KR20090013281A - 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법 - Google Patents

열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열차제어시스템에 탑재되는 소프트웨어의 설계시 그 소프트웨어 자체의 품질 테스트뿐만 아니라 소프트웨어의 안전성을 분석 및 평가할 수 있도록 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 평가대상인 열차제어시스템 소프트웨어의 소스코드와 상기 소프트웨어의 안전성 분석 데이터를 테스트 툴에 입력하여, 안전성 분석 결과와 품질분석 툴의 연계방식에 의하여 열차제어시스템 소프트웨어의 안전성을 테스트하도록 하는 방법으로 이루어져 있다.
이에 따라 본 발명은 기존의 품질 테스트를 위한 테스트 툴에 안전성 테스트를 위한 툴을 추가함으로써 열차제어시스템의 안전성 평가를 위한 테스트 툴로 활용할 수 있고, 또한 대상 시스템에 평가하고자 하는 소프트웨어를 직접 탑재하여 안전성을 평가하므로 모델을 이용하는 경우보다 실질적인 평가가 가능하다는 장점이 있으며, 소프트웨어 개발자가 본 발명에 따른 테스트 툴을 개발과정에 활용할 경우에 보다 높은 안전성이 확보되는 열차제어시스템을 위한 임베디드 소프트웨어의 개발이 가능한 장점이 있다.
열차제어시스템, 테스트 툴, 테스트 엔진, 안전성 평가,

Description

열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법{Testing method for software safety evaluation of train control system}
본 발명은 열차제어시스템에 탑재되는 소프트웨어의 시험방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 열차제어시스템에 탑재되는 소프트웨어의 설계시 그 소프트웨어 자체의 품질 테스트뿐만 아니라 소프트웨어의 안전성을 분석 및 평가할 수 있도록 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법에 관한 것이다.
열차제어시스템은 철도에서 열차의 진로제어 및 간격제어를 위한 안전핵심 제어장치로, 열차제어시스템에 탑재되는 소프트웨어의 안전성 평가가 매우 중요하다.
그런데 일반적으로 이러한 열차제어시스템의 소프트웨어의 안전성 평가를 위한 방법은 대부분 시스템 개발자들에 의해 생성된 대상 시스템 및 소프트웨어 안전성 분석 데이터들을 분석하는 수동적인 방법에 의하고 있다. 이처럼 개발자에 의해 생성된 안전성 분석 문서를 전문가에 의해 분석 및 평가하기 위해서는 많은 노력과 시간을 필요로 하며, 또한 해당분야 전문가의 수준에 따라 분석 및 평가결과도 차이가 나게 된다.
최근 들어 자동으로 소프트웨어를 테스트해 주는 툴들이 소개되고 있지만, 이들 대부분의 툴들은 해당 소스코드를 분석하여 일반적인 테스트케이스를 자동으로 생성하고 이들을 이용하여 실행시켜 그 출력결과를 분석하는 것으로 대부분 소프트웨어 자체의 신뢰성이나 품질 테스트에 중점을 두고 있다.
열차제어시스템 같은 바이탈한 임베디드 소프트웨어의 안전성 평가를 위한 자동화된 툴은 아직 개발되어 있지 않다.
기존의 임베디드 시스템의 소프트웨어 평가 툴에 대한 조사결과 대부분이 소프트웨어의 신뢰도를 분석하는 툴들이며, 인증단계에서 사용되고 있는 툴들은, 해당 소스코드를 분석하여 일반적인 테스트케이스들을 자동으로 생성하고, 이들을 이용하여 실행시켜 그 출력결과를 분석하는 방법을 이용하고 있다.
이러한 자동으로 테스트케이스를 생성하고 이를 실행하여 결과를 출력하는 자동화된 소프트웨어 테스트 툴은 소프트웨어의 안전성 분석 및 평가에는 활용할 수 없다.
따라서 안전성 평가를 위해서는 소프트웨어 개발과정에서 생성된 안전성 분석 문서를 전문가가 수동으로 분석하여 평가하는 방식이 적용되고 있다. 즉 소프트웨어의 안전성 평가를 위해서는 기본적으로 전문가에 의한 수동분석에 의하고 있으며, 일부 소프트웨어 품질 평가를 위해 자동화된 툴이 보조적인 수단으로 적용되고 있다.
