들어가며
MBSE(Model-Based Systems Engineering)를 공부하다 보면 가장 먼저 접하게 되는 용어 중 하나가 바로 SysML(Systems Modeling Language)이다. MBSE와 SysML을 같은 의미로 사용하는 경우도 있지만, 실제로는 역할이 다르다.
MBSE는 시스템을 모델 중심으로 개발하는 방법론이고, SysML은 그 방법론을 구현하기 위해 사용하는 표준 모델링 언어라고 이해하면 된다.
실무에서도 "MBSE를 도입한다"는 말은 대부분 SysML 기반의 모델링 환경을 구축한다는 의미를 포함하는 경우가 많다. 이번 글에서는 SysML이 왜 만들어졌는지, 어떤 특징을 가지고 있으며 실제 프로젝트에서는 어떻게 활용되는지 알아본다.
UML에서 SysML로 발전한 이유
소프트웨어 개발에서는 오래전부터 UML(Unified Modeling Language)이라는 모델링 언어가 널리 사용되어 왔다.
하지만 자동차, 항공기, 철도, 우주 시스템처럼 기계·전자·소프트웨어가 함께 구성되는 복합 시스템을 표현하기에는 UML만으로는 한계가 있었다.
이러한 요구를 해결하기 위해 OMG(Object Management Group)와 INCOSE가 협력하여 개발한 것이 SysML이다.
SysML은 UML을 기반으로 하지만 시스템 엔지니어링에 필요한 요소들이 추가되어 있다.
예를 들어 다음과 같은 내용을 효과적으로 표현할 수 있다.
- 시스템 요구사항
- 시스템 구조
- 기능 흐름
- 인터페이스
- 물리적 구성
- 성능 제약
- 파라미터 관계
덕분에 다양한 분야의 엔지니어가 하나의 모델을 중심으로 협업할 수 있다.
SysML의 핵심 특징
요구사항을 모델 안에서 관리한다
기존에는 요구사항을 문서나 스프레드시트로 관리하는 경우가 많았다.
SysML에서는 요구사항 자체를 모델의 일부로 관리할 수 있다.
각 요구사항은 설계 요소와 시험 항목까지 연결할 수 있기 때문에 변경이 발생했을 때 영향을 빠르게 확인할 수 있다.
이러한 연결 구조는 프로젝트 규모가 커질수록 큰 장점이 된다.
구조와 기능을 함께 표현할 수 있다
제품을 개발할 때는 "무엇으로 구성되는가"와 "어떻게 동작하는가"를 모두 이해해야 한다.
SysML은 이러한 두 가지 관점을 모두 표현할 수 있도록 설계되어 있다.
예를 들어 무인항공기를 개발한다고 가정하면,
- 센서
- 비행제어장치
- 통신장비
- 배터리
- 추진장치
같은 구성 요소를 구조적으로 표현할 수 있고,
비행 준비 → 이륙 → 순항 → 착륙
과 같은 동작 과정도 함께 모델링할 수 있다.
다양한 분야가 같은 모델을 공유한다
MBSE의 가장 큰 목적 가운데 하나는 협업이다.
기계 설계 담당자는 구조를 확인하고,
소프트웨어 개발자는 기능을 확인하며,
시험 담당자는 요구사항과 검증 항목을 확인한다.
모두가 동일한 모델을 기준으로 작업하기 때문에 문서가 서로 다르게 관리되는 문제를 줄일 수 있다.
SysML에서 많이 사용하는 다이어그램
SysML에는 여러 종류의 다이어그램이 있다.
모든 다이어그램을 반드시 사용하는 것은 아니며 프로젝트 특성에 맞게 선택한다.
Requirement Diagram
요구사항을 정의하고 서로의 관계를 표현한다.
어떤 요구사항이 어떤 기능으로 구현되는지 추적하는 데 자주 활용된다.
Block Definition Diagram(BDD)
시스템을 구성하는 블록과 관계를 표현한다.
자동차라면 차량, 제동장치, 조향장치, 배터리 등을 계층적으로 표현할 수 있다.
전체 시스템 구조를 이해하는 데 가장 많이 활용되는 다이어그램 중 하나이다.
Internal Block Diagram(IBD)
각 블록 내부가 어떻게 연결되는지를 나타낸다.
