System on Demand를 사용하여 비행선 테스트 효율 극대화하기

비행선의 개념은 18세기에 크게 발전했습니다. 1850년대에 동력 엔진이 도입되었을 때 비행선 산업의 성장 속도가 빨라졌습니다. 그러나 2차 세계 대전 중에 이러한 발전은 갑자기 중단되었습니다. 이러한 역사적인 부침을 배경으로 비행선 부문은 현재 기술의 진보와 창의적인 운송 방법에 대한 증가하는 필요성에 따라 놀라운 관심을 경험하고 있습니다. 시장의 추세에 따르면 화물 운송에서부터 긴급 구호 작업, 전력 생산, 인도주의적 지원, 산업, 물류, 플라잉 케어, 목재 및 건축 자재 운송, 화물 및 대형 화물 처리, 고층 설치, 소방 및 특수 임무까지 다양한 분야에서 비행선에 대한 관심이 증가하고 있습니다.

비행선의 안전성, 신뢰성 및 성능을 보장하려면 엄격하고 철저한 테스트 단계가 필요합니다. 비행선 개발의 이 단계에서는 중요한 기능 체인의 검증과 관련된 위험을 완화하기 위해 특수화된 솔루션이 필요한 독특한 과제가 있습니다. 비행선의 구성요소와 시스템은 매우 중요하므로 특수한 테스트 절차가 필요합니다. 비행선 테스트의 일정 제약과 비행선 시스템의 복잡성 때문에 안전성, 신뢰성, 성능을 보장하기 위해 정확성과 엄격한 검증이 요구됩니다. 일정 제약, 변경 관리, 수명 주기 관리와 같은 기술적 및 비기술적 과제를 모두 해결하는 전체적인 접근 방식을 제공하는 포괄적인 테스트 솔루션은 필수입니다. 

비행선 테스트의 과제 

비행선 테스트는 실제 작업에 통합되기 전에 주요 기능 체인을 검증해야 하기 때문에 많은 기술 및 스케줄링 문제에 직면합니다. 또한 고객은 위험 감소, 적절한 테스트 시설의 접근성, 테스트 프로세스의 용이성, 필요한 리소스의 가용성과 관련하여 상당한 장애를 마주합니다.

주요 문제 중 하나는 피처 크리프입니다. 스펙이 진화하고 요구사항이 끊임 없이 변하기 때문에 비행선 테스트 환경은 개발 단계 전체에 걸쳐 상당한 변화와 재연결이 발생하므로 프로그램 일정이 길어지고 비용이 많이 들 수 있습니다. 확장할 수 없는 테스트 시스템은 이러한 과제를 더욱 심화시켜 더 유연하고 모듈형 시스템의 필요성을 강조합니다.

또 다른 중요한 과제는 인증 과정입니다. 고정익기와 회전익기에는 인증을 얻기 위한 잘 정립된 절차가 있지만, 비행선 인증은 많은 부분이 제대로 정립되지 않아 유럽항공안전청(EASA) 및 미국 연방항공청(FAA)과 같은 국가 기관이 정한 새로운 지침과 발전된 지침을 탐색해야 합니다.

마지막으로, 비행선 부문에서 시장 확보를 위한 치열한 경쟁은 또 다른 중요한 과제입니다. FLYING WHALES가 선두로 나아가기 위해 노력하는 가운데, 다른 많은 회사들도 LTARE의 Pathfinder와 HAV의 Airlander를 비롯하여 비행선을 개발하기 위해 치열하게 경쟁하고 있습니다. 이러한 앞서 경쟁하는 기업은 안전성과 성능을 보장하기 위해 필요한 테스트를 파악하고, 지속적으로 변화하는 설계 요구사항을 관리하고, 테스트를 시작하기 전에 설계 단계가 확정될 때까지 기다려야 할 필요에 대처하는 등 여러 가지 불확실성 문제에 직면합니다. 이러한 경쟁은 안그래도 까다로운 비행선 개발 및 테스트 프로세스에 복잡성과 긴급성을 더합니다.

SoD 접근법

SoD (System on Demand)는 애자일 시스템 개발 프로세스로, 모듈형 표준 구성요소를 활용하여 LRU 하드웨어, 임베디드 소프트웨어 알고리즘, HIL (Hardware-in-the-Loop), 통합 랩 등을 위한 검증 및 기능 테스트 시스템을 설계, 통합, 제공합니다. 모듈형 상용 기성품 (COTS) 접근 방식은 대부분의 신호 타입에 대해 미리 설정된 설계를 활용하여 작동합니다. 이렇게 하면 호환성과 기능이 미리 평가되므로 맞춤형 디자인이 필요하지 않습니다. 신호 연결 및 케이블 연결에서부터 랙 인프라에 이르기까지 각 부분이 모듈식으로 구성되어 쉽게 조립 및 조정할 수 있습니다. 

