개념 한 쪽
시스템 위험성 분석 및 관리 세트는 사고의 원인을 어떤 방향으로 추적하고, 고장의 영향을 어떻게 미리 찾아내는지를 묻는다. 연역적 분석과 귀납적 분석의 구분, FTA의 특징과 절차, FMEA의 쓰임, 수정 게이트, 최소절단집합의 확률 계산, 고장률과 확률분포, 게이트 전환의 효과가 한 묶음으로 나온다.
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출제기준 단원 「시스템 위험성 분석 및 관리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 특성·기대효과 판정 | 1 | FTA의 특징·기대효과 해당 여부 판단 |
| 기법 분류·적용 판단 | 1 | 연역/귀납 분류와 FMEA의 적용 적합성 판단 |
| 게이트 종류·영향 선택 | 1 | 수정 게이트 유형과 게이트 변경의 영향 선택 |
위험 분석 기법은 분석 방향에 따라 연역적 방법과 귀납적 방법으로 나뉜다. 연역적 분석은 사고라는 결과를 먼저 정하고 원인을 거슬러 내려가며 찾는 방식이다. FTA(결함수 분석)가 대표적이며, 최상위 사건을 정하고 AND·OR 게이트로 원인 조합을 전개하므로 하향식이다. FMEA, FHA, SHA는 구성요소의 고장과 결함에서 출발해 영향을 위로 올라가며 찾는 귀납적·상향식 기법이다.
FTA는 정량적 예측, 비교적 간단한 결함수 도표를 통한 정성적 해석, 컴퓨터 처리가 가능하다는 특징이 있다. 반면 귀납적 해석은 FTA의 특징이 아니다. FTA는 최상위 사건을 가정하고 논리기호로 원인을 역으로 전개하는 Top-Down 기법이며, 특정 사상을 해석한다. Bottom-Up 방식은 FMEA의 특징이다.
FTA의 절차는 톱(TOP)사상 선정, 결함수 도표 작성, 재해원인 규명, 개선계획 수립 순으로 진행한다. 제1단계는 분석 대상이 될 최상위 사상인 톱사상을 정하는 일이다.
FMEA(고장모드영향분석)는 제품이나 설비가 어떤 방식으로 고장날 수 있는지를 미리 하나하나 찾아내고 그 원인과 영향을 분석해 고장 발생을 최소화하는 기법이다. 잠재 고장모드를 설계 단계에서 잡아내는 것이 목적이므로 고장 발생을 최소로 하고자 하는 경우에 유효하다. 시험 시간을 단축하는 것은 가속수명시험의 목적이다.
FTA의 수정 게이트 가운데 우선적 AND 게이트는 입력 현상이 모두 일어나는 것뿐 아니라 정해진 순서대로 하나가 다른 것보다 먼저 일어나야 출력이 생기는 게이트다. '먼저', '순서'라는 표현이 이 게이트의 표시다.
최소절단집합이 k1=[1,2], k2=[1,3], k3=[2,3]이고 각 기본사상의 발생확률을 q1, q2, q3라 하면 정상사상의 발생확률은 포함·배제 원리로 g = q1q2 + q1q3 + q2q3 − 2q1q2q3이다. 세 절단집합 확률을 더한 뒤 두 집합씩 겹치는 확률 q1q2q3을 세 번 빼고, 세 집합이 모두 겹치는 확률을 한 번 다시 더한 결과다.
설비의 시간당 고장률이 일정하면 고장간격은 지수분포를 따른다. 이때 MTBF는 고장률의 역수가 되며 무기억성이 성립한다. 와이블분포는 고장률이 감소·일정·증가하는 모든 모양을 나타낼 수 있는 일반적인 분포다.
FTA의 기대효과는 사고원인 규명의 간편화, 분석의 정량화, 일반화, 과학화·객관화다. 이중화는 FTA의 기대효과 목록에 없는 용어다.
결함수 도표에서 OR 게이트는 입력 가운데 하나만 일어나도 사고가 발생한다는 뜻이고, AND 게이트는 입력이 모두 동시에 일어나야 사고가 발생한다는 뜻이다. 정상사상에 가까운 상부의 OR 게이트를 인터록이나 안전장치로 AND 게이트로 바꾸면 사고에 두 사상의 동시 발생이 필요해져 재해율이 급격히 감소한다.
학습목표: FMEA의 목적이 잠재 고장형태와 그 영향을 평가하는 기법임을 설명할 수 있다.
발생 가능한 잠재 고장형태와 그 영향을 평가하는 기법으로각 고장형태의 중대성을 정성
NCS 학습모듈 2306010006 산업재해 대응 · 3-1. 산업재해원인 분석 및 기인물과 가해물 규명
선지 판단은 FTA를 연역적·하향식으로, FMEA를 귀납적·상향식으로 구분하는지, FTA의 특징에서 귀납적 해석을 빼는지, FTA 제1단계를 톱사상 선정으로 잡는지, 순서 조건이 붙은 게이트를 우선적 AND 게이트로 읽는지, 최소절단집합 확률식을 q1q2+q1q3+q2q3−2q1q2q3으로 세우는지, 고장률이 일정할 때 지수분포를 고르는지, OR을 AND로 바꾸면 재해율이 급감한다고 보는지에서 갈린다.
FTA의 특징과 관계없는 것은?
정답 ④ · FTA의 특징에 해당하지 않는 것을 고르는 문제이다. FTA는 최종 사건(top event)에서 하위 원인으로 거슬러 올라가는 연역적 분석 기법으로, 재해의 정량적 예측이 가능하고 간단한 FT도 작성으로 정성적 해석이 가능하며 컴퓨터 처리도 가능하다는 장점이 있다.
FTA는 연역적 분석 기법으로 정량적 예측·정성적 해석·컴퓨터 처리가 가능하다.
다음 중 FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)가 유효한 경우는?
정답 ② · FMEA가 유효하게 적용되는 상황을 고르는 문제이다. FMEA(고장모드영향분석)는 시스템이나 부품의 잠재 고장모드를 사전에 식별하고 그 영향과 위험도를 평가하여 고장 발생을 최소화하는 예방적 기법이다.
FMEA(고장모드영향분석)는 잠재 고장모드를 사전에 분석해 고장 발생을 최소화하는 기법이다.
입력현상 중에서 어떤 현상이 다른 현상보다 먼저 일어난 때에 출력현상이 생기는 수정 게이트는?
정답 ② · FTA의 수정 게이트 중 입력 사건의 발생 순서가 출력 조건이 되는 게이트를 묻는 문제이다. 우선적(priority) AND게이트는 입력 사건이 정해진 순서대로, 즉 어떤 사건이 다른 사건보다 먼저 발생해야 출력이 생기는 수정 게이트이다.
입력 사건이 정해진 순서대로, 즉 하나가 먼저 발생해야 출력되는 수정 게이트는 우선적 AND게이트이다.
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