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철도신호시스템의 안전 설계를 위한 개선된 안전성 적용 조건 도출 방법
An Improved Method of Developing Safety-Related Application Conditions for Safety Design of Railway Signalling Systems 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.11, 2017년, pp.31 - 45  

백영구 (아주대학교 시스템공학과) ,  이재천 (아주대학교 시스템공학과)

초록

철도 분야에서의 최근 수년간의 사고 통계에 의하면, 관련 기술 발전과 안전정보 관리시스템의 구축으로 사고발생 빈도가 현저히 줄고 있다. 그럼에도 불구하고 운영 및 유지보수에서의 오류와 안전설계에서의 결함으로 인한 사고는 지속적으로 발생하고 있다. 이에 따라 철도사고를 예방하기 위해, 철도차량 개발 시 안전성을 고려하는 설계 및 제작을 위한 지침이 작성되었고, 이와 더불어 안전 설계에 대한 독립적인 안전성평가의 수행에 대한 요구가 제시되었다. 이를 충족시키기 위해 철도시스템 개발업체는 안전성 활동 산출물인 Safety Case를 작성해야 한다. 이에 따라 Safety Case의 주요 항목 중 하나인 안전성 적용조건 (SRAC: Safety-Related Application Conditions)의 도출 및 관리에 대한 중요성이 커지고 있다. 지금까지 보고된 SRAC에 관한 연구 결과에서는 도출 절차의 간략성과 설계단계에서의 특정 안전성 활동 분석 방법에만 초점을 맞추고 있다. 이러한 방법은SRAC 항목 들을 빠르게 도출 할 수 있는 장점이 있지만, 안전성 측면에서 고려되어야 할 중요한 항목들이 누락될 위험이 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 시스템 수명주기 전반에 걸쳐 안전성 설계 및 안전성 평가 활동을 수행하고 이를 기반으로 SRAC의 도출방법의 개선 방안을 제안한다. 이렇게 함으로써 SRAC를 보다 체계적으로 도출 및 관리를 수행할 수 있는데, 특히 설계 초기단계에서부터 SRAC를 고려함으로써 안전성 요구사항을 최대한 반영한 안전설계가 가능하다. 또한 철도신호시스템에 대한 적용사례 연구를 통하여 본 논문에서 제시하는 방법이 시스템 수명주기 전체에 걸쳐 SRAC를 고려함으로써 중요한 안전성 관련 항목들의 누락이 줄어들 수 있음을 보여준다.

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According to the railway accident statistics in recent years, the frequency of accidents has been significantly reduced, due to the advance of related technologies and the establishment of safety information management systems. Nonetheless, accidents due to errors in the operation and maintenance ph...

주제어

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문제 정의

  • 하지만, 상기에서 언급한 것처럼 안전성 측면에서 고려되어야 할 주요 항목이 간과 될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 설계단계에서의 활동을 개선하기 위한 시스템 수명주기 전반에 걸친 안전성 활동에 따른 SRAC 도출방법을 제안하고자 한다. 또한 안전성 활동뿐만 아니라 안전성 평가 활동에 대해서도 설치 단계를 포함한 전체 수명주기에 걸친 SRAC 도출 활동을 제안하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 기존 설계단계에서의 활동을 개선하기 위한 시스템 수명주기 전반에 걸친 안전성 활동에 따른 SRAC 도출방법을 제안하고자 한다. 또한 안전성 활동뿐만 아니라 안전성 평가 활동에 대해서도 설치 단계를 포함한 전체 수명주기에 걸친 SRAC 도출 활동을 제안하였다. 이를 통해서 SRAC를 보다 체계적으로 도출 및 관리 할 수 있으며 수명주기초기분석단계에서 부터 SRAC를 고려함으로써 안전 요구사항을 반영한 설계가 가능하다.
  • 본 절에서는 수명주기 별 안전성 평가에 근거하여 3장에서 기술한 프로젝트 개발 수명주기 별 SRAC 도출을 위한 방법을 제안하였다. Fig.
  • 본 절에서는 수명주기 별 안전성 활동에 근거하여 3장에서 기술한 프로젝트 개발 수명주기 별 SRAC 도출을 위한 방법을 제안하였다. 즉, 기존 방식에서는 시스템전체 수명주기가 아닌 일부단계 즉, 설계단계에 국한하여 SRAC를 도출하였기에 시스템 전체수명주기 관점에서 어떠한 안전성활동이 수행되는지, 이러한 안전성활동이 SRAC와 어떠한 연관성이 있는지를 제안하였다.
  • 이렇게 식별된 SRAC 관련항목들은 향후 SRAC 도출을 위한 목적으로 활용이 된다. 즉, 일예로, 시스템 개발수준 확인을 통해 SRAC를 포함해야 하는 최종 Safety Case가 어느 수준(예: GPSC, GASC, SASC 등)을 대상으로 작성되어야 하는지 사전에 인지할 수 있도록 하기 위함이다.
  • 이로 인하여 SRAC 도출 활동을 수행할 때, SRAC 요소가 간과되거나 누락될 수 있는 가능성이 존재한다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서는 시스템 엔지니어링과 철도시스템 개발프로젝트 수명주기를 분석하고, 이를 통해 도출된 프로젝트 개발 수명주기 관점에서의 SRAC 도출을 위한 방법을 안전성 활동과 안전성 평가 관점에서 제안하였다. 또한 이를 통해 개선된 SRAC 항목이 안전한 시스템 설계에 기여함을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
설계단계에서의안전성 분석 및 간략한 절차의 한계점은? 기존 선행연구 분석 결과에 따르면, 설계단계에서의안전성 분석 및 간략한 절차에 따라서 SRAC가 빠르게 도출될 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 상기에서 언급한 것처럼 안전성 측면에서 고려되어야 할 주요 항목이 간과 될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 설계단계에서의 활동을 개선하기 위한 시스템 수명주기 전반에 걸친 안전성 활동에 따른 SRAC 도출방법을 제안하고자 한다.
Safety Case란 무엇인가? Safety Case는 철도시스템 공급업체에서 작성하는 안전성 보증 근거 문서 중 하나로서, 이후 상위 수준의 시스템에서 해당 장치를 적용하고자 할 때 고려되어야 할 안전성 적용 조건(SRAC: Safety-Related Application Conditions)을 포함하여 작성할 것을 요구하고 있다[7].그러나 SRAC를 도출하기 위한 접근방법은 주로 설계단계에서 수행하는 안전성 분석(Safety Analysis)을 통해서만 도출되는 것으로 다루어져 왔다.
SRAC를 도출하기 위한 접근방법의 한계는? Safety Case는 철도시스템 공급업체에서 작성하는 안전성 보증 근거 문서 중 하나로서, 이후 상위 수준의 시스템에서 해당 장치를 적용하고자 할 때 고려되어야 할 안전성 적용 조건(SRAC: Safety-Related Application Conditions)을 포함하여 작성할 것을 요구하고 있다[7].그러나 SRAC를 도출하기 위한 접근방법은 주로 설계단계에서 수행하는 안전성 분석(Safety Analysis)을 통해서만 도출되는 것으로 다루어져 왔다. 이와 같이 설계단계에서의 안전성 활동만 고려될 경우, 설계이전단계에서 SRAC를 어떻게 관리할 지, 안전성 분석을 위한 입력문서는 누락된 사항이 없는지, 최종 Safety Case에서 다루어져야 할 안전성 분석을 위한 입력문서가 적절한지 등이 간과될 수 있다.
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참고문헌 (15)

