시스템 아키텍처는 진화에 따라 시스템과 운용환경 그리고 하부체계와 같은 내부요소 상호간에 적합하게 호환성을 지녀야 한다. 이는 양방향 인터페이스 표준에 적합하도록 요구되고 있다. 인터페이스로 인해 새로 개발해야 하는 경우가 발생하거나 기존에 존재하고 있던 인터페이스일 경우, 신규 개발을 위한 적합한 베이스라인을 다시 설정해야 한다.
어떠한 경우든 이러한 신규 시스템, 제품 또는 용역에 대한 상호작용을 해결해야 하는 시스템 엔지니어는 사고, 프로세스 및 방법을 일치시키고 인터페이스를 해결하기 위한 공통적인 시스템 설계를 수행해야 한다. 이와 같이 공통목적을 수행하기 위한 메커니즘은 엔지니어링 표준, 참조 및 규약을 어떻게 설정할 것인가에 달려있다.
수많은 시스템이 인터페이스의 양방향을 적용하고 있는 기계, 전기, 화학, 광학, 소프트웨어 및 정보 교류와 소통에 단순한 에러로 인해 시스템 통합이나 그 임무 수행이 어렵게 개발됐다.
이 글은 엔지니어링 표준, 참조, 규약에 대한 프레임을 시스템 설계의 길잡이로서 ‘선행’적으로 시스템 엔지니어가 설정해야 할 필요성을 살펴보려고 한다. 이를 위해 각 토픽 분야를 설정하고 적합하고 호환적인 인터페이스 설계를 위한 공통적인 설계방법을 제시하고자 한다.
1. 얻고자 하는 내용
ㆍ엔지니어링 표준이란 무엇인가
ㆍ규약이란 무엇인가
ㆍ왜 엔지니어링 표준이 필요한가
ㆍ엔지니어링 표준에 대한 주요 관심 분야는 무엇인가
ㆍ표준의 형태에는 어떤 것이 있는가
ㆍ규약의 형태에는 어떤 것이 있는가
ㆍ공통적인 표준과 규약에 대한 쟁점사항은 무엇인가
ㆍ누가 엔지니어링 표준을 설정하는가
ㆍ지엽적인 표준과 규약이란 무엇인가
ㆍ지엽적인 표준과 규약에 대한 사례는 무엇인가
ㆍ엔지니어링 표준 검증에 대한 적합성 정도는 어떠한가
2. 주요 용어정의
ㆍ요구 충족(Compliance) : 요구 문서에 제시된 요구사항을 예외 없이 고수하는 행위
ㆍ일치(Conformance) : 요구된 활동이나 요구 목표의 기본 내용을 충족하기 위하여 조직적인 제품 연관 활동, 프로세스 및 방법을 적용하거나 커스터마이징 하는 행위
ㆍ대등 시스템(Coordinate System) : 시스템 형상과 오리엔테이션 규약을 설정하고 물리적인 분석을 지원하며 수리적인 수학을 적용하기 위해 사용된 2차원 또는 3차원 참조 프레임
ㆍ차원(Dimension) : 계량화를 위해 사용된 시스템 측정과 독립적인 목표에 해당하는 물리적 특성
ㆍ공개 표준(Open Standards) : “정부표준기구 또는 시장에서 널리 수용되고 있는 표준 세트를 말한다. 이러한 표준은 상호 호환성, 이동 가능성, 수량화 가능성을 지원하며, 무료 또는 일정한 라이선스 비용으로 대중에게 동등하게 가용한 표준을 말한다.”(출처 : DSMC 용어집; 국방 획득 용어 및 약어집)
ㆍ표준(Standards) : “관련 당국에 의해 규약되었거나 일반적으로 잘 알려진 제품, 프로세스, 절차, 프락티스, 방법으로 나타낸 엔지니어링 및 기술 요구사항을 설정하는 문서를 말한다.”(출처 : ANSI/EIA 632-1999, 시스템 엔지니어링 절차, p.67)
ㆍ기술 표준(Technical Standards) : “제품이나 연관된 프로세스 및 생산 공정에 대한 규칙, 조건, 지침이나 특성을 반복적, 공통적으로 사용하는 경우를 말한다. 또한, 용어정의, 품목 분류, 절차 수집, 차원 규격, 자재, 성능, 디자인 또는 운용을 포함한다. 그리고 적합성과 측정 가능성과 함께 모든 측정 자료를 계량화와 품질 상태를 제시한다.”(출처 : NASA SOWNPG 5600.2B))
엔지니어링 표준
엔지니어링 표준은 다음과 같은 사항을 정부나 회사에 제공하는 메커니즘을 말한다.
