[논문]시스템 엔지니어링 표준 기반 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준 개발 사례

이태경; 조래혁; 이중윤

doi:10.14248/jkosse.2016.12.1.007

시스템 엔지니어링 표준 기반 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준 개발 사례
A Case Study of Steel-making Plant Engineering Standard Development Based On Systems Engineering Standards 원문보기

시스템엔지니어링학술지 = Journal of the Korean Society of Systems Engineering, v.12 no.1, 2016년, pp.7 - 23

이태경 (포항공과대학교 엔지니어링 대학원) , 조래혁 (포항공과대학교 엔지니어링 대학원) , (포항공과대학교 엔지니어링 대학원) , 이중윤 (포항공과대학교 엔지니어링 대학원)

Abstract ▼ AI-Helper

Plant engineering industry is considered as a key industry which will drive the future of Korea. However, Korean plant engineering companies have recently made huge losses in overseas businesses and the lack of engineering capability is pointed out as a main cause of this situation. Unlike Korean plant engineering companies, world leading engineering companies such as Flour and Bechtel have their own systems Engineering Standards/Guides ensuring successful fulfillments of the concept and basic design processes. An engineering standard for an organization is an essential means to shorten the time for engineering design, to maintain the engineering quality and to secure the engineering efficiency in the development of the complex system. Korean plant engineering companies'lack of engineering capability comes from the absence of the engineering standard. In the paper, we have developed a steel-making plant engineering standard based on a systems engineering standard. We chose both ISO/IEC/IEEE 15288 and NASA SE Handbook as main reference standards. First, we have introduced a life-cycle definition and a physical hierarchy of a general steel-making plant. Then we have introduced detailed engineering processes of each life-cycle stage. The full scope of the study was from the feasibility study to the basic design but in the paper, we have only introduced detailed engineering processes and exit criteria for the feasibility study and the concept design.

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문제 정의

본 논문에서는 국내 플랜트 엔지니어링 업체의 엔지니어링 능력 향상을 도모하기 위해 사내, 혹은 특정 조직 대상의 엔지니어링 업무 표준 개발의 예를 제안하였다. 구체적으로는 제철 플랜트를 대상시스템으로 하여 현존하는 시스템 엔지니어링 표준들을 참고, 타당성 검토 및 개념 설계 단계를 범위로 하는 제철 플랜트 엔지니어링 업무 표준 개발을진행하였다.
본 논문에서는 현재 우리나라의 미래를 이끌어 갈 핵심 사업으로 중요성이 부각되는 플랜트 엔지니어링 산업에서 국내 업체들이 큰 손실을 보는 이유 중하나가 개념·기본설계(FEED)역량의 부족이라 파악하고 플랜트 시공 위주의 치열한 경쟁에서 벗어나기 위해서는 개념 및 기본설계 능력을 갖추는 것이 중요하다 판단하였다.
본 논문은 현재 진행중인 제철 플랜트 개발 방법론 및 평가방법 개발 프로젝트의 일부분을 다룬 것이며 본 논문이 다루는 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준의 범위는 제철 플랜트의 생명주기와 물리적 계층구조 정의 그리고 모든 엔지니어링의 시작인 타당성검토 단계와 그 다음 단계인 개념설계 단계의 수행 프로세스 및 프로세스의 완료기준을 산출물과 함께 제시하는 것이다.
본 절에서는 제철 플랜트 엔지니어링 개념설계 단계의 실제 결과물을 제시한다.
본 절에서는 제철 플랜트 엔지니어링 타당성검토단계의 프로세스 및 완료기준의 실제 결과물을 제시한다.
사업요구사항서 기재된 내용을 제외한 타당성검토 단계 상세 프로세스의 결과물을 종합한 보고서이다.
이해관계자 요구사항서의 목적은 개발 또는 개선프로젝트 대상 제철설비의 다양한 출처로부터 추출되고 개발되는 정보를 바탕으로 추후 설비(시스템)요구사항의 근거가 되는 이해관계자 요구사항을 도출하여 관리하는데 있다. 도출된 이해관계자 요구사항은 해당 이해관계자 및 기타 정보와의 추적성을 가져 설비(시스템) 요구사항에서 쟁점상황 발생 시 해결방안의 하나로 사용된다.

