정형 기법 및 임베디드 시스템 검증

요구사항과 설계를 수학적 모델로 옮겨 분석하고, 실제 코드는 사용 로그와 시뮬레이션 환경에서 검증합니다. 연구실이 1994년부터 이어온 가장 오래된 축입니다.

연구 배경

임베디드 소프트웨어의 결함은 함수 하나를 잘못 짜서 생기는 것보다 구성요소 사이의 상호작용에서 생기는 것이 더 잡기 어렵습니다. 전역변수를 여러 모듈이 공유하거나, 센서 값이 다른 센서의 동작 조건을 바꾸는 식의 간접 의존성은 코드만 읽어서는 드러나지 않습니다. 그리고 이런 결함은 특정 실행 순서에서만 재현됩니다.

또 하나의 제약은 대상 하드웨어입니다. 가전, 차량, 함정 체계처럼 실물 장비가 있어야 동작하는 소프트웨어는 테스트 한 번의 비용이 크고, 개발 초기에는 장비 자체가 없습니다. 검증을 뒤로 미루면 설계 결함이 통합 단계에서야 드러납니다.

주요 접근

페트리넷 기반 정형 분석

요구사항과 분산 프로세스를 모듈화 페트리넷으로 옮겨 도달성과 안전성을 분석합니다. 안전성은 정방향 도달성만이 아니라 위험 상태에서 거꾸로 짚어 올라가는 역방향 분석으로도 확인합니다. 상태 폭발을 다루기 위해 모델을 잘라 부분만 분석하는 슬라이싱과, 병행 유한상태머신의 상태 공간을 병렬로 순회하는 기법을 함께 연구했습니다. 유스케이스를 모듈화 페트리넷으로 통합해 요구사항 단계에서 상호작용을 분석하는 방향으로도 이어졌습니다.

LTS 기반 합성적 안전성 및 타이밍 분석

분산 임베디드 시스템은 구성요소를 하나로 합쳐서 검증하면 상태 수가 감당이 안 됩니다. LTS 등가 관계로 구성요소를 축약한 뒤 합성해 올라가는 합성적(compositional) 검증과, 모듈화 TER net으로 실시간 타이밍 제약을 합성하고 검사하는 기법을 다뤘습니다.

상호작용 기반 통합 테스팅

단위 테스트에서 이미 만든 테스트 케이스를 수행 경로별로 특성화해두고, 통합 단계에서 재사용해 함수 상호작용 테스트 시퀀스를 만듭니다. 전역변수의 정의·사용 패턴과 데이터 흐름을 따라가면서 직접 호출로 드러나지 않는 간접 상호작용을 찾는 것이 목표입니다. 결함 주입으로 그 경로가 실제로 문제를 일으키는지 확인합니다.

사용 로그 기반 테스팅

실제 운용 중에 남은 로그를 입력별 행동 모델로 되돌린 다음, 조합 분석으로 아직 검증되지 않은 환경 구성요소 사이의 의존성을 찾아 테스트를 보탭니다. 환경에 대한 가정이 틀려서 생기는 결함, 즉 코드는 맞지만 놓인 환경이 달라 실패하는 경우가 대상입니다. 같은 로그를 단위 테스트 하네스로 되돌려 쓰는 프레임워크도 함께 만들었습니다.

SiL 시뮬레이션 기반 검증

실물 장비 없이 소프트웨어를 PC에서 돌려 검증합니다. AUTOSAR 컴포넌트는 OSEK 운영체제를 수정해 가상 프로토타입 위에서 단위 테스트를 수행하도록 했고, 냉장고와 세탁기 제어 소프트웨어에는 SiL 테스팅 도구를 적용해 테스팅 시간을 줄였습니다. 테스팅과 모니터링을 응용 구조 안에 함께 얹는 RIOS 기반 방식도 다뤘습니다.

대표 실적

아래는 이 분야에서 골라낸 것입니다. 분야 경계에 걸치는 실적이 있어 전수가 아니며, 전체 목록은 Archive에 있습니다.

