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글로브스타 이환태박사의 철도 시스템엔지니어링 레일&뉴스 기고

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작성자 글로브스타 작성일13-06-24 10:50

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철도 시스템 엔지니어링


시스템 엔지니어링(System Engineering:SE)이란 시스템을 구성하는 각 서브시스템을 유기적으로 통합하여 전체로서 최대 이익을 추구할 수 있는 시스템의 형성을 과학적으로 연구하는 것으로 시스템 공학이라고도 한다. 미국에서 개발되어 우주계획 등에 활용되었으나 최근에는 기업의 시스템 형성에 주목적을 두게 되었다. 부분의 최적화가 아닌 전체의 최적화라는 점, 사람·물건·돈 등 다차원 자원의 최적이용을 모색하는 점 등을 특색으로 한다고 설명하고 있다.

철도 프로젝트에서의 시스템 엔지니어링은 시스템 레벨에서 설정한 엔지니어링 목표를 서브시스템으로 할당하여, 개별 서브시스템의 설계, 설계변경, 업그레이드와 피드백을 통하여 서브시스템의 성능이 시스템 레벨에서 통합된 성능을 발휘하도록 기술, 시간, 인적자원을 관리하는것으로 시스템 보증, 시스템 통합, 시스템 안전성 관리, 시스템 RAM 관리, 시스템 성능 관리, 시스템 소프트웨어 관리, 시스템 형상 관리, 시스템 EMC/EMI 관리, 시스템 소음/진동 관리, 시스템 T&C 관리, 시스템 설계 관리, 시스템 요구사항 관리 분야 등으로 나눌수  있다.

시스템 보증은 전체 철도시스템/서브시스템의 절차와 운행 안전성, 신뢰성, 가용성, 유지보수성, 규격, 절차, 법규 등 시스템 요구사항의 적합성을 보장하는 활동이다.

시스템 통합은 다양한 서브시스템 구성요소들을 최적화하여 하나의 시스템으로 구현하는 활동으로 각각의 서브시스템을 기능적으로 물리적으로 모두 조화를 이루어 상호연결하는 프로세스이다. 

시스템 안전성 관리는 EN 5012X 시리즈 규격서에 의거하여 철도시스템이 목표로 하는 안전성을 달성하기 위해, 안전성 목표수준을 분석하여 서브시스템으로 그 목표를 할당하고 철도시스템을 이용하는 승객 및 시스템의 관리에 투입되는 인적요소(Human factor)와 서브시스템/장치를 대상으로 발생할 수 있는 위험원(Hazard)을 식별하고, 위험원 각각의 발생도와 심각도를 분석하여 위험도(Risk)를 허용 가능한 수준으로 저감하도록 서브시스템/장치의 설계수준을 관리하여 안전성이 시스템 레벨의 안전성 목표에 적합함을 입증하는것이다.

시스템 RAM 관리는 EN 5012X 시리즈 규격서에 의거하여 시스템 레벨의 서비스 가용성 목표 (Service Availability)를 정의하고, 이를 달성하기 위해 관련 서브시스템에 RAM 목표를 할당하고 제작사가 설계한 장치의 설계품질을 RAM 공학기법으로 분석하여 목표값을 예측한다. 서브시스템 RAM 문서에서 예측한 데이터는 시운전기간 또는 영업운영기간 동안 입증과정을 거쳐서 RAM 입증 결과 보고서로 확인된다.

시스템 성능 관리는 전체시스템 레벨의 성능목표를 구현하기 위해 서브시스템의 설계 및 운영조건 데이터를 활용하여 시스템/서브시스템에 대한 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 분석하여 서브시스템 성능을 개선해야 할 경우 관련 서브시스템 엔지니어링 설계관리 담당자를 통하여 제작사가 장치 설계에 반영하도록 관리한다.

시스템 소프트웨어 관리는 철도시스템 발주사가 목표로 하는 기능을 서브시스템에 구현하기 위한 소프트웨어 개발, 공급, 설치 및 유지보수와 관련된 지침과 가이드 라인, 규칙을 정의하며, 시스템/서브시스템의 소프트웨어 관리를 통하여 필요한 요구기능들이 누락되지 않고 시스템이 목표로 하는 성능을 구현한다.

시스템 형상 관리는 철도시스템 전체를 대상으로 서브시스템/장치의 설계단계부터 제작, 설치, 시험 및 시운전, 운영 및 유지보수단계까지 제품의 기능적, 물리적 형상을 관리하며 시작품, 시제품, 양산품으로 구분하여 적용한다.

시스템 EMC/EMI 관리는 철도시스템/서브시스템이 전자파와 관련하여 어떠한 전자파 장애/장해에서도 성능을 발휘 할 수 있도록 전자기 적합성 (Electromagnetic Compatibility)을 확보하여, 전자기장치들이 의도된 전자파 환경에 대하여 불필요한 전자파 장해를 유발하지 않으며 전자파 환경의 영향을 받지 않고 정상동작 할 수 있는 전자파 감응성을 확보하도록 관리한다.

시스템 소음/진동 관리는 규정한 허용치 이내에서 소음/진동 수치가 실현되기 위해 노선주변 환경조건에 대한 조사를 실시하고 그 조사결과를 바탕으로 선로주변에서의 미래 주거환경을 고려하여 주민 민원을 발생시키지 않는 목표를 설정하여 시스템/서브시스템 및 토목/건축분야의 설계와 시공에 반영하여 사전 예방적으로 소음/진동에 대해 관리한다.

시스템 시험 및 시운전(T&C) 관리는 다수의 서브시스템 및 토목, 건축분야의 완성도와 관련되어 있으며 관련 서브시스템, 기반시설의 완성도에 따라 탄력적이고 효율적이며 체계적인 관리조직을 구성하여 개별 서브시스템, 기반 시설을 규정하는 규격, 법규, 구매 사양에 따라 개별 서브시스템의 구성 또는 시스템 차원의 목표성능, 품질, 안전성이 종합적으로 구현될 수 있는지를 평가 할 수 있도록 프로젝트 진행 단계별 시험계획을 수립하여 효율적으로 항목별 시험/시운전 실시, 순서관리, 일정관리, 인력관리 결과를 실행한다.

시스템 설계 관리는 시스템 레벨에서 통합된 성능구현을 위하여 발주사 요구성능이 설계에 반영되고 있음을 발주사에 보증하기 위하여, 종합적이고 체계적인 설계관리를 실시하고 설계과정을 모니터링하여 관리한다.

최근, 우리나라의 철도 프로젝트에서도 시스템 엔지니어링을 활발하게 도입하고 있다. 경부고속철도 도입시 해외 시스템 엔지니어링 회사와의 계약으로 우리나라 철도사업에 적용한 이후, 공기지연, 사업비 증가, 안전사고 발생, 성능확보에 대한 위험요소를 완화, 감소, 기피 등의 방법으로 해소하려는 활동을 하고 있다. 이를 통해 시행청의 요구조건, 이해당사자간의 만족과 시민의 서비스 만족을 유도하며, 최적화된 철도시스템의 성능을 확보하여 성공적인 상업운행과 경제적인 운영 및 유지보수 활동을 보장하려 한다. 비롯 지금은 철도분야 시스템 엔지니어링에 대한 경험과 기술력이 부족하여 체계적인 활동을 기대하기는 어려워도 실제 수행 경험이 있는 국내외 전문가를 활용하여 프로젝트를 수행하면서 노하우를 확보한다면, 우리나라 철도 시스템 엔지니어링 수행력이 증대되어 효율적인 철도사업 성공을 이룰수 있을것이다.