Booil Jung

연방형 항공전자 시스템에서 범산업 모듈형 패러다임까지

통합 모듈형 항공전자(Integrated Modular Avionics, IMA)의 등장은 단순한 기술적 개선이 아니었다. 이는 항공기 설계 철학의 근본적인 전환을 의미했으며, 그 영향은 자동차, 로보틱스 등 다른 첨단 산업으로까지 확장되었다. IMA의 시작을 이해하기 위해서는 그 이전 시대의 아키텍처가 직면했던 한계점을 먼저 분석해야 한다.

초기 디지털 항공전자 시스템은 ‘연방형(Federated)’ 아키텍처를 기반으로 구축되었다. 이 아키텍처의 핵심 원칙은 ‘하나의 기능-하나의 컴퓨터’였다.1 항법, 통신, 비행 제어 등 항공기의 각 기능은 라인 교체 장비(Line Replaceable Unit, LRU)라고 불리는 독립적이고 자급자족적인 하드웨어 상자에 탑재되었다. 이 방식은 각 기능의 오류가 다른 기능으로 전파되는 것을 원천적으로 차단하는 명확한 장점이 있었다.3

하지만 항공기 기술이 발전하고 기능이 복잡해지면서 연방형 아키텍처는 심각한 기술적, 경제적 한계에 부딪혔다.

• 크기, 무게, 전력(SWaP)의 불이익: 새로운 기능이 추가될 때마다 새로운 LRU가 필요했다. 이는 항공기의 총중량, 부피, 전력 소모량을 기하급수적으로 증가시켜 연료 효율성과 탑재 용량에 직접적인 악영향을 미쳤다.1
• 배선 및 통합의 복잡성: 수십, 수백 개의 LRU를 연결하는 점대점(point-to-point) 배선은 항공기 내부를 복잡한 전선 다발로 채웠다. 이는 무게 증가뿐만 아니라 제조 공정의 복잡성을 높이고 잠재적인 고장 지점을 늘리는 원인이 되었다.4
• 노후화 및 높은 수명주기 비용: 단일 기능을 업그레이드하기 위해서는 해당 LRU 전체를 재설계하고 재인증해야 했다. 또한, 수많은 고유 부품 재고를 유지해야 했기 때문에 정비 및 유지보수 비용이 막대했다.1
• 경직성과 혁신 저해: 하드웨어에 기능이 종속된 경직된 구조는 새로운 기능을 추가하거나 기존 기능을 개선하는 것을 매우 어렵고 비용이 많이 드는 작업으로 만들었다.1

결론적으로 IMA로의 전환은 단순한 개선이 아니라, 연방형 모델이 시스템적, 경제적으로 지속 불가능한 지점에 도달함에 따른 필연적인 대응이었다. 항공기의 기능적 밀도가 높아짐에 따라 연방형 접근 방식의 물리적, 비용적 한계는 미래 항공기 개발의 명백한 장벽이 되었다.1 각 기능이 물리적으로 분리되어야 한다는 원칙은 기능의 수가 폭발적으로 증가하면서 항공기 전체의 무게와 비용을 감당할 수 없는 수준으로 끌어올렸다. 산업계는 기능과 물리적 하드웨어 간의 직접적인 연결을 끊을 수 있는 새로운 패러다임을 찾아야만 했고, 그 해답이 바로 IMA였다.

IMA는 이러한 문제에 대한 혁신적인 해답을 제시했다. 그 개념은 유연하고 재사용 가능하며 상호 운용 가능한 하드웨어 및 소프트웨어 리소스의 공유 풀(pool)을 만드는 것이었다.7 IMA는 하드웨어 중심에서 소프트웨어 중심 모델로의 전환을 의미했다. 즉, 서로 다른 안전 중요도(safety criticality)를 가진 여러 기능이 공통의 컴퓨팅 플랫폼에서 함께 실행될 수 있게 된 것이다.1

이 패러다임의 핵심은 강력한 파티셔닝(Robust Partitioning) 기술이다. 파티셔닝은 공유 하드웨어 위에 ‘가상 컴퓨터’를 생성하여 각 기능이 시간과 공간 측면에서 서로 완벽하게 격리되도록 보장한다. 이는 연방형 모델의 유일한 장점이었던 오류 격리(fault containment)를 물리적 하드웨어의 부담 없이 소프트웨어적으로 구현한 것이다.2

IMA의 도입은 다음과 같은 명백한 이점을 가져왔다.

