임베디드 시스템의 개발이 시장 적시성과 개발 생산성을 만족시키도록 개발 방법을 향상시키기 위해 제품 계열(Product Line) 기반의 개발 방법을 제시한다. 기존에 생성된 소프트웨어 컴포넌트를 재사용할 수 있는 컴포넌트 기반 시스템 개발 방법론을 제시하고 종합적이고 체계적인 형태의 재사용 프로세스를 구성하며 각 단계별로 필요한 작업과 제품 생산 원칙을 살펴보도록 한다.
최근 임베디드 소프트웨어가 다양한 분야에서의 개발이 두드러지면서 그 요구사항들도 다양해지고 있다. 그 중 이슈화되고 있는 것 중 하나가 하드웨어와의 종속성을 반영한 체계적인 개발방법을 제시하는 것이다. 기존의 개발방법들은 하드웨어와의 밀접한 관계, 여러 유사 도메인에 대한 고수준의 재사용성 요구 등 임베디드 소프트웨어가 갖고 있는 특성들을 효과적으로 반영하지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 제품계열적 접근방법을 통해 효율적인 임베디드 소프트웨어 개발방법을 제시하기 위한 개발프로세스 모델 설계방법을 제안한다. 개발프로세스 모델의 설계 중점은 먼저 효율적 요구사항 도출기법으로 디렉토리 방식의 도메인 스코핑 방식과 IDEF0 기반 비즈니스 모델을 제안한다. 다음으로 서비스 구조 기반의 컴포넌트 도출방식과 하드웨어 종속성을 고려한 아키텍처 설계 방식을 제안한다. 마지막으로 제안한 개발프로세스 설계모델이 어떻게 임베디드 소프트웨어 개발에 적용되는지를 보이기 위해 다중센서데이터 융합시스템에 적용한 결과를 설계과정마다 제시한다.
본 연구에서는 콘크리트포장의 단면보수용 복합재료 8개(초속경시멘트계열 : RCC 3종, 폴리머시멘트계열 : PCC 2종, 폴리머계열 : PC 3종)에 대해 역학적인 특성 및 내구성 실험을 수행하였다. 역학적 특성으로서 응결시간, 압축강도, 휨강도, 탄성계수, 경화수축에 대해 실험하였고, 내구성으로서 동탄성계수 및 동결융해 후 부착강도, 흡수율, 내화학성, 자외선 노출 실험을 수행하였다. 탄성계수는 RCC>PCC>PC계열의 순으로 나타나서 폴리머가 사용되면서 연성의 특성을 보였다. 초기 재령에서의 폴리머 콘크리트의 경화수축이 상대적으로 큰 것으로 관찰되었지만 재령 28일에서는 다소 안정된 결과를 보였다. 상대동탄성계수, 흡수율, 10% $CaCl_2$와 10% $Na_2SO_4$의 화학용액을 사용한 내화학성 실험결과 PC계열, PCC계열, RCC계열 순으로 저항성이 우수한 것으로 나타났다. 200~300회 동결융해 이후의 부착강도 실험결과 PC-2를 제외하고는 모두 1.3MPa 이상을 확보하였고, PC 및 PCC 제품의 부착강도가 RCC 제품보다 전체적인 면에서 우수한 것으로 나타났다. 또한 시편을 500시간동안 자외선 노출시험 결과 모든 패치재료 시편에서 균열 및 표면 결함 등이 발견되지 않아 PC 및 PCC 제품의 자외선에 대한 내구성이 확보됨을 확인하였다.
