의료 분야는 연결된 의료 기기들이 원활하게 통신하고 협력해야 하는 새로운 시대로 접어들고 있습니다. 이러한 비전의 핵심에는 임상 환경에서 상호 운용이 가능한 ‘플러그 앤 트러스트(plug-and-trust)’ 방식의 기기 통신을 가능하게 하는 IEEE 11073 서비스 지향 기기 연결성(SDC) 표준이 있습니다. 그러나 제조업체, 시스템 통합업체, 테스트 실험실에게는 여전히 한 가지 과제가 남아 있습니다. 바로 비용이 많이 들고 하드웨어가 많이 필요한 시험 환경 설비를 구축하지 않고도 복잡한 SDC 기반 시스템을 효율적이고 신뢰성 있게 검증하는 방법입니다. 바로 이 부분에서 포괄적인 시뮬레이션 및 테스트 도구가 결정적인 차이를 만들어낼 수 있습니다.
SDC 상호운용성의 과제
SDC가 제시하는 전망은 매우 매력적입니다. 서로 다른 공급업체의 기기들이 임상 네트워크 전반에서 원활하게 연동되며, 필요한 곳으로 안전하고 신뢰할 수 있는 데이터 흐름을 보장합니다.
주요 사용사례:
수술실 및 중환자실에서 기기 간 원활한 통신
device 간 또는 중앙 시스템으로의 경보 위임(“사일런트 ICU”)
데이터를 통합하여 단일 임상 대시보드로 제공
감염병 또는 격리된 임상 환경에서 기기의 원격 제어
임상 의사결정 지원 시스템과의 통합
SDC를 도입함으로써 의료 시스템은 더욱 모듈화되고, 임상적으로 안전해지며, 연결된 의료 환경에서 상호 운용성을 위한 미래 대비가 가능해집니다. 그러나 상호 운용성을 달성하는 것은 간단하지 않습니다:
통합의 복잡성: 다양한 장치에서 SDC 행동을 평가하려면 상당한 설치 초기 설정과 전문 지식이 필요합니다.
하드웨어 의존성: 많은 테스트 워크플로우가 물리적 프로토타입에 의존하기 때문에 개발 주기가 지연됩니다.
제한된 확장성: 전체 네트워크에 걸친 성능 검증은 실제 배포 전까지는 종종 비실용적입니다.
제조사와 평가 연구소의 경우, 이러한 과제들은 비용 증가, 시장 출시 지연, 그리고 신제품 출시 시 더 큰 위험으로 이어집니다.
평가 및 검증의 더 스마트한 방법
CANoe용 새로운 SDC 통합 솔루션은 이러한 장벽을 정면으로 해결하기 위해 개발되었습니다. 이 솔루션은 SDC 기기의 평가, 검증 및 시뮬레이션을 더 빠르고, 확장 가능하며, 비용 효율적으로 수행할 수 있도록 설계되었습니다. 또한 CANoe의 기능을 서비스 지향형 의료 기기 통신 분야로 확장합니다.
복잡한 SDC 네트워크를 시뮬레이션하든, 메세지 흐름을 분석하든, 극한 조건에서 장치의 행동을 검증하든 상관없이, 이 솔루션은 사용자에게 완벽한 제어권과 가시성을 제공합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다:
참여자 시뮬레이션: 의료 제공자와 이용자 모두를 정확하게 시뮬레이션하여, 임상 환경에서 실제 기기들이 상호작용하는 방식을 재현합니다.
트래픽 분석: 네트워크 트래픽을 모니터링하고 분석하여 성능 및 규정 준수 현황에 대한 심층적인 통찰력을 확보합니다.
스크립팅 인터페이스: 시뮬레이션된 참여자와의 상호작용을 자동화하여 재현 가능하고 정교한 평가 시나리오를 구현합니다.
하이브리드 테스트: 실제 장치와 실제 SDC 네트워크에 원활하게 연결합니다.
확장성: 단일 device부터 전체 임상 네트워크에 이르기까지, 이 도구는 개발의 모든 단계를 지원합니다.
검증된 다목적 평가 생태계의 일부
SDC Integration은 통신 네트워크 및 임베디드 시스템의 검증에 걸쳐 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 강력하고 검증된 개발 및 평가 플랫폼인 CANoe의 통합 확장 기능입니다.
이 확장 기능은 서비스 지향형 의료 기기 통신을 완벽하게 지원하며, EtherCAT, DDS, OPC UA와 같은 Ethernet 기반 프로토콜은 물론 UART, SPI, I²C와 같은 직렬 통신 인터페이스, 그리고 디지털 및 아날로그 I/O에 이르기까지 광범위한 테스트 생태계에 원활하게 통합됩니다.