SoD는 단순히 표준화되어 조립된 COTS 하드웨어 그 이상입니다. 또한 모델 기반 설계 프로세스를 포함하기 때문에 제안 단계에서부터 시스템을 완벽하게 모델링할 수 있습니다. 단일 진실 공급원 (SSOT)으로 이 모델은 소프트웨어 설정 (드라이버, 스위치, 기타 구성요소 등)을 포함하여 시스템 구축 및 설정에 필요한 모든 아티팩트를 생성하는 데 사용됩니다. 이 기능을 사용하면 아티팩트를 직접 수정할 필요 없이 설계 변경에 신속하게 대응할 수 있습니다.

또한 SoD는 비행선 테스트와 관련된 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 유연하고, 적응성이 뛰어난 모듈형 솔루션을 제공합니다. NI의 SoD 솔루션은 다음과 같은 여러 필수 요소로 구성되어 있습니다. 

• 최첨단 테스트 시설과 전문 기술을 제공하는 NI의 Düsseldorf Experience Center. 
• 맞춤형 테스트 솔루션의 신속한 배포를 용이하게 하는 모듈형 COTS 접근 방식. 
• 배송 시간을 크게 단축하여 구입 주문에서 배송까지의 평균 기간을 6개월에서 15주로 단축합니다.
• 로컬 지원을 전다하는 어플리케이션 엔지니어 (AE) 및 현장 어플리케이션 엔지니어 (FAE)가 테스트 과정 중에 철저한 지원을 제공합니다.

SoD의 모델 기반 (MB) 접근 방식은 제안 단계에서 시스템을 완벽하게 모델링하여, 일반적으로 MB 이외 환경에서 고객에게 개념을 제공하는 것과 달리 상세한 스펙을 제공합니다. 또한, 모델 기반의 설계 프로세스와 고도로 표준화된 아키텍처를 통해 간단한 변경이 가능하므로 변경의 실행 속도가 급격히 빨라집니다. 전통적인 방식은 보통 워터폴 프로세스를 따르기 때문에 요구사항이 변경될 때 재작업으로 인해 지연과 비용이 증가할 수 있습니다. SoD의 애자일 방법론을 사용하면 지속적인 통합 및 테스트를 수행할 수 있어 위험을 줄이고 배송 시간을 단축할 수 있습니다. 다른 접근 방식은 견고하고 변화에 적응하기 어렵지만, SoD의 유연성과 모듈식 설계는 빠르게 변화하는 프로젝트 요구사항에 적응하는 데 탁월합니다.

FLYING WHALES의 SoD의 적용 경험

프랑스 쉬렌에 위치한 선도적인 스타트업인 FLYING WHALES는 처음에는 프랑스산 목재를 외딴 지역으로 운송하기 위해 노력했지만, 이후 비상 구호 작업 및 풍력 터빈 날개 운송과 같은 분야를 포함하도록 진화했습니다. 그들의 비전은 단순히 수송을 뛰어넘어 항공사로 발돋움하고 있으며, 환경에 미치는 영향 최소화, 저렴한 비용, 유연성, 안전성이 강점입니다. LCA60T는 거점간 운송(Point-to-Point Transportation), 환경에 영향을 미치지 않고 화물을 싣고 내리기 위한 공중 정지(Hovering) 기능, 낮은 운영 비용, 안전성과 조종성을 위해 여러 개의 추진 지점이 있는 견고한 구조를 제공합니다. 또한 EASA 인증 및 실시간 플릿 모니터링을 자랑합니다. 

이러한 확장으로 인해 운영에 중요한 구성요소인 전자 LRU 제어를 철저하게 테스트해야 합니다. FLYING WHALES의 테스트 프로세스의 핵심은 모든 비행 및 화물 교환 임베디드 컴퓨터, NPES (Non-Propulsive Electrical System) 및 EWIS (Electrical Wiring Interconnect System)가 통합되는 전자 통합 테스트 시설인 Iron Whale Bench입니다. 이들은 자체 대표적인 시뮬레이션 모델을 사용하여 견고성 테스트를 위해 결함을 도입하고 계측 데이터를 철저하게 기록합니다. Iron Whale Bench의 주요 목표는 실제 배포 전에 비행선의 기능 체인을 통합 및 검증하고 기술 및 일정 위험을 완화하는 것입니다. 