• SWaP(크기, 무게, 전력) 및 비용, 배선의 획기적인 감소
• 표준화된 모듈을 통한 유지보수성 향상
• 업그레이드 및 신기술 도입의 유연성 증대 4

현대 IMA 시스템은 두 가지 핵심 표준을 기반으로 한다. 이 표준들은 IMA가 단순한 개념을 넘어 실제 항공기에 적용될 수 있도록 하는 기술적 토대를 제공했다.

ARINC 653은 1996년에 처음 발표된 IMA 시스템의 소프트웨어 아키텍처, 특히 응용 소프트웨어와 실시간 운영체제(RTOS) 간의 인터페이스(Application/Executive, APEX)를 정의하는 표준이다.53 이 표준의 핵심은 여러 응용 프로그램이 단일 프로세서에서 안전하게 공존할 수 있도록 하는 강력한 격리 메커니즘을 제공하는 것이다.11

• 공간 분할(Space Partitioning): 이 기능은 프로세서의 메모리 관리 장치(Memory Management Unit, MMU)를 통해 하드웨어적으로 강제된다. 각 응용 프로그램 파티션에는 독립적이고 보호된 메모리 공간이 할당된다. 한 파티션이 다른 파티션의 메모리에 접근하려는 시도는 하드웨어 수준에서 차단되고 운영체제에 의해 관리되어, 데이터 손상이나 비인가 접근을 원천적으로 방지한다.12
• 시간 분할(Time Partitioning): 파티션 스케줄러에 의해 관리된다. 시스템 통합자는 각 파티션이 CPU를 사용할 수 있는 특정 시간 창(time window)을 사전에 정의한다. 이를 통해 특정 파티션의 응용 프로그램이 오작동하거나 무한 루프에 빠지더라도 다른 중요한 기능의 CPU 시간을 빼앗지 못하도록 보장한다.12
• 상태 감시(Health Monitoring): 표준은 운영체제와 응용 프로그램이 함께 책임지는 상태 감시(Health Monitor, HM) 기능을 정의하여 시스템 수준의 오류 감지, 격리, 관리를 수행한다.9

ARINC 653 덕분에 비행에 필수적인(flight-critical) 기능과 임무 수행에 관련된(mission-critical) 기능처럼 안전 중요도가 다른 여러 응용 프로그램을 단일 프로세서에 안전하게 통합하는 것이 가능해졌으며, 이는 IMA의 경제성을 실현하는 핵심 요소가 되었다.8

AFDX(Avionics Full-Duplex Switched Ethernet)는 ARINC 429와 같은 수많은 기존의 점대점 데이터 버스를 대체하기 위해 개발된 고속의 결정론적(deterministic), 이중화 네트워크 표준이다.16

AFDX는 표준 이더넷 기술을 기반으로 하지만, 항공전자 시스템의 엄격한 요구사항을 충족시키기 위해 결정론적 특성을 추가했다.

• 대역폭: AFDX는 100 Mbps 또는 1 Gbps의 속도를 지원하여, ARINC 429의 100 kbps와는 비교할 수 없는 높은 대역폭을 제공한다. 이는 현대 항공기의 방대한 데이터 통신 요구를 충족시킨다.17
• 결정론적 통신: 표준 이더넷은 비결정론적이지만, AFDX는 두 가지 핵심 개념을 통해 결정성을 보장한다.
  • 가상 링크(Virtual Links, VLs): 사전에 정의된 논리적 통신 채널로, 각 VL에는 고유한 대역폭이 할당된다.
  • 대역폭 할당 갭(Bandwidth Allocation Gap, BAG): 특정 VL에서 연속된 프레임 전송 사이의 최소 시간 간격을 정의한다. 이를 통해 어떤 VL도 네트워크를 독점하지 못하도록 하여 모든 통신 채널에 공정한 대역폭을 보장한다.17
• 이중화: AFDX는 완벽한 이중화를 위해 두 개의 독립적인 네트워크(Network A, B)를 의무화한다. 모든 데이터 프레임은 두 네트워크로 동시에 전송되며, 수신 측에서는 시퀀스 번호를 이용해 먼저 도착한 유효한 프레임을 수용하고 중복된 프레임은 폐기하여 완벽한 장애 극복(failover)을 구현한다.17

결론적으로 AFDX는 IMA 아키텍처의 분산된 컴퓨팅 모듈들을 연결하는 안정적이고 빠른 ‘신경계’ 역할을 수행하며, 공유된 자원들로부터 하나의 통합된 시스템을 구축하는 데 필수적인 기반을 제공했다.