제안 방법

4.3.1항 생명주기 단계 별 프로세스 정의 기준에따라 시스템 공통 프로세스를 앞서 설명된 제철설비 프로젝트의 설비(시스템) 수준 규격 확정이라는 목적에 맞게 수정하여 제철설비 엔지니어링 업무표준 개념설계 단계 상세 프로세스를 개발하였다.
4.3.1항 생명주기 단계 별 프로세스 정의 기준에따라 시스템 공통 프로세스를 앞서 설명된 제철설비 프로젝트의 운용 필요성 증명이라는 목적에 맞게 수정하여 제철설비 엔지니어링 업무표준 타당성검토 단계 상세 프로세스를 개발하였다.
Figure 2는 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준 개발방안의 모델을 보여주고 있다. ISO/IEC/IEEE15288과 NASA SE Handbook을 각각 국제 시스템 엔지니어링 표준과 도메인 시스템 엔지니어링 지침고의 주요 참고 자료로 활용하였으며 ISO/IEC/IEEE15288이 제시하는 시스템, 생명주기, 프로세스 개념을 본 엔지니어링 업무표준의 프레임워크로 설정하고 NASA SE Hankbook이 제시하는 시스템 생명주기 단계별 시스템 엔지니어링 프로세스의 순환적 적용 개념을 본 엔지니어링 업무표준의 생명주기 단계 별 상세 프로세스에 적용하였다. 프로세스의 산출물과 완료기준은 ISO/IEC/IEEE 15288과NASA SE Handbook 모두 상세한 내용이 부족하기에 Figure 2에 보이는 다른 시스템 엔지니어링 표준/지침서와 기타 선진회사 수행지침서를 참고하여 개발을 수행하였다.
구체적으로는 시스템 엔지니어링 표준의 개발 방법론들을 제시하고 분석하여 두 가지 방안을 동시에 활용하는 시스템 엔지니어링 표준 기반 엔지니어링 업무표준 개발 방안을 제안하였으며 국제 시스템 엔지니어링 표준인 ISO/IEC/IEEE 15288과 항공우주 산업 시스템 엔지니어링 지침서인 NASASE Handbook을 주요 참고 표준으로 삼아 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준 개발을 수행하였다. 참고표준을 기반으로 업무표준의 핵심 개념인 제철 플랜트의 생명주기와 물리적 계층구조를 정의하고 나아가 타당성검토 및 개념설계 단계 별 상세 프로세스 및 완료기준을 제시하였다.
본 논문에서는 국내 플랜트 엔지니어링 업체의 엔지니어링 능력 향상을 도모하기 위해 사내, 혹은 특정 조직 대상의 엔지니어링 업무 표준 개발의 예를 제안하였다. 구체적으로는 제철 플랜트를 대상시스템으로 하여 현존하는 시스템 엔지니어링 표준들을 참고, 타당성 검토 및 개념 설계 단계를 범위로 하는 제철 플랜트 엔지니어링 업무 표준 개발을진행하였다. 제철 플랜트 또한 많은 주요 설비 개발을 해외 선진 엔지니어링 업체에 의존하는 상황이며(박현진, 2012; 신기영, 2014) 이로 인한 기술의 종속화와 비용 증가로 문제가 되고 있기에(박현진,2012) 본 엔지니어링 업무 표준은 제철 플랜트 업계에도 하나의 해결방안이 될 수 있을 것이다.
