시스템 컨텍스트(System Context)는 개발하거나 분석하려는 시스템(System of Interest, SoI)과 그 시스템을 둘러싼 환경(Environment) 간의 관계 및 상호작용을 정의하는 것입니다. 이는 시스템의 범위(Boundary)를 명확히 하고, 시스템이 무엇과 상호작용하는지를 이해하는 데 필수적입니다. 스마트팜 시스템의 컨텍스트를 정의하면 시스템이 외부로부터 어떤 영향을 받고 어떤 영향을 주는지, 필요한 인터페이스는 무엇인지 등을 파악하는 데 도움이 됩니다.
1. 대상 시스템 (System of Interest, SoI): 스마트팜 시스템
여기서 대상 시스템은 앞서 정의한 바와 같이, ICT 기술을 활용하여 농업 생산 과정을 자동화하고 최적화하는 지능형 농업 생산 시스템입니다.
2. 시스템 경계 (System Boundary)
시스템 컨텍스트를 정의하기 위해 스마트팜 시스템의 경계를 설정합니다.
- 시스템 내부 (Inside the Boundary):
- 물리적 구조물 (온실, 축사, 수직농장 구조 등)
- 환경 센서 (온도, 습도, CO2, 광량, EC, pH, 토양수분, 카메라 등)
- 생체 센서 (작물 생육 측정 센서, 가축용 바이오 센서 등)
- 구동기 (창 개폐기, 스크린, 냉난방기, 환기팬, 관수/양액 펌프 및 밸브, 조명, 사료/급이 로봇, 방제/수확 로봇 등)
- 로컬 제어 장치 (PLC, 임베디드 컨트롤러 등)
- 데이터 수집/처리 장치 (게이트웨이, 엣지 컴퓨터 등)
- 통합 관제 플랫폼 (서버 H/W 및 S/W, 데이터베이스, AI 분석 엔진, 사용자 인터페이스 등)
- 내부 통신 네트워크 (유선 LAN, Wi-Fi, LoRa 등)
- (선택적) 내부 에너지 시스템 (태양광 패널 등)
3. 외부 환경 및 상호작용 요소 (Environment & External Entities)
스마트팜 시스템 경계 외부에 존재하며 시스템과 상호작용하는 주요 요소들은 다음과 같습니다.
- 물리적 환경:
- 외부 기상/기후: 온도, 습도, 일사량, 강수량, 풍속 등 (시스템 환경 제어에 직접적 영향)
- 지리적 위치: 위도, 고도 (일조량, 기후 조건에 영향)
- 토양 (노지/일부 온실): 외부 토양의 물리화학적 특성
- 인프라:
- 전력망: 시스템 운영에 필요한 전력 공급
- 용수 공급원: 관개용수 공급 (수질 포함)
- 통신망: 인터넷 접속(클라우드 플랫폼 연동, 원격 제어 등)을 위한 유선/무선 통신망 (LTE, 5G, 위성 등)
- 사람 및 조직:
- 농장주/운영자: 시스템 설정, 모니터링, 수동 개입, 유지보수 등 직접적인 상호작용을 하는 주요 액터(Actor)
- 유지보수 인력: 시스템 점검, 수리, 교정, 업그레이드 수행
- 컨설턴트 (작물/기술 전문가): 재배 기술 자문, 시스템 운영 최적화 방안 제시
- 기술 공급자 (HW/SW/솔루션): 시스템 구성 요소 공급, 기술 지원, 소프트웨어 업데이트 제공
- 자재 공급자: 종자, 육묘, 비료, 농약, 배지, 사료 등 투입 자재 공급
- 물류/유통 담당자: 생산물 인수, 운송 (생산량, 출하 일정 정보 필요)
- 소비자: 최종 생산물 구매 (시장 수요를 통해 간접적 영향)
- 정부/규제 기관: 보조금 지급, 규제(안전, 환경) 설정, 데이터 보고 요구, 정책 추진
- 인증 기관: GAP, 유기농 등 인증 심사 및 기준 제시 (관련 데이터/기록 요구)
- 금융 기관: 시설 투자 자금 대출 등 금융 지원
- 연구 기관: 기술 개발 협력, 데이터 활용 연구
- 시장:
- 농산물 시장 가격 및 수요: 작물 선택, 생산 목표, 수익성에 영향
4. 시스템과 환경 간의 주요 상호작용 (Key Interactions)
스마트팜 시스템은 외부 환경과 다음과 같은 정보, 에너지, 물질 등을 교환합니다.
- 시스템으로의 입력 (Inputs to the System):
- 에너지: 전력망으로부터의 전기, 태양 에너지
- 물: 외부 용수 공급원으로부터의 용수
- 물질: 종자, 육묘, 비료/양분, CO2(인위적 공급 시), 배지, 사료, 농약 등
- 데이터/정보: 외부 기상 정보(예보), 시장 정보, 운영자의 설정값 및 제어 명령, 소프트웨어 업데이트 파일, 전문가 컨설팅 내용(운영 파라미터로 반영), 정부 규제/표준 정보
- 제어 신호: 운영자의 원격 제어 명령
- 시스템으로부터의 출력 (Outputs from the System):
- 생산물: 수확된 농산물, 축산물, 육묘 등
- 폐기물/부산물: 폐양액, 식물 잔사, 가축 분뇨, 시스템 발생 열 등
- 데이터/정보: 시스템 운영 상태 보고서, 환경/생육 데이터 로그, 생산량/품질 데이터, 운영자 알림/경고 메시지, 연구용 데이터(익명화), 규제/인증 기관 제출용 보고서, 유통/소비자용 이력 추적 정보
- 신호: 시스템 상태 표시등, 경고음 등
5. 시각화:
이러한 시스템 컨텍스트는 일반적으로 **컨텍스트 다이어그램(Context Diagram)**이나 SysML의 유스케이스 다이어그램(Use Case Diagram) 등을 사용하여 시각적으로 표현합니다. 이를 통해 시스템의 범위와 외부 요소와의 관계를 명확하게 파악할 수 있습니다.
결론:
스마트팜 시스템의 컨텍스트를 명확히 정의하는 것은 시스템 개발의 초기 단계에서 매우 중요합니다. 이를 통해 시스템이 고려해야 할 외부 요인과 의존성을 파악하고, 필요한 인터페이스를 식별하며, 시스템 개발 및 운영의 범위를 명확히 하여 프로젝트의 성공 가능성을 높일 수 있습니다.