시스템 엔지니어링을 위한 새로운 매트릭스 기반 방법론 개발: 혼합 매트릭스 모델 사례 연구

초록

본 논문은 설계 구조 매트릭스(DSM)와 인터페이스 구조 매트릭스(ISM)를 결합한 새로운 매트릭스 기반 방법론을 제시한다. 실제 업무 프로젝트를 비즈니스 프로세스 모델로 변환한 뒤, DSM·ISM 두 형태로 표기하고, 활동 수준과 하위 프로세스를 추출하는 알고리즘을 적용한다. 최종적으로 활동 수준·하위 프로세스 정보를 통합한 혼합 매트릭스 모델(MMM)을 구축하여 실무 시스템 엔지니어링에 활용 가능함을 보인다.

상세 분석

이 연구는 시스템 엔지니어링 분야에서 매트릭스 기법을 통합하는 시도를 통해 기존 방법론의 한계를 보완하고자 한다. 먼저 비즈니스 프로세스 모델링을 통해 실제 작업 흐름을 정형화하는 단계는 요구사항 추출과 시스템 경계 설정에 있어 중요한 기반을 제공한다. 이 과정에서 사용된 BPMN(비즈니스 프로세스 모델 및 표기법) 혹은 유사한 다이어그램은 활동 간 의존관계를 명확히 드러내며, 이는 DSM과 ISM에 직접 매핑될 수 있는 구조적 정보를 제공한다.

DSM은 주로 활동 간의 순서·선후 관계와 피드백 루프를 파악하는 데 유용하지만, 인터페이스·데이터 흐름과 같은 물리적·기능적 연결성을 충분히 표현하지 못한다. 반면 ISM은 시스템 요소 간 인터페이스를 행렬 형태로 나타내어 상호작용 강도와 유형을 시각화한다. 두 매트릭스를 병행 적용함으로써, 연구자는 활동의 계층적 수준(activity level)과 하위 프로세스(sub‑process)를 동시에 추출할 수 있는 알고리즘을 설계하였다.

알고리즘은 먼저 DSM을 이용해 토폴로지적 순서를 정렬하고, 강도 기반 클러스터링을 통해 활동을 레벨별로 구분한다. 이어 ISM에서 추출된 인터페이스 밀도와 연결 패턴을 활용해 동일 레벨 내에서 기능적 군집을 식별한다. 이렇게 도출된 레벨·군집 정보를 통합해 혼합 매트릭스 모델(MMM)을 구성하면, 전통적인 DSM만으로는 파악하기 어려운 복합 의존관계와 인터페이스 요구사항을 한눈에 파악할 수 있다.

핵심 기여는 다음과 같다. 첫째, 비즈니스 프로세스 모델을 매트릭스 형태로 자동 변환하는 파이프라인을 제시함으로써 모델링 비용을 크게 절감한다. 둘째, DSM·ISM을 결합한 혼합 매트릭스가 시스템 설계 단계에서 모듈화·재사용성을 평가하는 새로운 기준을 제공한다. 셋째, 활동 수준과 하위 프로세스를 정량적으로 추출하는 알고리즘을 구현해 실무 적용 가능성을 높였다.

하지만 몇 가지 한계도 존재한다. 연구에 사용된 사례가 단일 프로젝트에 국한되어 있어 일반화 가능성을 검증하기 위한 다중 사례 연구가 필요하다. 또한 매트릭스 변환 과정에서 정보 손실이 발생할 가능성이 있으며, 특히 비정형적 의사결정 로직이나 인간‑시스템 상호작용을 충분히 포착하지 못한다는 점이 지적된다. 향후 연구에서는 자동화된 데이터 추출 도구와 머신러닝 기반 클러스터링을 도입해 매트릭스 정확성을 향상시키고, 다양한 산업 분야에 적용해 MMM의 확장성을 검증할 필요가 있다.