자동차 기능 네트 모델링을 위한 특징 변형 모드 뷰

초록

본 논문은 자동차 시스템의 논리적 아키텍처를 함수 네트(Function Net) 형태로 모델링하고, 이를 SysML 기반 표기법으로 구현한다. 복잡한 전체 모델을 이해하기 쉽도록 기능, 변형, 운용 모드별 뷰를 제공함으로써 설계 초기 단계에서 설계 의사결정을 지원한다.

상세 분석

자동차 전자·전기 시스템은 수천 개의 ECUs와 수만 개의 신호가 얽혀 있어 논리적 아키텍처를 한눈에 파악하기 어렵다. 논문은 이러한 복잡성을 해소하기 위해 함수 네트라는 추상화 레이어를 도입한다. 함수 네트는 기능 블록을 노드로, 데이터 흐름을 엣지로 표현하여 시스템의 기능적 구조를 시각적으로 드러낸다. 기존의 블록 다이어그램이나 시퀀스 다이어그램은 상세 구현에 치우쳐 전체적인 흐름을 놓치기 쉬운데, 함수 네트는 ‘무엇을 하는가’에 집중함으로써 설계 초기 단계에서 요구사항과 설계 옵션을 검증할 수 있다.

표현 수단으로는 SysML의 내부 블록 다이어그램(IBD)을 확장해 사용한다. SysML은 이미 자동차 산업에서 널리 채택된 모델링 언어이므로 기존 툴 체인과의 연계가 용이하고, 표준화된 메타모델을 활용해 모델 교환성과 추적성을 확보한다. 논문은 함수 네트를 정의하는 메타모델을 제시하고, 각 함수가 갖는 포트와 연결 규칙, 계층 구조 등을 명시한다. 특히 포트의 방향성과 데이터 타입을 엄격히 규정함으로써 자동 검증 및 시뮬레이션 기반 오류 탐지가 가능하도록 설계하였다.

핵심 기여는 ‘뷰(View)’ 메커니즘이다. 전체 함수 네트는 하나의 거대한 그래프이지만, 개발자는 특정 기능(예: 차선 유지 보조), 특정 변형(예: 고급 옵션 패키지), 혹은 특정 운용 모드(예: 겨울 모드)만을 집중적으로 살펴볼 필요가 있다. 이를 위해 논문은 뷰를 ‘필터링된 서브그래프’로 정의하고, 뷰 간 일관성을 유지하기 위한 매핑 규칙을 제시한다. 기능 뷰는 고객 요구사항에 대응하는 기능 블록만을 보여주고, 변형 뷰는 옵션별 추가·제거된 블록을 강조한다. 모드 뷰는 운전 상황에 따라 활성화·비활성화되는 경로를 명시하여 안전성 분석에 활용할 수 있다. 이러한 뷰 기반 접근은 모델의 가독성을 크게 향상시키며, 팀 간 협업 시 역할 기반 모델링을 가능하게 한다.

또한 논문은 뷰 생성과 관리에 필요한 툴 체인을 구현하였다. 모델링 툴 내에서 뷰 정의를 메타데이터로 저장하고, 자동으로 전체 모델과 동기화하도록 설계하였다. 이를 통해 변형 관리와 모드 전환 시 발생할 수 있는 일관성 오류를 사전에 방지한다. 마지막으로 사례 연구에서는 실제 차량 전자 제어 시스템을 대상으로 전체 함수 네트를 1,200개의 노드와 3,500개의 연결로 모델링하고, 기능·변형·모드 뷰를 각각 5~7개씩 생성하였다. 결과는 설계 검증 시간 단축, 오류 발견률 향상, 그리고 이해관계자 간 커뮤니케이션 효율성 증대로 이어졌다.