이와 같이 종래의 임베디드 시스템의 소프트웨어 평가 툴들은 소프트웨어의 신뢰도를 분석하거나 품질을 평가하는데 사용될 수 있는 툴들이 대부분이며, 소프트웨어의 안전성 분석은 해당 전문가에 의해 수작으로 안전성 분석 문서들을 분석하는 방식으로 이루어지고 있어 많은 시간이 필요하며, 또한 그 분석결과의 일정수준을 보장할 수 없는 단점을 가지고 있다.
도 1은 종래 소프트웨어 시험기의 품질테스트 구현방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
첨부도면에 도시된 바와 같이, 종래 소프트웨어 시험기의 경우 소프트웨어 자체의 품질테스트를 위해 평가대상 소프트웨어를 테스트기에 입력을 받고, 이 입력받은 소스코드의 분석을 통해 테스트케이스를 자동으로 생성 및 실행을 통해 테스트 결과를 문서화하는 처리흐름을 가지고 있다. 따라서 이러한 테스트 툴에서는 소프트웨어의 안전성 분석이 원천적으로 불가능하며, 소프트웨어의 안전성은 별도의 수작업을 통한 분석을 통해 이루어지고 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 바이탈한 열차제어시스템의 안전성 평가를 위한 자동화된 테스트 툴을 발명한 것으로, 본 발명에 따른 테스트 툴은 열차제어시스템 소프트웨어의 안전성 평가에 활용이 가능하며, 또한 열차제어시스템의 개발자들에게도 개발도중에 안전성 분석을 위해 활용될 수 있도록 된 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법은, 평가대상인 열차제어시스템 소프트웨어의 소스코드와 상기 소프트웨어의 안전성 분석 데이터를 테스트 툴에 입력하여, 안전성 분석 결과와 품질분석 툴의 연계방식에 의하여 열차제어시스템 소프트웨어의 안전성을 테스트하도록 하는 방법으로 이루어져 있다.
상기 테스트 툴은 입력자료 변환모듈을 이용하여 평가대상 소프트웨어의 소스코드와 안전성 분석 데이터를 변환하여 입력받고, 상기 소스코드와 안전성 분석 데이터를 바탕으로 테스트 데이터 자동생성모듈과 테스트 시나리오 자동생성모듈을 이용하여 테스트 데이터 및 시나리오를 생성하며, 이 생성된 테스트 케이스를 검증 및 평가모듈의 테스트 프로그램 및 타깃 모니터링 모듈의 타깃 에이전트 프로그램을 통해 실행하여 시험결과를 분석한 후, 평가보고서 자동생성모듈에서 최종적으로 시험결과를 종합하여 그 결과를 테스트 툴 윈도우와 파일로 출력저장하도록 함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 기존의 품질 테스트를 위한 테스트 툴에 안전성 테스트를 위한 툴을 추가함으로써 열차제어시스템의 안전성 평가를 위한 테스트 툴로 활용할 수 있고, 또한 대상 시스템에 평가하고자 하는 소프트웨어를 직접 탑재하여 안전성을 평가하므로 모델을 이용하는 경우보다 실질적인 평가가 가능하다는 장점이 있으며, 소프트웨어 개발자가 본 발명에 따른 테스트 툴을 개발과정에 활용할 경우에 보다 높은 안전성이 확보되는 열차제어시스템을 위한 임베디드 소프트웨어의 개발이 가능한 장점이 있다.
이하 예시도면에 의거 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예로써, 이러한 실시예는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이지, 결코 발명의 기술적인 사상을 제한하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 범위에 대해서는 특허청구범위에 가장 잘 기술되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 안전성 분석문서의 테스트 툴에 입력모듈을 나타내는 것으로, 본 발명은 평가대상 소프트웨어의 소스코드(10) 그리고 FMECA(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis; 이상위험분석)와 HAZOP(Hazard and Operability Analysis; 위험과 운전분석)과 같은 안전성 분석 데이터(20)를 입력자료 변환모듈(30)로 변환하여 테스트 툴(40)에 입력하도록 함으로써, 기존의 소프트웨어 품질 테스트에 더하여 안전성 테스트가 가능한 구조가 된다.