세부과업 별 명칭과 필요한 업무에 대한 설명은 현업 종사자의 의견을 참고하여 시스템 엔지니어링의 용어가 생소한 제철업계의 사람도 이해할 수 있도록 쉽게 작성하는데 중점을 두었다. 또한 각 세부 과업별 입력정보 항목과 출력 정보항목을 정의하여 각세부 과업 수행에 필요한 정보과 결과물을 알 수 있게 하였다. 각 세부 과업 별 수행조직은 실제 업무표준 사용 조직에 따라 달라지기에 추후 결정사항으로 남겨두었다.
방안 2는 시스템 엔지니어링 국제 표준을 기반으로 개발된 NASA SE Handbook(우주항공 산업)이나 SE Guidebook for ITS(교통시스템) 같은 특정산업에서의 적용에 목적을 둔 시스템 엔지니어링 표준을 기반으로 하여 조직의 대상시스템 개발 업무에 특화된 시스템 엔지니어링 표준을 개발하는 것이다.
본 논문 3.2항의 상세 개발절차에 설명된 바와 같이 ISO/IEC/IEEE 15288에서 제시된 이해관계자 요구사항 정의, 시스템 요구사항 정의, 논리적 해결방안 정의 및 물리적 해결방안 정의로 이루어진 시스템 엔지니어링 공통 프로세스를 NASA SEHandbook에서 제시하는 생명주기 단계 별 시스템 공통 프로세스 순환적 적용 개념에 따라 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준의 생명주기 단계 별 프로세스를 정의하였다. Figure 6은 시스템 엔지니어링공통 프로세스의 구조를 간략하게 표현하였으며 Figure 7(NASA, 2007)은 생명주기 단계 별로 시스템 엔지니어링 공통 프로세스를 순환적으로 적용한다는 개념을 그림으로 표현하고 있다.
본 논문에서는 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준개발을 위해 방안 1의 국제 시스템 엔지니어링 표준이 제시하는 시스템 엔지니어링의 주요 개념을 본 엔지니어링 업무표준의 프레임워크로 삼고 방안2의 산업 별 시스템 엔지니어링 표준을 활용하여 본 엔지니어링 표준의 상세 내용을 작성함으로써 방안 1과 방안 2를 동시에 활용하였다.
본 논문에서는 제철 플랜트의 생명주기를 Figure4에 나타난 것처럼 타당성검토 단계부터 운전중지 및 폐기까지 10개의 단계로 구분하여 정의하였으며 각 생명주기 단계 별로 필요한 지원 도구와 수행 조직을 정의하였다.
본 절에서는 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준개발 사례를 논리적 순서에 따라 제시한다.
본 절에서는 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준의 주요 내용인 생명주기 단계 별 엔지니어링 프로세스와 프로세스의 산출물 및 산출물의 완료기준을 정의하였다.
본 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준에서는 개념설계 단계의 완료기준을 크게 입력기준, 검토회 참여인, 계획수립, 시스템 요구사항, 위험관리, 기술개발, 테스트 및 평가, 인원 및 인터페이스, 환경 및 안전의 아홉 가지 범주로 분류하여 각 범주에 해당하는 체크리스트 형식의 검토항목들을 제안하였다.
