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본 논문은 안전필수시스템인 고속철도 전자연동장치의 안전무결수준(SIL) 적용 즉, 안전성활동체계를 연구한다. 안전성 활동은 위험원을 도출ㆍ분석하는 것과 안전무결수준(SIL, Safety Integrity Level)의 할당을 포함한다. 안전성 활동을 배제한 기존의 위험측고장률 예측방식의 문제점 보완하고 사고발생 가능성을 감소시키기 위해 위험원 도출 및 분석방식을 시스템 설계에 도입하고 위험측고장률을 예측한다. 이를 위해 본 논문에서는 시스템의 개념설계 단계에서 시행하는 예비위험원분석(...

본 논문은 안전필수시스템인 고속철도 전자연동장치의 안전무결수준(SIL) 적용 즉, 안전성활동체계를 연구한다. 안전성 활동은 위험원을 도출ㆍ분석하는 것과 안전무결수준(SIL, Safety Integrity Level)의 할당을 포함한다. 안전성 활동을 배제한 기존의 위험측고장률 예측방식의 문제점 보완하고 사고발생 가능성을 감소시키기 위해 위험원 도출 및 분석방식을 시스템 설계에 도입하고 위험측고장률을 예측한다. 이를 위해 본 논문에서는 시스템의 개념설계 단계에서 시행하는 예비위험원분석(PHA)과 상세설계 단계에서 시행하는 위험원 식별 및 분석(HIA) 체계를 연구한다. 예비위험원분석(PHA) 단계에서는 시스템의 내부결함 중 사고로 발전될 수 있는 위험원(Hazard)을 파악하고, 위험원에 의한 사고의 발생빈도와 크기(Severity) 조합인 리스크를 평가(Risk Assessment)하는 활동을 연구한다. 위험원 식별 및 분석(HIA) 단계에서는 하부시스템까지 위험원을 도출하고 분석하는 HAZOP Study 및 결함트리분석(FTA) 활동을 연구한다. 평가된 리스크로 시스템의 안전무결수준(SIL)이 할당되면, 안전필수시스템은 안전무결수준(SIL)에서 제시하는 등급별 고장률 예측을 통해 입증하는 안전성활동을 수행한다. 안전무결수준(SIL)에서 제시하는 시스템의 고장률 요구사항은 기능의 연속성에 대한 평균확률고장률(Average Probability Failure Rate)과 사고가 발생할 확률인 위험측고장률(Dangerous failure rate)로 구성된다. 평균확률고장률은 시스템 신뢰성과 연관된 변수로써, 하부시스템의 구성요소별 고장률을 평균하여 단위시스템의 고장률을 예측하고, 예측된 평균확률고장률은 시스템의 신뢰도와 평균고장시간(Mean Time Between Failure)의 산출에 중요한 입력변수가 된다. 위험측고장률의 예측은 시스템의 고장으로 인해 사고가 발생할 확률로써, 기존에는 여분구조의 시스템이 동시에 고장 나는 경우를 위험측 고장으로 정의하여, 여분구조를 구성하는 단일시스템 고장률의 곱으로 위험측고장률을 예측하였다. 즉, 시스템 내부의 위험원분석을 배제한 방법으로써, 정확한 시스템 위험측고장률 예측치로 부적절하다. 위와 같은 위험측고장률예측의 문제점을 보완하기 위해, 본 논문에서는 위험원분석을 포함한 안전성활동을 수행하여 위험원 누락을 최소화한 설계방식 및 설계된 시스템의 위험측고장률 예측방법을 연구하였다. 이러한 위험측고장률예측방식이 기존 위험측고장률예측방식과 비교하여 사고발생확률을 보다 정확하게 예측함을 보이기 위해 고속철도 열차제어시스템 전자연동장치의 선로전환기제어모듈을 설계하였으며, 단위시스템을 기반으로 본 논문에서 제안하는 안전성활동 체계를 적용하여 위험원분석에 의한 위험측고장률을 예측함으로서 건전성을 입증하였다.

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