IMA의 실제 구현은 1995년 보잉 777에서 시작되었다. 보잉은 하니웰과 협력하여 777 기종의 조종석 기능에 IMA 아키텍처를 대규모로 처음 도입했다.2 이는 ‘하나의 기능-하나의 컴퓨터’라는 연방형 원칙에서 벗어난 최초의 상업적 성공 사례였다.

이후 에어버스 A380과 보잉 787은 더욱 발전된 형태의 IMA 개념을 전면적으로 채택한 대표적인 사례로 꼽힌다.8 이 항공기들은 IMA의 성숙도와 그 이점을 대규모로 입증하며, IMA를 모든 신형 대형 항공기 개발의 사실상 표준(de facto standard)으로 확립시켰다.

항공우주 산업이 SWaP와 비용 문제로 IMA를 탄생시켰다면, 자동차 산업은 기능의 폭발적인 증가와 소프트웨어 복잡성이라는 또 다른 위기에 직면했다. 그리고 놀랍게도, 자동차 산업은 IMA의 핵심 원칙과 매우 유사한 아키텍처 솔루션을 독자적으로 발전시켰다.

현대 자동차는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS), 인포테인먼트, 커넥티비티 등 수많은 전자 기능을 탑재하고 있다. 이로 인해 한 대의 차량에 100개가 넘는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, ECU)가 사용되면서 항공우주 분야의 LRU 문제와 유사한 상황이 발생했다.20 수많은 ECU는 배선 문제, 비용 증가, 통합의 복잡성, 그리고 소프트웨어 관리의 어려움이라는 동일한 과제를 안겨주었다.21

이러한 소프트웨어 복잡성을 해결하기 위해 자동차 업계는 2003년 AUTOSAR(AUTomotive Open System ARchitecture)라는 표준화된 소프트웨어 아키텍처를 공동으로 개발했다.54 AUTOSAR는 크게 두 가지 플랫폼으로 나뉜다.

• AUTOSAR Classic: 엔진 제어, 브레이크 시스템과 같이 하드 실시간(hard real-time) 제어가 필요한 전통적인 ECU에 최적화되어 있다. 이 플랫폼은 CAN, LIN과 같은 전통적인 차량용 버스를 통해 정적인 신호 기반(signal-based) 통신을 수행한다.21
• AUTOSAR Adaptive: 2017년에 도입된 자율주행, 복잡한 센서 융합 등 고성능 컴퓨팅(HPC)과 동적인 응용 프로그램을 지원하기 위해 설계되었다.55 이 플랫폼은 높은 대역폭의 통신을 필요로 한다.21

AUTOSAR Adaptive 플랫폼의 서비스 지향 아키텍처(Service-Oriented Architecture, SOA)는 개념적으로 IMA의 파티셔닝 기반 모듈형 접근 방식과 동일한 목표를 추구한다.

• SOA를 통한 분리: SOA는 소프트웨어 기능을 특정 하드웨어나 통신 신호에 얽매이지 않고, 다른 응용 프로그램이 동적으로 발견하고 사용할 수 있는 독립적인 ‘서비스’로 제공하는 패러다임이다.26 이는 IMA가 추구했던 소프트웨어와 하드웨어의 분리라는 목표를 그대로 달성한다.22
• 이더넷과 SOME/IP: 고대역폭의 차량용 이더넷과 SOME/IP(Scalable service-Oriented Middleware over IP) 프로토콜의 조합은 자동차의 AFDX 역할을 한다. 이 조합은 서비스 기반 아키텍처에 필수적인 동적이고 빠른 데이터 통신을 가능하게 한다.21
• 현대 자동차 요구사항 충족: 이러한 IMA와 유사한 아키텍처는 다음과 같은 핵심적인 이점을 제공한다.
  • 무선 업데이트(OTA): SOA의 모듈성은 전체 ECU 소프트웨어를 교체할 필요 없이 개별 소프트웨어 서비스를 동적으로 업데이트하거나 추가할 수 있게 해준다. 이는 OTA 기능의 핵심적인 기반 기술이다.21
  • 유연성과 재사용성: 소프트웨어 서비스를 독립적으로 개발하여 여러 차종과 하드웨어 플랫폼에 걸쳐 재사용할 수 있어 개발 비용과 출시 기간을 획기적으로 단축할 수 있다.24

