소프트웨어 개발 프로세스에서의 안전성 분석 및 관리 활동의 적용방안

김순겸,홍장의 중소기업융합학회 2016 융합정보논문지 Vol.6 No.1

현대 사회에서 자동차, 철도, 항공우주, 원자력, 국방 등의 다양한 분야에서 대부분의 장치들이 소프트웨어를 내장하고, 제어용 소프트웨어 시스템이 탑재됨에 따라 소프트웨어의 안전성에 대한 중요도가 높아지고 있다. 다양한 산업 분야에서 소프트웨어가 사용되면서 소프트웨어에 의한 사고의 위협도 높아지기 때문에 소프트웨어 오동작에 의한 안전성 위협이 큰 이슈로 떠오르게 되었다. 소프트웨어의 사고는 사용자의 오조작에 의해서 발생할 수 도 있지 만 가장 근본적으로는 설계 과정에서의 안전성에 대한 검증이 제대로 이루어지지 않아서 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 소프트웨어 개발 프로세스에서 소프트웨어 안전성 분석 및 관리 활동이 어떻게 이루어져야 하는 가를 제시한다. 특별히 프로토타입이나 점진적 개발 프로세스에서의 안전성 분석 및 관리 활동의 적용 방안에 대하여 제시한다. As most devices in a wide range of automotive, aerospace, and missile have built-in software that controls the system behaviors, the safety of the software is growing in its importance. That is, the software safety has emerged as one of big issues because the threat of accidents caused by software malfunction is rising. Accident by software can be occurred from user mal-operation, but the fundamental reason of the accident comes from insufficient verification of the safety in software development process. Therefore, this paper presents how the software safety analysis and management activities should be done in the development process. In particular, we propose how to apply the safety analysis and management activities in the prototype or incremental development process.

STPA, FTA 및 FMEA 분석 기법을 연계한 소형 항공기 충돌 회피 소프트웨어 안전 요구사항 도출

이종원,이의천,김태환,이선아 한국정보과학회 2024 정보과학회논문지 Vol.51 No.8

With the growing trend of urban air traffic, aircraft are becoming smaller and more reliant on software. As a result, safety analysis techniques and standards, which have traditionally focused on ARP4761, the aircraft safety evaluation process, must evolve to incorporate a software-centered approach. In this paper, we propose how to link STPA method to FTA and FMEA for safety analysis in air mobility, which is a software-intensive system. To assess the feasibility and effectiveness of this approach, we conducted a safety analysis case study focusing on the collision avoidance software of a small aircraft. The results of the study confirmed the effectiveness of linking STPA, FTA, and FMEA methods and enabled the derivation of safety requirements. 최근 대두되는 도심항공교통의 추세에 따라 항공기는 소형화되고 소프트웨어 집약적 시스템으로 변화하고 있다. 이에 따라 항공기 안전성 평가 프로세스인 ARP4761 중심의 안전성 분석 기법 및 표준도 소프트웨어를 중심으로 변화할 필요가 있다. 본 논문에서는 소프트웨어 집약적 시스템인 항공 모빌리티의 안전성 분석을 위해, STPA 방법과 FTA와 FMEA의 안전성 분석 기법을 연계하였다. 또한 STPA, FTA, FMEA의 연계 가능성과 효과를 파악하기 위하여 소형 항공기의 충돌 회피 소프트웨어를 중심으로 안전성 분석 사례를 진행하였다. 이러한 제안 방법과 사례 분석을 통해, STPA, FTA, 그리고 FMEA 안전성 기법의 상호 연계 효과를 확인하고 안전 요구사항을 도출하였다.

안전 필수 시스템을 위한 안전성 분석 기법

김의섭,윤상현,유준범 중소기업정보기술융합학회 2012 융합정보논문지 Vol.2 No.1

소프트웨어의 규모가 커지고 복잡해지면서 소프트웨어의 기능적 실패(Functional Failure)를 만들어 내는 위험(Hazard) 요소들을 분석하기가 어려워지고 있다. 안전 필수 시스템(원자력 발전소, 항공관제 시스템, 철도 운영시스템)에서 이런 기능적 실패는 곧 큰 사고 (인명피해, 환경오염) 로 이어지게 된다. 따라서 이러한 기능적 실패를 방지하고 소프트웨어의 안전성을 높이기 위해서는 소프트웨어 안전성 분석이 필요하다. 하지만 몇 가지 이유 (시간과 노력, 안전성 분석 기법의 다양한 지식 부족, 기관이나 회사의 관습적인 방법 사용) 로 적절하지 못한 안전성 분석 기법을 선택하게 되는 경우가 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 안전성 분석 기법과 최신 안전성 분석 기법, 통합 모델 몇 가지를 소개 하겠다. 이것을 통해 전문가는 여러 종류의 안전성 기법을 간략하게 확인 할 수 있을 것이고, 시스템에 맞는 안전성 분석 기법을 선택하는데 도움을 받을 수 있을 것이다.

