MBSE(Model-Based Systems Engineering)
개요
MBSE(Model-Based Systems Engineering)는 문서 기반의 전통적 시스템 공학에서 탈피해, 모델을 중심으로 요구사항, 구조, 동작, 검증 등을 통합 관리하는 시스템 엔지니어링 접근 방식입니다. SysML(Systems Modeling Language)은 이를 지원하는 핵심 표준 언어이며, 최근 발표된 SysML v2는 MBSE의 실용성과 정밀성을 크게 향상시킨 최신 표준입니다. 본 글에서는 MBSE의 개념과 필요성, SysML v2의 주요 특징 및 기술 구성, 산업 적용 사례를 중심으로 MBSE 도입의 전략과 효과를 다룹니다.
1. 개념 및 정의
MBSE는 복잡한 시스템의 전체 생애주기(요구 → 설계 → 분석 → 검증)에 걸쳐 모델을 주요 표현 수단으로 활용하는 시스템 엔지니어링 패러다임입니다.
- 목적: 오류 방지, 복잡도 관리, 개발 효율성 향상
- 기반 언어: SysML(Systems Modeling Language), UML 파생
- SysML v2 특징: 표현력 강화, 기계판독성 증가, 텍스트 + 시각 모델 동시 지원
MBSE는 디지털 전환(Digital Transformation)을 선도하는 핵심 설계 기법으로 간주됩니다.
2. 특징
| 항목 | MBSE | 전통 문서 기반 시스템 공학 |
| 데이터 중심성 | 모델 객체로 통합 관리 | 문서 파일 중심 분산 관리 |
| 생애주기 추적성 | 요구–구현–검증 간 링크 자동화 | 수작업 기반 추적 관리 |
| 변경 영향 분석 | 모델 간 연관 관계 기반 | 문서 비교에 의존 |
MBSE는 특히 변경에 유연하고, 검증된 설계를 기반으로 반복 가능한 엔지니어링을 가능하게 합니다.
3. 구성 요소
| 구성 요소 | 설명 | 예시 |
| 요구 모델 | 시스템 기능 및 제약 정의 | 정량적/정성적 요구 표현 |
| 구조 모델 | 시스템 구성 요소 및 관계 | 블록 정의 다이어그램(BDD) |
| 행위 모델 | 시스템 기능 흐름 표현 | 활동 다이어그램, 상태 머신 |
| 파라메트릭 모델 | 수학적 관계 정의 | 시스템 성능 계산식 모델링 |
SysML v2는 이 모든 모델을 통합된 언어 및 API 기반으로 표현할 수 있도록 설계되었습니다.
4. 기술 요소
| 기술 요소 | 설명 | SysML v2 개선점 |
| SysML 언어 | 시스템 모델링 전용 표준 언어 | 문법 간소화 및 표현력 강화 |
| API 접근성 | RESTful API 및 DSL 지원 | 외부 툴 연계 자동화 강화 |
| 연산가능 모델 | 시뮬레이션 및 검증 자동화 가능 | Xtext 기반 파서 확장 지원 |
SysML v2는 텍스트와 시각 표현을 통합하며, 버전 관리, 협업, 검증 자동화를 본격 지원합니다.
5. 장점 및 이점
| 장점 | 설명 | 기대 효과 |
| 오류 감소 | 일관된 모델 기반 설계 | 요구-설계 불일치 방지 |
| 개발 효율성 향상 | 반복 설계/재사용 구조화 | 설계 시간 단축 |
| 협업성 강화 | 다학제 협업 모델 공유 | 팀 간 커뮤니케이션 개선 |
MBSE는 우주항공, 국방, 제조, 자동차 등 복잡한 하드웨어-소프트웨어 시스템 개발에서 효과를 입증받고 있습니다.
6. 주요 활용 사례 및 고려사항
| 분야 | 활용 사례 | 고려사항 |
| 항공우주 | 무인 항공기, 위성 시스템 개발 | MIL-STD 및 검증 요구 연동 필요 |
| 자동차 | 자율주행 시스템 기능 설계 | 기능 안전성 표준(ISO 26262) 연계 |
| 산업 자동화 | 스마트팩토리 제어 시스템 모델링 | 실제 OT와의 동기화 방식 설계 필요 |
도입 시 도구 간 호환성, 기존 문서 자산 통합, 전문가 확보 등이 고려되어야 합니다.
7. 결론
MBSE는 시스템 복잡성이 증가하는 현대 산업 환경에서 필수적인 설계 및 개발 전략으로, SysML v2와 같은 표준의 진화는 MBSE의 실용성과 기술적 확장성을 크게 향상시키고 있습니다. 통합된 모델 기반 접근 방식은 요구사항부터 검증까지 일관된 엔지니어링 프로세스를 가능하게 하며, 디지털 트윈, PLM, DevOps와 같은 기술과도 긴밀하게 연계될 수 있습니다. 앞으로 MBSE는 시스템 중심 제품 개발의 핵심 기반이 될 것입니다.