개발의 전과정 공정 원스톱으로 해결

설계 딜레마 해결사, 매스웍스 모델 기반 설계 기법

매스웍스는 ‘매트랩/시뮬링크’를 이용한 ‘모델 기반 설계’라는 독특한 개발 기법을 제공한다. 제이슨 기델라 수석팀장은 이것을 “설계 초기 단계부터 ‘모델’을 사용하고 시뮬레이션을 하면서 효율적인 설계 개발을 수행하는 기법”이라고 소개했다.매트랩/시뮬링크는 기본적으로 복잡한 시스템 설계와 테스트 및 검증을 지원하는 엔지니어링 툴이다. 매스웍스의 간판 제품이 된 매트랩은 알고리즘 개발, 데이터 가시화, 데이터 분석, 수치 계산을 위한 인터랙티브한 환경으로, 매트랩을 사용하면 기존의 프로그램 언어인 C나 C++, Fortran 등에 비하여 신속하게 테크니컬 컴퓨팅 문제를 해결할 수 있다고 한다.매스웍스 툴이 지배적인 지위를 누리고 있는 두 번째 분야는 모델링(modeling)을 사용한 설계다. 기델라 수석팀장은 모델 기반 설계의 이점은 이미 입증되었으며, 특히 자동차 설계에 있어서 그 혜택은 명백하다고 주장했다.세계 각국은 자동차의 질소산화물 배출량 등을 엄격하게 규제하기 위해 관련 법규를 강화하고 있다. 따라서 자동차 배기가스 배출과 관계가 있는 엔진 설계, 즉 ECU(Engine Control Unit)에 대한 설계기법의 혁신이 필요하다고 기델라 수석팀장은 지적했다.또한 전세계적으로 보급이 크게 늘고 있는 하이브리드 자동차에 있어서 파워트레인의 통합 설계가 중요한 현안으로 부각되고 있다고 덧붙였다.최근에는 자동차가 급속히 전자화되면서 복잡한 전자기기가 안전과 성능을 제어하게 되고, 차량용 전자부품 간 통신이 크게 증가하면서 전통적인 개발방법은 심각한 도전을 받고 있다. 자동차에 탑재된 개별 시스템이 서로의 동작에 영향을 미치기 시작한 것이다. 엔지니어가 구동계, 서스펜션, 엔진 등의 특정한 시스템을 따로따로 설계하던 때와는 사뭇 다른 상황이 전개되고 있는 것이다. 이것이 매스웍스의 기회요인이 되고 있다.“전통적인 개발에서는 개발에 필요한 시스템 요구사양 정의(Requirements & Specs), 설계(Design), 구현(Implementa- tion), 시험평가(Test & Verification) 등의 각 공정이 개별적으로 이뤄졌다. 이 과정에서 각 단계별로 문제가 쌓여 막대한 시간과 비용이 낭비되고 있다.”기델라 수석팀장은 전통적인 개발의 경우 문서(text) 기반의 시스템 요구사양 정의로 인하여 부실한 문서가 작성될 수 있고 작업자 나름의 해석과정을 거치면서 처음부터 문제의 소지를 안고 있을 수밖에 없으며, 설계 단계에서는 물리적 프로토타이핑(physical prototypes)에 의한 시간과 비용의 증가를 피할 수 없다고 설명했다.또한 구현 단계에서는 소프트웨어 개발자가 수작업을 통해 C 코드로 알고리즘을 생성하는 과정에서 실수가 가해 질 수 있다고 덧붙였다.“각 개발 공정 간 정확한 정보 공유가 이루어진다면 문제가 없겠지만, 현실은 그 반대라는 데 문제가 있다. 전통적인 개발에서는 모델의 오류 가능성을 개발 공정의 마지막 단계에서나 발견할 수 있기 때문에, 처음부터 같은 작업을 반복해야 하는 등 시간과 비용의 낭비를 피할 수 없다.”기델라 수석팀장은 이러한 손실을 될 수 있는 한 설계 공정의 상류에서 발견하고, 오류 수정을 즉시 반영할 수 있는 사양서를 만들자는 것이 ‘모델 기반 설계’의 근간이라고 말했다.매스웍스의 모델 기반 설계 도입의 이점은 전통적인 개발 공정에서 야기되었던 문제를 더 이상 걱정할 필요가 없다는 데 있다. 