과거에는 전투기나 탱크, 기타 복잡한 군사 시스템을 고도로 전문화된 소수 업체나 장인과 같은 사람에 의해 구축됐다. 하지만 이 같은 방식은 큰 비용과 오랜 개발 시간이 든다는 단점을 가진다. 최근 DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)는 처음 장소에서 올바른 시스템을 구축하기 위해 반도체 업계의 ‘correct by construction’ 프로세스와 유사한 방식으로 교체를 진행하고 있다.



수많은 발명가가 美 해병대의 새로운 수륙양용 보병전투차량 디자인 대회에 참가하기 위해 모였다. 이 디자인 경연대회는 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)가 오픈소스 소프트웨어의 개발 의뢰를 받아, 지난 1월 대중에게 공개했다. 벤더빌트 대학의 ISIS(Institute for Software Integrated Systems)는 이들이 도전할 수 있도록 엔지니어링 소프트웨어를 제공하는 중요한 역할을 맡았다.



핵심은 비용 저감과 개발 시간 단축
DARPA는 총 400만 달러의 상금을 내걸었으며, 이 대회는 개최된 첫 스테이지였다. DARPA의 AVM(Adaptive Vehicle Make) 프로그램과 오픈소스 소프트웨어는 이번 경쟁을 통해 기존의 디자인과 제조 프로세스를 변화시켜 새로운 군용 차량 개발에 따른 비용과 개발 시간을 줄이는 것을 목표로 한다.

디자인 설계를 위한 오픈소스 툴 제공
벤더빌트 대학이 발표한 보고서에 따르면 벤더빌트 대학은 VehicleFORGE의 선도 개발자가 포함된 AVM 프로그램에서 중요한 역할을 하며, 클라우드 기반의 협업 허브 디자이너는 프로젝트팀을 구성할 수 있다. ISIS는 META-X 프로젝트를 위한 선도 개발자와 통합 엔지니어에게 작성과 테스트 그리고 디자인 검증에 사용되는 오픈소스 툴을 제공한다. 그들은 CyPhy로 알려진 META-X 툴이 어떻게 연계되는지 판단하기 위해 각각의 디자인 컴포넌트 간의 상호 작용을 분석하는 소프트웨어를 포함했다. 또한 프로그램도 휠이나 베어링, 트랜스미션과 같은 디지털 설계를 위한 기본 구성 요소를 포함한 모델 라이브러리를 제공했다. 라이브러리는 엔지니어링과 기술 컨설팅 회사인 리카르도(Ricardo)에서 개발했으며, 컴포넌트의 테스트에 사용된다. 이번 대회를 위한 준비는 VehicleFORGE를 통해 벤더빌트가 참가팀에게 제공한다. 파운드리는 AVM의 다른 부분으로써, 최신 도구를 사용해 실제 차량에 디지털 모델을 설정하며, 펜실베이니아 대학의 Advanced Research Laboratory에 위치한다.



3가지 과제로 진행된 FANG 경연대회
DARPA는 Fast, Adaptive, Next-Generation Ground Vehicle를 위한 FANG 경연대회를 개최하고 있다. FANG은 최근 전투차량의 복잡성이 증가함에 따라 3가지 과제로 구성됐다. 첫 번째 과제는 2013년 1월 14일을 시작으로 4월 22일까지 100만 달러의 상금을 걸고 진행됐다. 이 과제는 파워 트레인과 엔진, 드라이브 트레인, 서스펜션 그리고 휠 또는 타이어를 포함한 디자인이다. 두 번째 과제는 또 다른 100만 달러 상금을 걸고 섀시와 장갑차 차체, 조정실 그리고 이와 관련된 서브시스템을 디자인하는 것이었다. 최종 과제는 전체 차량에 대한 최고의 디자인을 꼽아 2백만 달러를 수여했다.