즉, FMECA와 HAZOP과 같은 열차제어시스템 소프트웨어 수명주기 동안 이루어진 안전성 분석의 결과 데이터를 테스트 툴(40)의 입력으로 하고, 테스트 툴(40)에서는 이 입력 문서들의 분석을 통해 소프트웨어에 해당하는 안전성 관련 테스트 케이스를 추출한다.
도 3은 소프트웨어 안전성 분석 중의 하나인 FMECA의 전형적인 템플릿 예를 나타낸 것으로, 특히 도시된 FMECA 템플릿 중에서 굵은 테두리로 표시된 ①에는 표에서 ‘위험원’이 발생하는 잠재적인 원인을 나타내는 것으로 소프트웨어의 특정부분을 구체적으로 표시하도록 되어 있다. 이 표의 ①에 나타난 소프트웨어의 해당 부분과 굵은 테두리로 표시된 ②의 해당 위험원의 심각도, ③의 발생빈도를 본 발명에 따른 테스트 툴(40)의 입력항목으로 추출한다.
이렇게 안전성 분석의 결과물 중의 하나인 FMECA 표의 ① 고장의 잠재적인 원인, ② 심각도, ③ 발생빈도를 통해 해당 소프트웨어의 안전성에 관련된 데이트 케이스로 활용하게 된다. 테스트 툴(40)에서는 ① 고장의 잠재적인 원인, ② 심각도, ③ 발생빈도 항목을 입력하고, 테스트 툴(40)에서는 이를 테스트 케이스로 활 용한다.
도 4는 소프트웨어 안전성 분석 중의 또다른 예인 HAZOP을 나타낸 것으로, ① 검색 안내어(Guide Word), ② 이상현상, ③ 원인, ④ 결과와 같은 항목을 앞에서 설명한 FMECA와 마찬가지로 본 발명에 따른 소프트웨어 안전성 평가 테스트 툴(40)의 입력으로 활용하며, 이를 통해 HAZOP 분석을 통한 안전성관련 테스트 케이스를 추출한다.
테스트 툴(40)에서는 입력된 대상 소스코드(10)를 이용하여 일반적인 소프트웨어 테스트 툴에서 제공하는 테스트를 위한 기본 테스트 케이스를 추출하고, 이에 더불어 안전성 분석 문서들로부터 추출한 안전성관련 테스트 케이스로부터 추가적으로 입력된 시험항목들을 도출하여 본 발명에 따른 테스트 툴(40)의 입력으로 이용한다.
이와 같이 대상 소프트웨어의 소스코드(10)와 함께 FMECA와 HAZOP과 같은 안전성 분석에 따른 데이터들을 입력자료 변환모듈(30)을 통해 테스트 툴(40)에 추가적으로 입력함으로써, 소프트웨어의 품질 및 안전성 테스트가 가능한 구조가 된다.
도 5는 본 발명에 따른 열차제어시스템 안전 평가를 위한 테스트 툴의 구조를 나타낸다.
첨부도면에 도시된 바와 같이, 열차제어시스템의 개발과정에서 생성되는 소스코드(10)가 코드분석모듈(41)로 입력되어 테스트 툴(40)로 입력되고, 역시 시스 템 개발과정에서 생성되는 안전성 분석 데이터(20)가 테스트 툴(40)로 입력된다. 상기 코드분석모듈(41)은 예컨대 소프트웨어의 개발에 사용된 프로그램언어로써 입력된 C나 C++ 코드를 분석하여 각 함수별 입출력 변수, 입출력 변수별 정의된 데이터 형 및 가능한 범위, 코드에서 실행 가능한 모든 실행 루트 등을 분석하며, 이는 일반적인 사용 소프트웨어 품질 테스트 툴의 분석모듈과 동일하다.
상기 소스코드(10)와 안전성 분석 데이터(20) 두 가지의 입력 데이터를 바탕으로 테스트 툴(40)에서 테스트 데이터 자동생성모듈(43)과 테스트 시나리오 자동생성모듈(44)을 이용하여 자동으로 테스트 데이터 및 시나리오를 생성하고, 이 생성된 테스트 케이스를 검증 및 평가모듈(45)의 테스트 프로그램 및 타깃 모니터링 모듈(46)의 타깃 에이전트 프로그램을 통해 실행하여 시험결과를 분석한다. 여기서, 테스트 케이스란 어떤 입력이 들어갔을 경우 예상되는 결과를 가지고 있어서 이 입력을 피시험체(소프트웨어)에 입력했을 경우 예상한 결과가 나오는지를 비교확인하는 테이블을 말한다.
