[논문]위험원 분석 결과를 반영한 시스템 안전 요구사항 생성에 관한 연구

김재철; 이재천

doi:10.12812/ksms.2011.13.4.009

위험원 분석 결과를 반영한 시스템 안전 요구사항 생성에 관한 연구
On the Development of Systems Safety Requirements Using Hazard Analysis Results 원문보기

대한안전경영과학회지 = Journal of the Korea safety management & science, v.13 no.4, 2011년, pp.9 - 16

Abstract ▼ AI-Helper

Modern systems become more complex and the demand for systems safety goes up sharply. Thus, the proper handling of the safety requirements in the systems design is getting greatly increased attention these days. Hazard analysis has been one of the active areas of research in connection with systems safety. In this paper, we study a subject on how the hazard analysis results can be incorporated in the systems design. To this end we set up a goal on how to systematically generate safety requirements that should reflect hazard analysis results and be implemented in the systems design and development. To do so, we first review the process for systems design and suggest the associated Model. Then the process and results of hazard analysis are analyzed and Modeled particularly with emphasis on the safety data. The resulting data Model incorporating both the hazard analysis and system life cycle is used in the generation of safety requirements. Based on the developed data Model, the generation of the requirements, the construction of requirements DB, and the change management later on is demonstrated through the use of a computer-aided software tool.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 이를 위해 필수 안전관련 정보를 식별하고 이를 안전요구사항으로 정의하기위한 방법론을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 이를 위해 시스템 수명주기 단계에서 고려되어야 할 정보를 식별하기 위한 데이터 모델(Data Model)을 제시한다. 제시되는 데이터 모델은 상위에서 언급한 문제에 활용되고 궁극적으로 대형 시스템의 다양한 정보들을 활용하도록 전산지원도구를 통한 데이터베이스(Data Base)구축의 기초가 된다.
본 논문에서는 이를 위해 필수 안전관련 정보를 식별하고 이를 안전요구사항으로 정의하기위한 방법론을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 이를 위해 시스템 수명주기 단계에서 고려되어야 할 정보를 식별하기 위한 데이터 모델(Data Model)을 제시한다.
본 논문에서는 초반에 언급하였듯이 안전 요구사항 도출과정에서 위험원 분석 결과의 반영에 대하여 정리하였다. 추후에는 이 요구사항을 바탕으로 시스템 설계 상황에서 정보들을 지속적 관리 및 적용을 위한 방법론이 필요하다.
본 논문은 시스템 안전 요구사항의 정의를 다룬 것으로 Concept Development가 해당 단계가 될 것이다. 따라서 시스템 개발에 있어서 요구사항을 도출하는 과정에서 발생 및 요구되는 안전 관련 정보들을 정의하고 이들의 관계를 고려하는 것은 본 논문이 범위로 설정하였다.
본 연구는 이를 위해 안전 관리를 위한 상세한 데이터 모델을 제시하도록 한다. 상위의 문제를 해결하기 위해서 제시된 연구 내용은 시스템 공학 관점에서 안전을 다루어야 하고, 일반 엔지니어들 또한 다룰 만한 수준이어야 한다.
이러한 여러 분석활동의 결과들이 시스템 개발의 시작에서부터 끝까지 활용이 되어야 하고, 이러한 활동이 특수 분야로서가 아니라 필수 분야로 적용되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 데이터 모델을 제시함으로써, 위험원 분석의 결과를 안전 요구사항을 반영하기 위한 방안을 마련하였다. 또한 이들의 활동과 정보가 언제 필요하고 활용되어야 하는 지를 시스템 수명주기 모델을 통해 주장하였다.

가설 설정

이 모델을 통한 안전 관리의 원칙은 시스템공학 적용과 동일하다. 1) 계층적 접근 2) 반복적 활동 3) 피드백 설계가 그것이다.

