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무인이동체시스템의 고장분석을 위한 기능설계 기반의 Fault Tree 도출에 관한 연구
정호전(Ho-Jeon Jeong),김상헌(SangHun Kim),박진규(JinKyu Park),김상활(SangHwal Kim),방승재(SeungJae Bang) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
무인이동체시스템은 주로 영상촬영용으로 활용되어 단순한 임무장비의 탑재와 기본적인 비행기능 및 촬영기능 정도가 요구되어왔다. 그러나 무인이동체시스템이 군사, 상업, 공공 분양에서 다양하게 활용되기 시작함에 따라 무인이동체시스템에 요구되는 물리적, 기능적 복잡도가 증가하였다. 우편 배송을 위한 자동적재함이 탑재되거나, 소화탄의 투하를 위한 체결장치, 제어장치가 탑재되는 등 임무수행을 위해 탑재되는 장비가 늘어났으며, 이를 기반으로 임무를 수행하기 위한 기능도 증가하였다. 이에 따라 운용상의 제약을 통해 안전성을 확보하는 것에서 나아가 무인이동체시스템에 대한 안전설계를 통해 안전성을 확보하는 것이 요구되고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 대표적인 고장분석 기법인 FTA를 무인이동체시스템에 적용하기 위해 기능설계 기반의 Fault Tree 도출에 관한 연구를 수행하였다. 무인이동체시스템의 개념설계 단계에서 기능분석 결과를 바탕으로 기능의 오류를 식별하고 이를 기반으로 무인이동체시스템에 대한 Fault tree를 도출하였다. 도출된 Fault Tree를 활용하여 무인이동체시스템에서 발생 가능한 다양한 형태의 고장을 분석하였다. 향후 무인이동체시스템에 대한 고장률 데이터가 축적되면 이를 활용하여 무인이동체시스템에 대한 안전목표를 설정하는데 Fault Tree를 활용할 수 있을 것이다. The unmanned aircraft system is mainly used for video shooting, and it has been required to install simple mission equipment and basic airplane capabilities and shooting functions. However, as the unmanned aircraft system began to be used in various ways in military, commercial, and public fields, the physical and functional complexity required for the unmanned aircraft system increased. The number of equipment mounted for mission operation, such as an automatic loading box for mail delivery, a fastening device for dropping fire extinguishers, and a control device were installed, and functions for operating the missions have also increased. Accordingly, it is required to secure safety through safety design for the unmanned aircraft system in addition to securing safety through operational constraints. To this end, in this study, a study on derivation of a fault tree based on functional design was conducted to apply FTA, a representative fault analysis technique, to an unmanned mobile system. In the conceptual design stage of the unmanned aircraft system, functional errors were identified based on the result of functional analysis, and a fault tree for the unmanned aircraft system was derived based on this. Various types of failures that can occur in the unmanned aircraft system were analyzed using the derived fault tree. If failure rate data for the unmanned aircraft system is accumulated in the future, the fault tree can be used to set safety goals for the unmanned aircraft system by utilizing this data.