시스템 분석Ⅴ

민성기 시스템체계공학원장(ise@seinstitute.co.kr)

개요

성공적인 시스템 개발을 위한 가장 중요한 요소 한 가지를 들라면 무슨 내부적인 것과 외부적인 것의 인터페이스가 일어나고 있는가에 달려있다. 당신은 가장 멋있는 알고리즘과 방정식 및 의사결정 로직을 만들 수 있지만 만일 기 시스템이 그 인터페이스에서 요구 기능을 수행하지 못한다면, 그 로직은 무가치한 것이다.

시스템 인터페이스 특성은 우호적인 외부 시스템의 협력적인 상호운용성으로부터 외부위협(환경, 적대적인 활동 등) 및 생존성 보장을 위한 구조적 통합 시의 취약점을 최소화하기 위한 보호 층에 이르기까지 걸쳐 있다.

이 장은 시스템 인터페이스, 목적, 목표, 속성에 대한 콘테스트와 이를 적용하는 방법론을 소개한다. 논의될 내용은 실패로부터 성공을 보장하기 위한 다양한 인터페이스 형태와 요소들을 살펴본다. 이러한 정보는 인터페이스 설계 및 통제를 제시할 다음 장의 기초를 제공해 준다.

1. 이 장에서 얻고자 하는 내용

•인터페이스란 무엇인가?

•인터페이스의 목적은 무엇인가?

•인터페이스의 유형은 어떠한 것이 있는가?

•포인트 대 포인트 인터페이스는 무엇인가?

•논리적 인터페이스란 무엇인가?

•물리적 인터페이스란 무엇인가?

•논리적 및 물리적 인터페이스는 어떻게 연관되어 있는가?

•물리적 인터페이스의 일곱 가지 형태를 식별해 보라.

•인터페이스 정의를 위한 단계적 방법론을 제시해 보라.

•일반화된 인터페이스 솔루션은 무엇인가?

•특수환된 인터페이스 솔루션은 무엇인가?

•특수환된 솔루션에 일반화된 솔루션은 어떻게 연관되어있는가?

•일반화와 특수화된 솔루션은 논리적 및 물리적 인터페이스와 어떻게 연관되어 있는가?

•인터페이스에 제한된 접근방법은 어떠한 것이 있는가?

•인터페이스 실패는 어떻게 구성되어 있는가?

•인터페이스 실패 사례는 어떠한 것이 있는가?

2. 주요 용어 정의

•인간-기계 인터페이스 : 인간과 기타 시스템 컴포넌트 사이에 작용, 반작용 및 상관관계를 말한다. 이는 여러 스테이션, 여러 사람의 형상이나 시스템에도 함께 적용된다. 이 용어는 상관조건을 형성하고 있는 하드웨어, 소프트웨어 또는 장비의 속성을 정의하고 있다. (출처 : MILHDBK-1908, p.21)

•교환가능성(Interchangeability) : 제조, 유지보수 또는 운용에 연관된 장비 또는 부분에 아무런 지장 없이 상호교환 가능한 능력을 말한다. 이는 제품이 성능과 내구성, 동등한 기능과 물리적 특성을 지니고 있는 두 가지 또는 여러 품목으로 구성되어 있음을 말한다. 그리고 제품이 조정이나 설정 및 성능 통제활동을 제외하고 그 자체 품목이나 주변 품목의 변경 없이 다른 품목과 교환이 가능한 경우를 말한다. (출처 : MIL-HDBK-470A, 부록 G,용어정의 p. G-7)

•인터페이스 : 임무능력을 제공할 수 있는 운용환경 영역 또는 시스템에 내제되어 있는 기능적/믈리적 관계와 물리적 특성을 말한다. (출처 : DSMC 용어정의)

•인터페이스 통제 : ① 하나 또는 그 이상의 조직에서 제공되는 둘 또는 그 이상의 품목과 인터페이스하고 있는 모든 기능적이고 물리적인 특성을 기별, ② 이러한 특성에 변경을 가져오는 사항을 평가하고 승인하기 위한 활동을 제공하는 프로세스를 말한다. (출처 : MIL-STD-480B, 3.1.43절)

•인터페이스 기기 : 자동 시험장비(ATE)와 유닛 시험장비(UUT) 사이에 요구된 기계 및 전기 연결장치와 시그널 조절기를 제공하는 품목, 또한 인터페이스 시험 어댑터 또는 인터페이스 어댑터 유닛을 말한다. (출처 : MILHDBK-470A, 부록 G, p. G7)

•인터페이스 소유권 : 인터페이스의 정의 규격, 개발, 통제, 운용, 지원에 관한 개인, 팀 또는 부서 책임을 제시. •상호운용성 : 정보를 교환하고, 교환된 정보를 사용하기위한 둘 또는 그 이상의 시스템이나 컴포넌트의 능력. (출처 : IEEE610.12-1990)

•동료 레벨 상관관계 : 운용환경에서의 외부 시스템과 함께 임무 시스템과 지원 시스템으로 구성된 대상 시스템의 상관관계를 말한다. 분석 목적으로 우리는 이러한 시스템을 물리적 환경 시스템 도메인에 관한 단일 체계 추상적 개념으로 시스템을 통합한다.