타당성검토 단계 기술 검토회는 사업 타당성 검토회(Business Feasibility Review)라 불리며 사업 필요성을 확인하고 제안된 사업의 목표와 그 목표를 달성하기 위한 개념을 검토하는 회의이다.본 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준에서는 타당성검토 단계의 완료기준을 크게 사업 목적 및 시스템 요구사항 정의, 시스템 아키텍처 정의, 경제적/일정 타당성, 사회적 타당성, 기술적 타당성의 다섯가지 범주로 분류하여 각 범주에 해당하는 체크리스트 혹은 스코어 테이블 형식의 검토항목들을 제안하였다.
생명주기 단계 별 완료기준은 Figure 8에 제시된 모델과 같이 미 해군 항공시스템 사령부와 같은 시스템 엔지니어링을 활용하는 선진 조직이 제공하는 생명주기 단계 별 검토 가이드들이 제공하는 완료기준들의 분류, 분석 및 대안 선정을 거쳐 완료기준초안을 정의하였으며 이를 프로세스 초안과 프로세스 초안의 산출물과의 교차 검토를 통해 거듭 개선하였다.
시스템 엔지니어링 표준을 기반으로 한 엔지니어링 업무표준 개발의 예를 제시하고 이를 활용해 각 플랜트 엔지니어링 업체의 사내 엔지니어링 업무표준 개발에 도움이 되고자 제철 플랜트를 대상 시스템으로 엔지니어링 업무표준의 개발 사례를 설명하였다.
앞서 정의된 프로세스와 완료기준 간의 관계에 따라 생명주기 단계 별 프로세스, 프로세스의 산출물, 최종 산출물 그리고 완료기준 개발을 수행하였다.
구체적으로는 시스템 엔지니어링 표준의 개발 방법론들을 제시하고 분석하여 두 가지 방안을 동시에 활용하는 시스템 엔지니어링 표준 기반 엔지니어링 업무표준 개발 방안을 제안하였으며 국제 시스템 엔지니어링 표준인 ISO/IEC/IEEE 15288과 항공우주 산업 시스템 엔지니어링 지침서인 NASASE Handbook을 주요 참고 표준으로 삼아 제철 플랜트 엔지니어링 업무표준 개발을 수행하였다. 참고표준을 기반으로 업무표준의 핵심 개념인 제철 플랜트의 생명주기와 물리적 계층구조를 정의하고 나아가 타당성검토 및 개념설계 단계 별 상세 프로세스 및 완료기준을 제시하였다. 이는 현재 산업별 표준이 존재하지 않는 플랜트 산업에 시스템 엔지니어링 표준을 따른 엔지니어링 업무표준 정립의 사례를 제시했다는 점에 의의가 있으며 이를 통해 해외 선진 엔지니어링 업체들의 개념 및 기본설계 역량을 보다 빠르게 따라잡을 수 있는 방향을 제시했다는 점에서 더 큰 의의가 있다.
ISO/IEC/IEEE15288과 NASA SE Handbook을 각각 국제 시스템 엔지니어링 표준과 도메인 시스템 엔지니어링 지침고의 주요 참고 자료로 활용하였으며 ISO/IEC/IEEE15288이 제시하는 시스템, 생명주기, 프로세스 개념을 본 엔지니어링 업무표준의 프레임워크로 설정하고 NASA SE Hankbook이 제시하는 시스템 생명주기 단계별 시스템 엔지니어링 프로세스의 순환적 적용 개념을 본 엔지니어링 업무표준의 생명주기 단계 별 상세 프로세스에 적용하였다. 프로세스의 산출물과 완료기준은 ISO/IEC/IEEE 15288과NASA SE Handbook 모두 상세한 내용이 부족하기에 Figure 2에 보이는 다른 시스템 엔지니어링 표준/지침서와 기타 선진회사 수행지침서를 참고하여 개발을 수행하였다.