제안 방법

구축된 데이터베이스는 각 정보의 기록과 변경관리를 용이하게 할 수 있다 또한 가장 중요한 역할인 각 정보의 상호 관계를 링크 기능을 통해 관리할 수 있도록 하였다. 궁극적으로 이들을 활용하여 관련사항의 도식화 및 문서 자동출력 하도록 구축하였다.
본 연구에서는 데이터 모델을 제시함으로써, 위험원 분석의 결과를 안전 요구사항을 반영하기 위한 방안을 마련하였다. 또한 이들의 활동과 정보가 언제 필요하고 활용되어야 하는 지를 시스템 수명주기 모델을 통해 주장하였다. 그리고 이러한 결과를 사례를 통해 안전 요구사항이 도출 되는 과정을 나타내었다.
[표 3]는 데이터 모델의 클래스들이 반영된 데이터베이스의 Item에 대한 명칭과 속성 및 설명을 정리한 것이다. 또한 이를 활용 및 관리 하기위한 프로세스 또한 개발하여 적용하였다. 구축된 데이터베이스는 각 정보의 기록과 변경관리를 용이하게 할 수 있다 또한 가장 중요한 역할인 각 정보의 상호 관계를 링크 기능을 통해 관리할 수 있도록 하였다.
상위의 결과를 시스템공학 전산지원 도구인 Cradle을 활용하여 안전 요구사항을 관리하는 데이터베이스를 구축하였다. 본 연구에서 언급한 데이터 모델은 전산지원도구의 스키마를 이루는 기초가 되었고, 본 사례 연구에서도 적용하였다.
Vee-Model은 시스템공학의 개념을 계층적, 그리고 시간적 개념으로 표현한 모델이다. 본 연구에서는 데이터 모델을 반복적으로 활용한다.
상세한 분류 계층의 내용은[표 4]와 같다. 상위 수준에서는 운전실의 구조와 작업환경으로 항목화 하였고 이들을 각각 세분화하여 구조화하였다. 각 요구사항 문서는 해당 요구사항 문장별 가이드 및 법령의 근거 문장이 기술되도록 구성되어 있다.
상위의 결과를 시스템공학 전산지원 도구인 Cradle을 활용하여 안전 요구사항을 관리하는 데이터베이스를 구축하였다. 본 연구에서 언급한 데이터 모델은 전산지원도구의 스키마를 이루는 기초가 되었고, 본 사례 연구에서도 적용하였다.
그 양식은 [그림 10]과 같다. 이들의 구조화를 위하여 4계층으로 분류하였다. 상세한 분류 계층의 내용은[표 4]와 같다.
이는 각 정보들은 지속적으로 변경 관리 되어야 한다는 의미이다. 이러한 정보들을 클래스로 식별하여 UML(Unified Modeling Language)[10]의 Class Diagram으로 표현 하였다. [표 2]에 정리된 것과 같이 핵심 정보인 위험원, 리스크, 결함을 위험원 분석 정보의 핵심 클래스로 정의하였다.
이를 위해 3장에서 언급한 데이터 모델을 바탕으로 철도차량 운전실 개선에 대한 요구사항 도출에 활용하여 보았다. 다음 [그림 8]은 철도차량 운전실의 예를 포함한 데이터 모델이다.
이를 위해 안전 관리를 위한 데이터 모델과 시스템 수명주기 모델을 제안한다. 데이터 모델은 안전 관리를 위해 필요한 정보들을 정의하고 이들 간의 관계를 도식화 한다.
참고문헌 [3]은 시스템공학 프로세스를 요구사항 분석, 기능 분석, 합성, 그리고 시스템 분석 및 최적화로 정의하고 각 시스템 수준에 따른 위험원 분석 기법을 정의하였다. 참고문헌 [3]의 연구는 시스템공학 프로세스를 위험원 분석 기법을 활용하여 추가/개선하였다고 볼 수 있으며, 본 연구는 이를 기반으로 시스템공학과 시스템 안전 활동을 통합한 개발 방법을 제시한다..
철도차량 운전실에서 발생하는 운전 직무를 바탕으로 발생할 수 있는 인적오류를 설정하고 이들의 위험원과 발생빈도를 도출하여 안전 요구사항의 개발과정에 활용하였다.