•포인트 대 포인트 : 전형적인 수행 대 헌신된 사항을 두 가지 점 사이에 직선으로 무리적인 연결을 특성 짓는 인터페이스 형상을 말한다. 예를 들면, 실내조명을 위한 스위치 연결을 들 수 있다. 인터페이스란 무엇인가? 시스템 엔지니어링의 다음 두 가지 사항에 초점을 두고 있다. ① 시스템 아키텍처 구성 ② 각 구성요소는 상호간 그리고 운용환경에 어떻게 연관되어 있는가 당신은 가장 창의적인 기기, 컴퓨터, 알고리즘을 개발할수 있다. 지금까지 이러한 새로운 알고리즘이 요구 운용환경과 연관 및 상호 연계될 수 없다면, 시스템 실체로서는 별 가치가 없다는 사실을 이해해야 한다.

장비, 인력, 설비와 같은 둘 또는 그 이상의 시스템 요소나 추상적 개념 레벨에서의 시스템 요소 내에 있는 실체 간에는 인터페이스가 일어난다. 그러면 이러한 인터페이스의 목적은 무엇인가”

1. 인터페이스 목적

인터페이스의 목적은 그 시스템의 운용환경 내에서 다른 컴포넌트에 대한 시스템, 제품, 하부 시스템, 어셈블리, 하부 어셈블리, 또는 부품 레벨을 물리적으로 연결하거나 연합함에 있다. 컴포넌트는 여러 컴포넌트와 연결되거나 연합해도 좋다. 그러나 각 연결 관계는 하나의 단일 인터페이스를 나타낸다. 만일 컴포넌트가 여러 인터페이스를 가지고있다면, 그 인터페이스의 성과는 다른 인터페이스에 영향을 주게 된다.

위에서 말한 목적은 왜 이러한 인터페이스가 존재하는지를 넓은 의미로 제시해 주고 있다. 어떻게 이러한 인터페이스가 이를 형성할 수 있는가라는 질문을 할 수 있다. 하나의 인터페이스는 컴포넌트 적용에 따라 하나 또는 그 이상의 목적을 지니고 있다. 전형적인 인터페이스의 목적은 다음과 같이 나타난다.

•목표 ① : 둘 또는 그 이상의 시스템 요소 또는 실체를 물리적으로 연결하거나 묶어준다.

•목적 ② : 하나 또는 그 이상의 다른 시스템 요소 또는 실체를 적용한다.

•목적 ③ : 다른 시스템 요소의 영향을 완충해 준다.

•목적 ④ : 인간 능력을 수단으로 이용한다.

•목적 ⑤ : 시스템 요소 또는 사용 목적을 구속한다.

이러한 목적을 보다 상세하게 알아보자.

1) 목표 ①

어느 시스템은 둘 또는 그 이상의 시스템 요소 또는 실체를 이웃하고 있는 인터페이스로 구속, 연장, 지원, 연합을 통해 물리적으로 연결하거나 묶어준다.

<예제 1> 송수신탑은 치명적인 연결 포인트에서 그 탑의 안정을 위해 땅에 묶어주는 케이블을 사용하고 있다.

2) 목적 ②

장비와 인력과 같은 시스템 요소나 실체는 양립 가능하거나 상호교환 가능한 인터페이스를 가지고 있지 않아도 좋다. 그러나 양립 가능하도록 적용될 수도 있다. 그림 1은 Apollo-Soyuz 프로그램에 대한 어댑터를 NASA에서 어떻게 개발했는지를 보여주고 있다. 재사용 가능한 모델을 가지고 있는 소프트웨어 적용은 외적 애플리케이션과 교신 가능한 모델이 되기 위해 모델 주변에 ‘wrapper’를 만들어도 좋다.

3) 목적 ③

자동차와 같은 시스템은 일반적으로 상호간에 의도적인 상관관계가 발생하지 않도록 해준다. 의도하지 않은 상관관계가 일어나는 곳에 상관관계에 따른 영향은 사용자의 안전과 건강에 영향을 최소화하도록 해야 한다. 다음 두 가지 경우를 생각해 보자.

<경우 1> 다른 자동차에 대한 영향은 완충장치와 차체 연결부위에서 나타날 수 있다.

