[논문]AddSIM 환경에서의 사용자 코드 동적 검증 방법론

양지용; 최창범

doi:10.9709/jkss.2019.28.1.041

AddSIM 환경에서의 사용자 코드 동적 검증 방법론
Dynamic Verification Methodology of User Code in AddSIM Environment 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.28 no.1, 2019년, pp.41 - 47

양지용 (한동대학교 정보통신공학) , 최창범

초록
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국방 시뮬레이션은 여러 무기체계를 실험하고 그 효용성을 평가하기 위해 활발히 사용된다. AddSIM 환경의 경우 국방 시뮬레이션에서 다루는 무기체계들을 보다 통합적인 관점에서 지원하기 위해 고안된 시뮬레이션 프레임워크로 재사용성과 확장성을 고려하여 설계되었다. AddSIM에서 사용되는 모델의 경우 기본 모델 구조에 대한 정보와 실제 무기 체계의 설계를 위해 사용되는 사용자 코드 영역에서의 검증이 통합적이며 정확한 시뮬레이션을 위해 필요하다. 따라서 본 논문에서는 AddSIM에서 사용되는 모델들에 대한 완전성을 위해 사용된 동적 검증 방법에 대해 설명한다. 사용자 코드 동적 검증 방법에 대해서는 명세 기법과 검증을 위한 알고리즘에 대해 설명한다. 또한, 검증 명세 기법 및 알고리즘을 바탕으로 구현된 동적 검증기 프로토타입에 대해 소개하며, 사례 연구에서는 AddSIM 환경에서 구현된 시뮬레이션 예제를 바탕으로 수행한 검증 결과를 분석한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Defense simulation is actively used to test various weapon systems and evaluate their effectiveness. The AddSIM environment is a simulation framework designed to support the weapon systems dealt with in defense simulation from an integrated point of view and is designed for reuse and scalability. Models used in AddSIM require base model structure fidelity and verification of user code area. Therefore, this paper describes the dynamic verification method used for completeness of models used in AddSIM. For the dynamic verification of user code, the specification method and the verification algorithm are described. Also, we introduce the prototype of the dynamic verifier implemented based on verification specification method and algorithm. The case study analyzes the verification results based on the simulation example implemented in AddSIM environment.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Pseudo-code requirements specification template
그림 Fig. 2. Dynamic Verification DEVS Model
그림 Fig. 3. Dynamic Verification of Single AddSim Model
표 Table 1. Components of the Dynamic Verification Requirements Specification Model
그림 Fig. 4. Dynamic Verification of Multiple AddSim Models
그림 Fig. 5. Schematic of AddSIM’s Dynamic Verification
그림 Fig. 6. Scenario of simulation example
그림 Fig. 7. Requirement 1 Verifier Model
그림 Fig. 9. Verification execution result
그림 Fig. 8. Requirement 2 Verifier Model

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 AddSIM의 동적검증기에 대한 사례 연구로 AddSIM의 시범 시제를 대상으로 검증을 수행한 사 례를 소개한다. AddSIM의 시범 시제는 아군 레이더가 감지한 적 항공기를 아군 미사일 발사기와 미사일을 활용하여 요격하는 시나리오로 구성되어 있다.
본 연구에서는 AddSIM 환경에서 사용자가 개발한 시뮬레이션 모델이 시뮬레이션 모델의 요구사항에 부합하는지 확인하는 방법으로 동적 검증 방법(Dynamic Verification)을 적용한 AddSIM 동적 검증기에 대하여 소개한다. AddSIM 동적 검증기는 AddSIM 환경의 특징을 활용하여 AddSIM 을 활용한 시뮬레이션에서 이벤트를 추출하여 사용자가 개발한 시뮬레이션 모델의 구현이 요구사항에 부합하는 지 확인한다.
따라서 동적 검증을 수행하기 위해서는 시뮬레이션 모델이 실행되는 과정에서 발생하는 시뮬레이션 이벤트를 검출하여 이를 바탕으로 검증을 수행해야 한다. 본장에서는 AddSIM 환경의 시뮬레이션 모델로부터 시뮬레이션 정보를 추출하는 방법과 이를 바탕으로 시뮬레이션 검증을 수행하는 방안에 대하여 제안한다.

