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자동차 기능안전 표준을 반영하는 개선된 FTA 및 위험원 분석 기법
An Improved Method of FTA and Associated Risk Analysis Reflecting Automotive Functional Safety Standard 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.9, 2017년, pp.9 - 17  

정호전 (아주대학교 시스템공학과) ,  이재천 (아주대학교 시스템공학과)

초록
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자동차 및 철도 등 수송 시스템에서 무인화 운전으로의 진전으로 인해 시스템 운영 시 안전성의 확보는 필수불가결한 요소로 간주되어 왔다. 자동차 안전설계를 뒷받침하기 위해 제정된 기능안전 표준인 ISO 26262에서는 위험원 분석 및 평가 그리고 안전 설계를 수행할 때 시스템 설계 정보를 적절하게 반영함으로써 안전성이 확보되는 자동차 시스템을 구현하기 위한 절차가 제시되어 있다. 이에 따라 위험원 분석에 관해 많은 연구가 이루어졌는데, 주로 이미 운영되고 있는 유사 시스템 사례에 의존하여 설계 정보를 활용하였다. 먼저 물리 구성품 수준에서 설계정보를 추출하고, 이로부터 기능 들을 역추적 한 후에 위험원을 식별하는 방법이 연구되었다. 이러한 방법은 빠르고 쉽게 위험원의 식별이 가능하기는 하지만, 설계 요구사항이 변경되거나 새로운 시스템을 설계할 때에는 설계 정보를 제대로 반영할 수 없어 일부 위험원이 누락될 수 있는 가능성이 있다. 이러한 점을 해결하기 위해서 본 논문에서는 기능안전표준에서 제시하는 안전수명주기 모델의 위험원 분석 단계에서 효과적인 방법을 연구하였다. 구체적으로 시스템 개념 설계를 Top-Down 방식으로 수행하면서 확보한 설계 정보를 위험원 분석에 적절하게 활용하는 방법을 제안하였다. 먼저 시스템 개념 설계를 수행하고, 획득된 기능 설계 결과를 분석하였다. 그러고 나서 기능 분석 결과를 활용하는 기능기반 Fault Tree Analysis 방법을 제시하고 위험원 분석을 수행하였다. 또한 자동차 시스템에서의 안전 설계 사례 연구를 통하여 본 논문에서 제시하는 방법이 대상 시스템의 설계 정보가 체계적으로 반영되어 누락 가능성이 줄어든 위험원 분석이 가능함을 보여 주었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ensuring the safety of automobiles and trains during system operation is regarded as indispensable due to the progress in unmanned operation. The automotive functional safety standard, ISO 26262, has been proposed to ensure the safe design of vehicles. This standard describes in detail the required ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기능안전 규격에서 제시하는 위험원을 효과적으로 식별하기 위해 본 논문에서는 첫째, 대표적인 위험원 분석기법인 FTA를 개념설계단계의 설계정보를 활용하여 수행하기 위한 방법을 제시하였다. 개념설계 정보인 기능분석 결과를 활용하여 기능기반 fault tree를 도출하는 방법과 이를 활용하여 위험원 분석을 수행하는 방법을 제시하였다.
  • 첫째, 시스템 개념설계 단계에서 확보되는 설계정보 중 기능분석결과에 기반을 두어 top event의 식별, event의 분해, 조합 등을 도출하여 기능기반 fault tree를 도출하는 것. 둘째,기능기반 fault tree를 활용한 위험원 분석 수행 방법의 제시이다.
  • 본 논문에서는 기존 연구에서의 문제점 들을 개선하기 위해 두 가지 의 연구목표를 설정하였다. 첫째, 시스템 개념설계 단계에서 확보되는 설계정보 중 기능분석결과에 기반을 두어 top event의 식별, event의 분해, 조합 등을 도출하여 기능기반 fault tree를 도출하는 것.
  • 본 논문에서는 운영시나리오 모델을 생성하고 이를 기반으로 top event를 결정하는 방법을 도출하였다. 운영시나리오는 대상시스템의 최상위의 기능모델이라 할 수 있기 때문에 설계초기에 도출된다.
  • 또한 위험원에 대한 원인을 식별하여 기술하였다. 이것은 식별한 위험원과 원인이 기능 수준에서 기술되어 설계초기에 안전설계를 수행 할 수 있는가를 평가하기 위해 포함되었다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ISO26262를 통해 어떠한 기능을 시스템에 구현할 수 있는가? 1에 도시되어 있는 바와 같이 안전수명주기를 정의하고 시스템의 설계 정보를 반영하여 위험원분석 및 평가를 수행하고, 이를 기반으로 한 안전기능이 설계과정에서 구현되도록 하고 있다[2-3]. 이러한 과정을 통해 미리 설계과정에서 대상 시스템에 존재할 만한 위험원을 식별하고 이것의 발현확률을 낮추기 위한 안전기능을 시스템에 구현 할 수 있게 된다[4].
자동차 기능안전 규격인 ISO26262의 특징은 무엇인가? 자동차 기능안전 규격인 ISO26262의 특징은 Fig. 1에 도시되어 있는 바와 같이 안전수명주기를 정의하고 시스템의 설계 정보를 반영하여 위험원분석 및 평가를 수행하고, 이를 기반으로 한 안전기능이 설계과정에서 구현되도록 하고 있다[2-3]. 이러한 과정을 통해 미리 설계과정에서 대상 시스템에 존재할 만한 위험원을 식별하고 이것의 발현확률을 낮추기 위한 안전기능을 시스템에 구현 할 수 있게 된다[4].
Hazard Analysi가 Concept Phase에서 수행되는 것이 중요한 이유는 무엇인가? 안전수명주기에 따라 안전을 확보하는데 있어 Concept Phase에서 Hazard Analysis를 수행하는 것은 매우 중요하다. 대상시스템에 존재할 만한 위험원을 이 단계에서 빠짐없이 식별하여야 다음의 Functional Safety Concept 설계 단계에서 안전 기능을 도출해서 안전 설계 수행 및 구현을 할 수 있다.
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참고문헌 (11)