항공우주와 자동차 산업은 서로 다른 문제에서 출발했지만, 놀랍게도 유사한 아키텍처 솔루션으로 수렴했다. 항공우주는 SWaP 감소와 인증 효율성이라는 물리적, 경제적 압박에서 IMA를 개발했다.1 반면, 자동차 산업은 ADAS와 같은 소비자 기능 경쟁과 차량 판매 후 소프트웨어를 업데이트해야 하는(OTA) 필요성 때문에 AUTOSAR Adaptive를 발전시켰다.21 출발점은 달랐지만, 두 산업 모두 소프트웨어를 하드웨어로부터 추상화하고, 모듈식으로 설계하며, 고속 네트워크로 연결하는 동일한 핵심 원칙에 도달했다. 이는 복잡한 안전 필수 시스템을 관리하기 위한 보편적인 공학 원리가 존재함을 보여준다.

하지만 중요한 차이점도 존재한다. 항공우주는 새로운 플랫폼에서 대부분 IMA로 완전한 전환을 이루었지만, 자동차 산업은 AUTOSAR Classic과 Adaptive 플랫폼이 공존하고 상호 작용하는 하이브리드 아키텍처를 관리해야 한다. 차량에는 여전히 AUTOSAR Classic에 최적화된 저비용의 하드 실시간 제어기들이 많이 필요하기 때문이다.21 따라서 두 플랫폼은 공존해야 하며, 이는 신호 기반의 CAN/LIN 세계와 서비스 지향적인 이더넷/SOME/IP 세계를 연결하는 ‘게이트웨이’ ECU를 필요로 한다.21 이는 동종의 IMA 세계에서는 두드러지지 않는, 자동차 산업만의 독특한 통합 과제이다.

로봇 운영체제(Robot Operating System, ROS)의 발전 과정은 연구 개발의 유연성이라는 요구에서 출발하여 어떻게 강건한 모듈형 아키텍처로 진화했는지를 보여주는 흥미로운 사례다. 특히 ROS2의 등장은 IMA와 같은 고신뢰성 시스템의 원칙과 맞닿아 있다.

ROS는 2007년 로봇 연구자들이 매번 바퀴부터 다시 발명하는 수고를 덜어주기 위해 탄생했다.56 재사용 가능한 소프트웨어 모듈(‘패키지’)과 공통 통신 계층을 제공하여 로봇 공학 연구를 가속화하는 것이 주된 목적이었다.29

하지만 ROS1은 구조적인 한계를 가지고 있었다. 모든 노드(소프트웨어 모듈)의 연결과 정보 교환을 관리하는 ‘roscore’ 또는 ‘master’라는 중앙 집중식 노드에 의존했다. 이는 시스템 전체를 마비시킬 수 있는 단일 장애점(Single Point of Failure)으로 작용했다.32

2017년에 첫 공식 버전이 출시된 ROS2는 이러한 한계를 극복하고 산업 및 실제 환경 적용을 목표로 근본적으로 재설계되었다.57 가장 큰 아키텍처 변화는 중앙 마스터를 제거하고, 완전한 분산형 P2P(peer-to-peer) 검색 시스템으로 전환한 것이다.32

ROS2의 분산 아키텍처를 가능하게 한 핵심 기술은 DDS(Data Distribution Service)이다.32

• DDS 발행-구독 모델: DDS는 데이터 중심의 미들웨어로, ‘노드’들이 중앙 브로커 없이 특정 ‘토픽’에 데이터를 발행(publish)하고 관심 있는 토픽을 구독(subscribe)하는 방식으로 통신한다. DDS가 노드 간의 발견과 데이터 라우팅을 자동으로 처리하므로, 각 노드의 모듈성과 독립성이 극대화된다. 이는 IMA의 핵심 원칙과 일치한다.34
• QoS를 통한 실시간 및 신뢰성 보장: DDS의 풍부한 서비스 품질(Quality of Service, QoS) 정책은 신뢰성과 실시간성을 보장하는 핵심 메커니즘이다. 개발자는 다음과 같은 파라미터를 유연하게 설정할 수 있다.
  • 신뢰성(Reliability): TCP처럼 메시지 전달을 보장하거나, UDP처럼 속도를 우선시할 수 있다.
  • 내구성(Durability): 새로운 구독자가 이전에 발행된 데이터를 수신할 수 있도록 보장한다.
  • 마감 시간(Deadline): 데이터가 예상된 주기로 생성되는지를 감시한다.