이론/모형

제철 플랜트 엔지니어링 업무표준의 프레임워크로 사용된 핵심 개념을 정의하기 위해 ISO/IEC/IEEE15288에서 제시하는 생명주기 개념과 시스템 개념에 따라 제철 플랜트의 생명주기와 물리적 계층구조를 정의하였다.

후속연구

또한 본 업무표준을 사용함으로써 국제 시스템엔지니어링 표준에 따라 업무를 수행하는 해외 선진 엔지니어링 업체와의 해외 사업에서도 같은 개념과 프로세스를 기반으로 원활한 사업 진행을 기대할 수 있다.
방안 2는 조직이 속한 산업에 산업 별 시스템 엔지니어링 표준이 존재해야 산업 별 표준을 기반으로 한 조직 수준의 시스템 엔지니어링 표준 개발을 효과적으로 수행할 수 있다.
산업별 시스템 엔지니어링 표준이 존재하지 않는다면 조직이 속한 산업 및 조직의 대상시스템과 유사한 특성과 생명주기를 가진 타 산업의 시스템 엔지니어링 표준을 기반으로 조직 수준의 시스템 엔지니어링 표준 개발을 진행할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시스템 엔지니어링 표준이란?	시스템 엔지니어링 표준이란 시스템 개발을 성공적으로 수행하기 위해 필요한 개념, 활동 및 과업으로 이루어진 프로세스 그리고 프로세스의 산출물과 그 산출물의 검증 방안/완료기준을 제시한 문서라 할 수 있다(ISO/IEC/IEEE 15288, 2015). 다양한 기존 시스템 엔지니어링 표준이 있지만 크게 보면 모든 산업에 적용할 수 있는 공통 표준(ISO/IEC/IEEE 15288, EIA-632 등)과 각 산업별 지침서(NASA SE Handbook, SE Guidebook for ITS등) 두 종류로 나눌 수 있다.
	국내엔지니어링 업체들이 해외 프로젝트에 겪은 대규모 손실의 원인에는 무엇이 있나?	하지만 국내 플랜트 엔지니어링 산업의 발전은 대부분 역 공학(Reverse Engineering)을 통해 해외 선진업체들의 기존 결과물을 모방하는 과정에서 이루어졌으며(생산기술연구원, 2013) 현재 국내엔지니어링 업체들이 해외 프로젝트에서 겪은 대규모 손실은 이 방식이 한계에 달했다는 것을 시사한다. 대규모 손실을 원인을 따져보자면 크게 저가수주, 프로젝트 매니지먼트 능력 부족 및 개념·기본설계 엔지니어링 능력 부족을 들 수 있다. 이 중 개념·기본설계 엔지니어링 능력 부족은 국내 플랜트 엔지니어링 업체들이 부가가치가 상대적으로 낮고 후발주자와의 경쟁이 치열한 EPC(Engineering, Pro-curement and Construction)사업에만 집중할 수밖에 없는 원인으로 지목되고 있다(하기주, 2014).
	개념·기본설계(FEED)단계에서 정의하고 있는 사내 엔지니어링 업무 표준의 가져다 주는 이점은 무엇인가?	우리나라의 기업들은 개념·기본설계(FEED) 단계 수행에 대한 정의된 엔지니어링 표준이 없이 기업별 경험과 노하우에 기초한 독자적인 방식으로 수행하고 있는 데 비해 미국의 플루어(FLOUR), 벡텔(Bechtel) 등 세계 최고 수준의엔지니어링 업체들은 모두 개념·기본설계(FEED)단계에 대한 사내 엔지니어링 업무 표준을 정의하고 있다. 이러한 사내 엔지니어링 업무 표준은 설계업무 소요시간을 크게 단축시키며 설계자에 따른 설계품질의 변동을 방지하여 산출물 품질 균질성확보에 크게 기여하며 복잡한 시스템 개발 문화에서 효율성과 효과성을 확보하기 위한 필수적 수단이다(생산기술연구원, 2013).

참고문헌 (10)

Jae wan Lee. 2014. "The Future of Korean engineering industry". Korean Society of Civil Engineers Magazine, 62(12): 8-9.
Gee-joo Ha. 2014. "Current State & Development Plan for Oversea Expansion of Construction Engineering Industry", Review of Architecture and Building Science, 58(11): 35-41.
NASA. 2007. Systems Engineering Handbook, Revision 1. Washington, DC, USA: National Aeronautics and Space Administration (NASA). NASA/SP-2007-6105.
INCOSE. 2012. Systems Engineering Hand book: A Guide for System Life Cycle Processes and Activities, version 3.2.2. San Diego, CA, USA: International Council on Systems Engineering (INCOSE), INCOSETP-2003-002-03.2.2.
ISO/IEC/IEEE. 2015. Systems and Software Engineering-System Life Cycle Processes. Geneva, Switzerland: International Organisation for Standardisation / International Electrotechnical Commissions / Institute of Electrical and Electronics Engineers. ISO/IEC/IEEE 15288:2015.
Korea Institute of Industrial Technology (KITECH). 2013. A Deveopment Case of a Document Structure[Framework] of a Systems Engineering Standard for Execution of Concept, Basic Design[FEED].
Joong-Yoon Lee. 2013. "POSTECH GEM CSDM Lab. Model Based Systems Engineering Educational Resource"
Hyunjin Park et al. 2012. "A Development Case of a Hot Rolling Equipment". Symposium on Direct Rolling, 15-32.
Kee-young Shin et el. 2014. "A Study on Application of Systems Engineering Approach to Designing Continuous Casting System". Journal of the Korea Society of Systems Engineering, 10(2): 15-20.

원문보기 상세보기
ISO/IEC. 2007. Systems Engineering-Application and Management of the Systems Engineering Process. Geneva, Switzerland: International Organization for Standards (ISO)/ International Electrotechnical Commission (IEC), ISO/IEC 26702:2007.

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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