테스트 데이터 자동생성모듈(43)과 테스트 시나리오 자동생성모듈(44)은 입력된 소스코드(10)와 안전성 분석 결과물인 안전성 분석 데이터(20)를 바탕으로 종합적인 테스트케이스를 생성하는 모듈이다. 즉, 코드분석모듈(10)의 결과물을 바탕으로 소프트웨어 자체의 품질 확인을 위한 테스트케이스를 생성하고, 또한 안전성 분석 결과물을 바탕으로 입력된 테스트 항목을 합쳐 전체적인 테스트케이스를 생성한다.
검증 및 평가 모듈(45)은 소프트웨어 테스트 데이터 자동생성모듈(43)과 테 스트 시나리오 자동생성모듈(44)에서 생성한 테스트 케이스를 바탕으로 실제 소스코드를 기반으로 시험을 수행한 결과를 정리 및 분석하는 모듈로서, 테스트케이스에 나타난 소프트웨어 입력에 따른 예상 결과와 실제 테스트를 수행한 결과와 비교하여 해당 시험항목에 따라 정상적으로 소프트웨어가 수행되었는지 여부와, 안전성관련 위험원에 대한 테스트 케이스의 경우 리스크 평가를 수행하여 그 결과를 정리, 그리고 잘못된 결과가 발생했을 경우 그 결과를 정리하고 소프트웨어 전체적으로 어느 정도 테스트케이스에 따른 적합도를 나타내는지 분석하는 모듈이다.
타깃 모니터링 모듈(46)은 본 발명에서 대상으로 하는 열차제어시스템의 대부분이 임베디드 시스템으로 되어있어, 이 임베디드 시스템을 위한 소프트웨어의 평가는 실제로 도 6에 도시된 바와 같이 타깃 하드웨어(50)에서 수행을 하고 그 결과를 분석하여야 한다. 따라서 실제 타깃 하드웨어(50)와 인터페이스를 통해 타깃 하드웨어(50)에서 실행된 결과를 피드백받아 그 결과를 분석할 수 있도록 하는 인터페이스 모듈이다.
그리고 평가보고서 자동생성모듈(47)에서는 최종적으로 시험결과를 종합하여 그 결과를 테스트 툴 윈도우와 파일로 출력저장하게 된다.
한편, 테스터 리포지토리(42)는 테스트 툴(40) 내부에서 테스트를 위해 입력되는 데이터, 즉 소스코드(10)와 안전성 분석 데이터(20), 그리고 발생데이터, 즉, 테스트 데이터, 테스트 시나리오, 분석결과 등을 관리하기 위한 데이터베이스이다.
기존의 소프트웨어 품질 테스트 툴들은 소프트웨어 자체의 품질에 대한 테스트가 주로 이루어지고 있어서, 소프트웨어가 임베디드화된 실제 대상시스템과 상관 없이 입력된 소스코드만으로 테스트를 수행하는 방식으로 소프트웨어가 대상 시스템에 임베디드화 되었을 경우에 소스코드만으로 테스트하였을 경우와 다른 결과가 나올 가능성이 있었다. 하지만 본 발명에서는 소프트웨어 안전성 분석문서들의 입력을 통해 안전요구조건과 시험항목을 추출함으로 인해, 이 추출된 시험항목을 테스트하기 위해서는 실제 임베디드된 대상 시스템을 대상으로 시험하는 방법을 제공하는 것이다. 즉, 시험 시 시험대상인 타깃 시스템에 테스트 에이전트 프로그램을 탑재하여 실제 타깃에서 소프트웨어를 수행하고 그 결과를 모니터링 하면서 테스트 하도록 이루어진 것이다. 이러한 타깃 모니터링은 도 5와 도 6의 ‘타깃 모니터링 모듈’에 나타나 있다.