철도시스템 안전성 확보를 위한 시스템 설계와 안전성 활동의 통합에 관한 연구

김창원(Chang-Won Kim),이재천(Jae-Chon Lee) 한국철도학회 2016 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2016 No.5

시스템 설계 오류 등 여러 요인으로 사고가 발생했을 때, 인명과 재산상에 막대한 피해를 초래하는 시스템을 안전중시 시스템이라고 하는데, 대표적으로 철도, 자동차, 항공, 국방 분야의 대형복합 시스템들이 해당된다. 시스템의 복잡도가 증가하고 시스템의 무인화 운영 등으로 안전성 위해 요소가 증가하고 있기 때문에 시스템의 안전성 확보는 매우 중요한 설계목표가 되고 있다. 따라서 안전성 분석 활동이 반영된 시스템 설계 프로세스, 방법론 및 도구의 개발이 필요하다. 이것을 위해 본 연구에서는 다양한 산업 분야에서의 시스템 설계 프로세스와 안전 분석 프로세스에 대한 연구들을 분석하고 비교하였다. 이 결과를 기반으로 안전성이 확보된 철도시스템 개발에 필요한 시스템설계 활동과 안전성 분석 활동이 통합된 프로세스를 제시하였다. A class of systems are called safety-critical systems in which systems failure may result in accidents with serious damage on human being and properties. As such, safety assurance has been a big necessity in large-scale complex systems in a variety of domains such as rail, automotive, aerospace, and defense. Therefore, a successful development of complex systems with safety assured has created a special concern on how to incorporate safety requirements in the system design process. To discuss what are needed to meet such concern is the objective of this study. To do so, the relevant systems design processes and safety processes in a variety of domains are analyzed. The result is then utilized in the development of an integrated process for the rail systems design with safety assured.

자율주행차량 점유율에 따른 교통 안전성 분석

박순용(SoonYong Park),이설영(Seolyoung Lee) 한국콘텐츠학회 2023 한국콘텐츠학회논문지 Vol.23 No.2

본 연구에서는 신호교차로를 제외한 다양한 교통상황을 고려하기 위하여 비신호교차로, 회전교차로, 연속류 합류부를 대상으로 하여 자율협력주행 차량의 점유율 변화에 따른 교통류 안전성을 검토하였다. 이를 위해 미시적 교통류 프로그램을 활용하여 차량 궤적 기반 교통상황 및 상충분석을 통해 안전성 변화를 분석하였다. 분석방법은 교통류 분석 프로그램인 VISSIM의 차량 운행 파라메타를 자율차에 맞게 조정하여 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션에서 도출된 차량 궤적을 기반으로 상충분석을 수행하였다. 비신호 교차로는 자율차 비율 증가에 따라 지체가 감소하여 자율차 증가에 따른 효율적 운영을 확인할 수 있었다. 회전교차로 분석에서는 회전차로 직경 55m(D55)에서는 MPR에 따른 차이가 미비한 반면, 회전차로 직경 25m(D25)와 직경 40m(D40)에서는 MPR(자율차 차량 점유율)이 증가함에 따라 속도가 저하되는 것으로 분석되었으나, 차량당 평균지체는 감소하였다. 연속류 합류부 또한 MPR 증가에 따라 평균 주행속도는 감소하였으나 상충 유형간 뚜렷한 패턴을 나타내지는 않았다. 본 연구를 통해 비신호교차로, 회전교차로, 연속류 합류부에 대하여 자율차 증가 비율에 따른 영향을 검토한 결과, 자율차 비율이 증가할수록 교통류의 안전성은 향상되는 것으로 확인되었다. This study tried to analyze traffic flow safety for autonomous cooperative vehicles’ flows in uncommon situations such as unsignalized intersections, roundabouts, and uninterrupted merging areas according to the MPR(Market Penetration Rate) changes. Micro-traffic simulation program based on traffic trajectory conflict analysis was utilized to derive the traffic safety fluctuation. The analysis was conducted using traffic simulation analysis program VISSIM, using the parameters of autonomous vehicles, and trajectories derived from VISSIM was then used to conduct conflict analysis. For unsignalized intersections, traffic delay reduced as the ratio of autonomous vehicles increased, showing high efficiency with autonomous vehicles. Roundabout conditions showed relatively low difference in accordance with MPR in D55, however in D25 and D40, average traffic speed reduced as MPR increased, while the average delay per vehicles decreased. Uninterrupted merging areas also showed similar patterns as average traffic speed decreased as MPR increased, however it did not show significant conflict patterns. Considering the results of the study, unsignalized intersections, roundabouts and uninterrupted merging areas showed increased traffic flow safety as number of autonomous vehicle increased.