이러한 유연성 덕분에 ROS2는 간단한 프로토타입부터 고신뢰성 시스템에 이르기까지 다양한 응용 분야에 맞게 조정될 수 있다. 이는 IMA의 결정론적 목표와 유사하지만 더 큰 유연성을 제공한다.32

ROS1에서 ROS2로의 진화는 연구 개발의 유연성이라는 필요에서 탄생한 프레임워크가 상업적, 안전 필수 응용 분야로 나아가면서 어떻게 고신뢰성 시스템의 원칙을 채택하게 되는지를 명확히 보여준다. ROS1의 중앙 마스터는 연구실 환경에서는 단순하고 효과적인 해결책이었다.30 그러나 로봇이 자율주행차나 산업 자동화 같은 실제 환경으로 나오면서 중앙 마스터의 취약성은 치명적인 약점이 되었다.33 산업계는 더 강건하고 신뢰할 수 있으며 실시간 처리가 가능한 통신 계층을 요구했다. 이에 ROS2 개발팀은 항공우주 및 산업 제어와 같은 고신뢰성 분야에서 이미 검증된 미들웨어인 DDS를 채택했다.33 이 선택은 ROS2의 아키텍처를 근본적으로 분산형 P2P 구조로 바꾸었고, 개념적으로 IMA 시스템의 분산되고 독립적인 모듈에 훨씬 더 가깝게 만들었다. 동기는 달랐지만, 최종적인 아키텍처는 상당한 수렴을 보여준다.

지금까지 살펴본 항공우주, 자동차, 로보틱스 세 분야의 아키텍처는 서로 다른 환경과 요구사항에서 출발했지만, 복잡성을 관리하고 미래 기술에 대비하기 위해 놀랍도록 유사한 길을 걸어왔다. 이 섹션에서는 세 아키텍처의 공통점과 차이점을 명확히 비교 분석한다.

세 분야 모두에서 모듈형 통합 아키텍처를 추동한 공통적인 동인은 다음과 같다.

• 기하급수적으로 증가하는 시스템 복잡성 관리
• 소프트웨어를 하드웨어로부터 분리하여 혁신을 가속화
• 장기적인 수명주기 비용 절감 1

하지만 각 아키텍처를 구체적으로 형성한 상이한 우선순위도 명확히 존재한다.

• 항공우주 (IMA): DO-178C와 같은 엄격한 안전 인증이 최우선 과제였다. 이는 증명 가능한 강력한 파티셔닝과 결정론적 동작에 대한 집중으로 이어졌다.8
• 자동차 (AUTOSAR): 대량 생산 시장의 경제성, 치열한 기능 경쟁, 그리고 판매 후 소프트웨어 업데이트(OTA)의 필요성이 주된 동인이었다. 이는 유연성, 고성능 컴퓨팅 지원, 그리고 하이브리드 아키텍처에 대한 요구로 나타났다.21
• 로보틱스 (ROS): 연구개발 커뮤니티에서 시작되었기 때문에 초기에는 사용 편의성, 코드 재사용, 빠른 프로토타이핑에 중점을 두었다. 이는 매우 유연하지만 공식적인 검증이 덜 된 아키텍처로 이어졌다.29

아래 표는 세 가지 모듈형 아키텍처의 핵심 속성을 직접 비교하여 그 유사점과 차이점을 명확하게 보여준다. 이 표는 각 분야의 전문가가 다른 분야의 핵심 원칙과 접근 방식을 신속하게 파악할 수 있는 개념적 지도를 제공한다.