도 2에서 안전성 분석 데이터(20)를 테스트 툴(40)로 입력하기 위한 입력자료 변환 모듈(30)에서는 HAZOP 양식 중 ‘기능’, ‘검색 안내어(Guideword)’, ‘이상현상’, ‘결과’, ‘조치내역’에 해당하는 필드를 자동으로 입력하여, 이 중 조치내역과 검색안내어를 중심으로 테스트 데이터와 시나리오를 만들도록 한다. FMECA의 경우 양식 중에서 ‘고장모드’, ‘심각도’, ‘발생빈도’, ‘조치사항’의 필드를 입력하여 이로부터 테스트 케이스를 생성하는 테스트엔진 입력으로 한다.
본 발명은 실시예와 상세한 설명에 의해 기술되었지만, 본 발명은 상기된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서의 여러가지 변형과 유사한 배열도 본 발명에 포함된다. 그러므로 특허청구범위는 이러한 모든 변형과 유사한 배열을 포함할 수 있도록 광범위하 게 해석되어야 한다.
도 1은 종래 소프트웨어 시험기의 품질테스트 구현방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 안전성 분석문서의 테스트 툴에 입력모듈을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 소프트웨어 안전성 분석 중의 하나인 FMECA의 전형적인 템플릿 예를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 소프트웨어 안전성 분석 중의 또다른 예인 HAZOP을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 열차제어시스템 안전 평가를 위한 테스트 툴의 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 타켓 하드웨어와 인터페이스를 통한 소프트웨어 안전성 평가도구의 구성도를 나타낸다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 -- 평가대상 소프트웨어의 소스코드,
20 -- 안전성 분석 데이터,
30 -- 입력자료 변환모듈,
40 -- 테스트 툴,
50 -- 타깃 하드웨어.

Claims (7)

  1. 평가대상인 열차제어시스템 소프트웨어의 소스코드와 상기 소프트웨어의 안전성 분석 데이터를 테스트 툴에 입력하여, 안전성 분석 결과와 품질분석 툴의 연계방식에 의하여 열차제어시스템 소프트웨어의 안전성을 테스트하도록 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 테스트 툴은 입력자료 변환모듈을 이용하여 평가대상 소프트웨어의 소스코드와 안전성 분석 데이터를 변환하여 입력받고, 상기 소스코드와 안전성 분석 데이터를 바탕으로 테스트 데이터 자동생성모듈과 테스트 시나리오 자동생성모듈을 이용하여 테스트 데이터 및 시나리오를 생성하며, 이 생성된 테스트 케이스를 검증 및 평가모듈의 테스트 프로그램 및 타깃 모니터링 모듈의 타깃 에이전트 프로그램을 통해 실행하여 시험결과를 분석한 후, 평가보고서 자동생성모듈에서 최종적으로 시험결과를 종합하여 그 결과를 테스트 툴 윈도우와 파일로 출력저장하도록 함을 특징으로 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안전성 분석 데이터는 FMECA와 HAZOP으로 이루어짐을 특징으로 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 FMECA에서는 ‘고장모드’, ‘심각도’, ‘발생빈도’, ‘조치사항’의 필드를 입력하여 이로부터 테스트 케이스를 생성하는 테스트엔진 입력으로 하도록 함을 특징으로 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 HAZOP에서는 ‘기능’, ‘검색 안내어(Guideword)’, ‘이상현상’, ‘결과’, ‘조치내역’에 해당하는 필드를 입력하여, 이 중 조치내역과 검색안내어를 중심으로 테스트 데이터와 시나리오를 만들도록 함을 특징으로 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 검증 및 평가 모듈은 테스트케이스에 나타난 소프트웨어 입력에 따른 예상 결과와 실제 테스트를 수행한 결과와 비교하여 해당 시험항목에 따라 정상적으로 소프트웨어가 수행되었는지 여부와, 안전성관련 위험원에 대한 테스트 케이스의 경우 리스크 평가를 수행하여 그 결과를 정리, 그리고 잘못된 결과가 발생했을 경우 그 결과를 정리하고 소프트웨어 전체적으로 어느 정도 테스트 케이스에 따른 적합도를 나타내는지 분석하도록 함을 특징으로 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 타깃 모니터링 모듈은 타깃 하드웨어와 인터페이스를 통해 타깃 하드웨어에서 실행된 결과를 피드백받아 그 결과를 분석하도록 함을 특징으로 하는 열차제어시스템 소프트웨어 안전성 평가를 위한 시험방법.
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