I. 시스템 안전 공학의 대표 기법, FTA
가. FTA(Fault Tree Analysis)의 개념
- 특정 예상 사고에 대해 원인이 되는 결함이나 오류를 연역적으로 분석하는 안전성 평가 방법
나. FTA의 특징
| 트리 구조 표현 | – AND, OR 게이트를 사용하여 설비나 공정의 위험성을 트리 구조로 표현하는 방법 |
| 정량 평가 | – 중간 및 정상(TOP) 사상에 대한 확률을 차례로 계산하여 논리적, 정량적 결과 도출 |
II. FTA 수행 절차 및 순서도
가. FTA 수행 절차
| ① 정상 사상 설정 (Top Event) | – 위험도를 고려하여 해석할 재해 결정 – 재해 발생 확률의 목표 값 수립 |
| ② 대상 공정, 프로세스 특성 파악 | – 해석하려는 공정과 작업 내용 파악 – 재해 관련 설비 배치, 지침서 등 준비 – 예상 재해의 사례/통계 폭넓은 조사 – 재해 관련 실수의 원인 및 영향 조사 |
| ③ FT 작성 | – 정상 사상의 1차 원인 분석 – 정상-1차 원인관계 논리게이트로 연결 – 1차 원인 대한 2차 원인(결함) 분석 – 1, 2차 원인 관계를 논리게이트로 연결 – 원인 관계를 기본 사상까지 반복 분석 |
| ④ FT 구조 해석 | – 작성 FT를 수학적처리로 간소화 – 최소 컷 세트, 최소 패스 세트를 구분 – 정상 사상에 영향 주는 사상 파악 |
| ⑤ FT 정량화 | – 기본 사상 기반 발생빈도 확률 계산 – 과거 발생률과 현격한 차이 시 재검토 |
| ⑥ 해석 결과의 평가 | – 재해 확률이 허용 가능한 위험수준 초과 시 감소 대책 수립 |
나. FTA 수행 순서도
III. FTA 트리 기호 설명 및 구조
가. FTA 기호 설명
나. FTA 트리 구조
IV. 최소 컷셋과 최소 패스셋
가. 최소 컷셋과 최소 패스셋의 개념
| 최소 컷셋 | – 모든 기본 사상 발생 시 정상 사상을 발생 시키는 기본 사상의 최소 집합 |
| 최소 패스셋 | – 기본 사상이 일어나지 않으면 정상 사상이 발생하지 않는 기본 사상의 집합 |
- 정상 사상의 위험성을 효과적이고 경제적으로 감소시키기 위해 사용되는 방법
나. 확률의 평가
V. FTA 활용의 장점 및 고려사항
가. FTA 활용의 장점
| 장점 | 설명 |
|---|---|
| 사고원인 규명 간편화 | – 사고의 세부적 원인 목록 작성하여 비전문가도 목록 기반 사고 구조 파악 가능 |
| 사고원인 분석의 일반화 | – 재해 발생의 모든 원인들의 연쇄를 한 눈에 알기 쉽게 Tree 형태로 표현 |
| 사고원인 분석의 정량화 | – 재해발생 원인의 정량적 해석과 예측, 컴퓨터 처리 및 통계적 처리가 가능 |
| 노력, 시간의 절감 | – 최소 컷셋/패스셋으로 사고 발생에 기여도 높은 원인파악, 사고예방 노력 절감 |
| 시스템의 결함 진단 | – 복잡한 시스템 결함의 효과적 교정을 통해 재해발생 초기 필요(예방) 조치 가능 |
| 안전점검 Check List 작성 | – 최소 컷셋, 기본 사상 파악으로 안전점검 상 중요 부분 Check List 작성 가능 |
나. FTA 활용 시 고려사항
| 고려사항 | 설명 |
|---|---|
| 숙련된 전문가 필요 | – 해당 분야 전문 지식 숙련자 필요 – 통계, 확률 및 공정 지식/경험 필요 |
| 시간 및 경비의 소요 | – 정성 평가 비해 막대한 시간, 경비 소요 – 정성평가 후 위험 대상 수행이 바람직 |
| 고장율 자료 확보 | – 정확한 고장율 확보가 전제 조건 – 환경 따라 고장율 상이, 통계 처리 필요 |
| 단일 사고 해석 | – 최악의 사고 시나리오 가정 확률 규명 – 예상 못한 사고, 사소한 위험 간과 쉬움 |
| 논리게이트 선택의 신중 | – 잠재된 확률 감소 따른 AND 게이트 선택 시 논리적 타당성 신중한 검토 필요 |
VI. FTA 활용 사례
| 타이어 결함: Pa = 10% 타이어 마모: Pb = 20% 타이어 파손: Px = ? 도로 파편: Py = 10% 타이어 바람 빠짐(펑크): Pf = ? Px = Pa + Pb – (Pa x Pb) = 0.1 + 0.2 – (0.1 x 0.2) = 0.28 Pf = Px + Py – (Px x Py) = 0.28 + 0.1 – (0.28 x 0.1) = 0.352 Flat tire의 확률: 35.2% |