[보고서]FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)

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1. FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)

FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)는 시스템 안전공학의 대표적인 방법으로, 1962년 미국 벨 연구소에서 처음 고안되었습니다. 이 방법을 이용하면 시스템의 신뢰도 예측과 트레이드 오프 분석을 수행할 수 있습니다. FTA는 시스템 구조의 말단까지 내려가면서 고장 발생 원인으로서의 고장모드를 식별할 수 있고, 이들의 발생 가능성을 줄임으로써 신뢰성을 개선할 수 있습니다. FTA는 화재, 폭발, 누출 등 특정한 예상 사고에 대하여 사고의 원인이 되는 장치/기기의 결함이나 설계자/조업자의 오류를 연역적, 순차적, 도식적, 확률적으로 검토 분석하여 정성적, 정량적 안정성을 평가 및 진단하는 방법입니다.
2. FTA 도입 역사

FTA는 1962년 미국 벨 연구소에서 처음 고안되었으며, 주로 보잉사를 중심으로 하는 항공 우주 산업과 원자력 산업에서 활용되다가 1965년부터 산업안전 분야에 소개되었습니다. 일본은 1973년 화학공업 분야의 연쇄폭발 누출 사고를 계기로 FTA를 장치 산업 등의 재해방지에 활용하기 시작했습니다. 1974년 미국 원자력위원회가 행한 상업용 원자력 플랜트의 위험성 평가 '라스무센 보고'에서 FTA가 대규모로 활용되면서 FTA에 대한 세계적인 관심이 높아졌습니다.
3. FTA의 특징

FTA의 가장 큰 특징은 AND와 OR 논리게이트 조합을 통해 대상 설비 또는 공정의 위험성을 트리구조로 표현할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 시각적으로 파악하기 쉽고, 여러 전문 기술분야에 걸친 정보를 망라할 수 있는 유연성이 풍부한 방법입니다. 또한 기본 이벤트 발생률을 이용하여 중간 및 정상 사상에 대한 확률을 계산할 수 있어 논리적이고 확률론적인 정량적 결과를 도출할 수 있습니다.
4. FTA 수행 절차

FTA 수행 절차는 1) 정상사상(Top Event) 설정, 2) 대상 플랜트/프로세스 특성 파악, 3) FT 작성, 4) FT 구조해석, 5) FT 정량화, 6) 해석 결과 평가 등 6단계로 구성됩니다. 이 과정에서 논리게이트를 활용하여 시스템의 고장 원인을 단계적으로 분석하고, 기본 사상의 발생빈도 등을 이용하여 정상사상의 발생확률을 계산합니다.
5. FTA의 장단점

FTA의 장점은 사고원인 규명의 간편화, 사고원인 분석의 일반화 및 정량화, 노력과 시간의 절감, 시스템 결함 진단 등입니다. 단점으로는 숙련된 전문가 필요, 시간 및 경비 소요, 고장률 자료 확보의 어려움, 단일사고 해석의 한계, 논리게이트 선택의 신중성 등이 있습니다. 따라서 FTA는 제품의 신뢰성 확보를 위한 목적으로 활용하는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 정확한 부품 고장률, 수리율, 고장발생률 데이터 확보가 선행되어야 합니다.

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1. FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)

FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)은 시스템의 잠재적인 고장 원인을 체계적으로 분석하는 기법입니다. FTA는 시스템의 고장 모드와 그 원인을 논리적으로 분석하여 고장 발생 확률을 예측하고 대책을 수립하는 데 활용됩니다. FTA는 복잡한 시스템의 안전성 및 신뢰성 분석에 널리 사용되며, 특히 항공, 원자력, 화학 등의 위험한 산업 분야에서 중요한 역할을 합니다. FTA는 시스템의 고장 원인을 체계적으로 분석하고 예방 대책을 수립할 수 있다는 점에서 매우 유용한 기법이라고 할 수 있습니다.
2. FTA 도입 역사

FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)은 1960년대 초반 미국 벨 연구소에서 처음 개발되었습니다. 당시 미국 공군에서 미사일 시스템의 안전성 및 신뢰성 분석을 위해 FTA 기법을 도입하였습니다. 이후 FTA는 원자력, 화학, 항공 등 다양한 산업 분야에서 널리 활용되기 시작했습니다. 특히 1970년대 이후 원자력 발전소의 안전성 분석에 FTA가 광범위하게 사용되면서 FTA의 중요성이 더욱 부각되었습니다. 오늘날 FTA는 복잡한 시스템의 안전성 및 신뢰성 분석을 위한 핵심 기법으로 자리잡고 있으며, 지속적으로 발전하고 있습니다.
3. FTA의 특징

FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)의 주요 특징은 다음과 같습니다. 첫째, FTA는 시스템의 고장 모드와 그 원인을 논리적으로 분석하는 기법입니다. 즉, 시스템의 최종 고장 상태를 정의하고 그 원인을 체계적으로 추적하여 분석합니다. 둘째, FTA는 정성적 분석과 정량적 분석을 모두 수행할 수 있습니다. 정성적 분석을 통해 고장 원인을 파악하고, 정량적 분석을 통해 고장 발생 확률을 예측할 수 있습니다. 셋째, FTA는 시스템의 복잡성에 관계없이 적용할 수 있습니다. 따라서 복잡한 시스템의 안전성 및 신뢰성 분석에 널리 활용됩니다. 넷째, FTA는 시스템의 고장 원인을 체계적으로 분석하고 대책을 수립할 수 있다는 점에서 매우 유용한 기법입니다.
4. FTA 수행 절차

FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)의 수행 절차는 다음과 같습니다. 첫째, 시스템의 고장 모드를 정의합니다. 즉, 시스템의 최종 고장 상태를 명확히 규정합니다. 둘째, 고장 모드의 원인을 체계적으로 분석합니다. 이를 위해 논리 게이트(AND, OR 등)를 사용하여 고장 원인을 계층적으로 표현합니다. 셋째, 고장 원인의 발생 확률을 추정합니다. 이를 통해 시스템의 고장 발생 확률을 예측할 수 있습니다. 넷째, 고장 원인에 대한 대책을 수립합니다. 이를 통해 시스템의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 이와 같은 FTA 수행 절차를 통해 시스템의 잠재적인 고장 원인을 체계적으로 분석하고 대책을 수립할 수 있습니다.
5. FTA의 장단점

FTA(Fault Tree Analysis, 결함수분석법)의 주요 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 시스템의 고장 원인을 체계적으로 분석할 수 있습니다. 이를 통해 고장 발생 확률을 예측하고 대책을 수립할 수 있습니다. 둘째, 정성적 분석과 정량적 분석을 모두 수행할 수 있습니다. 셋째, 복잡한 시스템에도 적용할 수 있습니다. 넷째, 시스템의 안전성 및 신뢰성 향상에 기여할 수 있습니다. 한편 FTA의 주요 단점은 다음과 같습니다. 첫째, 분석 과정이 복잡하고 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 둘째, 분석 결과의 정확성이 데이터 품질에 크게 의존합니다. 셋째, 시스템의 고장 모드와 고장 원인을 정확히 파악하기 어려울 수 있습니다. 넷째, 분석 결과를 해석하는 데 전문성이 요구됩니다. 이와 같은 장단점을 고려할 때, FTA는 복잡한 시스템의 안전성 및 신뢰성 분석에 매우 유용한 기법이지만, 분석 과정의 복잡성과 데이터 품질 의존성 등의 한계점도 함께 고려해야 할 것입니다.

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