<경우 2> 시스템 A는 시스템 B에 데이터를 송신토록 요구된다. 인터페이스 컴포넌트의 제한된 속도로 인하여 시스템 A는 다른 업무를 수행하기 위하여 프로세서를 자유롭게 하는 송신 자료를 저장할 완충지역을 마련한다. 인터페이스의 다른 장소에서 시스템 B는 모든 입력 데이터를 즉시 프로세싱 할 수 없다. 이러한 시나리오를 회피하기 위하여 완충지역이 입력 데이터를 프로세서가 그 데이터를 처리할 때까지 저장하도록 생성된다.

이러한 목적을 위해 시스템 엔지니어는 시스템 요소나 실체 간 영역 또는 완충지역을 구성하기 위하여 타당한 측정과 인터페이스를 분석토록 한다. 이처럼 시스템이나 환경 및 공중으로부터 운용자의 안전에 영향을 최소화하기 위한 완충 지역을 구성한다.

4) 목적 ④

사람은 자신의 기술과 능력을 이용하기 위한 인터페이스 능력을 제공한다. 일찍이 인간은 단순한 기계와 같은 다양한 도구로 어려운 작업을 수행하기 위해 자신의 물리적 능력을 확장 또는 이용할 인터페이스를 사용해 왔다.

5) 목적 ⑤

인터페이스는 시스템 요소에 대한 안전레벨을 확보하기 위한 억제요소로 서비스를 제공해 준다. 다음 예제를 생각해 보자.

<예제 2> 안전체인이 트레일러를 이끌기 위해 자동차에 트레일러 히치를 달아야 한다. 그리고 권한이 주어지지 않은 사람이 열지 못하도록 자물쇠를 채워야 한다.

이와 같은 각각의 목적은 주어진 목적을 달성하기 위해 인터페이스가 어떻게 적용되어야 할 것인지를 보여주고 있다. 시스템 애플리케이션에 의존해 다른 목적이 추가될 수 있다.

2. 상호운용성궁극적인 인터페이스 도전

어느 인터페이스의 궁극적인 성패는 시스템 개발자에 의해 설계되고, 획득자에 의해 주어지며, 사용자에 의해 요구되는 의도적인 운용환경에 긍정적이고 부정적인 시스템에 연관된 능력으로 나타난다. 이를 상호운용성이라고 정의하고 있다.

인터페이스 유형

인터페이스에는 능동, 수동 또는 능동/수동 세 가지 유형이 있다.

1. 능동형 인터페이스

능동형 인터페이스는 우호적이고 온화하거나 협력적인 외부 시스템이나 컴포넌트와 상호관계를 말한다. 다음 예제를 살펴보자.

<예제 3> 능동적인 ‘on the air’ 상태에 있는 라디오 방송국은 특정 방송지역 형태에 따라 지정된 주파수로 신호를 송신한다.

2. 수동형 인터페이스

수동형 인터페이스는 응답 없이 데이터를 단순하게 수신하거나 수락하는 외부 컴포넌트와 상호관계를 말한다.

<예제 4> 라디오 방송 시스템에 연결된 자동차 라디오가 ‘On’상태인 경우, 조율된 주파수의 신호를 수동적으로 수신한다. 라디오는 정보를 보내고 자동차에 있는 연관된 컴포넌트에 능동적인 오디오 인터페이스를 제공한다.

3. 능동/수동 복합 인터페이스

능동/수동 인터페이스는 송신기 또는 수신기의 통제 아래 수행된다. 다음 예제를 살펴보자.

<예제 5> 양방향 워키토키 라디오는 특정의 송신 범주와 조건 내에 동일 주파수로 듣고 있는 다른 사람에게 사용자가 방송 오디오 정보의 ‘Push to Talk’ 버튼을 누르면 능동적 인터페이스를 수행한다. ‘Push to Talk’ 버튼을 ‘Off’하면 그 기기는 사용자에 의해 조정할 수 있는 오디오 증폭과 프로세싱을 위한 입력 라디오 신호를 모니터링하는 수동적 인터페이스를 지니게 된다.

논리적 및 물리적 인터페이스 이해

일반적으로 반복되는 주제 중 하나는 하나 또는 그 이상의 관리 가능한 레벨로 복잡도를 분할할 필요가 있다는 것이다. 이를 위해 먼저 다음 몇 가지 질의를 통한 논리적 및 물리적 인터페이스를 식별해야 한다.

① 누가 누구와 연관되어 있는가?

② 무엇을 전이하고 전환하는가?

③ 언제 전환이나 전이가 나타나는가?

④ 무슨 상태 아래에서 발생하는가?