  1. Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems, International Electrotechnical Commission Standard, IEC 61508, 2010. 

  2. Road vehicles -- Functional safety --, International Organization for Standardization Standard, ISO 26262, 2011. 

  3. Railway Applications - Communication Signalling and Processing Systems Software for Railway Control and Protection Systems, IEC Standard, IEC 62279, 2002. 

  4. A. Scharl, K. Stottlar, R. Kady, "Functional hazard analysis methodology tutorial," in Proc. International System Safety Training Symposium, St.Louis, MO, Aug. 4-8, 2014, pp. 1-17. 

  5. R. B. Stone, I. Tumer, M. Van Wie, "The function-failure design method," Journal of Mechanical Design, vol. 127, no. 3, pp. 397-407, Jul. 12, 2004. DOI: https://doi.org/10.1115/1.1862678 

  6. M. H. Ordouei, A. Elkamel, G. Al-Sharrah, "New simple indices for risk assessment and hazards reduction at the conceptual design stage of a chemical process," Chemical Engineering Science, vol. 119, no. 8, pp. 218-229, Nov. 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ces.2014.07.063 

  7. K. G. Lough, "The risk in early design method," Journal of Engineering Design, vol. 20, no. 2, pp. 155-173, Mar. 2009. DOI: https://doi.org/10.1080/09544820701684271 

  8. Y. D. Shin, S. H. Sim, J. C. Lee, "Model-based integration of test and evaluation process and system safety process for development of safety-critical weapon systems," Systems Engineering, vol. 20, no. 3, pp. 257-279, May 31, 2017. DOI: https://doi.org/10.1002/sys.21392 

  9. A. Majdara, T. Wakabayashi, "Component-based modeling of systems for automated fault tree generation," Research in Engineering Design, vol. 94, no. 6, pp. 1076-1086, Jun. 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ress.2008.12.003 

  10. I. Tumer, R. B. Stone, "Mapping function to failure mode during component development," Research in Engineering Design, vol. 14, no. 1, pp. 25-33, Jan. 2003. DOI: https://doi.org/10.1007/s00163-002-0024-y 

  11. System Modeling Language, Object Management Group Standard, 2015. 

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