디지털트윈은 현실시스템만으로 해결할 수 없는 복잡하고 어려운  문제를 가상실험을 통해 지혜롭게 해결하기 위해 만드는 것이다. 디지털트윈을 제대로 만들지 않으면 가상실험은 한마디로 ‘헛짓거리’다. 그래서 디지털트윈을 제대로 만드는 일은 무엇보다 중요하다. 디지털트윈을 제대로 만들려면 대상 시스템의 데이터와 형상을 복제하는 것도 필요하지만 동작을 정확하게 모델링하여야 한다.

DEVS형식론(Discrete EVent System Specification)은 이산사건시스템을 모델링하기 위한 수학적 공식(틀)이다.  

이산사건은 임의의 시각에 시스템 내ㆍ외부에서 발생하는 사건을 말한다. 사건이 연속적으로 일어나는 것이 아니라 사건 발생 시간간격이 난수 형태이다. 예를 들면, 사람이 하는 모든 행위는 이산사건이다. 이러한 이산사건시스템을 모델로 명세하여 현실시스템과 동일한 동작을 하는 디지털트윈을 만드는 일은 매우 복잡하고 어려운 일이다. 

이러한 복잡하고 어려운 이산사건시스템을 단순화시켜 쉽게 문제를 풀기 위해 1976~1984년 Ziegler 교수가 고안한 것이  ‘DEVS형식론’이다. DEVS형식론을 활용하여 디지털트윈을 만들면 5가지 잇점이 있다.

DEVS형식론을 활용한 디지털트윈은 이산사건시스템 모델링을 위한 수학적 틀인 3S4F(3 Sets 4 Functions)를 제공한다. 수학적 틀을 활용하면 시스템 모델의 완전성 및 검증성을 보장하고 모델의 수정/확장이 용이하며 효과적인 유지보수가 가능하다. 

모델링 방법이 집합이론에 기반을 두고 있어서 이산수학의 기본이 되는 집합이론을 이해하면 쉽게 모델을 명세할 수 있다. 

뿐만 아니라 이산사건 모델을 시스템 이론적으로 표현한다. 시스템 이론은 모든 시스템을 입력, 출력, 상태집합으로 표현하고 시스템의 동 특성을 상태천이(변환) 함수로 표현한다. 따라서 DEVS형식론은 연속시스템(Continuous System)에서 사용하는 미분방정식 모델과 동일한 표현방식을 갖는다. 

또한, 사건 중심 모델이 발생 사건별 사건처리 함수로 구현되는 것과는 달리, 시스템 구성요소별로 모델을 명세하고, 전체 시스템을 객체적 관점으로 나누어 시스템 구성품(부 시스템)과 전체시스템으로 표현한다는 장점이 있다.

이밖에도 시스템 모델을 계층적으로 모듈화한 형태로 표현한다. 이로부터 모델과 모델사이의 인터페이스가 분리되어 모델 내부가 감추어진 상태에서 계층적 결합 명세가 가능한 구조적 모델링(Structured Modeling)방법을 제공한다.

※ 본 기사 내용은 김탁곤의 ‘시스템 모델링 시뮬레이션’을 참조하여 작성되었음.

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