제품계열 공학(Product Line Engineering, PLE)은 핵심 자산을 이용하여 어플리케이션을 경제적으로 개발하는 대표적인 재사용 기술이다. PLE는 프레임웍(Framework) 공학과 어플리케이션 공학으로 구성된다. 프레임웍 공학은 한 도메인 내에 있는 여러 패밀리 멤버들이 가지고 있는 공통적인 기능인 핵심 자산을 개발하는 단계이고, 어플리케이션 공학은 핵심 자산을 패밀리 멤버에 맞게 인스턴스화하여 어플리케이션을 생산하는 단계이다. PLE는 핵심 자산을 이용하여 특정 어플리케이션을 개발함으로써 재사용성이 높을 뿐 아니라 어플리케이션을 적은 시간과 노력으로 만들 수 있으므로 개발하는 효율성도 높다. 그러나, PLE 개발 절차에 대한 산출물 정의 및 템플릿 제공이 미비하여 개발자들이 PLE 프로세스를 따라 산출물을 만드는데 어려움이 있고, 산출물간 관계 정의가 충분하지 못하여 산출물간 일관성을 유지하기 힘들어 개발자들은 PLE 프로세스의 실용적 적용에 어려움이 있다. 본 논문에서는 rLE의 핵심단계인 프레임웍 공학 과정의 각 단계마다 도출되는 산출물의 메타모델을 정의하고 각 산출물간의 추적 관계를 추적성 맵(Traceabitliy Map)으로 나타내며 산출물간 추적 관계를 적용할 수 있는 지침을 제시한다 마지막으로, 추적성 맵에 대한 평가와 적용되는 방법을 제시한다.
제품계열공학(Product Line Engineering, PLE)은 핵심자산(Core Asset) 개발과정과 어플리케이션공학(Application Engineering, AE)과정으로 구성된다. 핵심자산 개발과정은 한 도메인에 속한 여러 어플리케이션들의 공통적인 휘쳐(Feature)를 핵심자산으로 모델링하고, 이를 재사용할 수 있도록 구체화하는 작업이다 어플리케이션 공학 과정은 핵심자산을 각 어플리케이션의 요구사항에 맞게 인스턴스화(Instantiation)하여 어플리케이션을 효과적으로 개발하는 작업이다. 기존의 PLE 기법들은 핵심자산개발에 크게 치중되어 있고, AE 과정의 연구는 상대적으로 미흡한 실정이다. 특히, AE 과정의 실용화를 위해서는 중요한 활동인 인스턴스화하는 실용적 절차와 기법이 미비하다. PLE의 넓은 산업계의 적용을 위해서는 체계적이며 실용적인 수준의 AE 프로세스, 작업 지침, 산출물의 연구가 요구된다. 본 논문에서는 AE의 실용적 프로세스를 제안하고. 프로세스의 각 활동에 대한 상세 지침을 제시하며. 활동에 따른 산출물 제시한다. 또한 사례 연구를 통하여 제시되는 프로세스에 논리성과 실용성을 검증한다.
연구배경: 생활주변방사선 안전관리법에 의한 가공제품의 방사선학적 안전성 평가를 위해서는 가공제품에 함유된 천연방사성핵종의 정량적 평가가 필요하다. 기존 분석법을 위한 파괴적 전처리는 높은 수준의 기술과 많은 시간이 소요되고, 측정 후 가공제품의 재사용을 불가능하게 하는 단점이 있다. 본 연구에서는 가공제품에 함유된 천연방사성핵종인 토륨계열의 방사능을 평가하기 위해 전처리 과정이 생략되거나 최소화된 방법인 간단/신속 분석법을 개발하였다. 재료 및 방법: 개발된 분석법은 감마분광분석 시스템을 이용하여 전처리 없이 가공제품의 방사능을 간단하고 신속하게 측정하고, 시료의 구성물질, 밀도, 기하학적 형태에 대한 보정을 통하여 방사능을 정확하게 평가할 수 있는 방법이다. 상기 요소에 대한 보정을 위해 변환상수 개념을 도입하였으며, 방사선수송 전산모사를 통해 변환상수를 도출하였다. 본 연구의 대상으로는 일반인이 흔하게 사용하고, 인체에 착용하거나 인체 접촉이 많은 가공제품, 즉 일반인에게 상대적으로 높은 피폭방사선량을 초래할 수 있는 대표적인 가공제품이 선정되었다. 본 연구에서 선정된 가공제품은 건강목걸이, 건강팔찌, 남성용 건강보조기구, 매트 형태의 가공제품에 장착된 타일이었다. 결과 및 고찰: 상기 제품에 대한 변환상수를 Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX)를 이용하여 도출하였으며, 도출된 변환상수는 0.31-0.47의 범위에 분포하였다. 전처리 없이 가공제품 원형을 그대로 측정한 단순 측정 분석법의 경우 가공제품에 함유된 토륨계열의 방사능은 실제보다 약 2.8배까지 과대평가 되었다. 본 연구에서 개발한 간단/신속 분석법을 사용하는 경우에는 전처리를 통한 정밀분석법과 비교하여 그 차이가 3-24% 정도로 크게 줄어들었다. 결론: 본 연구에서 개발한 분석법은 향후 추가적인 가공제품의 재질 및 형태에 대한 변환상수의 개발을 통해 다양한 가공제품의 방사선학적 안정성 평가에 활용될 수 있을 것이다.
