머리 아픈 복잡성

사물인터넷이 직면한 문제 해결에 결정적인 역할을 하는 시스템 엔지니어링

Tony Velocci
27 October 2015

시스템 엔지니어링은 서로 경합하는 수십 가지 하위 시스템을 균형 있게 관리해 전반적인 성능을 최적화한 제품을 만들기 위해 개발되었다. 시스템 엔지니어링은 사물인터넷을 신뢰성 있고 안전하게 엔지니어링 하는 데 있어 중요한 기술이 될 것이다. 그러나 최고 전문가들은 공공 및 민간기관들이 문제에 직면할 가능성을 우려하고 있다.

수백만 사용자와 수백만 기기들이 존재한다. 컴퓨터 코드 라인은 수조에 달한다. 수천 종의 제조업체들은 서로 다른 목표를 갖고 있으며 독자적으로 행동하고 있다. 이들은 “발전의 규모와 속도, 이해관계자의 다양성으로 인해 기존의 하향식 지시나 관리가 불가능하지만 사용 측면에서는 상당히 높은 수준의 신뢰, 안전, 보안, 서비스의 품질이 요구되는” 시스템을 만들어내고 있다.

국제 시스템 엔지니어링 위원회(International Council on Systems Engineering, INCOSE) 특별회원이자 초거대규모시스템 전문가인 힐러리 실리토(Hillary Sillitto)는 역사상 가장 거대한 규모의 시스템인 사물인터넷을 이렇게 묘사했다.

“오늘날의 엔지니어링은 과학을 앞지르고 있습니다. 현재 엔지니어들은 어떻게 특성화하고 어떻게 분석해야 할지 알지 못하는 시스템을 구축하고 있습니다. 그 시스템이 어떻게 작동할지에 대해서도 완벽하게 예측할 수 없습니다.”

“현재 엔지니어들은 어떻게 특성화하고 어떻게 분석해야 할지 알지 못하는 시스템을 구축하고 있습니다. 그 시스템이 어떻게 작동할지에 대해서도 완벽하게 예측할 수 없습니다.”

힐러리 실리토
국제 시스템 엔지니어링 위원회 특별회원

수백에서 수천 가지에 이르는 하위 시스템으로 구성된 시스템 구축 시 시스템에 내재한 상쇄 관계나 모순 관계를 파악하고 관리할 수 있도록 설계하는 일을 전문으로 하는 전 세계 시스템 엔지니어들은 이와 같은 현실에 직면해 해답을 찾으려 애쓰고 있다. 이들이 주로 하는 일은 복잡한 시스템을 설계하는 기업이 설계 방식을 획기적으로 바꾸도록 촉구하는 일에서부터 시작해 시스템 엔지니어링(SE)이 직면한 특별한 문제를 해결하기 위해 컴퓨터지원설계(CAD) 및 엔지니어링 도구를 철저히 점검하도록 하는 일까지 여러 영역에 걸쳐져 있다.

상쇄 관계에 있는 하위 시스템 관리

시스템 엔지니어들은 마스터 건축가로서 프로젝트를 지원하는 모든 하위 시스템을 확인하고 모든 다른 하위 시스템을 개선해 최적화된 전체 제품을 만들어낼 책임을 지고 있다. 각 엔지니어링 분과의 전문가들이 협업해 상쇄관계를 관리하고 일부 시스템을 하위 최적화해 전반적인 성능을 최상으로 끌어올리는 경우가 가장 이상적인 경우이다.

그러나 이상과 현실에는 차이가 있다. 미국에 위치한 글로벌 안보 및 항공우주 기업인 록히드마틴(Lockheed Martin)의 전(前) 회장 겸 CEO 및 미국 대통령 자문 위원회 과학 및 기술분과 전(前) 위원을 역임한 노먼 R. 어거스틴(Norman R. Augustine)은 이렇게 탄식한다. “세계는 시스템 엔지니어링에 대해 잘 모르고 있습니다.”

어거스틴 같은 전문가는 시스템 엔지니어링에 대한 세상 사람들의 이해도에 대해 낙제점인 “F” 학점을 부여한다. 강력한 시스템 엔지니어링 지향성이 기업의 성공에 기여할 수 있음에도, 시스템 엔지니어링에 대한 기업 및 정부 지도자들의 노력은 부족하기 때문이다. 파리에 위치한 시스템 아키텍처, 관리, 경제 및 전략 우수성 센터(Center of Excellence on Systems Architecture, Management, Economy and Strategy, CESAMES) 회장 겸 에콜 폴리테크닉(Ecole Polytechnique) 컴퓨터과학 교수인 다니엘 크롭(Daniel Krob)은 이렇게 진단한다. “그 격차는 심각한 수준이며, 이에 따라 치러야 할 비용도 상당합니다.”

