국내에서는 연구소와 학계를 중심으로 소규모 CPS 관련 연구가 이루어지고 있으며, 아직까지 국방 분야 및 몇몇 소수 응용분야에 부분적으로 적용이 되고 있다. CPS 관련 기술 개발 현황은 분야별로 차이가 있겠지만 대부분 초기단계에 머물러 있다[7]. 각 기술 분야별로 CPS 기술 개발을 소개하자면, 자율제어 시스템 개발이라는 공통 목표로 여러 IT 업체들이 다양한 도메인에 적용될 수 있는 공통 기술 개발을 진행하는 단계이며, 제조업체들은 도메인에 특화된 전자 및 제어 기술에 IT 기술을 융합하는 형태로 개발을 진행하고 있다. 특히, 중소기업에서는 제조업 도메인(자동차, 조선, 항공 등)을 위주로 분야별 특화된 모델링 및 시뮬레이션 기술을 개발해서 생산 시스템의 효율을 증진한다.

CPS 기술 표준화 부분은 한국정보통신기술 협회(TTA)의 기술 표준화 PG609에서는 “사이버-물리시스템(CPS)” 프로젝트 그룹을 신설하고 2010년부터 표준화 과제를 제안하고 있다[8].

이와 같은 추세로 2019년 CPS 관련 기술의 시장 규모는 147,440 억 원으로 추산된다[9]. 따라서 국내에서 적용되는 CPS 관련 기술이 신뢰성 있는 소프트웨어 파워를 갖기 위해선 CPS 기술표준의 도입이 시급하다.

따라서 본 논문은 CPS를 구성하는 관련기술을 설명하고 의료용 CPS 평가 모델을 CPS 평가 모델의 분류방법과 기술적인 분류방법, 선정 카테고리별 중요도 순으로 분류, 병합하는 방법으로 여러 표준의 카테고리에 복합적으로 적용되는 의료용 CPS 평가 모델을 제안한다.

CPS의 평가 시스템을 기반하는 의료 도메인은 의료용 소프트웨어의 신뢰성을 지원하기 위해 대상 시스템 내에 포함되는 물리시스템, 컴퓨팅 시스템 및 대상 시스템을 둘러싸고 있는 환경까지 포함한 System of Systems를 개발할 수 있는 기술이다[11].

물리적인 측면으로 운영 중인 시스템의 신뢰성을 보장하기 위해 자율제어 기술을 활용하는 방법이다. 기존의 시스템 제어가 인간의 의사 결정에 컴퓨터(Cyber System)를 활용하고 다시 전자 및 제어 기술로 물리시계(Physical System)를 제어하는 방식이라면, CPS는 인간의 관여를 최소화하고, 컴퓨터를 중심으로 물리세계를 제어하는 자율제어 시스템 표준이 필요하다. 컴퓨터 과학 분야에서 발전해온 네트워크/분산컴퓨팅, 상황인지, 인공지능, 실시간 컴퓨팅을 기반으로 가상시스템 구축이 가능하며, 이러한 가상시스템은 물리세계와 밀접하게 연동되고 이를 제어한다[12].

대규모 CPS는 다양하게 분산된 이종의 시스템을 위한 CPS 통합 연동 기술이다[13]. CPS의 시스템 간 연동을 위한 네트워크 기술에 기초해 각 산업 도메인별 상호운용성을 보장하기 위하여 시스템들 간의 데이터 연동을 지원할 수 있는 사물인터넷(IoT) 통신 미들웨어 기술로서 개발되고 있다.

특히, 대규모 CPS는 스마트교통, 스마트국방, 스마트빌딩 등과 같이 인프라 규모의 대규모(Large-Scale)성을 가진다. 또 대규모 CPS는 독자적인 운용이 가능한 많은 수의 소규모(Small-Scale) CPS 시스템들이 유기적으로 통합 운영되어 하나의 대규모 시스템처럼 운용되는 System of Systems의 형상을 가지며 이들 시스템들 간의 높은 신뢰성을 보장한다.

본 연구에서 제안하는 CPS 평가 모델은 의료용 소프트웨어에 대하여 여러 국제 표준을 규격화 했는지를 큰 범위에서 CPS Concern으로 정의하며, 표준의 세부적인 카테고리를 Technical Concerns로 분류했다. 이와 같은 방식은 이전까지 동일한 모델에서 구분지을 수 없었던 여러 표준들의 카테고리를 일괄적으로 표기하며, 관련된 카테고리간의 연결성과 중요도를 한눈에 파악할 수 있는 모델이다. 하지만 이와 같은 모델의 구조상 각 표준별로 나타내는 카테고리의 정량화된 기준치와 표준기구간 주요논점이 다르기에 필연적으로 발생하는 문제가 있다.

따라서 본 연구에서 제시하는 모델은 <그림3>와 같이 특정 영역의 카테고리를 항목의 밀접성 별로 연결하여 특정 영역의 군을 생성한 후, 각각의 카테고리 군끼리의 Concern을 분석하여 분류하는 방식을 제시한다.

CPS Concern 별로 새롭게 구성된 카테고리 군을 <표4>과 같이 Technical Concerns에 맞추어 구성한다면, 각 표준별로 상이한 요구사항을 새로운 기준으로 정립할 수 있다. 이는 의료용 소프트웨어 개발의 새로운 기준이 될 수 있으며, 클라이언트(의료기관)가 소프트웨어 선택에 있어 절대적인 툴이 될 수 있다.

또, 물리적인 환경의 데이터를 정보로 가공하여 컴퓨터와 인터넷 등의 가상의 환경을 구성하는 CPS의 특성상 IEC, IHE 등과 같은 의료 표준에서 정의하는 의료 장비, 소프트웨어의 기준과 산업 표준의 간극은 분명히 존재한다. 산업이 발전하고 융합됨에 따라 생성되는 규약이 다양해지는 만큼 기존의 의료용 도메인을 기반으로 하는 CPS 평가 모델은 분명히 필요하다. 하지만 Technical Concerns으로 표준을 분류해도 카테고리 별로 분류된 Concerns가 동일할 수 있다.이는 특징 별로 카테고리를 분류하는 방법에 있어 표준 규약별 가장 세밀한 부분이다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 연구는 Technical Concerns 별로 Critical Point 라는 개념을 도입했다. 이는 기존에 소프트웨어 품질평가 툴에서 표준별, 카테고리 내부에 규약항목으로 정의되어 있는 부분의 중요도를 표기하기 위한 방법이었다. 결과적으로 본 연구에서 도입한 중요도(Critical Point)는 규약 항목의 중요도를 표기하는 것이 아니라, Technical Concerns으로 분류된 카테고리 간의 내용으로 중복되거나 비슷한 부분, 정의하는 기술이 다르지만 동일한 Concerns 부분, 등을 분류할 수 있다. 본 연구는 서로 다른 분야의 표준규약들을 CPS 평가 모델의 분류방법과 기술적인 분류방법, 선정 카테고리 별 중요도 순으로 분류, 병합하는 방법을 선정했으며, 의료 도메인을 기반으로 하여 기존에 정의된 표준 규약을 서로 연계하고 여러 표준의 카테고리에 복합적으로 적용되는 의료용 CPS 평가 모델을 제안한다.