제품 계열 공학에서 제품의 공통성 및 가변성 분석을 결정짓게 하는 기준인 휘처 (feature) 분석에 대한 기존 연구는 개발자의 직관이나 도메인 전문가의 경험에 근간으로 분석 기준이 객관적이지 못하며, 비정형적인 휘처 분석으로 인한 이해 당사자 (stakeholder)의 공통된 휘처의 이해 부족 및 불명확한 휘처를 추출하는 문제점이 있었고, 기 개발된 소프트웨어에서 사용된 휘처의 재사용 개념이 부족했었다. 본 논문에서는 특정 도메인의 휘처 모델을 온톨로지로 변환하여 의미 기반 유사성 분석 기준에 의해 휘처의 공통성과 가변성을 추출하는 기법을 제시한다. 이를 위해, 먼저 공통된 휘처 중심의 메타 휘처 모델 기반으로 휘처의 속성을 정립하고, 메타 모텔에 준거하여 휘처 모델을 생성하여 온톨로지로 변환 후, 휘처 온톨로지 리포지토리 (Repository)에 저장한다. 이후, 동일 제품 계열 도메인의 휘처 모델 구축 시, 기 존 생성 모델과 온톨로지의 의미 기반 유사성 비교 분석 기법을 통해 휘처의 공통성과 가변성을 추출하는 것이다 또한 유사성 비교 알고리즘을 툴로 구현하였으며, 전자 결재 시스템 도메인의 실험 및 평가를 통 해 효과성을 보인다. 본 기법을 통해 메타 휘처 모델의 구문적 정립으로 이해성과 정확성을 제고시켜 고품질의 휘처 모델을 구축할 수 있으며, 온톨로지의 의미 기반 매핑으로 휘처의 공통성 및 가변성 추출을 정형화할 수 있고, 재사용성을 향상시킬 수 있다.
다중센서데이터 융합시스템(MSDFS)은 여러 센서로부터 획득된 이질의 데이터를 정규화된 포맷으로 융합하고 단일 센서에서의 획득오차를 최소한으로 줄여 표적의 정확한 식별 및 판단을 지원하는 시스템이다. 이 시스템들은 고유의 기능을 수행하는 모듈들에 대한 고수준의 재사용성을 요구하므로, 현재의 소프트웨어공학 기법을 적용시 공통부분에 대한 효율적 설계가 어렵다. 따라서 본 논문에서는 시스템 개발에 이러한 비효율적인 요소를 제거하는 제품-계열 개발방법론을 MSDFS의 임베디드 소프트웨어 설계에 적용한다. 이를 위해 분석 대상에 대한 영역지정에서부터 재사용가능한 컴포넌트의 식별까지 설계 하며, 마지막으로 설계된 모델에 대한 검증을 위해 GQM 패러다임을 적용한다. 또한 산출물에 대한 성능평가 기준을 제시하여 시스템 개발을 효과적으로 향상시킬 수 있는 방안을 제시한다.
제품계열공학에서 feature diagram(FD)은 개발자의 직관이나 도메인 전문가의 경험에 근거하여 작성되어, feature간의 공통성 및 가변성분석 기준이 불명확하며 비정형적인 feature의 공통성 및 가변성 분석으로 인한 stakeholder의 공통된 이해가 부족한 문제점을 내포하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 공통된 feature의 이해를 위해 feature 속성리스트에 기반한 메타 feature모델과 feature간의 의미유사성관계를 이용한 온톨로지를 적용한 공통성 및 가변성 분석모델을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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