2014 년도 한국철도학회 추계학술대회 논문집 KSR2014A022

ISO/IEC15288 기술프로세스의 도시철도 시스템 적용방안 연구

- 김포 열차운행시스템 아키텍처 설계 사례 중심으로

The ISO/IEC15288 Technical Processes Study Applied to Korean Urban Railway

- In the Case of the GSTOS Architecture Design

박건영*†, 양희갑*, 박진우*

Keon-Yeong Pak *†, Hee-Kap Yang *, Jin-Woo. Park *

Abstract ISO/IEC 15288, Established by the International Standard group, has four processes for systems engineering(SE) activities. The “Technical Process”, which is one of four processes, is most closely related to the SE activities. But the many problems, for example contract conditions, cost and constraint environment etc., which SE engineers often are faced with have occurred when they ideally apply this process to Korean urban railway in the field. In this paper, We study the alternative method for these problems in applying the “Technical Process” of ISO/IEC 15288 by carrying out SE activities of the “Gimpo Subway Train Operation System”(GSTOS) architecture design in the field. Keywords : Systems Engineering(SE), ISO/IEC15288, Technical Processes, Architectures, Railway 초 록 시스템엔지니어링(이하 SE) 관련 국제 표준 규격인 ISO/IEC 15288의 경우, 크게 4개의 프로세스로 구분되며 그 중 실무적인 SE 업무에 가장 밀접한 프로세스가 “기술프로세스”이다. 하지만 국내 철도현장에서 SE 실무 수행을 위해 실제 이 기술프로세스를 원칙적으로 적용하고자 할 때, 현장의 많은 문제점(계약조건, 제약환경, 비용 등)들로 인해 유명무실해지는 경우가 자주 있어 왔다. 본 논문에서는 도시철도 시스템의 SE 수행시 ISO/IEC 15288 기술프로세스를 적용할 때, 현장에서 발생하는 문제점 및 대안들을 김포 도시철도 열차운행시스템의 아키텍처 설계 업무를 중심으로 검토 및 고찰하고자 한다.

주요어 : 시스템엔지니어링(SE), ISO/IEC15288, 기술프로세스, 아키텍처, 열차운행시스템

1. 서 론

국방, 철도 등의 산업분야에 적용되고 있는 시스템엔지니어링(이하 SE)의 실무 수행과 관련

하여 현재 국제 표준규격으로“ISO/IEC 15288(Systems Life Cycle Processes)”가 있으며, 이를 기반

으로 국내외의 다양한 산업분야에서 SE 활동들이 수행되고 있다. 하지만 국내 도시철도 시스

템의 경우, 현장에서 SE 실무를 수행하다 보면 철도분야의 특수성에 기인한 다양한 제약요건

들로 인해 상기 규격 내용들의 원칙적인 적용이 불가능한 상황들을 자주 경험하게 된다.

† 교신저자: 현대로템 김포도시철도사업팀 시스템엔지니어링(SE)부문(kypark@hyundai-rotem.co.kr) * 현대로템 김포도시철도사업팀

본 논문에서는 시스템 공급자 입장에서 철도 현장의 SE업무 수행시 이런 문제점들을 파악하

고 해당 문제점들에 대한 대안책을 검토함으로써, 전통적인 ISO/IEC 15288의 “기술프로세스”

를 보완(Tailoring)한 개선 기술 프로세스의 적용 방안에 대해 고찰하고자 한다.

2. 본 론

2.1 ISO/IEC 15288 규격에 따른 SE 프로세스의 주요내용

2.1.1 생명주기 시스템의 SE 프로세스

현재 SE업무와 관련 국제규격으로 널리 활용되고 있는 ISO/IEC 15288에는 일반적인 시스템

들이 생명주기 단계에서 SE업무 수행에 적용할 수 있는 주요 SE 프로세스들이 포함되어 있다.

ISO/IEC 15288의 SE 프로세스는 크게 기업 프로세스(Organizational Project-Enabling Processes),

동의 프로세스(Agreement Processes), 프로젝트 프로세스(Project Processes), 기술 프로세스

(Technical Processes)의 4 종류의 프로세스[1]로 구분되어 있으며, 각 프로세스는 별도의 세부

프로세스들로 구성되어 있다. 이 중 실제 시스템 구현을 위한 SE업무와 밀접한 프로세스는

“기술 프로세스”이다.