데이터 흐름이나 인터페이스를 확인할 때 매우 유용하다.
특히 시스템 간 신호 전달을 검토할 때 자주 사용된다.
Activity Diagram
기능 수행 절차를 표현한다.
프로세스 흐름이나 작업 순서를 설명할 때 많이 사용된다.
예를 들어 자율주행 차량이 장애물을 감지하고 감속한 뒤 정지하는 과정 등을 단계별로 표현할 수 있다.
State Machine Diagram
시스템의 상태 변화 과정을 나타낸다.
예를 들어 장비의 상태가
대기 → 운전 → 오류 → 복구
처럼 변화하는 과정을 모델링할 수 있다.
복잡한 제어 로직을 이해하는 데 도움이 된다.
Sequence Diagram
여러 시스템 구성 요소가 시간 순서에 따라 어떻게 상호작용하는지 표현한다.
신호 전달 순서를 분석하거나 인터페이스를 검토할 때 활용된다.
SysML 모델은 계속 발전한다
처음부터 완벽한 모델을 만드는 경우는 거의 없다.
실제 프로젝트에서는 요구사항 분석 단계에서 기본 모델을 작성하고, 설계가 구체화될수록 구조와 기능을 점차 상세하게 추가한다.
프로젝트 진행 과정에서 요구사항이 변경되면 모델도 함께 수정된다.
이처럼 SysML 모델은 프로젝트와 함께 성장하는 정보 자산이라고 볼 수 있다.
많이 사용하는 MBSE 도구
SysML을 작성하기 위해서는 전용 모델링 도구를 사용하는 경우가 많다.
대표적으로 다음과 같은 제품들이 알려져 있다.
- Cameo Systems Modeler(CATIA Magic)
- IBM Rhapsody
- Enterprise Architect
- Papyrus
- Visual Paradigm
도구마다 지원 기능과 협업 방식은 다르지만, SysML 표준을 기반으로 모델을 작성한다는 공통점이 있다.
도구를 익히는 것도 중요하지만, 먼저 SysML의 개념과 다이어그램의 목적을 이해하는 것이 더 중요하다.
SysML을 처음 공부한다면
처음에는 모든 다이어그램을 한꺼번에 익히려 하기보다 자주 사용하는 것부터 학습하는 편이 효율적이다.
많은 교육 과정에서도 다음 순서로 접근한다.
- Requirement Diagram
- Block Definition Diagram(BDD)
- Internal Block Diagram(IBD)
- Activity Diagram
- Sequence Diagram
- State Machine Diagram
각 다이어그램이 서로 어떻게 연결되는지 이해하면 MBSE의 흐름도 자연스럽게 파악할 수 있다.
마무리
SysML은 MBSE를 실무에서 구현하기 위한 대표적인 모델링 언어다.
요구사항, 구조, 기능, 인터페이스, 상태 변화 등을 하나의 연결된 모델로 표현할 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다.
실제 프로젝트에서는 모든 다이어그램을 사용하는 것보다 프로젝트 목적에 맞는 모델을 선택하고, 이를 지속적으로 관리하는 것이 중요하다.
다음 글에서는 MBSE 프로젝트에서 가장 중요한 요소 중 하나인 요구사항 관리와 추적성(Traceability)이 왜 중요한지, 그리고 모델 기반 환경에서 어떻게 관리되는지 살펴본다.
FAQ
Q1. SysML을 배우려면 UML을 먼저 알아야 하나요?
필수는 아니다. UML을 알고 있다면 도움이 되지만, SysML은 시스템 엔지니어링 관점에서 필요한 개념이 추가되어 있으므로 입문자도 기본 개념부터 학습할 수 있다.
Q2. SysML은 소프트웨어 개발자만 사용하는 언어인가요?
아니다. 시스템 엔지니어, 기계 설계자, 전장 개발자, 시험 담당자 등 다양한 분야의 엔지니어가 함께 활용한다.
Q3. 모든 MBSE 프로젝트에서 모든 SysML 다이어그램을 작성해야 하나요?
그렇지 않다. 프로젝트의 규모와 목적에 따라 필요한 다이어그램만 선택적으로 활용하는 경우도 많으며, 핵심은 모델 간의 일관성과 추적성을 유지하는 것이다.