속성	항공우주 (IMA)	자동차 (AUTOSAR Adaptive)	로보틱스 (ROS2)
주요 이정표	1995년 보잉 777 상용 도입 2, 1996년 ARINC 653 표준 발표 53	2003년 AUTOSAR 컨소시엄 설립 54, 2017년 Adaptive 플랫폼 첫 출시 55	2007년 ROS1 첫 출시 56, 2017년 ROS2 첫 공식 출시 57
주요 동인	SWaP 감소, 수명주기 비용, 안전 인증 1	ECU 복잡성 관리, ADAS/자율주행, OTA 업데이트 20	R&D 가속화, 코드 재사용, 상호 운용성 29
핵심 원칙	강력한 시간 및 공간 분할 15	서비스 지향 아키텍처 (SOA) 26	발행-구독 모델 기반의 분산 노드 32
핵심 표준	ARINC 653, ARINC 664 (AFDX), DO-178C 15	AUTOSAR, POSIX, SOME/IP 20	DDS (Data Distribution Service) 34
통신 방식	결정론적 이더넷 (AFDX) 17	이더넷 기반 서비스 통신 (SOME/IP) 28	다양한 전송 계층 위 DDS 미들웨어 (예: UDP) 32
격리 메커니즘	하드웨어(MMU) 및 OS 스케줄링 강제 12	OS 프로세스 격리 (POSIX 기반) 21	프로세스 수준 격리, DDS 미들웨어가 통신 관리 32
실시간 보장	하드 실시간 (엄격한 사전 구성 스케줄링) 12	소프트 실시간 (POSIX 기반 OS, 하드 실시간 제어용 아님) 21	설정 가능 (DDS QoS 정책을 통해 최선 노력부터 신뢰성/실시간까지) 32
안전/보안 중점	최상위, 인증이 절대적 (DO-178C DAL A) 8	높음, 기능 안전이 중요 (ISO 26262 ASIL D) 23	진화 중, 내재적이지 않으나 DDS Secure 및 RTOS로 구축 가능 32

IMA에서 시작된 통합 아키텍처의 여정은 끝나지 않았다. 기술이 발전함에 따라 새로운 도전 과제가 등장하고 있으며, 이 핵심 원칙들은 새로운 영역으로 계속 확장되고 있다.

단일 코어 프로세서에서 멀티코어 프로세서로의 전환은 성능 향상을 약속했지만, IMA의 파티셔닝 모델에 근본적인 도전을 제기했다.8 멀티코어 칩 내부에는 L3 캐시, 메모리 컨트롤러, 내부 인터커넥트 등 전통적인 파티셔닝 메커니즘으로는 관리되지 않는 공유 자원이 존재한다. 이러한 자원에 대한 경합은 간섭 채널(interference channels)을 만들어 예측 불가능한 시간 지연을 유발할 수 있으며, 이는 안전 인증에 필요한 결정론을 깨뜨릴 수 있다.38 멀티코어 환경에서의 인증 문제를 해결하는 것은 차세대 IMA(IMA2G) 및 기타 안전 필수 시스템 분야에서 가장 중요한 현재의 연구 개발 과제 중 하나이다.18

미래 공중 능력 환경(Future Airborne Capability Environment, FACE™) 표준은 군용 항공전자 분야에서 개방형 시스템 철학의 다음 단계를 대표한다.40 FACE의 목표는 IMA의 하드웨어 수준 표준화를 넘어, 소프트웨어 구성 요소의 이식성과 재사용성을 극대화하는 표준화된 소프트웨어 환경을 만드는 것이다. 이를 통해 특정 공급업체에 종속되는 ‘벤더 락(vendor lock)’을 해소하고자 한다.41

FACE는 IMA를 대체하는 것이 아니라 그 위에 구축되는 표준이다. FACE 아키텍처는 ARINC 653을 준수하는 파티셔닝 운영체제에 의존하는 운영체제 세그먼트(OSS)를 명시적으로 포함하고 있다.13 궁극적으로 FACE는 군용 항공전자를 위한 ‘앱 스토어’를 만드는 것을 목표로 한다. 인증된 소프트웨어 모듈(Units of Conformance)을 모든 FACE 호환 시스템에 신속하게 통합하여 통합 시간과 비용을 획기적으로 줄이는 것이다.40

모듈형 통합 아키텍처의 핵심 원칙은 다른 복잡하고 안전이 중요한 분야에도 활발히 적용되고 있다.

IMA-SP(IMA for Space) 프로젝트는 IMA 원칙을 우주 임무에 적용하는 대표적인 사례다.46 우주 환경은 항공 분야와는 다른 독특한 과제를 안고 있다. 극심한 방사선 환경, 유지보수 없이 장기간 작동해야 하는 극한의 신뢰성 요구, 위성 운영과 관련된 고유한 보안 문제 등이 그것이다.39 이는 다른 종류의 하드웨어 선택과 아키텍처 내에서 더욱 강력한 오류 감내 및 보안 메커니즘을 필요로 한다.

