[논문]차세대 고속열차를 위한 시스템요구사항 개발

이태형; 박춘수; 한영재; 최성훈; 김상수; 한인수

[국내논문] 차세대 고속열차를 위한 시스템요구사항 개발
Development of System Requirement for High-speed Electric Multiple Unit - 400 eXperimental 원문보기

이태형 (한국철도기술연구원, 차세대고속철도기술개발사업단) , 박춘수 (한국철도기술연구원) , 한영재 (한국철도기술연구원) , 최성훈 (한국철도기술연구원) , 김상수 (한국철도기술연구원) , 한인수 (한국철도기술연구원)

The HEMU-400X project starts last year. It is important first of all that describe correctly system requirement until configuration of system, design, manufacturing, installation and test verification so that the complicated high-speed electric multiple unit is to run safety and reliable and to achieve target performance and function properly. The system requirement assist the system designer to comprehensive the performance and function of system in basic design. This paper proposes the development methodology of system requirement for HEMU-400X.

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문제 정의

시스템요구사항은 하위 계약자와 계약조건에 반영될 뿐만 아니라 과제 수행 근거가 되고 시스템 통합 검증의 근거로서 모든 개발단계의 기본사양이 된다. 본 논문에서는 시스템요구사항을 개발하기 위한 프로세스 수립, 이해관계 당사자 요구사항 수집, 요구사항 분석, 기능 및 성능 요구사항 도출, 운영 요구사항과 추적성 등 일련의 요구사항 개발을 위한 방법에 대한 내용을 제시한다.
본 논문은 국토해양부에서 지원하는 차세대 고속철도기술개발 사업의 일환으로 수행하였다.

제안 방법

시스템요구사항의 개발을 위해 사용한 프로세스는 그림 1과 같다. 시스템 개발목표와 정의를 명확히 하기위해 선행연구를 통해 도출한 기획보고서와 RFP, 운영 요구사항의 분석을 수행하였다[1~3]. 아울러 철도안전법에서 규정하고 있는 관련 사항을 검토하여 시스템요구사항에 반드시 반영해야 하는 사항을 추출하는 작업을 수행하였다[4].
시스템 개발목표와 정의를 명확히 하기위해 선행연구를 통해 도출한 기획보고서와 RFP, 운영 요구사항의 분석을 수행하였다[1~3]. 아울러 철도안전법에서 규정하고 있는 관련 사항을 검토하여 시스템요구사항에 반드시 반영해야 하는 사항을 추출하는 작업을 수행하였다[4].
다음으로는 초안으로 도출한 시스템요구사항을 이해관계자와의 협의를 통해 좀더 정제된 모습으로 바꾸는 작업을 수행하였다. 이해관계자에는 사업에 참여하는 기관의 참여연구원, 운영처인 철도공사, 철도시설물의 건설과 유지보수를 담당하는 시설공단이 포함되었으며 기술 분야별로 보면 차량, 운영, RAMS, 시운전시험 등이 포함된다.
이해관계자에는 사업에 참여하는 기관의 참여연구원, 운영처인 철도공사, 철도시설물의 건설과 유지보수를 담당하는 시설공단이 포함되었으며 기술 분야별로 보면 차량, 운영, RAMS, 시운전시험 등이 포함된다. 한편 정제 작업에서는 모호한 표현, 중복된 요구사항을 중심으로 검토가 이루어졌으며 다음 단계에서는 시스템 요구사항에서 제시하는 기능과 성능 중심으로 검토와 수정 작업을 수행하였다.
크게 세부분으로 구성하였으며 일반사항, 일반조건, 운영조건이 그 내용이다. 일반사항에서는 적용범위, 용어의 정의, 기본적인 차량종류 및 편성단위, 일반조건에서는 차량 일반사항, 환경조건, RAMS, 운영조건에서는 운영계획, 열차운영, 시설 인터페이스에 대해 정의하였다. 운영 요구사항을 시스템 요구사항에 정확하게 반영했는지의 여부를 확인하기 위해 향후 각 요구사항 간의 추적성을 부여할 예정이다.
시스템 요구사항의 구조는 그림 2와 같이 크게 다섯 부분으로 구성되어 있다. 일반사항에서는 적용 범위, 용어의 정의, 약어, 운영 부분에서는 기후조건, 선로조건, 전력공급조건, 열차운행, 유지보수성, 신뢰성, 생애주기비용 분석, 차량 부분에서는 차량일반, 일반특성, 견인/제동, 전원공급, 차상신호와 통신, 차상진단제어, 차량 구조, 주행, 시제편성 부분에서는 견인전동기, 차상 무선통신장치, 차상진단제어, 차상네트워크 신호인출, 집전성능 시뮬레이션, 능동형 현가장치, 시험평가 부분에서는 시운전시험에 대해 정의하였다.
동력분산형 고속열차 개발을 위한 시스템 요구사항 초안을 완료하였다. 이를 위해 선행연구에서 수행한 기획보고서, RFP, 운영요구사항을 분석을 통해 각 분야별 요구사항을 도출하였고 이해관계자 검토를 통해 요구사항을 정제하였다. 전산지원시스템엔지니어링 도구를 사용하여 요구사항 분석 및 개발업무, 이력관리를 수행하고 있으며 요구사항을 배포하여 하부 개발기관에서 하부시스템 개발을 진행하고 있다.

후속연구

일반사항에서는 적용범위, 용어의 정의, 기본적인 차량종류 및 편성단위, 일반조건에서는 차량 일반사항, 환경조건, RAMS, 운영조건에서는 운영계획, 열차운영, 시설 인터페이스에 대해 정의하였다. 운영 요구사항을 시스템 요구사항에 정확하게 반영했는지의 여부를 확인하기 위해 향후 각 요구사항 간의 추적성을 부여할 예정이다.
각 개발기관에서는 시스템 요구사항을 기준으로 하여 하부시스템에 대한 요구사항 생성 및 사양을 작성하는 개발 업무를 수행하게 된다. 아울러 Top Down 방식의 시스템/하위시스템/부품 개발 수행, Bottom Up 방식의 부품/하위시스템/시스템 시험평가 수행, 기술검토(요구사항 확인 및 검증)를 위한 자료 작성, 설계대안 생성 및 효과 분석, 개발 시스템에 대한 기술평가 등을 효율적으로 수행하기 위하여 HEMU-400X 시스템 개발에 참여하는 각 기관 각 분야 실무담당 엔지니어로 구성한 통합제품개발팀을 구성하여 운영함으로써 제한된 개발기간과 사업비 범위 안에서 시스템 개발을 성공적으로 완료할 예정이다.
향후에는 하부 개발기관에서 작성한 요구사항과 사양이 시스템 요구사항을 만족하는 지 여부를 검토하고 추적성을 부여할 예정이며 개발이 종료할 때까지 발생하는 시스템엔지니어링 데이터를 축적할 예정이다.

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