들어가며
복잡한 제품을 개발하는 기업에서는 수많은 요구사항과 설계 문서를 관리해야 한다. 자동차 한 대만 하더라도 수천 개의 요구사항과 수많은 기능들이 서로 연결되어 있으며, 항공기나 위성처럼 더욱 복잡한 시스템에서는 그 규모가 훨씬 커진다.
과거에는 이러한 정보를 대부분 문서로 관리했다. 하지만 시스템이 복잡해질수록 문서 간 불일치와 변경 관리의 어려움이 커졌고, 이를 해결하기 위한 접근 방식으로 MBSE(Model-Based Systems Engineering)가 등장했다.
이번 글에서는 MBSE가 무엇이며 기존 문서 기반(Systems Engineering) 방식과 어떤 차이가 있는지 살펴본다.
MBSE의 기본 개념
MBSE는 시스템 개발 과정에서 문서 대신 모델(Model)을 중심으로 시스템을 정의하고 관리하는 방법론이다.
여기서 말하는 모델은 단순한 3D 모델이 아니라 시스템의 구조, 기능, 요구사항, 인터페이스, 동작 등을 하나의 연결된 형태로 표현하는 디지털 모델을 의미한다.
대표적으로 SysML(Systems Modeling Language)을 활용하여 다음과 같은 정보를 표현한다.
- 시스템 요구사항
- 기능 구조
- 블록 구조
- 인터페이스
- 동작 흐름
- 상태 변화
- 데이터 흐름
모델 안에서 이러한 정보들이 서로 연결되므로 변경 사항이 발생했을 때 영향을 쉽게 확인할 수 있다.
문서 기반 개발과 무엇이 다를까?
기존 개발 방식에서는 요구사항 문서, 설계 문서, 시험 계획서 등이 각각 따로 관리되는 경우가 많았다.
예를 들어 요구사항이 변경되면 설계 문서도 수정해야 하고 시험 절차도 함께 변경해야 한다. 하지만 수정이 누락되면 문서 간 불일치가 발생할 수 있다.
반면 MBSE에서는 하나의 모델 안에서 요구사항과 설계가 연결되어 있다.
따라서 요구사항이 변경되면 어떤 기능과 어떤 시험 항목에 영향을 주는지 추적하기가 훨씬 쉬워진다.
이러한 특성을 추적성(Traceability)이라고 하며 MBSE의 핵심 장점 가운데 하나로 평가된다.
MBSE가 필요한 이유
최근 제품은 단순한 기계가 아니라 소프트웨어와 전자장치가 함께 동작하는 복합 시스템으로 발전하고 있다.
자동차를 예로 들어보면 다음과 같은 요소들이 함께 작동한다.
- 전자제어장치
- 센서
- 통신 네트워크
- 제어 소프트웨어
- 기계 구조
- 안전 기능
이처럼 다양한 분야가 동시에 개발되기 때문에 서로의 설계를 정확하게 공유하는 것이 중요하다.
MBSE는 이러한 협업 과정에서 공통 언어 역할을 수행한다.
설계자, 요구사항 담당자, 시험 담당자가 동일한 모델을 기준으로 협업하기 때문에 의사소통 오류를 줄이는 데 도움이 된다.
MBSE에서 자주 등장하는 용어
요구사항(Requirement)
시스템이 반드시 만족해야 하는 조건을 의미한다.
예를 들어 자동차의 제동거리가 일정 기준 이하가 되어야 한다는 내용이 요구사항이 될 수 있다.
모델(Model)
시스템의 특성을 구조화하여 표현한 정보이다.
문서와 달리 여러 요소가 서로 연결되어 관리된다.
SysML
MBSE에서 가장 널리 사용되는 모델링 언어이다.
블록 정의 다이어그램, 요구사항 다이어그램, 활동 다이어그램 등 다양한 형태로 시스템을 표현한다.
추적성(Traceability)
요구사항부터 설계, 구현, 시험까지 연결 관계를 확인할 수 있는 특성을 의미한다.
실제 산업에서는 어떻게 활용될까?
MBSE는 다음과 같은 분야에서 점차 활용 범위를 넓혀가고 있다.
- 항공우주 시스템 개발
- 국방 무기체계 개발
- 자동차 전장 시스템
- 자율주행 기술
- 철도 시스템
- 스마트 제조 설비
- 의료기기 개발
- 로봇 시스템
특히 여러 기업에서는 디지털 엔지니어링과 디지털 트윈 전략의 일부로 MBSE를 도입하는 사례가 늘어나고 있다.
MBSE가 모든 프로젝트에 필요한 것은 아니다
모든 프로젝트에서 반드시 MBSE를 적용해야 하는 것은 아니다.
규모가 작고 구조가 단순한 프로젝트라면 기존 문서 기반 방식으로도 충분히 관리가 가능하다.
반면 요구사항이 많고 여러 조직이 함께 개발하는 대규모 시스템에서는 MBSE의 장점이 더욱 크게 나타난다.
즉, 프로젝트의 규모와 복잡성을 고려하여 적절한 방법을 선택하는 것이 중요하다.
마무리
MBSE는 단순히 새로운 소프트웨어를 사용하는 것이 아니라 시스템 개발 방식을 모델 중심으로 전환하는 접근 방법이다.
문서 중심 개발에서 발생하는 관리의 어려움을 줄이고, 요구사항부터 시험까지 연결성을 확보할 수 있다는 점에서 다양한 산업에서 관심을 받고 있다.
다음 글에서는 MBSE에서 가장 많이 사용되는 모델링 언어인 SysML이 무엇이며 어떤 다이어그램으로 시스템을 표현하는지 자세히 살펴본다.
FAQ
Q1. MBSE와 SysML은 같은 의미인가요?
아니다. MBSE는 시스템 개발 방법론이며, SysML은 MBSE를 수행할 때 많이 사용하는 모델링 언어이다.
Q2. MBSE는 소프트웨어 개발에서만 사용하는 기술인가요?
아니다. 자동차, 항공우주, 국방, 철도, 로봇, 제조 등 다양한 시스템 개발 분야에서 활용된다.
Q3. MBSE를 배우려면 프로그래밍이 필요한가요?
기본적인 시스템 엔지니어링 개념이 있으면 도움이 되지만, MBSE 자체는 프로그래밍보다 시스템 구조와 요구사항을 모델링하는 능력이 더 중요하다.