성능/효과

4.3.의 데이터베이스에서 설문과 자료조사를 통한 직무 분석 및 인적오류의 결과를 현존하는 권장사항 및 가이드와의 추적성을 식별하여 약 240여개의 초기 안전 요구사항을 개발 할 수 있었다.
다음 [그림 8]은 철도차량 운전실의 예를 포함한 데이터 모델이다. 이를 통해 초기에 필요한 데이터a를 식별하였고 이를 수정 보완 하며, 전체적인 흐름을 파악 할 수 있었다.

후속연구

안전을 위해 다루어야 할 데이터가 다양하고 시스템의 구조가 복잡할수록 그들 간의 관계식별은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서 제시되는 모델들은 시스템개발 시 필요한 데이터베이스 구축의 스키마(Schema)로 활용되어 질 것이다. [그림 3]은 본 연구의 방법을 도식화하였다.
본 데이터베이스의 활용을 통해 요구사항의 변경 및 수정 보완 관리가 용이하고, 또한 인과관계에 있는 정보들 간의 추적성 확인에도 용이하다.
본 Model은 초반에 언급한 연구 범위 내에서 표현되어졌고, 일반 엔지니어들이 쉽게 활용할 수 있도록 상위 수준의 개념을 표현하였다. 추후에 연구 범위를 확대하여 더 개발되어야 하고 각 활동 별 상세화가 더 진행되어야 한다.
본 논문에서는 초반에 언급하였듯이 안전 요구사항 도출과정에서 위험원 분석 결과의 반영에 대하여 정리하였다. 추후에는 이 요구사항을 바탕으로 시스템 설계 상황에서 정보들을 지속적 관리 및 적용을 위한 방법론이 필요하다. 설계 단계에서는 단순한 관리 모델 이상의 것이 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현대의 대형 시스템의 복잡도는 어떤 추세인가?	현대의 대형 시스템의 복잡도는 날로 증가하는 추세이다. 또한 이러한 대형 시스템은 그 사용자로 하여금 안전을 중요하게 생각하게 한다.
	대형 시스템은 그 사용자에게 무엇을 중요하게 생각하게 하는가?	현대의 대형 시스템의 복잡도는 날로 증가하는 추세이다. 또한 이러한 대형 시스템은 그 사용자로 하여금 안전을 중요하게 생각하게 한다. 이를 위해 안전과 관련한 모든 활동은 시스템 설계 개념 초기부터 상세 설계, 시험, 그리고 시스템 폐기에 이르기까지 전체 시스템 수명주기 전반에서 수행되어야 한다[1].
	무엇을 위해 안전과 관련한 모든 활동은 시스템 설계 개념 초기부터 상세 설계, 시험, 그리고 시스템 폐기에 이르기까지 전체 시스템 수명주기 전반에서 수행되어야 하는가?	현대의 대형 시스템의 복잡도는 날로 증가하는 추세이다. 또한 이러한 대형 시스템은 그 사용자로 하여금 안전을 중요하게 생각하게 한다. 이를 위해 안전과 관련한 모든 활동은 시스템 설계 개념 초기부터 상세 설계, 시험, 그리고 시스템 폐기에 이르기까지 전체 시스템 수명주기 전반에서 수행되어야 한다[1].

참고문헌 (13)

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"고속철도 안전기술 개발을 위한 조사연구," 한국기계연구원, (1997)
최은미, 김영국, 김종봉, "철도차량 운전실 승차감에 관한 연구", 한국철도학회 학술발표대회논문집,한국철도학회, (2008), 1389-1396
임재은, 정도원, 김치태, "철도차량 운전실제어대설계기준 마련 연구", 한국철도학회 학술발표대회논문집, 한국철도학회, (2008), 2119-2124

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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