시스템시스템 안에서 경제 투입산출 모델 통합 MBSE와 이종기능 그래프 이론 접근

초록

본 논문은 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)과 이종기능 그래프 이론(HFGT)을 활용해 경제 투입‑산출(EIO) 모델을 시스템‑시스템 프레임워크에 통합하는 방법을 제시한다. SysML 그래픽 온톨로지를 통해 경제 시스템의 구조와 기능을 표현하고, 이를 HFGT의 수학적 구조로 변환함으로써 기존 EIO 분석의 정밀성을 유지하면서 시각적 명료성과 시스템 수준 통찰을 제공한다. 합성적인 직사각형 기술 선택(RCOT) 사례를 통해 기본 EIO 모델뿐 아니라 복합 경제 모델도 동일하게 재현 가능함을 입증한다.

상세 분석

이 논문은 세 가지 핵심 학문 영역—경제학의 투입‑산출 분석, 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE), 그리고 이종기능 그래프 이론(HFGT)—을 하나의 통합 프레임워크로 결합한다는 점에서 혁신적이다. 첫째, 저자들은 전통적인 EIO 모델이 행렬 형태의 기술-산출 관계를 통해 부문 간 흐름을 정량화한다는 점을 인정하면서, 이러한 행렬을 SysML(Block Definition Diagram, Internal Block Diagram 등) 요소에 매핑한다. 여기서 ‘블록’은 경제 부문을, ‘연결’은 투입·산출 흐름을 나타내며, 기능적 관점에서는 ‘이종기능’(hetero‑functional) 노드가 부문별 생산·소비 기능을 동시에 포착한다.

둘째, HFGT는 이종기능 노드와 에지(연결)를 이용해 복합 시스템의 구조‑기능 상호작용을 그래프 이론적으로 기술한다. 논문은 EIO 행렬을 HFGT의 인접 행렬로 변환하는 구체적 알고리즘을 제시하고, 이를 통해 경제 시스템의 동적 평형 계산을 그래프 기반 선형 연산으로 수행한다. 이 과정에서 시스템‑시스템 관점이 강조되는데, 즉 개별 부문이 독립적인 서브시스템이면서 동시에 전체 시스템의 일부로서 상호 연결된다는 점을 명시한다.

셋째, 합성적인 RCOT(직사각형 기술 선택) 예제가 핵심 검증 도구로 사용된다. RCOT는 기술 선택 공간을 직사각형 격자로 단순화한 모델로, 각 셀은 특정 투입‑산출 관계를 나타낸다. 저자들은 이 모델을 SysML 다이어그램으로 시각화하고, 동일한 구조를 HFGT 그래프로 변환한 뒤, 전통적인 Leontief 모델과 수치적으로 일치함을 보여준다. 이는 MBSE‑HFGT 워크플로우가 기존 EIO 분석의 정밀도를 손상시키지 않으면서도, 시스템 설계자와 정책 입안자가 직관적으로 이해할 수 있는 그래픽 표현을 제공한다는 강력한 증거이다.

마지막으로, 논문은 통합 방법론이 확장 가능성을 갖는다고 주장한다. 예를 들어, 동적 입력‑출력 모델, 환경‑경제 연계 모델, 혹은 에너지‑물‑식량 시스템과 같은 다중 분야 연계 모델을 동일한 온톨로지와 그래프 구조에 삽입할 수 있다. 이는 Anthropocene 시대의 복합적 지속가능성 문제를 다루는 데 있어, 다양한 학문·산업 분야 간 지식 공동 생산(knowledge co‑production)과 통합 의사결정을 촉진한다는 점에서 큰 의의를 가진다.