유럽 철도 교통 관리 시스템(European Rail Traffic Management System, ERTMS)은 열차 제어를 위한 대규모 통합 시스템이다.48 ERTMS의 주된 동인은

상호 운용성이다. 즉, 유럽 전역의 각기 다른 국가 철도망에서 공통으로 작동할 수 있는 단일화된 신호 및 제어 시스템을 구축하는 것이다.48 ERTMS는 중앙 ‘커널’과 다양한 인터페이스 모듈(STM)로 구성된 고도로 모듈화된 아키텍처를 가지며, 점진적인 업그레이드를 허용하는 여러 구현 레벨(L1, L2, L3)을 제공한다. 이는 IMA의 모듈성과 유연성과 명확한 유사성을 보여준다.50

결론적으로, 자동차, 항공, 로보틱스 분야에서 통합 모듈형 아키텍처(IMA)의 시작은 항공우주 산업이 연방형 아키텍처의 물리적, 경제적 한계에 직면하면서 비롯되었다. 이는 단순한 기술적 진보가 아니라, 모든 첨단 산업에 걸쳐 일어난 근본적인 패러다임 전환의 서막이었다. 이 전환의 핵심은 물리적 하드웨어를 중심으로 시스템을 설계하는 방식에서, 이식 가능하고 업그레이드가 용이하며 복원력이 뛰어난 소프트웨어 서비스를 중심으로 시스템을 설계하는 방식으로의 변화이다. IMA는 그 시작점이었지만, 그것이 제시한 추상화, 모듈성, 그리고 강력한 통합이라는 원칙은 이제 하늘에서 도로, 그리고 그 너머의 모든 현대 공학 분야의 견고한 기반을 형성하고 있다.

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3. CIVIL AIRCRAFT ADVANCED AVIONICS ARCHITECTURES – AN INSIGHT INTO SARAS AVIONICS, PRESENT AND FUTURE PERSPECTIVE CM Ananda - CORE, accessed July 14, 2025, https://core.ac.uk/download/pdf/11874268.pdf
4. 제트 전투기의 항공전자 시스템 아키텍처에 관한 연구 A Study on the Architecture for Avionics System of Jet, accessed July 14, 2025, https://koreascience.kr/article/JAKO202209858366235.pdf
5. 통합 모듈형 항공전자 컴퓨터 아키텍처의 설계방안 연구 - dCollection …, accessed July 14, 2025, https://dcoll.ajou.ac.kr/dcollection/srch/srchDetail/000000013563
6. Design Method for Integrated Modular Avionics System Architecture - Korea Science, accessed July 14, 2025, https://koreascience.kr/article/JAKO201436438764913.page
7. RTCA DO 297 통합 모듈식 항공전자공학(IMA) 개발 가이드 및 인증 문제 - EUROLAB, accessed July 14, 2025, https://www.eurolab.net/ko/sektorel/havacilik-uzay-testleri/rtca-do-297-entegre-moduler-aviyonik-(ima)-gelistirme-kilavuzu-ve-sertifikasyon-konulari/
8. (PDF) Integrated Modular Avionics - Past, present, and future - ResearchGate, accessed July 14, 2025, https://www.researchgate.net/publication/284113137Integrated_Modular_Avionics-_Past_present_and_future

9. Arinc 653 Role in Integrated Modular Avionics (Ima)

   PDF

   Software - Scribd, accessed July 14, 2025, https://www.scribd.com/document/577727667/ARINC-653-ROLE-IN-INTEGRATED-MODULAR-AVIONICS-IMA

10. 항공 전자 시스템의 통합 아키텍처 ✈️ - 재능넷, accessed July 14, 2025, https://www.jaenung.net/tree/20376
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28. Adaptive AUTOSAR

    Automotive Ethernet

    Service Oriented architecture - Embitel, accessed July 14, 2025, https://www.embitel.com/blog/embedded-blog/bridging-the-gap-between-classic-and-adaptive-autosar

