[시스템 인터페이스 분석, 설계 및 통제 (1)] 인터페이스 상호작용 식별과 분석
[시스템 인터페이스 분석, 설계 및 통제 (1)] 인터페이스를 적용한 시스템 능력 구성

인터페이스를 관리하는 활동은 인터페이스를 식별하고 관리하는 실무그룹의 구성과 인터페이스 통제문서 개발로 분류된다. 요약하면 인터페이스 관리는 시스템 운용에 필요한 외부 및 내부 인터페이스를 식별하고 개발, 유지하는 활동이다. 시스템의 외부변경 분야에 대한 영향을 완전히 식별한 상태에서 형상을 결정토록 함으로써 앞서 제시한 형상관리 활동을 지원토록 한다.

시스템 인터페이스를 식별, 설계 및 통제하는 일은 시스템 아키텍처 개발에서 주요한 활동 중의 하나이다. 시스템과 품목의 운용환경 콘텍스트 내에서 외부 시스템과 협조적 또는 방어적인 상호작용과 상호운용을 위한 시스템과 품목의 능력은 가끔 임무에 대한 성공 및 생존성을 결정하는 주요 요소가 된다. 

이 글에서의 논의는 시스템 엔지니어가 추상적인 인터페이스 요구사항을 규격 요구사항으로 전환시키는 방법을 제시함에 있다. 이와 같은 요구사항에 근거하여 분석적이고 과학적이며 엔지니어링 및 경영적인 원칙이 시스템 엔지니어에게 인터페이스를 설계할 수 있도록 해준다.

우리는 여기서 일반 및 특수 인터페이스를 논의하기로 하고 나아가 인터페이스 설계 방법을 정의한다. 또한, 시스템 소유권과 통제책임을 제시하고 표준화의 필요성을 제기하며, 이를 어떻게 문서화하는지도 정의한다.

1. 얻고자 하는 내용
· 시스템 내의 인터페이스를 어떻게 식별하는가
· 당신은 어떻게 인터페이스 상호작용을 분석하는가
· 인터페이스 설계에 적용된 시스템 능력을 어떻게 구성하는가
· 인터페이스 설계 방법은 무엇인가
· 다양한 추상적 레벨에서 시스템과 품목 인터페이스를 누가 책임을 지고 통제하는가
· 인터페이스 요구사항 규격(IRS)이란 무엇인가
· 인터페이스 통제문서(ICD)란 무엇인가
· 인터페이스 설계기술서(IDD)란 무엇인가
· IRS, ICD, 및 IDD를 개발을 위하여 당신은 어떻게 결정하는가
· 인터페이스 통제실무그룹(ICWG)이란 무엇인가
· 누가 ICWG의 그룹장을 맡아야 하는가
· 시스템이나 품목 인터페이스를 분석하고 설계하며 통제하기 위한 규칙은 무엇인가

2. 주요 용어 정의
· 적합성 : 시스템 운용환경에서의 상호작용 및 적합성에 관해서 정의된 내용 참조.
· 커플링 : “소프트웨어 모듈 사이에서의 독립성의 기준과 정도. 형태는 공통-환경 커플링, 내용 커플링, 통제 커플링, 데이· 터 커플링, 하이브리드 커플링 및 논리적 커플링을 포함하고 있다.”(출처 : IEEE 610.12-1990)
· 인터페이스 통제 : 시스템 인터페이스에서 정의된 내용을 참조하라.
· 인터페이스 책임 : 인터페이스 정의, 규격서, 개발, 통제, 운용, 및 지원에 관한 개인, 팀, 또는 조직에 책임을 부여.
라인교체 품목(LRU) : 시스템 형상식별 실무에서 정의된 내용을 참조.

인터페이스 상호작용 식별과 분석
 
인터페이스란 두 개 이상의 시스템, 제품 또는 요소 상호간의 공통 영역에 존재하기 위해 요구되는 기능적, 물리적, 전기적, 전자적, 기계적, 유압적, 기압적, 광학적, 소프트웨어, 또는 유사한 특성을 말한다.
일반적으로 계약을 담당하는 조달기관은 외부 인터페이스를 식별하고, 통합팀을 위한 요구사항을 설정하며, 팀에 필요한 해당 인원을 제공하게 된다. 계약 부서나 생산업체는 내부 인터페이스를 관리하고, 통합제품팀을 계획, 운용 및 관리하고, 내·외부 인터페이스 요구사항을 유지하며, 변경제안서의 시기적절한 배포와 책임을 보장하기 위해 컴포넌트 상호간의 인터페이스를 통제해야 한다. 