ㆍ시스템, 제품, 용역 개발을 위한 동의한 성능 요구사항을 설정한다.
ㆍ제품 납품 시, 요구 충족 여부를 감사한다.
ㆍ성능과 안전에 연관된 향상 목표를 제공하기 위한 구조를 제공한다.
표준은 회사 차원을 넘어서 정부기관 내에서 수집된 교훈, 베스트 프락티스, 방법으로부터 진화된다. 이들은 다음과 같다.
ㆍ제품 적합성과 상호 운용성을 보장하며 교훈적인 내용을 배제하여야 한다.
ㆍ제품의 자제, 프로세스 및 중량과 측정 결과에 대한 일관성, 일치성, 정확성, 정밀성을 보장해야 한다.
ㆍ모듈화, 상호 교환성, 적합성 및 상호 호환성을 증진시킨다.
ㆍ대중과 환경에 안전성을 확인한다.
ㆍ도덕적인 비즈니스 관계를 증진시킨다.
표준이 성능 연관 업무를 평가하는 기준으로 적용되는 곳에 성능 표준이 달성되고 있다고 볼 수 있다.
1. 공식 및 비공식 표준 관련 절
일반적으로 표준이란 성능 요구사항을 문장으로써 표현한 것이다. 표준에 사용되는 문장은 통상 공식과 비공식 두 가지 형태로 나타난다. 공식적인 문장이나 요구사항은 표준과 의무적으로 일치해야 할 기준으로 표현하며 요구된 성능을 표시하기 위하여 ‘shall’ 조동사를 사용토록 한다.
비공식 문장은 자발적인 일치를 위한 정보로 나타나거나 공식 요구사항을 적용할 때 지침이나 명료성을 제공하기 위하여 사용된다. 표준을 작성하는 일반조직은 공식과 비공식 문장을 분명하게 도출하여 제시하여야 한다.
2. 표준 작성 조직
국가 및 국제조직은 표준을 설정할 수 있다. 이러한 업무를 수행하기 위하여 주어진 산업체나 비즈니스 도메인 내에서 표준 작성 실무에 대하여 발행자로서의 권위를 인정받아야 한다. 당신의 비즈니스와 계약에 적용해야 할 특정 표준에 대한 당신의 계약자, 업체 및 엔지니어링 전문조직과 협의토록 하라.
3. 차원적인 속성과 시스템 유닛
표준은 정보를 참조 구조로써 차원적 속성과 시스템 유닛, 두 가지 형태로 표현한다.
ㆍ차원적 속성은 중량, 길이, 넓이, 질량과 같은 객체의 내장된 물리적 속성으로 표현된다.
ㆍ시스템 유닛은 객체의 차원적 속성을 계량적으로 측정하는 단위를 나타내는 측정 표준을 말한다.
여기에서 표준이 무엇인지 그리고 무엇을 나타내고 있는지를 설정하고 있다. 이제 어떠한 형태의 정보를 구성하고 있는지를 살펴보도록 하자.
4. 표준 구성 요소
표준은 성능 요구사항을 문서, 프로세스, 방법, 자재, 인터페이스, 참조 프레임, 중량 및 측정, 도메인 전환, 데모 및 규약과 같은 다양한 방법으로 적용되고 있다. 이러한 품목 중에 엔지니어링 중량과 측정, 규약, 참조 프레임은 계약 프로그램에 따라 일관성을 유지하기 위해 특별한 강조를 하고 있다.
