제조시스템 시뮬레이션 분석과정에서 모델 검증, 엔지니어와의 커뮤니케이션 및 시뮬레이션 결과의 프리젠테이션을 위해 이제 그래픽 애니메이션은 시뮬레이터의 기본 필수 사양으로 자리잡고 있다. 본고에서는 사용자의 손쉬운 모델링 과정을 지원하는 사용자 모델러(User Modeler)와 실시간 애니메이션(Concurrent Animation) 수행을 지원하는 시뮬레이터용 애니메이션 모듈 개발에 관해 논의한다.
기존의 개발 방법이 절차지향 방법에서 객체지향 방법으로 변화해감에 따라 구현시의 중요성보다는 분석 및 설계 단계의 중요성이 높아지고 있고 이를 지원하는 여러 가지 모델링 도구들이 개발되었다. 그러나 이러한 도구는 사용자를 위한 기능에 더 많은 비중을 두어 도구 자체를 구조적으로 정확한 객체지향 방법을 적용하지 못하였다. 본 연구는 인터넷/인트라넷 환경에서 프레임워크를 기반으로 소프트웨어를 개발하기 위한 도구 중에서 모델러에 관한 모듈을 개발하는 것으로서, 도구 자체를 MVC 기반의 객체지향 개념을 적용하여 개발하고 있고, 플랫폼에 독립적인 Java 언어를 이용하여 개발하고 있기 때문에 이와 유사한 OMT 에디터(Java version)를 분석하여 문제점을 개선함으로써 UML 표기법을 사용할 수 있는 모델러를 설계 및 구현하였다. 본 논문은 이러한 모델러를 개발하기 이전의 도구의 구조에 관한 기초 연구로서 위임형 이벤트 모델을 사용한 컨트롤러의 독립성을 이용한 이벤트 처리 기법을 적용하였으며, 여러 개의 뷰(폼)사이의 메시지 전달을 위하여 Agent 패턴이라는 자체 설계 패턴을 개발함으로써 도구 자체를 객체지향적으로 구조화하였다. 이러한 객체지향적 설계 및 구현은 사용자의 요구가 변경되고 도구 자체의 기능 확장이 요구될 경우에 빠르고 쉽게 이를 반영할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
네트웍 모델러(Network Modeler)는 EMS 시스템에서 전력 네크워크 토폴로지(Network Topology)를 입력하기 위한 도구이다. 네트워크 모델러는 토폴로지 정보를 입력하여 모델을 생성하고 변경하는 일과 네트워크 다이어그램을 생성하는 일 등을 처리한다. 모델을 생성하기 위해 계통요소를 나타내는 심벌을 마우스로 움직여 화면에 배치하고 각 요소의 파라미터를 설정하며 작성된 전력계통 구성이 올바른지 검사하는 기능도 수행한다. 네트워크 모델러는 주로 EMS에서 사용되었고 SCADA 시스템에서는 사용되지 않았으나, 최근 개발되고 있는 SCADA 시스템은 네트워크 모델러를 함께 포함하여 시스템의 기능을 향상시키고 있다. 그러나 기존의 Network Modeler가 EMS 시스템 개발 벤더에 따라 다른 데이터 구조를 가지고 있어서 데이터의 상호 운용성이 떨어지고, 입력방법에 있어서도 자동화 및 자료 연계가 미흡하여 관리에 많은 시간이 소요되는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 CIM 기반으로 정의된 데이터 모델을 사용자가 그래픽 다이어그램을 이용하여 쉽게 네트워크 토폴로지를 정의하도록 하고, 입력정보의 상호 운영성이 향상된 CIM 기반 Network Modeler를 설계한 내용을 설명하도록 한다.
햅틱 분야는 디스플레이 되는 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 이미 의학 분야에서는 Reachin 사(社)의 복강경 수술 훈련 소프트웨어와 같이 실제 수술 할 때와 같은 힘을 느끼면서 수술 과정을 훈련할 수 있는 제품이 상용화 되어 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 일반적으로 촉감 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽스 모델로 이루어져 있어 일반 그래픽 모델러를 사용하여 콘텐츠를 생성하나 촉감과 관련된 정보는 콘텐츠를 생성하고 나서 파일에 수작업으로 넣어주거나 각각의 어플리케이션마다 직접 프로그램을 해주어야 한다. 이는 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행되지 않기 때문에 발생하는 문제로 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 소요되고 촉감 정보를 추가하는 작업이 직관적이지 못하다. 그래픽 모델링의 경우 눈으로 보면서 콘텐츠를 손으로 조작할 수 있으나 촉감 모델링의 경우 손으로 촉감을 느끼면서 동시에 조작도 해야 하기 때문에 이에 따른 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있고 촉감 사용자 인터페이스를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자 인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2차원 그래픽 사용자 인터페이스와는 다르게 3 차원으로 구성되어 있고 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오 버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져 있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일 포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다.
유비쿼터스 시스템은 개인화 서비스를 위한 사용자 모델링이 필요하다. 사용자 모델링은 더 정확한 컨텍스트 모델을 만들기 위한 중요한 단계이다. 본 논문에서는 컨텍스트 모델을 기반으로 사용자에게 적당한 서비스를 제공하기 위한 방법을 연구한다. 이를 위해서 우리는 개념 의존(conceptual dependency)을 이용한 온톨로지 기반 컨텍스트 모델링 방법을 제안한다. 이 모델은 관찰된 사용자 행동을 모델링한다. 우리는 사용자 행동을 모델링하기 위해서 개념 의존 이론을 기반으로 컨텍스트 온톨로지를 설계한다. 컨텍스트 모델러는 사용자 행동을 모니터하고 행동을 표현하기 위해 온톨로지 인스턴스를 생성한다. 더 정확한 행동 표현을 위해 본 연구에서는 시간 개념(temporal concept)을 기반으로 시간 추론을 사용하여 컨텍스트 모델을 구축한다. 생성된 시간 컨텍스트 모델은 온톨로지 추론을 이용하여 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 상위 컨텍스트의 추론이 가능하다.