제안 방법

본 연구에서는 AddSIM 환경에서 사용자가 개발한 시뮬레이션 모델이 시뮬레이션 모델의 요구사항에 부합하는지 확인하는 방법으로 동적 검증 방법(Dynamic Verification)을 적용한 AddSIM 동적 검증기에 대하여 소개한다. AddSIM 동적 검증기는 AddSIM 환경의 특징을 활용하여 AddSIM 을 활용한 시뮬레이션에서 이벤트를 추출하여 사용자가 개발한 시뮬레이션 모델의 구현이 요구사항에 부합하는 지 확인한다.
Fig. 6에서 볼 수 있듯이 시뮬레이션이 수행되는 과정에서 검증해야 할 요구사항으로 적 비행체를 요격하기 위하여 지대공 미사일이 발사되는 상황에서 시범 시제에 서 회피기동을 수행 여부 또는 특정 시간 내에 적 항공기 를 탐지하고 이에 대한 적절한 대응을 수행하는지를 확 인하기 위한 검증을 수행하였다.
공통모의환경인 AddSIM은 AddSIM환경 안에서 실행 할 수 있도록 지원하는 시뮬레이션 코드와 사용자의 확장성을 제공하기 위해 제공하는 사용자 코드를 기술하여 시뮬레이션 모델을 개발한다. 이때 자동으로 생성되는 시뮬레이션 코드의 경우를 제외하고 사용자가 작성하는 사용자 코드의 경우 시뮬레이션의 완전한 동작을 보장하기 위하여 필수적으로 검증을 수행해야 한다.
그리고 M&S에 대한 개발주기(lifecycle)과 함께 시행되는 V&V(Verification & Validation) 절차 즉, 평가 절차에 대해서도 제안하였다.
동적 검증은 실행 중인 프로그램을 대상으로 실행 중에 발생하는 사건들을 토대로 대상 프로그램이 요구사항에 부합하는지 검증을 수행하는 것을 뜻한다. 동적 검증은 동적 검증 대상 내에 정보를 추출할 수 있는 탐침(Probe)을 추가하고 사건과 사건 발생 시점을 토대로 검증을 수행한다. 양지용 등(2017)은 시뮬레이션 모델에 대한 동적 검증에 대한 전반적인 개념에 대해 소개하였으며, 최재웅 등(2017)은 DEVS 형식론 기반의 동적 검증 방법론을 제시하였다.
본 연구에서 AddSIM 모델을 검증하기 위해 사용한 방식은 시뮬레이션 코드 내에 탐침코드를 삽입하여 시뮬 레이션 중에 발생하는 이벤트를 모니터링하는 방법과 AddSIM 환경에서 제공하는 저널링 DB로부터 시뮬레이션 정보를 불러들여 검증하는 방법을 제안하였다. 탐침 코드의 경우 도메인의 이해와 해당 모델 자체의 이해를 필요로 하기 때문에 모델 개발자가 필요에 따라 삽입하는 방식으로 수행되며, 저널링 DB의 경우 요구사항 명세 템플릿 기반으로 생성된 동적 검증기 모델을 활용하여 검증을 수행하였다.
소프트웨어를 대상으로 진행하는 V&V에 대해 보다 상세한 분류를 하며 정확한 V&V를 위한 통합적인 프로세스에 대해 정립하였다.
AddSIM의 시범시제가 요구사항 1을 만족시키지 못했음을 출력하고 있다. 이는 시뮬레이션 시간 9 이내에 적 항공기를 레이더가 탐지 못했음을 의미하며 시범시제의 소스코드를 내의 결함을 발견하여 이를 수정하였다
3에서의 실선은 AddSIM 환경과 동적검증기의 초기화 및 시뮬레이션 모델 생성을 나타내며 점선은 AddSIM 환경에서 발생한 이벤트들을 나타낸다. 이들 정보를 바탕으로 동적 검증기는 생서된 시뮬레이션 모델로부터 발생 한 사건들에 대하여 검증을 수행한다. 이외에 AddSIM의 동적검증기는 다수의 시뮬레이션 모델에 대해서 검증 가능하다.