즉 요구사양을 문서 대신 ‘모델’로 정의하고, 설계를 물리적 프로토타입이 아닌 시뮬레이션으로 하게 되며, 자동 코드 생성 기능에 의해 구현을 하게 되므로 전체 개발기간의 단축과 비용을 절약할 수 있게 된다. 또한 시스템 개발 초기부터 코드 생성을 통해 알고리즘을 최적화 해 둠으로써 사양 변경 등에 쉽게 대응할 수 있다.설계 주기 단축모델을 사용해 매트랩에서 알고리즘을 작성하면, 간단히 시뮬레이션을 할 수 있기 때문에 사양을 확인하면서 동시에 검증을 할 수 있다. 이처럼 초기 단계부터 검증을 수행할 수 있기 때문에 설계 최종 단계에서 사양을 다시 검토할 필요는 없다. 이 점은 시험평가 단계에서 많은 시간을 소요하는 전통적인 설계 방법과 대비되는 특징이다.매트랩/시뮬링크는 현재 C 언어 코드와 HDL 코드 생성 기능을 갖추고 있다. 매트랩/시뮬링크의 개발방향에 대해, 기델라 수석팀장은 “모델화 한 알고리즘의 C 언어 코드 생성 기능이 보다 강화될 것이다. 현재 코드 자동 생성 기능은 지원하는 알고리즘이 한정돼 있지만, 앞으로 코드를 자동 생성할 수 있는 애플리케이션이 더욱 확대될 것으로 본다”고 말했다.매스웍스의 개발 소프트웨어 툴은 반도체 산업에서 EDA 툴을 보완하는 역할을 한다. 또한 반도체 칩의 성능분석에도 사용되고 있다. 예를 들어 테크니컬 컴퓨팅과 데이터 분석을 하는 매트랩의 핵심 제품은 TI(Texas Instruments)의 개발 지원 툴인 Code Composer Studio를 비롯해 자일링스(Xilinx)나 알테라(Altera) 등의 FPGA 개발 툴과 연동해서 사용할 수 있다.브로드컴은 3G 휴대전화용 반도체 칩 개발에 모델 기반 설계를 채용하여 개발기간을 절반으로 줄였다. 닛산자동차는 Sentra CA(Clear Air) 2000년식 가솔린 자동차의 배출가스저감(Emission Reduction) 시스템 설계에 모델 기반 설계를 채용하여 미국 캘리포니아 주 PZEV (Partial Zero Emission Vehicle) 표준 인증을 취득했다.기델라 수석팀장은 특별히 현대자동차가 모델 기반 설계를 이용해 ECU를 신속하게 개발한 사례를 소개했다. 이밖에도 다양한 현장사례를 들며 모델 기반 설계 도입의 당위성을 역설했다.타임투마켓과 품질개선을 위해서 상류 공정인 설계 개발 단계의 효율화가 특히 강조되고 있는 가운데, 매스웍스의 모델 기반 설계는 엔지니어들에게 당면한 설계문제 해결의 해법이 될 수 있을 것으로 기대된다.제이슨 기델라 매스웍스시뮬링크 기술마케팅 수석팀장매스웍스코리아 MBDC2006 개최매스웍스코리아(대표 함창만)는 지난 6월 8일 서울 잠실 롯데월드호텔에서 ‘The MathWorks Model-Based Design Conference 2006, MBDC’을 통해 개발 프로세스의 새로운 방안과 비전을 제시했다.복잡한 수작업 코딩과 디버깅으로 개발에 어려움을 겪고 있거나, 설계 오류가 개발 마지막 단계에서 검증되어 처음부터 다시 재설계를 해야 했던 경험이 있는 엔지니어를 주 대상으로 진행된 이번 컨퍼런스에는 교수와 학생을 포함해 약 400여명이 참석했다.매스웍스는 이 자리에서 R&D 단계에서 필수적으로 요구되는 알고리즘 설계 및 시뮬레이션을 거쳐 구현 및 검증 등의 작업을 보다 효율적으로 해결할 수 있는 모델 기반 설계의 새로운 방안을 제시했다.

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김가희 (webmaster@techworld.co.kr)

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