중량과 측정을 위한 엔지니어링 표준
엔지니어링에 대한 가장 기초적인 개념은 중량과 측정 시스템을 설정함에 있다. 시스템, 제품, 또는 용역의 기능과 형식을 나타내는 기술적 표현은 전적으로 중량과 측정을 위한 유닛 표준을 어떻게 사용하느냐에 달려있다. 중량과 측정을 설정하기 위한 가장 기본적인 사례는 유닛 체계를 선정하여 적용하는 길이다. 오늘날 주로 사용되고 있는 두 가지 유닛에 대한 표준 체계는 다음과 같다.
ㆍ국제 유닛 체계
ㆍ영국엔지니어링 체계
이에 대하여 좀 더 상세하게 살펴보자.
1. 국제 유닛 체계
국제 유닛 체계(SI)는 1960년 제11차 중량 및 측정 일반 컨퍼런스(CGPM)에서 승인되었다. CGPM은 프랑스 Le Sys-teme International d’Unites로부터 SI로 명명된 내용을 적용한 것이다. SI란 때로 미터-킬로그램-초 단위 측정체계라고 부르기도 한다. 이는 표 1에서와 같이 독립된 일곱 가지 기본 유닛으로 되어있다.
▲ 표 1. SI의 기본 유닛
2. 영국엔지니어링 체계
영국엔지니어링 체계(BES)는 표 2에서와 같이 다섯 가지로 구성되어 있다.
▲ 표 2. 영국엔지니어링 체계 기본 유닛
3. 과학적 부호
측정 단위 체계에 더하여 읽기 쉬운 방법으로 대상 유닛의 정도를 나타내기를 원한다. 우리는 이를 가리켜 표 3에서와 같이 과학적 부호라고 부른다.
▲ 표 3. 과학적 부호 심벌
4. 데이터 정확성과 정밀성
데이터가 측정되거나 계산될 때, 데이터 정확성과 정밀성에 대한 정책을 설정하는 프로그램이 중요하다. 수학적 모델에 부가하여 전환 및 산정 체인 통합사용은 전적으로 입력하는 데이터 정확도에 전적으로 의존하고 있다.
앞서 논의했던 그림 1에 나타난 ‘공급 체인’을 다시 한 번 생각해 보자. 그림 1은 전반적인 공급자(역할) 체인 내에서 고객(역할)으로 연결하는 방법을 제시해 주고 있다. 우리는 공급자-고객 역할 관계를 ‘연결’로 표시한다.
▲ 그림 1. 임무 시스템과 지원 시스템 역할 공급 체인
시스템 개발자에 관여된 사람은 임무시스템과 지원시스템 두 가지 역할을 수행하고 있다. 임무시스템으로서는 다음 임무시스템을 운용하는 부서나 사람에게 지원시스템을 운영하도록 한다. 데이터 정확성의 중요성을 예로 들면, 간단한 수학기호 pi에 대한 정의를 생각해 보자. 하위단계 산정을 위해 3.14 두 단계 숫자로 정확성에 대한 필요충분조건이 되는가? 아니면 4단계 또는 8단계이어야 하는가? 당신이 그 단계를 해당 프로그램에 대하여 설정해야 한다.
5. 중점사항
프로그램 기술 관리로써, 시스템 엔지니어는 물리적인 계량화를 위한 표준 시스템 유닛을 설정함으로써 프로그램의 공감대를 형성할 필요가 있다. 이를 위해 다음 세 가지 활동을 요구하고 있다.
프로젝트 메모랜덤이나 표준 참조에 대한 전환 테이블을 설정한다.
시스템 개발 전 단계에 걸쳐, 특별히 검토 단계에서 인터페이스 적합성과 상호 운용성을 철저하게 분석한다.
전문적인 훈련과 일치성을 요구한다.
민성기 _ 시스템체계공학원장 (sungkmin0@gmail.com)