200개 이상의 팀 참가
FANG을 주관하는 대행사는 개인이나 소규모 팀, 기업, 주요 방위 산업체가 디자인 경연대회에 참여할 수 있도록 심혈을 기울이고 있다. 발표된 자료를 보면 첫 과제에서 이미 200개 이상의 팀과 1,000명 이상의 참가자를 불러 모았다.

군사 제조는 반도체 프로세서로 이동 중
과거에는 전투기와 탱크 그리고 다른 복잡한 군사 시스템이 고도로 전문화된 소수에 의해 장인과 같은 프로세서를 거쳐 구축됐다. 이 과정을 거친 새로운 디자인은 다른 팀에 의해 디자인된 서브시스템으로 세분화됐다. 이러한 예비 디자인은 통합과 프로토타입, 테스트 과정을 거친다. 하지만 통합 시스템은 요구를 충족하는 것이 드물어, 그들은 성공할 때까지 프로세스를 반복해야만 했다. 이 방식은 비용이 많이 들 수밖에 없는 구조였다. 따라서 DARPA는 처음 장소에서 높은 트랙 기록을 기록한 바 있는 반도체 산업과 비슷한 방식의 ‘correct by construction’ 프로세스로 교체하는 것을 시도하고 있다.
샌딥 니마(Sandeep Neema) ISIS 수석 연구 과학자 및 메타 X 프로젝트 연구 책임자는 “이것은 생산 분야에서 디자인 분리를 가능하게 하는 기술 혁신의 일부분”이라며 “오늘날의 디자인은 완전한 생산 실행을 위한 통합된 능력을 갖춰 가게에서도 진행할 수 있다”고 말했다. 그는 “이 아이디어는 생산에서 전이적인 디자인으로 더 개방적인 전체 시스템을 혁신과 경쟁을 통해 만들 수 있다”고 덧붙였다.
ISIS의 컴퓨터 과학자와 엔지니어들은 더 넓은 맥락에서 노력하고 있다. 그들은 그것이 컴퓨터 모델링과 시뮬레이션, 모델 검증, 자동 합성이 엔지니어링 디자인의 다음 세대를 대표할 것으로 확신하고 있다.
ISIS 래리 하워드(Larry Howard) 선임 및 Vehicle FORGE 주임 연구원은 “우리는 정말 큰 변혁의 끝에 서있다”며 “AVM의 오픈 소스 툴에 대한 DARPA의 투자는 현재와 미래 세대의 엔지니어에게 민주적인 변화를 이끌 것”이라고 말했다.



유닛 비용 저감
제조는 헨리 포드(Henry Ford) 이후, 규모의 경제에 지배당하고 있다. 이를 이용하면 유닛을 생산하는 단위 비용의 대부분을 저가할 수 있다. ISIS 테드 밥티(Ted Bapty) 전기 공학 및 컴퓨터 과학의 상급 연구 조교수는 “독특한 시스템을 만들 때 새로운 패러다임은 대량 생산의 이점을 제공할 수 있다”고 설명했다.



진입 장벽 낮도록 유도
패러다임의 변화는 젊은 세대에 의해 채택돼야 할 것이다. 이 같은 목적으로 AVM 프로그램 중 하나인 MBARC(Model-Based Amphibious Racing Challenge) 학부 디자인 경연대회가 캘리포니아에 위치한 펜들턴 해군 신병 훈련소(Camp Pendleton Marine Corps)에서 개최됐다. 첫 번째 과제에는 벤더빌트와 MIT, 버클리 주립대가 참가했다. 참가 학생은 AVM 소프트웨어를 사용해 신속하게 조립할 수 있는 참신한 디자인에 도전했다. 이밖에도 벤더빌트는 ISIS에서 제작한 컴퓨터 모델링과 시뮬레이션 도구를 학부생이 배울 수 있도록 클래스를 개설했다. 벤더빌트 톰 위드로(Tom Withrow) 기계 엔지니어링 조교수는 “벤더빌트는 유일하게 AVM 클래스를 개설해 관련 툴을 공개하고 있다”며 “이는 궁극적으로 그들의 채용을 증가시키는 주요한 역할을 한다”고 말했다.  ES