2.1.2 SE 프로세스 내의 기술 프로세스

ISO/IEC 15288의 SE 프로세스 중 기술 프로세스는 이해관계자들이 원하는 시스템을 체계적

으로 구현하여 위한 목적으로 주로 사용한다. 기술 프로세스에 대한 주요 항목은 Fig.1과 같다.

Fig. 1 Technical Processes in System life cycle processes

Fig.1에서 “운용/유지보수/용도 폐기” 프로세스들은 주로 “이해관계자 요구사항 정의 프

로세스”의 입력 항목들로 제공되므로 실제 현장에서 유용한 기술 프로세스의 세부 프로세스

들은 Fig.1의 ①항 부분과 같다. 또한 ①항 부분은 요구사항들로부터 원하는 시스템 아키텍처

를 수립하기 위한 설계 위주의 프로세스들의 집합인 ②항 부분과 ②항의 프로세스들을 통해

확정된 시스템 아키텍처 설계를 기초로 하여 실제 제품으로의 구현 및 사용에 적용하는 프로

세스들의 집합인 ③항 부분으로 구분할 수 있다.

이 중 ②항의 세부 프로세스들은 목표로 하는 시스템 구현을 위한 SE활동의 핵심 단계이며,

주요 진행절차는 최초 요구사항(계약사항, 법규, 기타 제약사항 등)의 식별을 통해 이해관계자

요구사항들을 정의하고 이를 다시 시스템 구현을 위한 기술적인 요구사항들로 변환하며 변환

된 기술 요구사항들을 기반으로 기능분석, 할당 및 논리적/물리적 아키텍처의 구현 단계를 통

해 최종적으로 시스템 아키텍처의 설계를 완료하는 방향으로 진행된다. 이상의 내용을 요약하

면 Fig.2와 같다. 따라서, 본 논문에서는 SE업무의 핵심이라 할 수 있는 ②항의 세부 프로세스

들을 중심으로 검토 및 논의가 진행될 것이다.

Fig. 2 The Each Process Summary until the Architecture Design in Traditional Technical Processes

2.2 국내 도시철도 시스템 관련 SE의 기술 프로세스 적용방안 연구

2.2.1 철도 현장에서의 기술 프로세스 적용시 주요 문제점 검토

현재 국내외 철도사업들의 경우, 사업수행시 SE 활동의 참여 요구가 많이 보편화되어 있다.

하지만 이러한 SE 활동의 보편화에도 불구하고 아직까지도 국내 철도분야에서는 SE 활동에

대한 필요성이나 가치에 대해서는 의견이 분분한다. 이러한 현상이 나오게 된 이면에는 SE 프

로세스를 원칙적으로 적용하기 어려운 철도분야만의 제약사항(법규, 관행 등)들이 현장에 많

이 존재하기 때문이다.

이에 본 논문에서는 현장 경험 및 관련자료를 토대로 하여 기술 프로세스를 철도 현장에 원

칙대로 적용할 때 발생하는 주요 문제점들을 검토하여 아래와 같이 정리하였다.

(1) 철도분야는 타 산업과 달리 법규/규격 등에 의해 각 분야별 주요 설비들의 사양이 결정

되어 있어, 철도 실무시 전통적인 기술 프로세스의 적용 필요성이 반감됨[2].

(2) 철도분야의 경우, 정부 정책(고시, 규격 등) 영향으로 전통적인 기술 프로세스 수행을

위한 SE기술자들의 재량권이 제한[2]됨에 따라 현장에서의 전통적인 기술 프로세스 적용

범위 또한 제한됨.

(3) 전통적인 기술 프로세스 적용시, 철도 현장에서 기존 정립된 방식의 업무 수행에 도움보

다는 방해가 된다는 선입관으로 인해 실무자들의 반발 또는 비협조가 자주 발생함 [2].