통합 및 테스트하려는 시스템에는 계류, 비전압 전기 시스템 (NPES), 비행 제어 시스템 (FCS), 항공기, 모든 원격 데이터 집중 장치 (RDC), 탐색 센서, 비디오 감시 시스템 (VSS), 페이로드 시스템, 밸러스트 시스템, 리프트 시스템이 포함됩니다.

NI와 협력을 통해 FLYING WHALES는 SoD의 이점을 활용하여 유연하고, 안전하며, 경제적이고, 탄소발자국을 최소화해 환경 친화적으로 설계된 60톤짜리 견고한 비행선을 테스트하고 통합했습니다. 2023년 10월에 시작된 NI-FLYING WHALES 프로젝트에서는 2분기가 채 되지 않는 기간에 Iron Whale의 개발과 배송이 눈에 띄게 발전했습니다. 이러한 협업은 모든 시스템이 완벽하게 작동하도록 도와줍니다. Iron Whale은 NI Düsseldorf 센터에서 개발되었는데, 이곳의 첨단 시설과 전문 지식 덕분에 프로젝트를 신속하게 완료할 수 있었습니다.

NI는 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 고객은 초기 통합 기능 덕분에 훨씬 더 빨리 테스트할 수 있습니다. SOD 테스트 아키텍처의 모듈성 때문에 동일한 스크립트를 사용하여 기존 시스템에 테스트 기능을 추가할 수 있습니다. NI Düsseldorf Experience Center는 테스트 방법론을 테스트 중인 유닛 (UUT)에 직접 적용하여 구매 전의 위험을 철저히 완화할 수 있도록 지원합니다. 

폐쇄 테스트 시스템을 제공하는 다른 제조업체와 달리 NI는 사용자 정의 가능한 소프트웨어 정의 COTS 방식을 제공하여 고객이 테스트 시스템을 소유할 수 있도록 합니다. 이 개방형 시스템은 테스트 시스템의 설계 및 구축 방법에 대한 자세한 정보를 제공하여 투명성과 유연성을 보장합니다.

이러한 협력은 기능 체인의 검증, 기술적 위험과 일정 위험의 완화, 테스트 리소스의 가용성을 촉진합니다. NI의 전문 기술 및 리소스를 활용한 FLYING WHALES는 개발 프로세스를 가속화하여 출시 시간을 단축했습니다. 이러한 전략적 접근 방식은 이미 상당수의 구매 주문이 이루어졌으며 항공 운송 혁신을 위한 FLYING WHALES의 여정에서 중요한 이정표가 되었습니다. SoD의 모듈식 아키텍처 덕분에 FLYING WHALES는 테스트 단계 전체에 걸쳐 변화하는 스펙 및 요구사항을 충족할 수 있습니다. SoD의 적응성은 새로운 신호 타입과 변경 사항을 기존 테스트 구조 내에 원활하게 통합하여 효율적이고 효과적인 테스트 프로세스를 보장하는 능력으로 증명됩니다.

주요 이점 

NI와 FLYING WHALES의 협력은 SoD가 어떻게 비행선 테스트를 혁신했는지 보여줍니다. SoD는 개발 시간을 단축하고, 위험을 줄이고, 제조업체가 문제를 해결할 수 있는 역량을 갖추도록 지원합니다. SoD라는 전제는 비행선 테스트에만 국한되지 않으며 시스템 통합, 검증 및 검증 테스트, 인증 테스트에도 적용됩니다. 모듈성 및 신속한 적응의 원리는 다른 기술의 개발 과정을 가속화하여 비용을 절감하고 출시 기간을 단축할 수 있습니다. 

항공우주 산업은 복잡한 통합 작업 및 검증 프로세스를 처리할 수 있는 SoD의 기능을 활용하여 보다 견고하고 안정적인 시스템을 구축할 수 있습니다. 이 성공 스토리는 항공우주 산업에서 SoD를 보다 광범위하게 적용하여 테스트 방법론의 패러다임 전환과 비행선 기술의 개발 및 채택 추진이 가능했음을 보여줍니다. 비행선 테스트 이외에 SoD의 광범위한 영향은 다양한 비행선 활용 분야에서 혁신과 효율성 향상에도 상당할 것입니다.