한 번 시스템과 외부시스템 간 또는 내부 품목 상호간에 논리적인 개체관계가 식별되고 나면, 다음 단계는 상호작용 관계를 분석하고 정의하는 것이다. 앞서 시스템 인터페이스 장에서 우리는 물리적 인터페이스를 기계, 전자, 광학, 음향, 환경, 화학, 생물, 핵 분야로 특성 지울 수 있다는 사실을 살펴보았다. 여기서 다음과 같은 질문이 있을 수 있다. 우리는 어떻게 인터페이스에 대한 운용 및 물리적 특성을 정의하고 범위를 제기할 수 있는가? 이제 이를 각 질문 요소에 따라 답변해 보기로 하자.

1. 인터페이스 운용특성 규정과 정의
인터페이스 운용특성은 UML 순서도를 사용하여 도출할 수 있다. 임무 이벤트 시간계획(MET) 커플링에 대한 순서도는 상호작용하는 개체가 어떻게 상호운용 되는지 분석적 통찰력을 제공해 준다.

2. 인터페이스 물리적 특성 규정과 정의
시스템 상호작용 분석은 다양한 작용의 클래스로 분류되어야 한다. 대부분 시스템의 인터페이스 클래스는 다음과 같다.

· 전기
· 기계
· 광학
· 화학
· 생물학
· 음향학
· 인간공학
· 질량 특성

물리적 인터페이스 분석에서 유의해야 할 점은 시스템 엔지니어와 분석가가 특정 상호작용
클래스에 의해 서로 혼합되어 SHOWSTOPPER처럼 다른 클래스를 간과하거나 무시하려 한다는 사실이다. 인터페이스를 분석하는 한 가지 방법은 그림 1과 같이 매트릭스 접근방법을 사용하는 길이다.

그림 1. 대상시스템 인터페이스 상호관계 분석 매트릭스

이 매트릭스는 설계 고려사항에 영향을 주는 모든 성능 영향인자를 이해하기 위하여 요구되는 사고절차를 나타내기 위한 구조를 제공해 주고 있다. 이러한 사고절차에 따라 시스템 분석가 또는 시스템 엔지니어로서의 업무활동은 어느 영향인자가 특정 시스템 적용을 위한 고려사항을 보증할 수 있는지를 결정함에 있다.

이 매트릭스는 행에 있는 임무시스템 인터페이스 클래스와 열에 있는 운용환경 인터페이스 클래스 상호간에 상호관계를 보여준다. 양 시스템 요소 도메인이 상호 비교가 되는 인터페이스 클래스를 가지고 있기 때문에 시스템 엔지니어는 각 도메인을 다양한 카테고리로 나눈다. 운용환경은 자연, 유도 및 인공시스템 요소를 포함하고 있음을 유의하도록 하라. 분석을 수행하기 위하여 우리는 행-열 상호관계에서의 고유 식별자를 사용한다.

이러한 인터페이스를 식별한 다음 이를 통제하고 관리하는 사례는 다음 그림 2와 같다.

그림 2. 인터페이스 통제와 관리 사례

각 상호관계에 대하여 최소 하나 또는 그 이상의 규격 요구사항이 각 상호관계의 성능과 기대성과 및 상호관계를 구속하고 규정하기 위하여 작성된다. 이러한 사항을 알아보기 위하여 다음 예제를 생각해 보자.

[예제 1] 환경적으로 통제된 실험실 환경에서 전자기(EMI)와 소음과 같은 전기(클래스) 상호관계가 발생할 가능성이 있으며 실험대상 제품이나 기기에 이러한 영향을 가져올 수 있다. 한편 소금 분무기와 같은 화학(클래스) 상호관계는 실험실에서 자연적으로 발생하지는 않는다.

3. 실제 환경
이론적으로 이 방법은 논리적으로 보이지만 실제 계약이나 활동자원과 제약된 시간 내에서 이와 같은 분석을 통해 개발하는 것이 타당한가? 이에 대한 대답은 환경에 따라 다르다는 것이다. 일반적으로 대부분 사업에 따라 움직이는 시스템 엔지니어는 개인적인 경험에 따라 숙련된 분석방법을 그대로 사용하려고 한다. 위 같은 경우는 어떠한 주어진 상황이 없는 모든 분야의 상호관계를 종합해야 할 때 발생한다고 볼 수 있다.