(4) 국내 신규 철도노선 발주 및 사업 초기, 실제 운영기관 미참여 및 사업시행기관의 운영

경험 부재로 인해 명확한 운영계획 수립이 불가하여 현장에서 전통적인 기술프로세스의

적용이 어려움.

2.2.2 기술 프로세스 적용시 주요 문제점에 대한 대안 검토

2.2.1에서는 철도 현장에 전통적인 기술 프로세스를 적용할 때 발생하는 주요 문제점들에

대해 살펴보았다. 하지만, 이런 문제점에도 불구하고 국내외 철도산업의 환경(무인운전 방식

에 따른 시스템 통합 확대, 해외 철도사업 발주시 SE 활동 확대 요구 등)은 철도사업의 SE

프로세스 적용을 지속적으로 요구하고 있는 실정이다.

이에 시스템 공급자 입장에서 철도 현장에 적합한 기술 프로세스 구현을 위해 상기의 주요

문제점들에 대한 해결책을 모색하여 아래와 같이 대안들을 정리하였다.

(1) 철도환경 및 정부 정책에 맞게 규격화된 설비들의 정보 입수 및 체계화를 통한 공급자

자체적인 기술 요구사항 항목의 데이터베이스화

(2) 데이터베이스로 정리된 자체 기술 요구사항을 활용하여 공급자 시스템에 대한 시스템 아

키텍처 표준 모델 수립

(3) 공급자 시스템의 시스템 아키텍처 표준 모델 관련 타 분야와의 효율적인 SE업무 수행을

위한 자료 입출력 양식(Template) 수립

2.2.3 국내 도시철도 시스템에 대한 개선 기술 프로세스 적용 방안

2.2.2에서는 살펴본 대안들을 바탕으로 국내 도시철도 시스템에 대해 개선 기술 프로세스의

적용 방안을 검토하여 Fig.3와 같이 나타내었다.

Fig. 3 The Comparison between Traditional and Upgraded Technical Process until the Architecture Design

전통적 기술 프로세스와의 비교 결과, 개선 기술 프로세스의 적용시 요구사항 분석 프로세스

부분은 공급자가 자체 보유한 시스템 관련 기술 요구사항 자료들과 사업상 정의된 이해관계자

요구사항의 비교를 통해 유사한 기술 요구사항들이 자연스럽게 도출되어 기존보다 효율적이고

신속한 요구사항 분석이 이루어질 것으로 예상되었다. 또한 아키텍처 설계 프로세스 부분도 사

업초기 명확한 운영계획의 부재에도 불구하고 정리된 시스템 요구사항과 공급자가 자체 보유

한 표준 시스템 아키텍처 모델의 비교를 통해 효율적이고 신속한 기능분석 실시, 논리적/물리

적 아키텍처 설계의 확정 및 시스템 요구사항의 할당이 가능해져서 원활한 SE 업무 수행이 가

능할 것으로 예상되었다.

2.3 국내 도시철도 시스템 관련 개선 기술 프로세스의 현장 적용방안 연구

2.3.1 국내 도시철도 시스템 관련 개선 기술 프로세스의 현장 적용 사례 연구

본 논문에서 제안한 개선 기술 프로세스의 검증을 위해 현재 SE업무를 수행하고 있는 김포

도시철도 열차운행시스템(이하 열차운행시스템) 중 검수설비를 대상으로 개선 기술 프로세스

의 적용방안에 관한 연구를 진행하였다.

참고로 열차운행시스템 사업은 현대로템 컨소시엄이 김포 도시철도 사업에 차량, 신호설비,

검수설비를 공급하는 사업으로써, SE업무 수행이 계약적으로 포함되어 있으며 SE업무 주관 및

수행은 현대로템이 수행하고 있다.

2.3.2 개선 기술 프로세스의 현장 적용 사례 검토 결과

열차운행시스템의 검수설비를 대상으로 한 개선 기술 프로세스의 적용 사례 연구는 Fig.2의

3개 프로세스 단계를 기준으로 공급자 측면에서 전통적인 기술 프로세스와 개선 기술 프로세

스를 비교하는 방식으로 진행하였다.

전통적인 기술 프로세스의 현장 적용시, 다음과 같은 결론을 도출하게 되었다.