그 다음 논리적/기능적 연계성을 어디에서 어떠한 인터페이스가 나타날 것인지를 보기 위한 물리적 인터페이스로 전환토록 한다. 분석적으로 시스템 인터페이스는 점대 점 연계성을 위한 메커니즘을 제공한다. 인터페이스 연계성에 대한 분석은 두 가지 레벨, 1) 논리적 및 2)물리적 레벨로 수행한다.

1) 논리적 인터페이스

이는 두 가지 개체 사이에 직접 또는 간접 연합이나 관계를 나타낸다. 논리적 인터페이스는 다음 사항을 설정해 준다.

① 누가(포인트 A) 누구(포인트 B)와 소통을 하고 있는지

② 무슨 시나리오와 조건아래 이러한 소통이 이루어지는지

③ 언제 이러한 소통이 나타나는지

2) 물리적 인터페이스

이는 두 가지 인터페이스 개체 사이에 물리적 상호관계를 나타낸다. 물리적 인터페이스는 포인트 A가 포인트 B와 소통하기 위해서 어떠한 기기나 컴포넌트 (박스, 와이어, 등)로 할 수 있는지를 나타낸 것이다. 물리적 인터페이스는 그 인터페이스를 구현하기 위하여 특정 메커니즘(전자, 광학, 등)에 의존하기 때문에 특화된 인터페이스로 나타낸다. 다음 예제를 살펴보자.

<예제 6> 인터넷은 사용자로 하여금 외부 웹사이트와 소통하기 위하여 적합한 소프트웨어와 하드웨어로 갖추어진 컴퓨터와 같은 기기를 사용하는 메커니즘을 제공한다. 이러한 관점에서 논리적 인터페이스 또는 연합이 사용자와 웹사이트 간에 이루어진다. 사용자가 웹사이트를 연결할 때, 물리적 인터페이스가 설정된다.

앞서 논의된 토의의 중점은 연계성에 대한 두 가지 ‘레벨’을 말하고 있다. 이는 사람을 포함한 시스템 설계 관점에서 매우 중요하다. 엔지니어는 어느 누구가 무슨 인터페이스를 달성해야 하는지를 결정하기 전에 물리적 인터페이스를 미리 정의함으로써 단계적인 점프를 하는 경향이 매우 강하다. 따라서 다음 사항을 유의해야 한다.

① 어느 시스템 요소나 개체가 연합 또는 연계되어 있는지를 식별하라.

② 왜 이들은 연결해야 할 ‘필요성’이 있는지를 이해하라.

③ 언제 이러한 연합이나 연계가 발생하고 있는지를 결정하라.

인터페이스 정의 방법

앞서 우리는 기본적으로 시스템 엔지니어링 프로세스를 적용하여 인터페이스를 식별하고 분석하는 방법을 논의해 보았다.

•단계 1 : 논리적 인터페이스를 식별해 보아라. 시스템을 설계할 때, 논리적 인터페이스는 연합이나 관계가 존재하고 있는지를 알 수 있게 해준다. 따라서 인터페이스는 무엇을 수행하기 위해 필요한 인터페이스인지를 알 수 있는 논리적 표현수단으로 나타난다.

•단계 2 : 물리적 인터페이스를 식별하고 정의해 보라. 일반적이고 논리적인 인터페이스에 대한 물리적 적용은 기능, 기술, 비용, 일정, 위험 제약사항에 관한 솔루션 대안범주로부터 선택을 요구하고 있다. 이때 시스템 엔지니어링은 가장 적합한 대안을 선정하는 절충 분석 프로세스를 사용하게 된다.

물리적 인터페이스 유형

만일 우리가 인터페이스가 어떻게 물리적 도메인에 적용되고 있는지를 분석한다면, 분석결과는 인터페이스가 기계, 전기, 광학, 음향, 자연환경, 화학, 및 생물 형태와 그리고 이상 분야의 복합 형태로 나타나다는 사실을 알게 된다. 이러한 모든 물리적 인터페이스 유형에 대하여 특정 솔루션이 나타나게 된다. 이러한 인터페이스 솔루션의 특수 현상을 보다 잘 이해하기 위하여 각 유형별로 보다 세밀하게 살펴보자.

1. 물리적 인터페이스

물리적 인터페이스는 두 개의 물리적 객체 사이에 존재하는 영역으로 구성되고 기능, 형태, 및 적합과 같은 특성을 포함하고 있다. 그 특성은 다음 사항을 포함하고 있다.

