경제 입력출력 모델을 시스템오브시스템에 통합하는 MBSE와 이종기능 그래프 접근법

논문은 인간 활동이 지구 시스템을 주도하는 현상을 ‘인류세(Anthropocene)’라 정의하고, 이 시기에 경제 시스템이 다른 자연·사회 시스템과 복합적인 피드백 루프를 형성한다는 점을 강조한다. 기존 연구는 경제와 환경, 에너지, 수자원 등 개별 도메인을 별도로 모델링하는 경우가 많아 상호 의존성을 정량화하는 데 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 저자들은 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)과 이종기능 그래프 이론(HFGT)을 결합한 새로운 통합 프레임워크를 제안한다. 먼저, 경제 입력‑출력(EIO) 모델의 기본 원리를 소개한다. Leontief의 기본 방정식 x = (I‑A)⁻¹ y 를 시작으로, 물리‑경제 혼합, 다지역(MRIO), 그리고 기술 선택을 포함하는 RCOT 확장 모델까지 포괄한다. 이어서 MBSE의 핵심 개념을 설명한다. SysML은 시스템 경계, 형태(Block Definition Diagram), 기능(Activity Diagram) 세 가지 시각적 추상화를 제공하며, 이를 통해 경제 부문의 산업 블록, 생산 흐름, 자원 투입·산출 과정을 명확히 모델링한다. 특히, 블록 간의 집합·일반화·인스턴스화 관계와 활동 간의 흐름 연결은 경제 시스템을 SoS 내에서 다른 도메인과 연결할 수 있는 구조적 토대를 만든다. 다음으로 HFGT를 소개한다. HFGT는 이종노드(형태와 기능)와 이종에지(관계)를 행렬화하여 그래프 기반 연산을 가능하게 한다. 논문은 SysML 모델을 HFGT의 수학적 표현으로 변환하는 절차를 상세히 제시한다. 블록은 이종노드, 활동은 이종에지로 매핑되며, 기술 선택을 위한 제약식은 그래프의 가중치와 용량 제한으로 구현된다. 이렇게 변환된 그래프는 Leontief 역행렬과 동일한 역할을 수행하면서도, 그래프 탐색 알고리즘을 이용해 동적 시뮬레이션과 최적화가 가능하도록 만든다. 핵심 검증 사례로 합성 RCOT 모델을 사용한다. 기존 RCOT은 각 부문이 여러 기술 옵션을 선택하도록 행렬 I와 A를 확장하고, 선형계획법으로 총요소 사용을 최소화한다. 저자들은 동일한 데이터와 제약을 SysML‑HFGT 파이프라인에 적용해 동일한 최적해와 민감도 분석 결과를 얻었다. 이는 MBSE‑HFGT가 기존 EIO 분석의 정확성을 유지하면서도 그래픽적 명료성과 시스템‑레벨 통합을 제공한다는 강력한 증거이다. 논의에서는 이 통합 접근법이 제공하는 세 가지 주요 이점을 강조한다. 첫째, 경제 모델을 SoS 내에서 내재화함으로써 외부 인터페이스 없이 다른 시스템(예: 수자원, 에너지, 생태계)과 직접 연결할 수 있다. 둘째, SysML 기반의 시각적 표현은 정책 입안자와 이해관계자 간 의사소통을 촉진하고, 모델의 가정과 구조를 투명하게 드러낸다. 셋째, HFGT의 행렬 연산과 그래프 탐색을 결합해 계산 효율성을 높이며, 대규모 다지역·다기술·다요소 모델에도 확장 가능하다. 또한, 이 프레임워크는 지속가능성 목표와 행성 경계 초과 위험을 정량화하는 데 필요한 다학제적 데이터 통합을 지원한다. 마지막으로 결론에서는 MBSE와 HFGT가 경제 모델링과 시스템 엔지니어링을 연결하는 다리 역할을 하며, 인류세 SoS의 복잡성을 정량적으로 분석하고 정책 시뮬레이션에 적용할 수 있는 기반을 제공한다고 요약한다. 향후 연구로는 실제 국가·지역 수준의 MRIO 데이터와 기후·수자원 모델을 연계한 실증 사례, 그리고 실시간 데이터 스트리밍을 통한 동적 SoS 시뮬레이션 구축이 제시된다.