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제어 시스템의 오류 잡는 파수꾼

[제8회 파퓰러사이언스 선정 10대 과학자] BRILLIANT10 -MATHEMATICS-

내일은 오늘보다 더 나을 것이라는 게 파퓰러사이언스의 신조다. 현재의 환경문제와 경제 문제를 생각하면 지나치게 낙관적으로 들릴지 모르지만 미국에서 가장 유망한 연구자들로 이루어진 파퓰러사이언스 선정 10대 과학자를 만나본다면 생각이 바뀔 것이다.

탕 쉬는 나노기술을 사용해 석유나 석탄보다 에너지 효율적이며 친환경적인 태양전지를 만들어 낼 것이다. 존 린은 RNA의 비밀을 풀어 인류의 건강문제 해결에 기여했다.

그들의 모습을 보면 밝은 미래를 꿈꿀 수 있다. 세계가 지금 큰 문제를 겪고 있다는 것은 인정한다. 하지만 이들 과학자의 뛰어난 능력으로 문제를 해결한다면 미래를 나쁘게만 볼 이유가 없다.


선정 이유: 항공, 철도, 자동차 여행을 보다 안전하게 해주는 소프트웨어 개발

이름: 안드레 플래처
나이: 30세
소속: 카네기 멜론 대학

기술혁신은 언제나 중요하게 여겨진다. 그것 없이 살아간다는 것은 상상할 수 없기 때문이다. 최근 소프트웨어 및 하드웨어의 발전으로 과거 아날로그 제어 기반의 시스템들이 사이버물리시스템(CPS; Cyber Physical System)으로 급속 전환되고 있다.

사이버물리시스템이란 컴퓨팅 기술과 제어라는 개념이 합쳐진 것이다. 즉 컴퓨팅 장치와 물리적 장치들이 피드백을 통해 물리적 프로세스를 제어하는 것.

문제는 사이버물리시스템의 안전성을 입증하는 것. 시스템이 갈수록 복잡해져 단순한 시행착오 방식의 실험은 심각한 오류를 야기할 수 있는 시스템 설계상의 문제들을 감지하지 못할 가능성이 크기 때문이다.



안드레 플래처의 키메라는 바로 이 같은 필요성에 의해 만들어진 소프트웨어다. 키메라는 사이버물리시스템의 치명적인 오류를 피할 수 있게 도움으로써 항공, 철도, 자동차 여행 등을 보다 안전하게 해준다.

현재 카네기 멜론 대학의 컴퓨터 공학자인 플래처는 독일에서 자랐으며, 숙달된 볼룸 댄서이기도 하다. "여러 댄스 토너먼트에서 우승도 했습니다. 하지만 컴퓨터에 매혹되면서 거기에 많은 시간을 들이게 됐지요."

지난 2006년 올덴부르크 대학 교수이던 그는 자동조종시스템의 고장 원인을 연구하기 시작했다. 그는 자동조종시스템의 검사환경이 그리 다양하지 않다는 것을 알고 키메라를 만들었다. 키메라가 사용된 대표적 사례는 연방항공청의 항공기 공중 충돌 회피 시스템.

이 시스템에 따르면 비행경로가 겹치는 2대의 근접한 항공기가 충돌하는 것을 막기 위해서는 2대의 항공기에 우회전을 지시한 후 이들 항공기가 모두 반원을 그리며 선회하면 다시 우회전을 시키는 것이다.

하지만 대기속도, 고도, 항로 등을 토대 삼아 키메라로 검증한 결과 이 시스템대로라면 항공기 간 충돌을 막지 못할 가능성이 약간이나마 있는 것으로 드러났다. 그래서 플래처는 키메라에 다른 시나리오를 입력했고, 결국 더욱 안전한 선회 기동방식을 도출해냈다.

그의 소프트웨어는 유럽 고속열차 시스템이나 자동차 순항장치 모델을 개선해 인명을 구할 것이다. "시스템에 10억 달러를 쓰기 전에 그 시스템이 제대로 작동하는지 확인해 보는 것이 좋습니다."

최근 소프트웨어 및 하드웨어의 발전으로 과거 아날로그 제어 기반의 시스템들이 사이버물리시스템(CPS; Cyber Physical System)으로 급속 전환되고 있다. 문제는 사이버물리시스템의 안전성을 입증하는 것이다.
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