무기체계 소프트웨어 개발 시 수행하는 신뢰성 시험은 크게 정적 검증과 동적 검증으로 구분된다. 정적 검증에서는 소프트웨어 코드를 수행시키지 않고 코딩 규칙 점검, 취약점 점검, 소스 코드 메트릭 점검을 수행하고, 동적 검증에서는 요구 사항을 기반으로 실제 소프트웨어를 실행시켜 기능을 검증하고 코드 실행률을 측정한다. 이러한 정적/동적 검증의 목적은 소프트웨어에 존재하는 결함을 발견하기 위한 것이다. 그러나 현재의 무기체계 소프트웨어 신뢰성 시험만으로는 여전히 탐지할 수 없는 결함들이 존재한다. 본 논문에서는 소프트웨어에서 발생할 수 있는 결함에 대해 무기체계 신뢰성 시험의 정적 검증과 동적 검증으로 탐지를 할 수 있는지를 사례실험을 통하여 분석 한다. 그 결과로 현재의 정적 검증과 동적 코드 커버리지 측정에서 더 나아가 무기체계 신뢰성 시험, 특히 동적 시험의 개선방안으로 연결하고자 한다.
국방 분야의 무기체계 내장형 소프트웨어(embedded software)는 그 규모와 복잡도가 증가함에 따라 소프트웨어 품질이 매우 중요하게 인식되고 있으며, 고객 또한 소프트웨어 품질 및 신뢰성 시험 활동에 대해 높은 요구사항을 제시하고 있다. 최근 "무기체계 내장형 소프트웨어 획득 및 관리 실무 지침서(방위사업청 지침, 2011.11.30)"가 명문화되었으며, 이 지침서 내에도 소프트웨어 신뢰성 시험을 강조하고 있다. 그러나 업계에서는 소프트웨어 신뢰성 시험에 대한 개발 단계의 테스트 설계 활동이 체계적으로 수행되지 않고 있으며, 테스트 설계 활동에서 테스트 설계 기법을 제대로 활용하고 있지 못하고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 테스트 설계 활동과 테스트 설계 기법을 소개한다. TMMi 및 ISTQB 지식체계에서 제시하고 있는 테스트 설계 기법을 기반으로 실제 무기체계 내장형 소프트웨어의 테스트 시 적용하였던 테스트 설계 기법을 소개하고, 테스트케이스를 효과적으로 도출할 수 있는 방법을 제안한다.
최근 세계 자동차 업계는 AUTOSAR 소프트웨어 플랫폼 표준을 제정하여 소프트웨어의 신뢰성과 재사용성을 향상키고 있다. 그러나 테스트 시스템 및 테스트 프로세스의 신뢰성 확보와 테스트에 소요되는 기간 단축을 위하여 테스트의 표준화 및 자동화가 절실하다. 특히 RTE 및 베이직 소프트웨어 모듈은 표준화를 만족하는 설계 도구를 사용함으로써 최소한의 신뢰성이 보장되지만, 여전히 응용 소프트웨어 컴포넌트에 대해서는 철저한 테스트가 필요하다. 본 논문에서는 표준화된 AUTOSAR 설계 정보를 이용하여 소프트웨어 컴포넌트의 유닛 테스트를 위한 테스트 시스템의 생성 및 테스트 케이스 생성 자동화 방법을 제안하였으며, 테스트 시스템은 TTCN-3 테스트 표준을 적용하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 적용함으로써 차량 소프트웨어의 개발 기간 단축 및 신뢰성을 향상시킬 수 있었다.
최근 IT 산업은 국방, 항공, 자동차, 의료와 같은 전통 산업분야와 서로 융합하는 추세이다. 그러므로 시스템의 하드웨어를 주로 담당하는 임베디드 소프트웨어는 높은 신뢰성, 가용성, 유지보수성이 보장되어야 한다. 이를 위해 최근 COTS (Commercial Off The Shelf) 하드웨어 컴포넌트 기반 임베디드 소프트웨어를 개발하는 추세이다. 그러나 이러한 개발방법에는 일반적 소프트웨어 결함 외에 하드웨어와의 상호작용에 기인하는 결함이 추가적으로 발생할 수 있다. 이를 연동결함(Linkage Fault)라고 정의한다. 이는 발생 빈도가 낮음에도 불구하고 전체 시스템의 중단을 야기할 정도로 위험하다. 본 논문에서는 COTS 하드웨어 컴포넌트 기반 임베디드 소프트웨어 개발 시 이러한 연동결함의 발생을 고려한 신뢰성 모델을 제안한다. 또한 제안된 모델의 타당성을 분석하기 위해 베이지안 분석과 마코프 체인 몬테카를로 방법으로 계산한 베이즈 요인을 이용한다. 끝으로 IT 융합 분야의 실제 데이터를 활용하여 제안된 모델의 이론적 결과를 뒷받침한다.