① 재료 속성 : 분할

② 길이, 넓이 및 높이와 같은 크기에 대한 속성 : 중량, 밀도, 형상과 같은 질량 속성

③ 구조 통합 속성 : 충격, 진동 등

④ 항공 역학적 속성 : 유체 흐름, 저항 등

2. 전기적 인터페이스

전기적 인터페이스는 자유 공간에서의 전자기와 마찬가지로 직접적인 전자 또는 전기적인 연결로 되어있다. 속성과 특성으로서는 전압, 전류, 저항, 유도, 용량, 접지, 포장, 감쇠 및 전송지연을 포함하고 있다.

3. 광학적 인터페이스

광학적 인터페이스는 전송, 가시 또는 불가시 빛의 파장으로 구성된다. 속성과 특성으로서는 강도, 주파수, 특수거리, 해상, 굴곡, 비교, 반사, 굴절, 여과, 모듈레이션, 수신, 감쇠 및 극성으로 되어있다.

4. 음향적 인터페이스

음향적 인터페이스는 사람에게 가청 또는 비 가청으로 나타나는 창조, 전송, 주파수 수신으로 구성되어 있다. 속성과 특성으로서는 부피, 빈도, 모듈레이션, 감쇠를 포함하고 있다.

5. 자연환경 인터페이스

자연환경 인터페이스는 자연적인 현상 발생에 따른 요소들로 구성되어 있다. 속성과 특성으로서는 온도, 습도, 압력, 고도, 바람, 비, 눈, 얼음을 포함하고 있다.

6. 화학적 인터페이스

화학적 인터페이스는 화학 물질이 다른 물질과 혼합되거나 목적이 있어 섞어질 때 또는 다른 인터페이스 유형과 혼합될때 발생하는 연관관계로 되어있다. 속성과 특성으로서는 열,냉방, 폭발, 유독성, 물리적 상태 변경 등을 포함하고 있다.

7. 생물학적 인터페이스

생물학적 인터페이스는 살아있는 생명체 사이의 인터페이스 또는 다른 형태의 인터페이스로 구성되어 있다. 속성과 특성으로서는 터치, 느낌, 냄새, 청력, 시력을 포함하고 있다.

표준화 대 전용 인터페이스

인터페이스는 시스템 요소 대 공통, 호환적인 영역 간 논리적이거나 물리적인 관계를 설정토록 해 준다. 만일 당신이 가장 일반적인 인터페이스 유형을 분석한다면, 다음 두 가지 기본적인 영역으로 나타난다.

① 표준화된 모듈식 인터페이스 : 시스템 개발자는 전형적으로 RS-232, Mil-Std-1553, 이더넷, USB와 같은 표준화된 모듈식 상호교환 가능한 인터페이스 접근방법을 적용하도록 요구한다.

② 유일한 전용 인터페이스 : 인터페이스의 고유성 때문에 표준 인터페이스가 가능하지 않은 경우에 시스템 설계 엔지니어는 다른 시스템 요소 또는 속성과 제한된 독자적인 목적으로 유일하고 전용 인터페이스 설계를 선택하게 된다. 이러한 예로는 특정 형태 요소와 그 인터페이스를 유일하게 만드는 부호를 포함하고 있다.

전자 데이터 인터페이스

사용자의 논리적 인터페이스가 시스템이나 속성 아키텍처에 식별될 때 먼저 결정되어야 할 요소 중의 하나는 그 인터페이스가 어떻게 적용될 것인지를 결정하는 일이다. 다음과 같은 중요한 질문을 포함하고 있다.

① 각 인터페이스는 명확한 입·출력을 요구하고 있는가?

② 무슨 기능이 그 인터페이스로 수행되는가? 데이터 입력/출력, 이벤트 중심의 방해 등

③ 그 데이터는 주기적인가? 동기화 또는 비동기화

④ 정송 또는 수신될 데이터양은 무엇인가?

⑤ 그 데이터를 수신 또는 송신하기 위한 시간적 제약사항은 무엇인가?

전자 데이터 교신 메커니즘은 정보를 교신하기 위한 아날로그 또는 디지털 기법을 나타낸다.

1. 아날로그 데이터 교신

아날로그 메커니즘은 AM(진폭 변조)과 전화기와 모뎀과 같은 I/O 기기에 출처한 스피커를 포함하고 있다.

2. 디지털 데이터 교신

디지털 메커니즘은 인코딩된 정보 내용을 송신하기 위하여 특별한 전송 프로토콜을 적용하는 동기와 비동기 양극 신호를 포함하고 있다. 디지털 데이터 교신은 불연속, 순차 또는 연속 세 가지 형태의 데이터 포맷으로 구성되어 있다.

1) 불연속 데이터 교신

불연속 데이터는 컴퓨터의 상태, 현황 조건, 활동을 원격조정에 의해 모니터링하는 것과 같이 정적인 ON 또는 OFF 독립적이고 연계되지 않은 데이터로 구성된다. 디지털 불연속 데이터는 ON/OFF, 초기, 완료, 오픈/폐쇄와 같은 다양한 조건이나 상태에 대한 전자식 표기로 나타난다.