SDC 통합은 사용자 정의 가능한 테스트 자동화, 그래픽 패널, 상세한 로깅, 소프트웨어 및 하드웨어 인 더 루프(Hardware-in-the-Loop) 테스트 지원 등 CANoe의 강력한 기능을 활용합니다. 개방형 인터페이스와 확장성을 갖춘 CANoe는 기존 툴체인, CI 설정 및 실험실 환경과의 통합을 가능하게 합니다.
의료 기술 분야의 사용자에게 이는 초기 개발 단계부터 통합 및 검증에 이르기까지, 완전한 SDC 기능이 내장된 단일하고 확장 가능한 플랫폼을 기반으로 작업을 진행할 수 있음을 의미합니다.
시뮬레이션에서 실제 환경 검증까지: 두 가지 일반적인 개발 시나리오
그렇다면 실제로는 어떻게 적용될까요? CANoe가 특히 유용함을 입증하는 두 가지 실제 개발 시나리오를 살펴보겠습니다.
I. 기존 의료기기들을 SDC 네트워크에 통합하기
병원에서는 상호 운용성을 염두에 두고 설계되지 않은 기존 의료 기기에 의존하는 경우가 많습니다. 이러한 기기들이 환자 모니터와 같은 SDC 지원 장비와 함께 네트워크에 참여할 수 있도록 하려면 통신 브릿지가 필요합니다.
이 사례에서 SDC-MQTT 게이트웨이는 MQTT를 통해 데이터를 제공하는 구형 인공호흡기를 SDC 네트워크에 연결합니다. 이를 통해 인공호흡기의 기존 소프트웨어나 하드웨어를 수정하지 않고도 다른 SDC 지원 기기들과 데이터를 교환하고 연동된 행동을 수행할 수 있습니다.
1. 독립적 평가를 위한 전체 환경 시뮬레이션
CANoe와 SDC를 함께 사용하면 기존 의료 기기와 주변 SDC 기기 네트워크를 모두 포함하여 전체 시스템 환경을 시뮬레이션할 수 있습니다. 여기에는 (MQTT를 통해 통신하는) 기존 인공호흡기의 가상 모델과 SDC 호환 장비의 가상 모델이 포함됩니다.
이 시뮬레이션 환경을 통해 물리적 하드웨어 없이도 게이트웨이를 독립적으로 개발하고 평가할 수 있습니다. 게이트웨이 로직과 데이터 변환을 결정론적이고 재현 가능한 설정에서 검증할 수 있으므로, 신속한 개발 반복, 심층적인 디버깅, 그리고 복잡한 시나리오에 대한 유연한 평가가 가능합니다.
SIL(Software-in-the-Loop) 개발부터 시작함으로써 잠재적인 문제를 조기에 발견할 수 있으며, 대상 게이트웨이 하드웨어에 필요한 통합 시간을 단축할 수 있습니다.
2. Hardware-in-the-Loop(HIL): 실제 장치 자극 및 피드백 분석
게이트웨이가 독립 평가를 통과한 후, 실제 인공호흡기를 시험 환경 설정에 통합할 수 있습니다. CANoe는 인공호흡기에 대한 센서 입력(예: UART를 통한 SpO₂ 데이터)을 시뮬레이션하고, 게이트웨이를 거쳐 SDC 네트워크로 전송되는 결과 통신을 모니터링하도록 구성됩니다.
이 설치 초기 설정을 통해 통합 과정에 대한 완전한 종단 간 검증이 가능해지며, 물리적 인공호흡기와 SDC 호환 시스템 간의 정확한 데이터 변환 및 안정적인 전송을 확인할 수 있습니다. 또한 양방향 통신을 검증하여 메세지가 프로토콜 간에 올바르게 mapping되도록 보장합니다.
CANoe는 현실적인 조건에서 임상 시나리오를 시뮬레이션함으로써, 개발자가 개발 주기 초기에 타이밍 문제, 데이터 불일치 및 극한 상황에서의 행동을 파악할 수 있도록 지원합니다.
II. SDC가 기본적으로 통합된 의료기기 개발
SDC 지원 기능이 내장된 새로운 의료 장치를 디자인하는 혁신가들에게 있어, 첫 번째 시제품이 제작되기 전부터 원활한 상호운용성을 확보하는 것이 과제입니다.
SDC 지원 주입 펌프와 같은 네트워크 연결형 의료 기기를 개발하려면, 기능적 행동부터 실제 환경에서의 상호 운용성에 이르기까지 철저한 검증이 필요합니다. 적절한 도구가 없다면, 개발자들은 종종 프로젝트 후반부가 되어서야 실제 네트워크 환경에서 기기의 행동을 평가하게 됩니다.
개발자는 CANoe를 사용하여 체계적인 워크플로우를 통해 전체 시뮬레이션 단계에서 하드웨어 통합 단계로 원활하게 전환할 수 있으며, 이를 통해 개발 속도를 높이고 통합 과정을 간소화하며 검증 과정 전반에 걸친 위험을 줄일 수 있습니다. 이 예제에서는 주입 펌프를 개발하고 평가하기 위한 3단계 접근 방식을 설명합니다.