  1. C. A. Ericson, Hazard Analysis Techniques for System Safety. 1st ed. Hoboken, MA: John Wiley & Sons, Inc., 2005. 

  2. Korea Transportation Safety Authority, Transportation Accident Status and Statistical Analysis on 2016 Year, pp. 04-14, Korea Transportation Safety Authority, Korea, Analysis Report, Apr. 2016. 

  3. Korea Transportation Safety Authority, Transportation Accident Status and Statistical Analysis on the First Half of 2017 Year, pp. 04-11, Korea Transportation Safety Authority, Sep. 2017. 

  4. Rolling Stock Maintenance Department, Rolling Stock RAMS Operation Guideline, pp. 1-7, Ministry of the interior and Safety, Korea, Regulations, Dec. 2014. 

  5. Korea Railroad Research Institute, Notice to Tenderers for Independent Safety Assessment on 400km/h Railway Transponder, pp.21, Jun. 2014. 

  6. D. W. Kim, K. Y. Song, Application on train control system certified by Independent Safety Assessment to suseo high speed train, pp.1, Korea Rail Network Authority, 2016. 

  7. Railway Applications - Communications, Signalling and Processing Systems - Safety Related Electronic Systems for Signalling, International Electrotechnical Commission Standard, IEC 62425, 2007. 

  8. B. Friedemann, F. Ulrich, and G. Huw, "Safety-related application conditions - A balance between safety relevance and handicaps for applications," Proc. Computer Safety, Reliability, and Security: 28th International Conference, SAFECOMP 2009, pp. 32-45, Sep. 2009. 

  9. Railway Applications - The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS), International Electrotechnical Commission Standard, IEC 62278, 2002. 

  10. B. John, R. Roger, H. Ibrahim, B. Ben, B. John, H. Dave, J. Peter, M. Helen, P. Robert, "Safety cases and their role in ISO 26262 functional safety assessment," Proc. Computer Safety, Reliability, and Security: 32nd International Conference, SAFECOMP 2013, pp. 154-165, Sep. 2013. 

  11. J. Westman, M. Nyberg, M. Torngren, "Structuring safety requirements in ISO 26262 using contract theory," Proc. Computer Safety, Reliability, and Security: 32nd International Conference, SAFECOMP 2013, pp. 166-177, Sep. 2013. 

  12. M. Rausand, I. B. Utne, "Product safety - Principles and practices in a life cycle perspective," Safety Science, vol. 47, no. 7, pp. 939-947, Oct. 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2008.10.004 

  13. O. Nordland, "Safety case categories - Which one when?," Proc. Current Issues in Safety-Critical Systems: Proceedings of the Eleventh Safety-critical Systems Symposium, pp. 163-172, Feb. 2003. 

  14. Public Policy Institute for People, Why the accident at Gui Station was happened? Organizational thinking approach, pp. 95-102, Public Transportation Network, Dec. 2016. 

  15. European Committee for Electrotechnical Standardization, Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Application guide for EN 50129 - Part 2: Safety assurance, European Committee for Electrotechnical Standardization, CLC/TR 50506-2, Dec. 2009. 

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