불연속 데이터 교신은 또 이벤트 중심의 교란을 포함하고있다. 이를 적용할 경우, 유일하고 연계되지 않은 신호 라인이 특정 조건을 인지하는 외부 기기에 연결된다. 그 상태가 발견될 때, 그 기기는 조건부 이벤트가 발생되는 수신기를 인지하기 위해 불연속 신호 라인을 붙잡아 준다.

2) 병행 데이터 교신

어떠한 시스템은 전자기기 상호 간에 고속 교신을 요구한다. 이러할 경우, 병행 데이터 교신 메커니즘은 시스템 성능의 동기화된 데이터를 불연속 라인을 넘어 동시적으로 전송함으로써 향상하도록 사용되어도 좋다. 다음 예제를 살펴보자.

<예제 7> 출력 기기가 ON/OFF 개별 외부 기기를 회전하기 위해 불연속 2진법 데이터 중 하나 또는 8 비트를 고정 사용할 수 있다.

병행 데이터 교신 메커니즘은 하드웨어 컴포넌트 계수, 개발 및 유닛 비용, 리스크를 증가할 수 있다. 이러한 경우에 성능은 비용과 리스크에 대한 절충을 해야 한다. 병행 데이터 교신은 주기적으로 동기화되거나 적용 방법에 따라 비동기화가 될 수 있다.

3) 순차적인 데이터 교신

어떤 시스템은 순차적 데이터 교신 밴드 폭을 사용하여 달성할 수 있는 값을 가진 외부 시스템 내외까지 데이터 송신을 요구한다. 적용 시 순차적 데이터 교신 접근방법은 PC 보드레이아웃, 중량, 또는 복잡도에 영향을 주는 부품의 수량을 최소화한다.

순차적 데이터 교신 메커니즘은 적용 방법에 따라 주기적으로 동기화하거나 비동기화해도 좋다. 전형적인 순차적 데이터 교신은 RS-232, RS-422 및 이더넷과 같은 여러 표준을 적용하고 있다.

제한된 시스템 인터페이스 접근

몇 가지 인터페이스는 승인된 사용자에 의해 접근 가능한 기기만을 사용토록 제한된다. 일반적으로 이러한 인터페이스는 접근을 위해 요금을 지불한 사용자, 알 필요성이 있는 보안 관리자, 의사결정을 위해 형상 자료를 관리하는 자 등으로 구성되어 있다. 이를 어떻게 달성할 것인가”

제한된 접근은 다음과 같은 여러 메커니즘을 통해 이루어진다. ① 승인된 로그 온 계정, ② 데이터 암호와 기법, ③ 유동적인 접근 키, ④ 개인 ID 카드, ⑤ 개인 ID 스캐너, ⑥ 알권리를 가진 레벨 등이다.

① 승인된 사용자 계정 : 웹 사이트나 내부 컴퓨터 시스템 사용 시, 사용자 ID와 패스워드가 요구된다. 만일 사용자가 패스워드를 잊었다면, 어느 시스템은 사용자로 하여금 메모리를 되살릴 수 있는 패스워드 관련 질문사항을 기록해두도록 한다. 이러한 계정은 개인적인 ID 정보를 통한 컴퓨터 시스템에 사용자가 수정할 수 있는 기회를 주기 위한 패스워드 재발급 조항을 마련해 두고 있다.

② 데이터 암호 방법과 기법 : 미승인자 접근을 차단하기 위해 전송기간에 암호와 해법에 관한 데이터를 활용한다. 이러한 기기는 접근 제한하기 위해 데이터 ‘키’를 사용토록 한다. 암호 사용은 데스크 탑 컴퓨터 교신으로부터 고도의 군사용이나 은행 시스템에 이르기까지 여러 가지 종류가 있다.

③ 접근키의 유동성 : 어느 주어진 시간대에 전체적인 사람수의 하나의 부분적인 세트로써 동시적인 사용을 허용하는 네트워크에 적용하는 소프트웨어. 어떤 조직도 사용하지 않은 라이선스에 돈 지불을 꺼려함으로 유동적인 라이선스는 절정의 시점에만 적용하는 방법이다. 사용자가 이를 로근 온할 때, 라이선스 키 중의 하나를 사용자 로그아웃할 때까지 잠겨 둔다. 어느 사용자가 로그아웃을 잊고 다른 사용자가 잠김 상태에서 접근하지 못할때, 그 시스템은 자동적으로 다른 사용자에게 접근 가능하도록 로그아웃 상태를 해제토록 한다.