국방 시뮬레이션의 경우 소요제기 시에 다양한 수준에서 대상 시스템을 모의하기 때문에 다양한 수준에서 시뮬레이션이 설계될 수 있다는 문제가 있다. 이를 극복하기 위한 방안으로 제안된 AddSIM은 모듈형 시뮬레이션 프레임워크로써 국방에서 사용되는 무기체계들에 대해 기본 구조(Base System)를 제공하며, 이를 바탕으로 시뮬레이션 모델을 설계한다. 따라서, 국방 시뮬레이션을 수행하기 위해 사전에 고안된 모델들을 재사용하거나 혹 은 수정하여 사용함으로써 높은 재사용성을 보장하고 같은 형식론과 구조 안에서 논의되는 모델들의 상호 연동 성을 갖출 수 있다.
일반적으로 시뮬레이 션을 수행하는 경우 시뮬레이션 결과를 분석하기 위하여 시뮬레이션 시간과 해당 시뮬레이션 시간에 발생한 이벤트에 대하여 저장한다. 이를 활용한 방법하여 저장된 데이터로부터 발생한 이벤트를 추출하고 이를 기존의 동적 검증 모델에 입력을 활용하여 검증을 수행한다. 이상의 검증 방법을 활용하여 AddSIM의 동적검증을 수행하는 절차는 다음과 같다.
1에서 정의한 템플릿은 시뮬레이션 모델이 실행하는 도중에 입력/출력 사건의 데이터가 특정 조건의 만족 여부를 확인해야 한다는 것을 의미하며 이를 확인하는 DEVS 명세를 생성할 수 있다. 즉, AddSIM 내에서 동작 하는 모델에 특정 상태를 표현하기 위해 사용되는 변수를 추적하기 위해 DEVS 형식론을 기반으로 구성된 모델에 매 시뮬레이션 시간에 따라 해당 변수의 값 변화를 확인하면서 의사코드 템플릿의 조건에 맞게 실행되는지 혹은 값이 변화하는 지를 확인한다. 연산자와 피연산자를 활용하여 대상의 속성을 기술하고 속성의 연산을 정의함으로써 어떤 방식으로 검증을 수행할지 결정한다.
본 연구에서 활용하는 DEVS형식론 기반의 동적 검증 요구사항 명세 방법은 입력 사건과 출력 사건 사이의 관계에 대하여 검증 대상 시뮬레이션 모델의 상태를 고려하여 명세를 수행한다. 즉, 검증 대상 시뮬레이션 모델이 가져야 할 상태에 대하여 DEVS 형식론의 원자모델의 상태로 기술하고 입력된 사건에 따라 상태 천이를 정의하고 반드시 관측해야 하는 데이터가 관측되는지 여부를 확인하여 검증을 수행한다. 이를 돕기 위하여 AddSIM의 시뮬레이션 모델의 동적검증을 위한 템플릿은 특정 변수 (Target attribute), 연산자(Operator), 피연산자(Operand), 시간 제한조건(Time constraint), 그리고 결과(Result)으로 정의할 수 있다.
본 연구에서 AddSIM 모델을 검증하기 위해 사용한 방식은 시뮬레이션 코드 내에 탐침코드를 삽입하여 시뮬 레이션 중에 발생하는 이벤트를 모니터링하는 방법과 AddSIM 환경에서 제공하는 저널링 DB로부터 시뮬레이션 정보를 불러들여 검증하는 방법을 제안하였다. 탐침 코드의 경우 도메인의 이해와 해당 모델 자체의 이해를 필요로 하기 때문에 모델 개발자가 필요에 따라 삽입하는 방식으로 수행되며, 저널링 DB의 경우 요구사항 명세 템플릿 기반으로 생성된 동적 검증기 모델을 활용하여 검증을 수행하였다.

