철도신호시스템 설계에서 안전성 적용 조건의 개선을 통한 안전성 및 재사용성 검증

Abstract

철도시스템의 운용에서 안전을 확보하기 위한 노력의 일환으로 안전 관련 국제표준규격 (EN 5012x 및 관련 ISO/IEC 시리즈)들이 제정되어 적용되고 있다. 국내에서도 국가적인 차원에서의 철도안전관리시스템에 대한 인프라 구축 및 프로젝트 수준에서의 안전성 활동이 수행되고 있음에도 불구하고, 교통안전공단에서 발표한 철도사고 발생현황 및 통계분석 보고서에 따르면, 사고발생건수는 감소추세에 있으나 인명사망을 포함한 중대 사고는 꾸준히 발생하고 있는 것으로 나타났다. 이러한 사고의 원인으로는 철도신호시스템의 장애, 타 시스템과의 인터페이스 오류 및 운영 및 유지보수 측면에서 준수되어야 할 절차등의 미준수가 대표적인 원인으로 언급되고 있다. 이에 따라 철도 프로젝트 수행 및 제품 개발에서 안전성을 지원하는 설계 및 이에 따른 안전성 인증 획득이 더욱 중요해지고 있다. 안전성 인증 활동에서 국제 표준규격 IEC 62425에 부합하기 위해서는 필수 산출물로서 적절한 Safety Case의 생성이 요구되고 있다. Safety Case에는 안전관련 정보로서 Quality Management, Safety Management 및 Technical Safety 등에 관해 기술되어야 한다. 이 가운데 Technical Safety에 포함되어야 하는 사항 중 특히 안전성 적용조건(Safety-Related Application Condition: SRAC)의 생성 및 적용에 대한 중요성이 부각되어 왔다. 그럼에도 불구하고 SRAC가 모호하게 작성되었거나 체계적인 관리절차의 미흡으로 인하여, 상위 수준의 시스템 통합과정 또는 운영 및 유지보수 과정에서의 문제를 발생시켜서 철도시스템의 안전성에 부정적인 영향을 초래하는 사례가 발생하고 있다. 따라서 SRAC의 체계적인 관리를 통한 안전성 확보에 대한 필요성이 제기되고 있다. 본 논문에서는 위와 같은 문제점 들을 해결하기 위하여, SRAC 생성 프로세스 및 산출물의 개선, 그리고 개선된 결과의 활용으로 안전성 향상 및 재사용성 향상의 검증을 연구 목표로 설정하였다.

연구 목표를 달성하기 위하여, 첫번째로 SRAC를 위한 문구 작성과 도출에 관한 기존의 과정을 분석하였다. 이를 기반으로 SRAC가 향후 올바르게 이행될 수 있도록 이해당사자를 주체로 SRAC의 작성구조를 개선하였다. 두번째로, 도출과정에서의 체계적인 접근절차에 대한 미흡함을 개선하기 위하여, SRAC 도출을 위한 활동을 정의하였다. 또한 시스템공학측면에서의 수명주기 전체에 걸친 안전성 보증활동과 평가활동에서의 접근절차를 명확하게 표현하고자 Activity Diagram을 활용하여 도식화 하였다. 기존에 도출된 SRAC에 추가로 도출된 SRAC를 보완하여 목록화 한 후에 해당 SRAC에 대한 분류범주를 식별하였다. 이렇게 개선된 SRAC는 추후 철도신호시스템의 전자연동장치에 적용함으로써 SRAC를 활용한 안전성 향상과 재사용성 향상에 대한 검증에 활용되게 된다. 세번째로, 개선된 SRAC의 적용이 시스템 설계 안전성 향상에 기여하는지를 확인하기 위하여 Fault Tree Analysis (FTA) 기법을 통한 정량적 검증을 수행하였다. 구체적으로 전자연동장치의 결함측 고장을 Top Event로 정의하고 기존 SRAC와 개선된 SRAC 목록의 적용여부에 따른 Top Event 발생확률결과 값을 비교함으로써 검증결과를 도출하였다. 마지막으로, 개선된 SRAC를 적용함으로써 제품의 재사용성 향상에 기여함을 확인하기 위하여 시스템 개발수명주기 동안 생성되는 개발 산출물, 안전성 보증 산출물 및 안전성 평가 산출물의 분석을 통해 재사용성에 대한 평가를 수행하였다. 즉, 3가지 유형의 산출물을 목록화 하고 해당 산출물이 기존 SRAC와 개선된 SRAC의 적용에 따른 재사용 가능성을 분석하고 재사용성 결과를 평가함으로써 검증결과를 도출하였다. 결론적으로 연구 결과에 의하면, SRAC에 대해 개선된 도출 및 적용 방안을 활용할 때, 철도산업 프로젝트 수행에 따른 개별 제품개발 및 상위수준으로 통합할 때는 물론, 시스템의 운영 및 유지보수를 수행할 때에도 안전성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, 개선된 SRAC를 활용함으로 인해 안전성 인증을 획득한 장치의 안전성 산출물을 다른 프로젝트에 적용하고자 할 때, 개발하고자 하는 제품의 산출물의 효율적인 재사용에 기여함으로써 재사용성이 증대 될수 있음을 확인하였다.