④ 개인 ID 카드 : 보안 지킴이를 통해 시설 접근을 허용하거나 자석 카드 리더와 패스워드를 통해 잠김 상태의 시설에 접근 가능한 전자석으로 새겨진 ID 배지나 신용카드.

⑤ 개인 ID 스캐너 : 사용자의 눈동자나 지문을 미리 각인한 다음 사용 시, 이를 스캔하여 대조할 수 있는 광학 스캐너로 인식하는 시스템.

⑥ 알 권리에 대한 레벨 : 개인의 알 권리 기준에 따라 접근을 제한. 이러한 경우에 추가적인 인식 기능이 요구된다. 이는 접근 레벨에 따라 구분 관리토록 해야 한다.

인터페이스 성능과 통합성에 대한 이해

시스템 일부분 또는 입력 포인트로서의 인터페이스는 내적 및 외적으로 위협과 결함에 매우 취약하다. 물리적 인터페이스 상관관계 및 이로 인한 손실 또는 결함의 정도에 따라 인터페이스 능력, 성능이 제한되거나 종료된다. 여기서 논의하는 초점은 인터페이스 설계 성능과 통합성을 이해함에 있다. 먼저 인터페이스 결함에 대한 콘텍스트를 알아보자.

1. 인터페이스 결함은 어떻게 구성되는가

실패율을 포함한 인터페이스 결함을 어떻게 나타낼 것인가에 대한 콘텍스트와 차별화해야 한다. 하나의 인터페이스는 전체 또는 부분적인 임무를 요구할 때 특정 성능 레벨에서의 요구 능력 제시가 되지 않는다면, 결함이라고 규정지을수 있다. 인터페이스 결함은 시스템 임무 달성에 영향을 주거나 주지 않을 수도 있다.

2. 인터페이스 결함 결과

인터페이스 결함은 시스템 통제와 데이터. 시스템 운용자, 재산 또는 환경에 물리적 손실을 가져올 때 발생된다. 그 결과로 임무달성, 시스템, 공공 또는 환경에 손실 초래에 잠재적인 영향을 발생하는 시스템 인터페이스로써 동시에 수명단축에 대하여 철저하게 분석해야 한다. 내적 또는 외적 인터페이스가 어떻게 손실을 주고 다른 컴포넌트에 영향을 가져다주는지를 이해해야 한다. 이제 인터페이스 결함이 어떻게 발생되는지를 알아보자.

인터페이스는 여러 가지 형태로 결함이 발생된다. 일반적으로 물리적 인터페이스는 최소 네 가지 시나리오 유형으로 결함이 나타난다. ① 두절, ② 침입, ③ 스트레스 부하, ④ 물리적 파손으로 나타난다.

① 두절 : 이는 자연, 컴포넌트 신뢰성, 품질저하 행위, 동물, 적절한 유지보수 결핍, 파업 등으로 발생된다. 예를들면, 잘못된 컴포넌트, 케이블 단절, 전력 손실, 잘못된 데이터 송신, 보안 결핍, 기계의 마모/수축/장력/충격/진동, 광학적 분산과 희석, 신호차단을 들 수 있다.

② 침입 : 이는 다음 사례를 들 수 있다. a) 승인되지 않은 전자파 환경 영향, b) 모니터링, 태핑, 또는 청취를 통한 데이터 포착, c) 의심된 신호 주입 등이다. 침입의 소스는 전자 폭풍과 피난을 포함한다. 침입 시현의 솔루션은 적절한 보호막, 접지 및 암호를 포함하고 있다.

③ 스트레스 부하 : 이는 ‘부하’, 인터페이스의 질적 하락 또는 성능 저하를 포함하고 있다.

④ 물리적 공격 : 이는 시스템 또는 그 성능의 하나에 대한 물리적 상해, 손실, 또는 파괴로 나타나는 외부 시스템에 의해 사고나 목적이 있는 활동에 따른 물리적 위협을 포함하고 있다.

3. 인터페이스 취약성

인터페이스 통합은 내재된 설계 결함, 에러, 흠집 또는 취약 부위를 통해 발생될 수 있다. 인터페이스 통합과 취약성에 대한 이슈는 인터페이스 설계의 전기, 기계, 화학, 광학 및 환경 요소와 연관되어 있다. 오늘날 대부분 인터페이스 취약성에 대한 인지는 은성, 데이터 송신, 네트워크 방화벽에 초전을 두고 있는 경향이 있다. 취약성에 대한 솔루션은 음성과 데이터 암호, 특정, 보호된 설비, 장갑 무장, 탱크의 부분 구별, 케이블 라우팅, 물리적 근절, 운용전술 등을 포함하고 있다.