만일 당신이 자원이나 시간이 제약된 가운데 수행해야 할 과제 또는 계약이라면, 개략적이거나 유사한 상호관계를 식별하기 위하여 빠른 추정 체크리스트로 이와 같은 템플릿을 사용해도 좋다. 아주 예민한 비교일 경우, 어느 시스템은 인적보건 및 안전, 자산, 환경 또는 회사생존에 대하여 잠재된 결과와 내재된 안전 리스크를 지니고 있다.

당신과 당신 부서는 이러한 분석활동에 드는 비용과 실제 상황에서의 유사 인터페이스 모든 상호관계를 무시함에 따른 법적, 재정, 기타 결과에 미치는 비용을 상호 비교해 보는 것이 바람직하다.
앞서 논의한 바와 같이 인터페이스 상호작용에 대한 특성화된 속성을 식별해 왔다. 이때 우리는 무슨 내재된 시스템이나 개체 인터페이스 능력과 성능레벨이 성공을 위해 필요하냐는 질문을 하게 된다.

· 외부 시스템이나 개체와 상호 운용 가능하며 비교 가능한가.
· 이와 같은 상호작용과 연관하여 위협을 주는 취약점을 회피하라.

이제 다음 시스템 인터페이스 설계 솔루션으로 넘어가 보자.

인터페이스 설계 솔루션의 일반적인 경우와  특수적인 경우

물리적 인터페이스 솔루션은 1) 일반적 솔루션, 2) 특수적 솔루션 두 가지 레벨에서 발생한다. 일반적 솔루션은 대부분의 적용에 적합하게 표면적으로 나타나는 ‘일차적’인 물리적인 적용을 나타낸다. 나아가 인터페이스 설계 보정이나 강건성을 요구하는 특수 환경이 존재할 수가 있다. 이를 가리켜 특수 솔루션이라고 부른다. 이를 좀 더 상세하게 살펴보자.

1. 일반적인 인터페이스 솔루션
일반적 인터페이스 솔루션은 분석자가 임무 시스템과 운용환경과 같은 두 가지 개체 사이에 논리적 개체 관계, 연합, 또는 잠재된 관계를 식별하기 위한 분석 체계를 나타낸다. 다음 예제를 살펴보자.

[예제 2] 이론적으로 자동차는 실제 운용환경에서 다른 자동차, 수목, 및 지나가는 사람과 논리적인 개체 관계를 맺고 있다. 이러한 연합을 인식하는 것은 다음 사항을 이해함에 있다.

· 개체 사이에 물리적 관계가 존재하고 있다.
· 나아가 인터페이스 분석은 임무시스템의 상호작용에 따른 산출물과 중요레벨, 그리고 필요하면 취약성과 생존성을 지닌 개체 상호간 인터페이스를 결정해야 한다.

2. 특수 인터페이스 솔루션
한 번 논리적 개체관계가 개체 상호간에 결정되고 나면, 인터페이스에 주는 영향을 결정하기 위하여 임무시스템에 연합으로 분석한다. 앞서 자동차 예제로 돌아가 보자.

[예제 3] 지난 수년간 엔지니어들은 범퍼가 자동차에 필요하다고 인식해 왔다. 다년간 수많은 사고를 겪으면서 정부는 물체와 충돌 시 충격력을 줄이기 위해 자동차 생산업체로 하여금 충격흡수장치를 범퍼 설계 시 포함하도록 의무화했다. 새로운 범퍼가 한 가지 문제점을 해결했다고 할지라도 운전자는 부상으로 인해 평생 지고 갈 고통을 염려하고 있다. 그래서 운전석에 에어백 시스템을 개발하여 부차적인 충격을 예방토록 했다. 

그 후 추가적으로 운전석 옆 조수석에도 에어백을 설치하게 되었다. 오늘날 나아가 자동차 옆면에서 오는 충격을 예방하기 위한 에어백도 설치하고 있다. 또한, 위기응급처치(EMS)요원이 자동차 사고로 인한 환자를 내리는 동안 에어백장치로부터 탈거 시, 이차적인 부상을 가져오고 있다는 사실을 지적하고 있다.

위와 같은 예제는 논리적 개체관계에 의한 일반 인터페이스와 함께 특수 인터페이스 관계가 어떻게 연관되어 있는지를 잘 보여주고 있다.
이제 일반 인터페이스와 특수 인터페이스 이해를 바탕으로 이러한 인터페이스가 어떻게 적용될 것인가를 생각해 보기로 하자.  <계속>

민성기 원장 _ 시스템체계공학원