환경의 특성을 고려하는 입력 로그 기반의 임베디드 소프트웨어 테스팅박사 학위논문
정수용
경북대학교, 2022
원문 ↗
Usage Log-Based Testing of Embedded Software and Identification of Dependencies among Environmental Components국제논문지IF 0.695
Sooyong JEONG, Sungdeok CHA, Woo Jin LEE
IEICE Transactions on Information and Systems, Vol. E104.D, No. 11, pp. 2011-2014, 2021-11-1
DOI ↗
A Log-Based Testing Approach for Detecting Faults Caused by Incorrect Assumptions About the Environment국제논문지IF 0.449
Sooyong JEONG, Ajay Kumar JHA, Youngsul SHIN, Woo Jin LEE
IEICE Transactions on Information and Systems, Vol. E103.D, No. 1, pp. 170-173, 2020-1-1
DOI ↗
Integration testing based on indirect interaction for embedded system국제논문지
Muhammad Iqbal Hossain, Woo Jin Lee
International Journal of Reconfigurable and Embedded Systems (IJRES), Vol. 8, No. 2, pp. 86, 2019-7-1
DOI ↗
RIOS 기반 임베디드 시스템 소프트웨어 테스트 장치 및 방법특허 등록국내
이성희, 이우진
등록 10-2025553 (2019-09-26)
원문 ↗
임베디드 시스템의 통합 테스팅에서의 데이터 흐름 기반 간접 상호작용 테스팅박사 학위논문
Muhammad Iqbal Hossain
경북대학교, 2018
원문 ↗
냉장고 제어 소프트웨어 테스팅 시간 단축을 위한 SIL 테스팅 도구 개발석사 학위논문
서보영
경북대학교, 2017
원문 ↗
임베디드 시스템의 결함주입 기반 간접 상호작용 테스팅 기법국내논문지
Muhammad Iqbal Hossain, 이우진
정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터공학, Vol. 6, No. 9, pp. 419-428, 2017-09
DOI ↗
An automated testing method for AUTOSAR software components based on SiL simulation국제학술회의
Sooyong Jeong, Woo Jin Lee
2017 Ninth International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN), Milan, Italy, pp. 278-283, 2017-07
DOI ↗
세탁기 임베디드 소프트웨어 단위 및 통합 테스트 가상환경 구축석사 학위논문
장영근
경북대학교, 2016
원문 ↗
임베디드 소프트웨어 단위 테스트를 위한 로그 기반 테스팅 장치 및 그 방법특허 등록국내
류호동, 이우진
등록 10-1648307 (2016-08-23)
원문 ↗
A Testing Method for AUTOSAR Software Components Using Virtual Prototyping by Modification of OSEK Operating System국제논문지
Hodong Ryu, Sooyong Jeong, Woo Jin Lee
pp. 899-905, 2015
DOI ↗
임베디드 소프트웨어의 단위 테스팅을 위한 로그 기반의 테스팅 프레임워크 개발박사 학위논문
류호동
경북대학교, 2015
원문 ↗
단위 테스트 케이스 재사용 기반의 함수 테스트 장치 및 그 함수 테스트 방법특허 등록국내
이우진, 신영술
등록 10-1410099-0000 (2014-06-25)
원문 ↗
Integration testing through reusing representative unit test cases for high-confidence medical software국제논문지
Youngsul Shin, Yunja Choi, Woo Jin Lee
Computers in Biology and Medicine, Vol. 43, No. 5, pp. 434-443, 2013-6
DOI ↗
A Function Interaction Testing by Reusing Characterized Test Cases국제논문지
Youngsul SHIN, Woo Jin LEE
IEICE Transactions on Information and Systems, Vol. E95.D, No. 9, pp. 2232-2234, 2012
DOI ↗
Test Case Generation Considering Definition-Use of Global Variables for Integration Testing국제학술회의
Muhammad Iqbal Hossain, Woo Jin Lee
Jeju Island, Korea, 2012-07-16
원문 ↗
Modeling and Analysis of System Behaviors Using Dynamic Petri nets석사 학위논문
Thi Ly Cao
경북대학교, 2011
원문 ↗
병행적 유한상태머신의 상태폭발 완화를 위한 병렬적 상태 공간 순회 기법석사 학위논문
이정선
경북대학교, 2010
원문 ↗
Safety Property Analysis Techniques for Cooperating Embedded Systems Using LTS국제논문지
Woo Jin Lee, Ho-Jun Kim, Heung Seok Chae
pp. 114-124, 2007
DOI ↗
Synthesis and Analysis of Timing Constraints for Real-Time Embedded Systems using Modular TER nets국제논문지
Woo Jin Lee, Ho Kyoung Lee
WSEAS Transactions on Computers, Vol. 6, No. 5, pp. 741-748, 2007-05
원문 ↗
내장형 소프트웨어 시스템의 역방향 안전성 분석 방법 및 그 장치특허 등록국내
이우진, 임채덕, 김흥남
등록 1003162460000 (2001-12-12)
원문 ↗
A Slicing-based approach to enhance Petri Net Reachability Analysis국제논문지
W.J. Lee, S.D. Cha, H.N. Kim, Y.R. Kwon
Australian Computer Journal, Vol. 32, No. 2, pp. 131-143, 2000-05
Analysis of functional requirements using constraints-based modular Petri Nets박사 학위논문
Woo Jin Lee
한국과학기술원(KAIST), 전산학과, 1999
원문 ↗
CPN 모델의 역방향 안전성 분석 도구 개발국내논문지
이우진, 채흥석, 차성덕, 이장수, 권용래
한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터, Vol. 5, No. 4, pp. 457-466, 1999-08
원문 ↗
Integration and analysis of use cases using modular Petri nets in requirements engineering국제논문지
Woo Jin Lee, Sung Deok Cha, Yong Rae Kwon
IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 24, No. 12, pp. 1115-1130, 1998
DOI ↗

연구 배경​

주요 접근​

페트리넷 기반 정형 분석​

LTS 기반 합성적 안전성 및 타이밍 분석​

상호작용 기반 통합 테스팅​

사용 로그 기반 테스팅​

SiL 시뮬레이션 기반 검증​

대표 실적​

관련 연구과제​