Gompertz 성장곡선에 기반한 기존의 소프트웨어 신뢰성 성장모델들은 모두 대수형이다. 대수형 Gompertz 성장 곡선에 기반한 소프트웨어 신뢰성 성장 모델들은 모수 추정에 어려움을 갖고 있다. 그러므로 본 논문은 로지스틱형 Gompertz 성장곡선에 기반한 신뢰성 성장 모델을 제안한다. 13개의 다른 소프트웨어 프로젝트로부터 얻은 고장 데이터를 분석하여 그 유용성을 검토하였다. 모델의 모수들은 변수변환을 통한 선형희귀분석과 Virence의 방법으로 추정되었다. 제안된 모델은 평균 상대 예측 오차에 기반하여 성능을 비교하였다. 실험 결과 제안된 모델은 대수형 Gompertz 성장 곡선에 기반한 모델보다 좋은 성능을 보였다.
기술의 발전에 따라 첨단무기체계인 군용항공기는 전투임무 수행시 내장형소프트웨어(Embedded Software)를 통해 기체내의 항공전자 장치, 항법장치, 조종장치 등의 물리적 기계적 움직임을 제어하고 있으며, 내장형 소프트웨어의 비율은 점점 증가하고 있다. 기체의 물리적 기계적 움직임이 내장형 소프트웨어에 의해 제어 되기 때문에 군용항공기의 전투능력 보존과 국방 목적의 수행을 위해선 먼저 내장형 소프트웨어 고유의 특성을 만족하고, 나아가 소프트웨어 안전성, 신뢰성, 보안성을 확보하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 설계 단계에서 스케줄성에 대해 정형검증 하여, 내장형 소프트웨어의 실시간성, 결정성, 생존성을 보증하고, 이러한 과정을 통해 전체적인 소프트웨어 안전성, 신뢰성, 보안성을 향상시키는 방안을 연구하며, 추가로 2011년 발표된 항공 소프트웨어 표준인 DO-178C에서 요구하는 정형검증을 적용한 국내 감항인증 표준 제정의 확대방안을 연구한다.
현재까지 연구된 SRGM을 이용하여 정해진 시각에 수집된 테스트 데이터를 가지고 예상되는 소프트웨어 고장이나 잔존 에러수를 추정할 수 있다. 그러므로 소프트웨어 신뢰성 달성 정도 및 운용 단계에서 소프트웨어 신뢰도를 예측할 수 있다. 그러나 어느 모델을 선택하는가에 따라 신뢰도 평가는 달라질 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 에러제거 비용을 고려한 SRGM으로서 테스트 비용을 에러 검출 및 에러제거 비용까지도 고려한 SRGM을 제시하고자 한다. 또한 이를 이용하여 소프트웨어에 있는 잔존 에러수와 릴리즈 이후 신뢰도 값과 최적 릴리즈 시기를 추정하여 보다 더 정확한 신뢰성 평가를 할 수 있다.
본 연구에서는 소프트웨어의 출시 이후 주기적인 보수(periodic maintenance)를 고려한 출시 시기 결정 방법을 제시하였다. 출시시기 결정방법에 관한 연구는 소프트웨어의 신뢰성 확보, 사용자 편의성 등에 관한 연구와 더불어 중요한 연구 분야로 여겨지는 분야이다. 일반 적으로 소프트웨어는 출시 이후에도 패치(patch), 서비스팩(service pack)등을 통해 지속적인 보수가 이루어지기 때문에, 출시 이후의 보수를 고려하여 출시시기를 결정하는 방법론이 필요하다. 이를 위해, 출시 이후의 보수정책을 반영한 소프트웨어 신뢰성 성장 모형(software reliability growth model)을 도출하였다. 위 모형을 기반으로 하여 비용과 신뢰성에 근거한 소프트웨어 출시 시점을 결정해 보았다. 제시된 모형의 타당성을 검증하기 위해 예제를 통해 기존의 논문에서 제시되었던 결과들과 비교분석을 해 보았다. 본 연구의 결과는 기존 연구에서 고려되지 않았던 보수 정책을 고려함으로써, 보다 현실에 가까운 모형을 제시하였다는 점에서 의의를 찾을 수 있고, 출시 후 보수 시점, 보수 정책 등의 결정에도 기여할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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