전투체계는 일반적으로 대규모 시스템으로 다양한 부체계들로 구성되며, 각각은 서로 다른 업체에서 독립적으로 개발되어 서로 다른 컴퓨팅 플랫폼에서 동작한다. 이러한 다양한 플랫폼에서 동작하는 부체계들을 관리하는 것이 쉽지 않다. 그래서 현재 전투체계를 통합 관리하기 위한 방안으로 정보모델을 이용하는 방안이 제시되고 있다. 일반적으로 정보모델은 플랫폼에 독립적인 형태로 구성하기 위해 XML을 이용한다. 그러나 전투체계와 같이 복잡한 시스템에 대한 정보모델을 사용자가 직접 관리하기란 쉽지 않다. 이는 관리 대상 체계들의 정보뿐만 아니라 하위 시스템 및 애플리케이션들 간의 관계를 모델링하는 것이 필요하기 때문이다. 이 논문에서는 객체지향 개념을 바탕으로 전투체계를 관리하기 위한 정보모델을 제시하고, 정보모델을 효과적으로 구축하기 위해 블록 기반으로 시스템들의 정보와 시스템들 간의 배치 관계 등을 표현할 수 있는 정보모델 모델러를 제안한다.
본 연구에서는 기존의 방법에 비하여 3차원 스캐너나 카메라를 이용하지 않고 비용과 노력을 크게 절감하면서 실감나는 얼굴 모델링을 효율적으로 수행하는 웹 기반 3차원 얼굴 모델러를 제안한다. 클라이언트측의 사용자가 본 시스템에 접속하면 자바 애플릿의 얼굴모델러가 실행되며, 사용자는 두 장의 사진을 입력으로 하여 웹브라우저만으로 3차원 얼굴 모델을 생성하게 된다.
모델링 도구는 그룹 단위의 실시간 협업 지원을 가능하게 하는 워크플로우 비즈니스 프로세스를 정의한다. 오늘날 대부분의 모델러는 비즈니스 프로세스 정의과정에서 동시에 여러 사용자가 작업을 수행해야 할 사안이 많이 발생하지만 동시작업 지원을 지원하는데 미흡하다. 본 논문에서는 여러 사용자가 동시에 작업이 가능하게 하기 위해 확장 ICN을 이용한 CDN을 생성하는 알고리즘과 아키텍처를 제안하고 데이터베이스 에이전트를 이용하여 에디터를 설계한다. 에디터를 통하여 정의된 워크플로우 비즈니스 프로세스 모델들의 집합은 데이터베이스에 저장이 되고, WfMC에서 표준화한 워크플로우 프로세스 정의 언어(WPDL)로 변환되게 된다. 이 방법은 프로세스 정의 과정에서 발생하는 작업 지연 비용을 최소화하여 워크플로우 처리성능을 향상 시킬 수 있다.
지금까지 유한요소망의 자동생성 방법에 대하여 현재 보편적으로 쓰이고 있는 것을 중심으로 살펴보고자 한다. 특히 최근 유한요소해석을 포함한 설계의 완전자동화에 대한 연구 추세에 의해 형상 모델러의 기능이 중요하게 됨에 따라 유한요소망의 자동생성과 형상 모델러의 관계를 기술하였다. 유한요소망의 자동생성에 대한 현재 상황은, 3차원 고체의 경우 모든 가능한 상황에 대처할 수 있는 일반적인 자동생성방법을 위해서는 더 많은 진전이 이루어져야 할 것이다. 특히 이 경우, 2차원 문제와는 달리 해석전에 미리 사용자가 필요한 유한요소망의 밀도를 쉽게 예측할 수 없기 때문에 해석결과나 오류치 평가에 따라 유한요소망을 조절해가는 자체조절 기능이 더욱 중요하게 된다. 이 기능이 충분히 발달되면 자동생성의 문제점이나 그 원리의 복잡성등을 직접 해결할 필요성이 없어질 것이다.
구획배치 모델은 구획의 경계면으로 사용되는 구조 부재요소들에 의해 정의되는 공간들의 특성 및 형상정보에 의해 표현된다. 이러한 구획배치 모델링 작업을 효율적으로 수행하기 위해 Chopping 및 Merging 모델링 기법을 이용한 그래픽 지원 대화식 구획배치 모델러를 개발하였다. 일반적으로 구획배치 모델링을 위해 사용되는 프로그램 내부 기법이 아무리 우수해도, 프로그램을 이용하는 사용자 입장에서 입력방식이 불편할 경우에는 프로그램 활용가치는 반감된다. 따라서 본 논문에서는 그래픽 사용자 인터페이스 기법을 이용하여 사용자가 편리하게 구획배치 모델링 작업을 수행할 수 있는 방법을 개발하고 이를 구현하였다. 본 연구를 통해 개발된 구획배치 모델링 방법은 솔리드 모델링 개념의 모델링 기법과 모델링을 위해 사용자가 입력해야 하는 정보를 그래픽 지원 인터페이스를 이용하여 신속하고 편리하게 처리할 수 있도록 함으로써, 효율적인 구획배치 모델링을 수행할 수 있도록 하였다. 본 연구를 통해 개발된 구획배치 모델러를 실선에 적용해 본 결과 보다 효율적이고 편리하게 구획배치 모델링을 수행할 수 있음을 확인하였으며, 실선에 적용한 예를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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