이론/모형

본 연구에서 활용하는 DEVS형식론 기반의 동적 검증 요구사항 명세 방법은 입력 사건과 출력 사건 사이의 관계에 대하여 검증 대상 시뮬레이션 모델의 상태를 고려하여 명세를 수행한다. 즉, 검증 대상 시뮬레이션 모델이 가져야 할 상태에 대하여 DEVS 형식론의 원자모델의 상태로 기술하고 입력된 사건에 따라 상태 천이를 정의하고 반드시 관측해야 하는 데이터가 관측되는지 여부를 확인하여 검증을 수행한다.
양지용 등(2017)은 시뮬레이션 모델에 대한 동적 검증에 대한 전반적인 개념에 대해 소개하였으며, 최재웅 등(2017)은 DEVS 형식론 기반의 동적 검증 방법론을 제시하였다. 본 연구에서는 최재웅 등(2017)의 연구 결과를 바탕으로 DEVS 형식론 기반의 동적 검증 방법론을 AddSIM에 적용한다.

성능/효과

AddSIM 환경은 개발된 시뮬레이션 모델을 활용하여 사용자가 기술한 시나리오를 바탕으로 시뮬레이션을 구성하고 이를 실행한다. 따라서 AddSIM 모델의 동적 검 증을 수행하기 위해서는 AddSIM에서 제공하는 기능을 활용한 방법과 시뮬레이션 모델로부터 정보를 검출하는 방안을 활용할 수 있다. AddSIM은 자체적으로 시뮬레이션 모델에서 발생하는 모든 정보를 저장하는 저널링 (Journaling) DB를 활용한 동적 검증과 탐침 코드(Probe Code)를 활용한 동적 검증으로 구분할 수 있다.

후속연구

제안하는 방법의 경우 기본적으로 동적검증을 수행하는 모델은 하나의 요구사항에 대해서만 검증을 수행할 수 있으며, 여러 요구사항에 대해 검증하고자 하는 경우 각 요구사항에 해당하는 검증 모델을 생성하여 실행할 수 있어 추후 연구로는 모델 간 연동에 대한 검증과 AddSIM 환경에서 이뤄질 수 있는 통합적인 정적 검증에 대해 진행한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	DEVS 형식론이란?	Zeigler, 1976). DEVS 형식론은 목표 시스템을 단위 요소 별로 나누고 이를 기 반으로 각각의 모델을 만들고 조합하는 과정을 거쳐 전 체 시스템을 표현하는 시뮬레이션 형식론이다. DEVS 형식론에는 시스템 단위 행동을 정의하기 위한 원자모델 (Atomic Model)과 여러 모델들을 조합하여 새로운 모델 을 구성할 수 있는 결합모델(Coupled Model)이 있다.
	AddSIM 환경의 시뮬레이션 시행 시 고려해야 하는 점은?	따라서 시뮬레이션 검증을 위해서는 시뮬레이 션 모델이 발생시키는 사건에 대하여 특정 시간과 데이 터에 대한 명세 방법을 활용해야 한다. 하지만 사용자가 무수히 많은 데이터와 발생 시간과의 조합을 명세할 수 없기 때문에 시스템의 상태와 관찰에 대한 방안을 활용 한 명세 방안을 고려해야 한다.
	M&S를 활용할 때 발생하는 문제는?	특별히 국방 분야 와 같이 다수의 체계가 사용되는 환경에서는 시뮬레이션 기술이 유용하게 사용될 수 있다. 이에 반하여 M&S를 활용하기 위하여 매번 새로운 시뮬레이션을 설계하는 과 정은 큰 비용과 시간이 투입되어야 하는 문제가 있다. 이 에 따라 국방과학연구소에서는 모델링 비용 및 시뮬레이션 모델 개발 비용 절감을 위하여 재사용성과 확장성을 갖춘 국방 공통모의환경인 AddSIM을 제안하였다(Oh, 2014).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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