전직 우주비행사이자 현 NASA 국장인 찰스 F. 볼든 2세(Charles F. Bolden Jr.)도 이에 동의한다. “대기업은 강력한 시스템 엔지니어링적 접근법을 채택하고 있으리라 생각하지만 사실은 그렇지 않습니다. 채택하고 있더라도 불안정한 경우가 많아서 결국에는 [비즈니스] 기회 상실, 시간 낭비, 비용 및 기간 초과 등의 어려움을 겪게 됩니다.”

경영진의 문제

딜로이트 컨설팅(Deloitte Consulting) 사장 브라이언 미커(Brian Meeker)에 따르면 주요 과제는 기업이 시스템 엔지니어링을 이해하고 실천하도록 만드는 것이다.

“성공한 기업 대부분은 시스템 엔지니어링의 가치를 이해하고 있습니다. 그러나 이와 같은 경우는 예외적인 경우입니다. “대부분의 기업은 시스템 엔지니어링을 포용할 수 있는 비즈니스 모델을 구축하지 못해 시스템 엔지니어링을 채택하지 못하고 있습니다. 시스템 엔지니어링을 제대로 포용하는 기업은 소수에 불과한 형편입니다.”

새로운 도구가 개발 중에 있지만 시스템 엔지니어링 도구 역시 여전히 열악한 상황이라고 NASA의 최고기술자인 데이비드 밀러(David Miller)는 말했다. 하위시스템이 변경될 경우 엔지니어에게 알려 관련된 하위시스템을 변경할 수 있도록 지원하는 컴퓨터 지원 변경 전파(computer-aided change propagation)를 비롯한 일부 핵심적인 진전이 이루어지고 있다. 그러나 수천, 어쩌면 수백만에 이르는 독립적인 행위자들이 매 순간 새로운 기기와 새로운 기능을 더하면서 사물인터넷은 시시각각 변화할 것이다.

밀러는 “현재 개발 중인 많은 시스템들이 가정을 바탕으로 개발되고 있는데 그러한 가정은 장차 사실이 아닌 것으로 밝혀질 수도 있다”고 하며 그렇다면 현재 엔지니어링하는 시스템이 과연 몇 년이나 버틸 수 있을 것인가 라고 묻는다.

밀러는 모델 기반 시스템 엔지니어링(model-based systems engineering, MBSE)을 해답으로 제시한다. 모델 기반 시스템 엔지니어링은 설계를 포착한다. 거부당해 폐기된 설계 및 폐기된 원인들을 분석해 일련의 정적 문서가 아닌 동적 3D 모델을 생성한다. 모델 기반 시스템 엔지니어링의 검색 기능을 통해 유사한 문제를 해결한 방법을 파악할 수 있으므로 단계별 이행 학습이 가능해진다. 또한 모델 기반 시스템 엔지니어링은 복잡한 시스템에 대한 가상 컴퓨터 시뮬레이션 및 테스트를 지원하여 결과를 최적화한 뒤 시스템을 구축할 수 있게 된다. 그 밖의 유망한 진전으로는 프로젝트 관리 대시보드 및 대중적인 소셜 미디어 사이트와 유사한 협업 툴을 들 수 있다.

밀러는 “도메인 전문가가 컴퓨터의 지원을 받아 실시간으로 대화하면서 복잡한 맞춤형 제품군, 특히 시스템의 시스템을 몇 년이 아닌 불과 몇 주 만에 설계할 수 있다고 생각해보라”고 말한다.

까다로운 작업이지만 미래는 밝다

사물인터넷 시대에 시스템의 시스템은 공공 기관과 민간 기업이 산업 전반에 걸쳐 가치를 창출하는 방식과 세계에서 가장 까다로운 경제적 변화와 사회적 변화에 대처할 방법을 재규정하면서 셀 수 없이 많은 형태로 나타날 것이다.

크롭은 “시스템 엔지니어링을 통해 해결할 수 있는 문제 영역은 굉장히 광범위하고 정말 흥미롭다”고 덧붙인다.

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