품질보증활동범위, 기품원 위탁업무소요검토
시험평가방안
  • 성능검증을 위한 시험기준 검토
  • M&S 활용방안 및 실효성 검토
기본계획
품질요구도(안) 작성
기초자료 검토
  • 사업특성/선행연구/운용개념/유사체계품질이력
  • 부품단위 환경/수명시험 환경/조건 조사 (→OMS/MP 검토)
핵심품질요소(CQE) 도출
  • 작업분할구조(WBS) 기반 성능분할구조도 도출
  • 요구도 공학적 정의 및 trade-off 조사·분석
  • 운용환경-요구도 Gap 분석
  • 관련협의체/체킈리스트 기반 핵심품질요소(CQE) 선정
품질요구도(안) 작성
  • 핵심품질요소(CQE)를 포함한 품질요구도(초안) 작성
  • 내부(양산포함) 동료검토회의를 거쳐 요구도(안) 수정
입찰·계약
품질요구도 계약 반영
제안요청서 검토
  • 제안요청서 및 계약특수조건에 품질요구도(안) 반영
  • 제안요청서(안) 검토회의를 통해 관련기관 검토·보완
품질관리계획(안) 작성
  • 협상결과를 반영하여 품질관리계획(안) 작성/제출(→청)
  • 기품원의 활동범위를 IPT와 사전조율하여 확정
실행계획 검토
  • 실행계획(안)에 품질관리계획(안) 반영
  • 기품원 위임범위, 업체 업무분장 적절성 검토
사업착수
품질요구도 관리
SRR/SFR
  • 사업착수 이후 식별된 최신화된 품질요구도를 반영
품질통제점
  • 주요단계별 QCG 검토항목으로 반영/검토/조치
시험평가
  • 반영된 품질요구도에 대한 검증 적절성 검토

표 7. 품질기획 단계별 수행업무(안)

결론

본 글에서는 무기체계 연구개발사업에 있어서 계약 전 품질기획활동의 필요성과 이를 구현하기 위한 품질요구도 식별·관리방안을 살펴보았다. 선제적 품질기획활동은 계약 중심의 개발단계 품질관리를 의미한다. 요약하자면, 요구도(Needs)를 창출하는 선제적 품질기획으로 사용자 요구사항을 능동적으로 발굴 및 관리하고, 사업착수 전 핵심품질요소를 선제적으로 조사·분석한 결과를 포함한 품질요구도(안)을 수립하여 이를 계약에 반영한다는 것이다. 결과적으로 소요기획을 고려한 품질요구도 발굴·관리로 임무환경에서 안정적으로 동작하도록 무기체계의 강건성과 내구성을 제고할 수 있으며, 이를 실현하기 위한 설계·검증방안 등을 의사결정에 반영할 수 있다. 또한, 무기체계 개발사업에서 운용환경 변화에 따른 성능편차를 완화함으로써 설계단계부터 강건성을 제고하고, 품질안정성을 제고할 수 있다.

그림 7. 총수명주기관점의 품질관리업무 연계

결과적으로 국방기술품질원의 계약 전 품질기획활동이 개발단계의 최초양산 연계와 함께 소요기획 연계 균형으로 총수명주기 품질관리 연계성 개선에 기여할 것으로 기대한다.