무인비행장치 소프트웨어 인증 방안 연구 = A Study on the Certification Method for Light Unmanned Aerial Vehicle Software
저자
발행사항
고양 : 한국항공대학교 일반대학원, 2023
학위논문사항
학위논문(석사)-- 한국항공대학교 일반대학원 : 항공전자정보공학과 항공전자 및 제어시스템 2023. 2
발행연도
2023
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경기도
형태사항
102 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 나종화
UCI식별코드
I804:41048-200000670172
소장기관
전 세계적으로 항공기 시스템의 기능이 다양화되면서 항공 소프트웨어의 규모와 복잡성이 높아지고 있다. 에어버스 및 보잉사의 자료에 의하면, 항공기에 탑재되는 내장형 소프트웨어의 코드 규모는 1965년도 이후 4년간 2배씩 상승하는 추세이다. 그런데 보잉 737 MAX 사고사례에서 알 수 있듯이 소프트웨어로 인한 안전문제가 심각한 상황이다.
국내에서는 최대이륙중량 150 kg 이하의 무인비행장치는 항공안전법 제124조에 해당하는 초경량비행장치 안전성인증을 받아야 운용이 가능하다. 하지만 안전성인증 절차에는 안전점검이 필요한 소프트웨어 인증 절차는 포함되지 않는다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국내외 무인기 인증 체계와 상용 분야 항공 소프트웨어 인증 규격인 DO-178C를 이용하여 무인비행장치에 적용할 수 있는 DO-178C 기반 무인비행장치 소프트웨어 체크리스트를 개발하였다.
그리고 모델링 및 시뮬레이션을 활용한 개발 방법인 모델기반개발 방법을 같이 활용하여 개발 및 인증 업무를 동시에 쉽게 하는 방법을 연구하였다. 또한, 국내 무인비행장치 전문가를 대상으로 모델기반개발 방법을 활용한 무인비행장치 소프트웨어 개발 및 인증 업무 선호도에 대한 설문조사를 수행하였다.
제안된 체크리스트의 효용성을 점검하기 위하여 헬리콥터 비행제어컴퓨터(FCC, Flight Control Computer) 모델과 오토 파일럿(Auto Pilot) 모델을 MATLAB Simulink Tool을 활용하여 DO-178C 인증데이터를 개발하는 사례연구를 수행하였다. 계획 프로세스에서는 계획 문서 8종을 요구하며, DO-Qualification Kit에서 관련 Template을 제공하고 있다. 개발 프로세스에서는 Simulink Tool을 활용하여 모델기반개발 프로세스를 일부 수행하였으며, 총괄 프로세스에서는 검증 프로세스에 대해 인증 시뮬레이션을 수행하였다.
본 연구에서 도출한 무인비행장치 소프트웨어의 점검 항목에 대하여 Simulink Tool로 개발한 인증 데이터를 통해 확인하는 사례연구를 수행하였다. 이를 통해 무인비행장치 소프트웨어 인증 업무에서의 실효성과 개발 업무 활용성을 확인해보고자 한다.
Aviation software is increasing in scale and complexity as the functionality of aircraft systems diversifies around the world. According to data from Airbus and Boeing, the code size of embedded software loaded on aircraft has been doubling every four years since 1965. However, as can be seen from the case of the Boeing 737 MAX accident, safety problems caused by software are serious.
In Korea, LUAV(Light Unmanned Aerial Vehicles) with a MTOW(Maximum Take-Off Weight) of 150 kg or less can be operated only after obtaining safety certification for ULV(Ultra-Light Vehicles) under Article 124 of the Aviation Safety Act. However, these safety certification procedures do not include software certification procedures that require safety inspection. To solve this problem, we developed a DO-178C-based LUAV software checklist that can be applied to LUAVs using domestic and foreign LUAV certification systems and DO-178C, a commercial aviation software certification standard.
In addition, a method to facilitate development and certification work at the same time by utilizing the model-based development method, which is a development method using modeling and simulation, was studied. Also, a survey was conducted targeting domestic LUAV experts on their preference for LUAV software development and certification work using the model-based development method.
In order to check the effectiveness of the proposed checklist, a case study was conducted to develop DO-178C certification data using the helicopter Flight Control Computer (FCC) model and the Auto Pilot(AP) model using MATLAB's Simulink Tool. The planning process requires 8 types of planning-related documents as outputs, and the DO-Qualification Kit provides related templates. In the development process, a part of the model-based development process was performed using Simulink Tool, and in the integral process, certification simulation was performed for the verification process.
A case study was conducted to check the checklists of the LUAV software derived from this study through certification data developed with Simulink Tool. Through this, we are going to check the effectiveness in the LUAV software certification work and the usability of the development work.
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