SysML 기반 고장모델의 활용을 통한 시스템의 안전 설계 및 평가

Abstract

안전중시 시스템은 시스템 고장으로 인한 사고가 발생했을 때, 심각한 인명, 재산 및 환경피해를 유발하는 시스템이다. 따라서, 안전 설계를 통한 시스템의 안전성 확보가 중요하다. 안전 설계의 핵심활동은 시스템을 설계하고, 시스템 설계 결과를 기반으로 위험원 식별 및 평가, 안전 요구사항 도출한다. 다음으로 도출된 안전 요구사항을 시스템 설계에 반영하고, 안전성 평가를 수행하는 것이다. 안전 설계를 수행하기 위한 대표적인 기법으로 FMEA와 FTA가 주로 활용되었다. 하지만 이러한 기법들은 수동적인 방식으로 수행되어 시스템의 크기와 복잡도가 증가할수록 오류 발생 가능성이 커졌다. 또한, 시스템 진화과정에서 반복적으로 적용되기 어려웠다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 시스템 모델에 고장 정보를 반영한 고장모델을 활용한 안전 설계 방법에 대한 연구가 수행되었다. 이 연구들은 기존 안전 설계 기법의 한계를 극복하였다. 하지만, 체계적인 모델링 방법의 부족으로 모델 재현이 어려웠고, 시스템 설계의 특정 계층에서만 고장모델을 활용할 수 있었다. 또한, 안전 설계는 시스템 설계와 안전 활동이 통합적으로 수행되어야 하는데 안전 활동의 일부분에 중점을 두었다. 결과적으로 선행연구의 방법들은 안전 설계의 핵심 활동들을 모두 수행할 수 없었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 SysML 기반 고장모델을 통하여 안전 분석 및 안전성 평가를 수행하였다. 먼저, 안전 설계를 수행할 수 있는 고장모델의 생성 방법을 정의하였다. 다음으로 고장모델의 시뮬레이션을 통하여 failure propagation 분석 및 안전성 평가를 수행하였다. 본 연구 결과의 유용성을 검증하기 위하여 자동차 시스템의 사례연구를 수행하였다. 이를 통해서 시스템, 서브시스템 및 구성요소 수준에서 고장모델이 활용 가능함을 보였다. 또한, 하나의 고장모델을 통해서 failure propagation 분석 및 안전성 평가를 수행할 수 있었다. 마지막으로 안전중시 시스템의 정성적, 정량적인 안전성 평가가 가능함을 보였다.