(1) 사업초기, 요구사항 분석 프로세스의 중요한 입력자료인 전체시스템의 운영계획 미확정

사유로 전통적인 기술 프로세스 수행 및 진행이 현실적으로 불가하였음.

(2) 계약시 대부분의 검수설비 사양들이 기존의 규격화 또는 사용중인 장비들로 비교적 상세

하게 표현됨에 따라 전통적인 기술 프로세스에 따른 검수설비의 아키텍처 설계 구현 필

요성이 반감되는 문제점을 발견하였음.

이에 반해 개선 기술 프로세스의 현장 적용시, 다음과 같은 결론을 도출하게 되었다.

(1) 전체시스템 운영계획의 부재에도 불구하고, 시스템 공급자가 자체 보유한 기술 요구사항

정보들을 기반으로 이해관계자 요구사항과의 비교를 통해 사업시행기관이 구현코자 하는

시스템 아키텍처의 기본 모델 구축이 가능하였음.

(2) 이해관계자 및 시스템 요구사항 관련, 사업수행기관에서 제공한 다소 불확실한 요구사항

들에 대해서도 공급자의 자체 기술 요구사항 정보와 비교를 통해 신속하게 구체화된 기

술 요구사항의 구현이 가능함으로써, 요구사항 분석/아키텍처 설계 프로세스의 신속한

결과 도출이 용이하였다.

개선 기술 프로세스 적용 관련, 현장 적용을 통해 수행한 결과의 예시를 Fig.4에 나타내었다.

참고로, Fig.4와 관련 열차운행시스템의 검수설비를 대상으로 수행한 개선 기술 프로세스의 수

행 절차는 다음과 같다.

우선 시스템 공급자가 자체 보유한 규격화된 열차 검수설비의 기본 정보(사양, 기능 등)를

바탕으로 이해관계자 요구사항과의 비교를 통해 기술 요구사항들을 확정한다. 이후 확정된 기

술 요구사항들은 시스템 공급자가 자체 보유한 기본 검수설비 운영절차를 기반으로 Vitech사의

CORE Tool를 활용하여 기술 요구사항과 운영절차상 구현이 필요한 기능간의 비교를 통해 검수

설비 전체의 기본적인 기능 분석을 실시한다.

Fig. 4 The Summary in applying the Technical Processes Upgraded at the GSTOS’s Maintenance Facilities

이후 CORE를 통한 기능분석 결과는 시스템 공급자가 자체 보유한 검수설비 장치들의 표준

모델(제품분류체계, 시스템 체계 등)과 비교를 통해 적절한 장치들에게 기능이 할당된다. 기

능 할당이 완료되면, 시스템 공급자의 검수설비 표준모델은 기본 물리적 아키텍처 모델이 되

고, 기능 분석결과는 기본 논리적 아키텍처 모델이 되며, 기능 할당을 통해 논리적 아키텍처

와 물리적 아키텍처가 연계됨으로써 자연스럽게 SE측면의 열차운행시스템 검수설비 전체의 아

키텍처 설계가 완료된다.

3. 결 론

본 논문에서는 ISO/IEC 15288의 전통적인 기술 프로세스를 국내 도시철도 시스템 적용시 문

제점들을 검토하고 이를 개선한 기술 프로세스를 고찰하였다. 또한 개선 기술 프로세스에 대

한 실제 현장 프로젝트를 대상으로 그 가능성 여부에 대해서도 검토하였다.

검토 결과, 전통적인 방식의 기술 프로세스 대비 개선 기술 프로세스의 효용성에 대해 그

가능성을 확인할 수 있었다. 향후에는 본 연구결과를 바탕으로 실제 프로젝트에 적용할 수 있

는 현실적인 방안에 대해 추가적인 연구를 진행할 예정이다.

참고문헌

[1] ISO/IEC(2008) Systems and software engineering-System life cycle processes, ISO International Standard, p. 24.

[2] B. Elliott, C. Roberts, F.Schmid, I.Shannon(2012) The seven myths of railway systems engineering,

Railway Gazette International(September 2012), pp. 139-140.