[논문]함정 전투체계 표준화 설계 적용에 대한 연구

권기태

함정 전투체계 표준화 설계 적용에 대한 연구
A Study on the Standardization of the combat system software in battleship using Object-oriented Design 원문보기

권기태 (한화시스템 해양연구소 SW팀(해양))

본 논문에서는 과거 절차 지향적으로 개발 된 함정 전투체계을 표준화 된 새로운 전투체계 소프트웨어로 변화 시키는 방안을 제안한다. 최근 전투체계 소프트웨어는 새로운 장비의 추가와 기능 변경으로 수정이 빈번이 일어나고 있다. 이러한 확장성관련문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 객체 지향 프로그래밍 및 디자인 패턴을 사용하여 전투체계 소프트웨어를 확장성과 유지보유성이 우수한 소프트웨어로 변경하는 방법을 연구하고 실제로 전투체계 소프트웨어 중 교전 모듈에 적용하는 과정을 보여준다. 그리고 함정전투체계에 이러한 표준화를 적용할 경우 어떠한 효용성이 있는지에 대하여 알아본다.

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문제 정의

그 과정에서 클래스 작성 5대 원칙인 S. O. L. I. D 원칙을 적용하고자 노력하였다.
본 논문에서는 기존 함정전투체계 교전의 객체 지향적 프로그래밍을 통한 표준화로 효율성은 유지 및 개선하면서도 센서 무장의 의존성을 덜어내고 확장성과 보다 유지보수가 쉬운 교전 소프트웨어를 연구 및 개발함으로써 기존 함정 전투체계 개선을 연구해 본다.
본 논문에서는 방산 소프트웨어 중 수상함 전투체계에서 센서, 무장을 컨트롤하는 교전 소프트웨어를 표준화함으로써 수상함 전투체계의 무장, 센서 등의 변화에 대한 확장성과 유지보수성을 향상시키는 방안을 제시하고 그에 따른 효과를 분석하고자 한다.

제안 방법

그 외 리스코프 교체의 원칙(Liskov Substitution Principle), 의존 관계 역전의 원칙(Dependency Inversion Principle), 인터페이스 분리의 원칙(ISP : Interface Segregation Principle), 인터페이스 분리의 원칙(ISP : Interface Segregation Principle)을 참고하여 지키고자 노력하였다.
단일 책임 원칙(Single Responsibility Principle)을 적용하여 한 클래스안의 응집도를 높이고 다른 교전 클래스와의 결합도를 낮추어 독립성을 높였다. 한 클래스는 되도록 단일기능을 가지도록 하면서 재사용 및 유지보수에 유리하도록 클래스를 세분화 하였다.
먼저 교전 소프트웨어를 객체 지향적으로 표준화하기 위해 추상화 과정을 통해 클래스 작성을 세분화 하였고 기존 작전성분별로 구성된 모듈을 객체 중심 구성으로 fig.1 과 같이 변경하였다.
위협정보, 표적정보 같이 많은 정보들을 관리하며 킷값으로 바로 접근할 필요가 있는 정보는 MAP STL을 활용하여 관리하도록 변경하였다. 자원관리 자료구조는 MAP과 LIST를 활용하여 구현하여 효율을 높였다.
위협정보, 표적정보 같이 많은 정보들을 관리하며 킷값으로 바로 접근할 필요가 있는 정보는 MAP STL을 활용하여 관리하도록 변경하였다. 자원관리 자료구조는 MAP과 LIST를 활용하여 구현하여 효율을 높였다.
최근 소프트웨어 신뢰성에 대한 요구와 툴의 상용 툴의 개발로 검증을 위해 정적시험, 동적시험을 상용 툴로 수행하였으며 클래스 및 함수가 절차 지향적에서 객체지향으로 바뀌면서 간단명료해졌기 때문에 보다 낮은 복잡도와 쉬운 검증이 이루어 질 수 있었다. 최종적으로 시뮬레이터 환경에서 테스트를 마치고 상용 신뢰성 툴로 검증을 마친 표준화된 교전 소프트웨어를 개발하였다.
추상팩토리 디자인 패턴을 적용하여 전체 교전 클래스를 구성하였고 자함 정보 클래스 같은 오직 하나만 존재하도록 보장되어야 하는 객체를 식별하여 싱클턴 디자인 패턴을 적용하여 단일성을 보장하였고 특정 값 변경이 일어날 경우 다른 클래스에 즉시 알릴 필요가 있는 클래스는 옵저버 클래스들을 등록하여 값 변경 시 옵저버 등록된 추종 클래스에서 이벤트 처리가 일어나도록 하였다.
클래스 식별 후 디자인 패턴 중 생성패턴 추상팩토리(Abstract Factory), 싱글턴(Singleton)을 활용하였고 행위패턴은 옵저버(Observer) 패턴을 적용하였다.
개방 폐쇄 원칙(Open Close Principle)을 적용하여 센서, 무장의 확장성을 고려한 설계가 되도록 하였다. 하드웨어 추가 시 최소한의 변경으로 기능이 동작하도록 센서, 무장의 속성을 일반화 및 속성을 파일로 읽어 들일 수 있게 설계하여 파일수정만으로 센서, 무장의 추가, 변경, 제거에도 코드 수정되지 않도록 기본 설계하였다.
함정전투체계 교전 소프트웨어를 표준화 설계는 절차 지향적 설계에서 객체 지향적 설계의 변경을 위해 기본적인 캡슐화(encapsulation), 상속(inheritance), 다형성(polymorphism) 과 같은 객체지향의 기본개념을 적용하고 객체별 클래스로 세분화, 디자인 패턴적용, 기존 자료구조를 검증된 STL을 상황에 맞게 적용하여 안정적이고 더 나은 성능을 내도록 적용하였다.