1. 전체 시뮬레이션: 초기 사용사례 평가
초기 단계에서 주입 펌프는 CANoe 내에서 완전한 가상 SDC 장치로 구현됩니다. 시뮬레이션 모델은 기능적 행동, SDC 서비스 인터페이스 및 통신 패턴을 구현합니다. 상호작용 흐름과 상호운용성에 대한 포괄적인 평가를 용이하게 하기 위해, 다른 피어 장치를 포함한 주변 SDC 네트워크 환경도 CANoe에서 재현됩니다.
이러한 설치 초기 설정은 분산형 SDC 사용사례에 대한 초기 및 신속한 프로토타이핑을 가능하게 하며, 잠재적인 임상 네트워크 환경에서의 기기 상호작용을 검증할 수 있게 해줍니다.
2. Software-in-the-Loop(SIL): 시뮬레이션된 시스템 내에서 실제 SDC 소프트웨어 평가
시뮬레이션을 통해 초기 설계의 검증이 성공적으로 완료된 후, SDC 스택, 장치 애플리케이션 로직 및 서비스 요청 처리자로 구성된 주입 펌프용 실제 소프트웨어 스택이 배포됩니다. 이 소프트웨어는 PC 또는 개발 플랫폼에서 구동되며, CANoe는 전체 시뮬레이션 과정에서 이전에 설정된 SDC 네트워크 및 상호 작용을 계속해서 시뮬레이션합니다.
이전에 설정된 워크플로우와 테스트 시나리오는 실제 디바이스 소프트웨어가 연결된 상태에서 반복 실행할 수 있습니다. 이러한 설정을 통해 디바이스 간의 상호작용과 통신 과정을 상세히 관찰할 수 있으며, 테스트 대상 시스템(System Under Test) 소프트웨어에 대한 신속한 반복 개발을 지원합니다.
이 단계에서 CANoe는 CI/CT(지속적 통합 및 지속적 테스트) 파이프라인에 원활하게 통합될 수 있어, 소프트웨어가 발전함에 따라 SDC 통신 행동에 대한 자동화된 회귀 평가와 지속적인 검증이 가능해집니다. 이를 통해 개발 생명주기 전반에 걸쳐 일관된 품질을 보장하고 피드백 루프를 가속화할 수 있습니다.
3. Hardware-in-the-Loop(HIL): 포괄적인 장치 검증
최종 단계에서는 실제 주입 펌프 하드웨어를 연결합니다. CANoe는 SDC 네트워크 및 피어 장치의 시뮬레이션을 유지하며, 이를 통해 네이티브 통신 인터페이스를 via 실제 장치와 직접 상호작용할 수 있게 합니다.
초기 시뮬레이션 및 SIL 단계에서 개발된 모든 시뮬레이션 및 시험 절차는 실제 장치를 통합할 때도 그대로 적용됩니다. 이러한 연속성은 모든 테스트 단계에 걸쳐 일관성을 보장하며, 전반적인 통합 과정을 효율화합니다.
가치를 창출하는 혜택
SDC가 통합된 CANoe는 단순한 평가 체계가 아니라, 의료 분야 전반에 걸쳐 SDC를 도입하는 데 기여하는 촉진제입니다.
개발 주기 단축: 레거시 시스템용 게이트웨이를 구축하든 새로운 장치를 설계하든, 설계 단계를 조기에 검증할 수 있습니다.
비용 절감: 방대한 하드웨어 설비를 고성능 시뮬레이션으로 대체합니다.
SIL에서 HIL로의 원활한 전환: 가상 환경에서 시작하여 실제 하드웨어로 매끄럽게 검증할 수 있습니다.
확장 가능한 검증: 단일 장치에서 전체 임상 네트워크 평가를 손쉽게 진행할 수 있습니다.
규정 준수 확신: 개발 초기 단계에서 device가 상호 운용성 요구사항을 충족하는지 확인합니다.
인증 절차 간소화: 추적 가능한 평가 증거를 통해 규제 요건 충족을 보장합니다.
CANoe.SDC와 함께 상호운용 가능한 의료의 미래를 구축합니다
임상 환경이 점점 더 복잡해짐에 따라, 안전하고 신뢰할 수 있으며 상호운용성이 뛰어난 의료기기 통신에 대한 수요는 계속 증가하고 있습니다. IEEE 11073 SDC 표준이 그 기반을 마련해 주지만, 실제 도입에는 실용적이고 효과적인 도구에 의존합니다.
새로운 SDC 통합 기능을 갖춘 CANoe는 이러한 공백을 메워주며, 제조업체, 시스템 통합업체 및 테스트 실험실이 더 스마트하게 평가하고, 더 빠르게 확장하며, 진정한 상호운용성을 갖춘 device를 자신 있게 시장에 출시할 수 있도록 지원합니다.
SDC 상호운용성 평가의 다음 단계로 나아갈 준비가 되셨나요?