29. 로봇 운영 시스템(ROS), accessed July 14, 2025, https://www.reseat.or.kr/portal/cmmn/file/fileDown.do?menuNo=200019&atchFileId=41be799a1f43450d871464bd596f5003&fileSn=1&bbsId=
30. ROS: Robot Operating System에 대해 알아보기 - HMG Developers, accessed July 14, 2025, https://developers.hyundaimotorgroup.com/blog/364
31. [2024 ROS 스터디] 이상혁 #1주차 - ROS 소개 및 설치하기 - KMU_SW_CLUB - 티스토리, accessed July 14, 2025, https://cs-kookmin-club.tistory.com/286
32. 로봇 소프트웨어 - ROS에 대해 좀 더 자세히(ROS1 & ROS2) - 지식 맛집 - 티스토리, accessed July 14, 2025, https://tristanchoi.tistory.com/584
33. ROS1과 ROS2의 구조적 차이와 자율주행 시스템 적용 관점에서의 비교 분석 - NMLab, accessed July 14, 2025, https://nmlab.korea.ac.kr/publication/published.papers/2025/2025.04_Comparison_of_ROS1_and_ROS2-KNOM2025.pdf

34. ROS 2: What is DDS

    Data Distribution Service (DDS) Community …, accessed July 14, 2025, https://community.rti.com/page/ros-2-what-dds

35. APIKS: A Modular ROS2 Framework for Rapid Prototyping and Validation of Automated Driving Systems - arXiv, accessed July 14, 2025, https://arxiv.org/html/2502.20507v1
36. A Review and Evaluation of Control Architectures for Modular Legged and Climbing Robots, accessed July 14, 2025, https://www.mdpi.com/2313-7673/9/6/319
37. ARINC 653 RTOS for Multi-Core Certification - SYSGO, accessed July 14, 2025, https://www.sysgo.com/blog/article/arinc-653-rtos-for-multi-core-certification
38. Multicore Processors: Challenges, Opportunities, Emerging Trends, accessed July 14, 2025, https://www.tha.de/Binaries/Binary20964/Multicore-Embeddedfinal-revised.pdf
39. IMA and multi-core processors - Indico at ESA / ESTEC, accessed July 14, 2025, https://indico.esa.int/event/62/contributions/2799/attachments/2344/2704/1020_-_ima-and-multi-core-processors_Abstract.pdf

40. FACE Standard for Avionics Software

    Ansys, accessed July 14, 2025, https://www.ansys.com/industries/face-standard-aviation-software

41. The FACE Approach

    www.opengroup.org, accessed July 14, 2025, https://www.opengroup.org/face/approach

42. What Is FACE™?

    Wind River, accessed July 14, 2025, https://www.windriver.com/solutions/learning/face

43. Open Systems Architecture Solutions

    Collins Aerospace, accessed July 14, 2025, https://www.collinsaerospace.com/what-we-do/industries/military-and-defense/open-systems-architecture-solutions

44. Overview of FACE architecture (Future Airborne Capability Environment). - ResearchGate, accessed July 14, 2025, https://www.researchgate.net/figure/Overview-of-FACE-architecture-Future-Airborne-Capability-Environment_fig1_322258781
45. The Impact of the FACE Technical Standard on Achieving the Crew Mission Station (CMS) Objectives, accessed July 14, 2025, https://api.army.mil/e2/c/downloads/2021/09/13/38f652ea/cms-core-system-and-hosted-capabilities.pdf
46. An I/O Building Block for the IMA Space Reference Architecture - ResearchGate, accessed July 14, 2025, https://www.researchgate.net/publication/236156585_An_IO_Building_Block_for_the_IMA_Space_Reference_Architecture
47. Space solutions - ESA, accessed July 14, 2025, https://www.esa.int/Applications/Connectivity_and_Secure_Communications/Space_solutions/Space_solutions2
48. ERTMS: European Rail Traffic Management System, accessed July 14, 2025, https://www.etf-europe.org/wp-content/uploads/2019/03/ERTMS_Appendix-1_ERTMS.pdf
49. European Rail Traffic Management System (ERTMS), accessed July 14, 2025, https://www.era.europa.eu/domains/infrastructure/european-rail-traffic-management-system-ertms_en
50. European Rail Traffic Management System - WikiRail, accessed July 14, 2025, https://wikirail.it/en/glossario/european-rail-traffic-management-system/

51. ERTMS/ETCS architecture.

    Download Scientific Diagram - ResearchGate, accessed July 14, 2025, https://www.researchgate.net/figure/ERTMS-ETCS-architecture_fig4_262292439

52. A Multiformalism Modular Approach to ERTMS/ETCS Failure Modelling - ResearchGate, accessed July 14, 2025, https://www.researchgate.net/publication/262292439_A_Multiformalism_Modular_Approach_to_ERTMSETCS_Failure_Modelling