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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 한혁수
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 상명대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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소프트웨어가 제어하는 범위가 전 산업분야로 확대됨에 따라 임베디드 시스템에서 제어 소프트웨어의 활용이 다양해지고 복잡해지면서, 임베디드 시스템의 안전성(Safety) 확보를 위한 Hazard 분석이 중요해지고 있다. Hazard 분석은 Hazardous 상황을 미리 예측하여 미연의 사고(Accident) 발생을 예방하기 위한 활동이다. 사고에 이르게 되는 Hazard를 식별하고 식별된 Hazard를 평가하며, Hazard 발생 원인과 시나리오 분석 활동을 수행함으로써 사고가 발생하기 전 시스템 안전성 확보를 위한 대책을 수립한다.
가장 많이 사용되는 Hazard 분석 기법은 FTA, HAZOP 등의 기법으로, 모두 시스템 컴포넌트의 실패를 Hazard로 보는 신뢰성 이론에 기반을 두고 있다. 그러나 Hazard는 컴포넌트의 실패뿐만 아니라 컴포넌트들 간의 상호작용 및 외부 환경요인의 변화로 인해 새롭게 발생하기도 하므로, 위의 기법들은 복잡한 제어 소프트웨어에 잠재되어 있는 Hazard 분석에 있어 부족한 부분이 존재한다.
MIT에서 개발한 STPA는 기존의 방식들과는 달리 시스템 이론(System Theory)에 기반을 둔 방식으로, 각 컴포넌트들 간의 상호작용에서 발생하는 불완전한 제어 명령(Unsafe Control Action)을 파악하여 Hazard를 분석한다. 분석한 Hazard를 통하여 각 컴포넌트들 간의 제어를 위해 필요한 제약사항(Constraints)을 파악하고 이들을 위반하지 않도록 설계하는 방식으로 Hazard를 예방하고 있다. 그러나 Hazard 분석 방식이 가이드 단어에만 의존하고 있어, 분석가에 따라 파악된 제약사항의 정확성과 완전성에서 차이를 보이기도 한다. 그러므로 이러한 부분을 체계적으로 보안할 필요성이 요구된다.
본 논문에서는 STPA에서 Hazard를 보다 체계적으로 분석하기 위해 태스크 표기법인 CTT(ConcurTaskTree)의 활용을 제안한다. 또한 이를 접목한 Hazard 분석 프로세스를 개발하였으며, 엘리베이터 제어 시스템에 적용한 사례를 제시하여 개발된 프로세스의 타당성을 증명하였다.
가장 많이 사용되는 Hazard 분석 기법은 FTA, HAZOP 등의 기법으로, 모두 시스템 컴포넌트의 실패를 Hazard로 보는 신뢰성 이론에 기반을 두고 있다. 그러나 Hazard는 컴포넌트의 실패뿐만 아니라 컴포넌트들 간의 상호작용 및 외부 환경요인의 변화로 인해 새롭게 발생하기도 하므로, 위의 기법들은 복잡한 제어 소프트웨어에 잠재되어 있는 Hazard 분석에 있어 부족한 부분이 존재한다.
MIT에서 개발한 STPA는 기존의 방식들과는 달리 시스템 이론(System Theory)에 기반을 둔 방식으로, 각 컴포넌트들 간의 상호작용에서 발생하는 불완전한 제어 명령(Unsafe Control Action)을 파악하여 Hazard를 분석한다. 분석한 Hazard를 통하여 각 컴포넌트들 간의 제어를 위해 필요한 제약사항(Constraints)을 파악하고 이들을 위반하지 않도록 설계하는 방식으로 Hazard를 예방하고 있다. 그러나 Hazard 분석 방식이 가이드 단어에만 의존하고 있어, 분석가에 따라 파악된 제약사항의 정확성과 완전성에서 차이를 보이기도 한다. 그러므로 이러한 부분을 체계적으로 보안할 필요성이 요구된다.
본 논문에서는 STPA에서 Hazard를 보다 체계적으로 분석하기 위해 태스크 표기법인 CTT(ConcurTaskTree)의 활용을 제안한다. 또한 이를 접목한 Hazard 분석 프로세스를 개발하였으며, 엘리베이터 제어 시스템에 적용한 사례를 제시하여 개발된 프로세스의 타당성을 증명하였다.
목차
표 차례 ⅰ국문 요약 ⅲ1. 서론 12. 관련 연구 42.1. 사고 원인 모델(Accident Causality Model) 42.2. Chain of Event 모델에 기반한 Hazard 분석 모델 52.2.1. HAZOP(Hazard and Operability Studies) 52.2.2. FMEA(Failure Mode Effects Analysis) 72.2.3. FTA(Fault Tree Analysis) 122.3. 시스템 이론(System Theory)에 기반한 사고 원인 모델 152.3.1. STAMP(System Theoretic Accident Model and Process) 152.3.2. STPA(System Theoretic Process Analysis) 182.4. CTT(ConcurTaskTree) 213. CTT기반의 STPA를 활용한 Hazard 분석 프로세스 243.1. 연구 절차 243.1.1. 요구사항 식별 및 제어구조도 작성 243.1.2. 태스크 분석 및 명세 253.1.3. Hazard 식별 253.1.4. 안전성 제약사항 작성 254. 사례 적용: 엘리베이터 제어 시스템 314.1. 요구사항 식별 및 제어구조도 작성 314.2. 태스크 분석 및 명세 344.3. Hazard 식별 374.4. 안전성 제약사항 작성 405. 결론 및 향후연구 42참고문헌 44ABSTRACT 47
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