이론/모형

개방 폐쇄 원칙(Open Close Principle)을 적용하여 센서, 무장의 확장성을 고려한 설계가 되도록 하였다. 하드웨어 추가 시 최소한의 변경으로 기능이 동작하도록 센서, 무장의 속성을 일반화 및 속성을 파일로 읽어 들일 수 있게 설계하여 파일수정만으로 센서, 무장의 추가, 변경, 제거에도 코드 수정되지 않도록 기본 설계하였다.

성능/효과

각 기능 시험은 입력 값을 주고 출력 값을 확인 하는 단위테스트를 거친 후에 지속적인 디버그 후 전체 시뮬레이터 환경에서 최종 동작함을 확인 하였다.
본 연구를 통해 표준화된 함정전투체계 교전 소프트웨어를 통해 신규 무장, 센서의 추가, 장비의 기능변경 등에도 소프트웨어 수정이 최소화하면서 유지보수는 더욱 용이하게 할 수 있었다. 향후 다른 함정전투체계 내의 소프트웨어도 표준화 하는데 본 연구가 도움이 될 것이며 향 후 유지보수 측면과 최근 중요성이 부각되고 있는 소프트웨어 신뢰성 시험과 관련된 측면에서의 시간과 비용적 측면에서 얼마나 효과적이었는지에 대한 연구도 추가로 진행할 예정이며 앞으로 함정전투체계 표준화에 대한 연구를 계속해서 해 나갈 예정이다.

후속연구

본 연구를 통해 표준화된 함정전투체계 교전 소프트웨어를 통해 신규 무장, 센서의 추가, 장비의 기능변경 등에도 소프트웨어 수정이 최소화하면서 유지보수는 더욱 용이하게 할 수 있었다. 향후 다른 함정전투체계 내의 소프트웨어도 표준화 하는데 본 연구가 도움이 될 것이며 향 후 유지보수 측면과 최근 중요성이 부각되고 있는 소프트웨어 신뢰성 시험과 관련된 측면에서의 시간과 비용적 측면에서 얼마나 효과적이었는지에 대한 연구도 추가로 진행할 예정이며 앞으로 함정전투체계 표준화에 대한 연구를 계속해서 해 나갈 예정이다.

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