4. 잠재된 인터페이스

잠재된 인터페이스는 특정 시간 내에 반응을 요구하는 하나의 인터페이스 요소가 있을 경우, 이는 어느 시스템의 치명적인 이슈가 된다. 시스템 엔지니어로서 인터페이스 반응으로 나타날 시간적 제약사항을 결정하는 노력을 리드해 가야한다.

만일 시간적인 제약이 심각한 경우, 전반적인 시스템이 주어진 기간을 충족시키기 위해 요구되는 비용한계가 얼마인지를 아는 것이 중요하다.

5. 인터페이스 결함 완화와 보호

당신이 시스템 인터페이스를 설계할 때, 인터페이스 결함이나 결과를 완화할 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 일반적으로 솔루션에 대한 대안은 비용 면에서 광범위하게 나타난다.

시스템 엔지니어는 인터페이스 설계 관점에서 하드웨어와 소프트웨어 관점에 절대적인 초점을 두고 있다. 자연적인 출발점으로 하드웨어와 소프트웨어의 신뢰성, 가용성, 유지보수성(RAM), 고장모드 및 영향분석(FMECA)으로 복합된 활동이 수행되어야 한다.

시스템 운용은 인력, 장비, 지원 등 모든 시스템 요소를 포함하고 있다. 유의해야 할 점은 시스템 비용을 줄이기 위해 시스템 성능을 최적화하는 시스템 요소 활동이나 전술을 복합적으로 고려해야 한다는 점이다.

<예제 9> 자동차의 후미경은 운전자에게 매우 중요한 인터페이스를 준다. 운전자의 시선각도에 따라 거울의 ‘밴드’가 다른 자동차 또는 물체의 가까운 돌출부에서 자동차를 보호해 주는 역할을 한다. 트럭과 같은 자동차는 광폭의 거울로 자동차로부터 멀리까지 볼 수 있게 함으로써 상해 또는 파손을 미리 방지할 수 있게 한다.

논리적으로 솔루션이란 상해로부터 보호해줄 수 있는 외부 후미경을 설계함에 있다. 그러나 자동차가 전후로 이동하게 되면, 그 후미경의 반사가 전진 시 시야에 제한을 가져다줄 수 있다. 부가적으로 이를 보완하기 위한 설계비용이 매우 비쌀 수가 있다. 저렴한 설계방법은 운전자로 하여금 잘 볼 수 있도록 훈련을 시키는 것이 바람직하다. 이처럼 장비 비용을 최소화하면서 시스템 성능을 유지하는 길을 찾는 것이다.

요약

지금까지 인터페이스의 주요 목적, 다양한 형태 식별, 시스템 인터페이스 통합의 중요성을 살펴보았다.

그리고 논리적이고 물리적 속성 관계를 정의하면서 시스템 요소가 다양한 레벨에서 어떻게 시스템 요소의 상관관계가 형성하는지를 기술할 수 있었다. 이러한 속성 관계는 아키텍처 구조 관계를 나타내게 해 준다. 의사결정 프로세스를 통해 논리적 속성 관계 또는 논리적 아키텍처를 통한 시스템요소 상호 간 협력을 설정하게 된다. 한 번 논리적 상관관계가 형성되고 나면, 다음 물리적 상관관계 또는 물리적 아키텍처에 대한 의사결정 체계를 만들어 갈 수 있다.

1. 일반적 문제

1) 개요에서 식별된 이 장의 문제에 대한 답을 해 보아라.

2) 앞 장에서 제시된 시스템 목록을 참조하라. 앞 장에서 선택된 시스템에 대하여 일반적인 질문이나 새로운 시스템 선정으로 이 장에서 논의된 주요 사항을 적용하여 설명해 보라. 여기에는 다음 사항을 포함토록 하라.

① 인터페이스 유형

② 특정 인터페이스와 목적

③ 각 인터페이스 유형에 대한 일반 및 특정 솔루션의 예

참고 문헌

❶ Glossary, Defense Acquisition Acronyms and Terms, 10th ed. Defense management College (DSMC), 2001 Defense Acquisition University Press Ft. Belvoir, VA.

❷ IEEE Std 610.12-1900. IEEE Standard Glossary of Modelling and Simulation Terminology. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) New York, NY

❸ MIL HDBK-470A 1997. Designing and Developing Maintainable Products and Systems, Washington, D.C. Department of Defense (DoD)

❹ MIL-STD-480B (cancelled) 1988. Configuration Control- Engineering Changes, Deviations, and Waivers. Washington, D.C. Department of Defense (DoD)

❺ MIL-HDBK-11908B. 1999. DoD Definitions of Human Factors Terms. Washington, D.C. Department of Defense (DoD)