시스템 및 소프트웨어 FMEA 연계 적용 사례 연구

이헌중(Hun Joong Lee),김남순(Nam Soon Kim),이남희(Namhee Lee) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

ISO 26262 is an international standard for functional safety of electrical and/or electric systems, defined by the international Organization for Standardization (ISO) in 2011, and revised in 2018. According to this standard, a safety analysis must be performed to identify potential failures/causes that may occur during driving. It is necessary to specify safety requirements and design safety mechanisms to prevent failures/causes through safety analysis. In this paper, we will explain the case of performing FMEA (Failure Mode & Effects Analysis), a representative safety analysis method recommended by ISO 26262, according to the most recently published AIAG-VDA FMEA Handbook in 2019. At the development site, when performing safety analysis with the AIAG-VDA FMEA methodology, there are many difficulties in how the analyst will use the development deliverables for FMEA analysis and how to link the FMEA in the system development phase and the software development phase. Therefore, the main issues to be addressed in this paper are as follows: First, we will explain the analysis procedure, structural analysis form sheet and functional analysis form sheet of AIAG-VDA FMEA. Second, we explain how to systematically describe the results of structural analysis and functional analysis in FMEA analysis using the deliverables developed in compliance with the ISO 26262 standard through examples. Third, we explain the main considerations on how to link the results of each FMEA analysis when performing system FMEA and software FMEA at each phase through examples.

기체 크로마토그래피 질량 분석법을 이용한 다크닝 샴푸의 성분 분석 및 안전성에 관한 연구

김유리,김운중 산업진흥원 2024 산업진흥연구 Vol.9 No.1

본 연구에서는 국내 시장에서 판매되는 다크닝 샴푸 5종에 대한 성분 분석을 실시하고, 그 결과를 바탕으로 해당 제품들의 유효 성분과 안전성에 대해 평가하였다. GC-MS 분석을 통해 각 샴푸의 주요 성분을 확인한 결과, 제조사가 표기한 전성분 목록과 일부 차이가 있는 화합물들이 검출되었다. 이는 GC-MS 분석의 한계와 특정 화합물의 휘발성 여부에 따른 것으로 해석된다. 이러한 분석을 바탕으로, 모발의 색상 변화에 기여할 가능성이 있는 화합물을 조사하였다. 그러나 이러한 화합물들이 모발 다크닝 과정 자체에 직접적으로 관련된 역할을 하는 성분이라고 단정지을 수는 없었다. 다만 헤어 케어 제품의 성능을 향상시키고 모발에 대한 일부 추가적인 이점을 제공하거나 제품의 질감, 안정성 또는 보존 등의 특성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 추정할 수 있었다. 또한 GC-MS 성분 분석 결과, 확인된 성분 중 안전성이 우려되는 화합물에 대한 조사를 통해 화장품 원료로 사용될 경우 주의가 필요한 몇 가지 화합물에 대한 정보를 제시하였다. In this study, we conducted a compositional analysis of five darkening shampoos available in the South Korean market and evaluated their active ingredients and safety based on the analysis results. GC-MS analysis was employed to identify the main components of each shampoo, revealing discrepancies between the detected compounds and the ingredient lists provided by the manufacturers. These differences are interpreted as being due to the limitations of the GC-MS analysis and the volatility of certain compounds. Further investigations were carried out to explore compounds potentially contributing to hair darkening. However, it was not definitively concluded that these compounds are directly involved in the hair darkening process. It is speculated that they may enhance hair care product performance and offer additional benefits to hair, or improve product texture, stability, or preservation. Additionally, the GC-MS analysis identified several compounds with potential safety concerns, necessitating caution when used as cosmetic ingredients.

시나리오 테이블을 이용한 STPA에서의 사고 원인 식별

양현수,권기현 한국정보과학회 2019 정보과학회논문지 Vol.46 No.8

최근 들어 안전 필수 시스템의 복잡도가 증가하며 소프트웨어의 비중이 증가하였다. 안전 시스템의 제어 중심이 된 소프트웨어는 시스템을 제어하기 위해 제어 명령(Control action)을 생성하고, 발생한 피드백을 다시 입력 받는 제어의 상호 작용을 반복한다. STPA(System Theoretic Process Analysis) 는 위험원 분석 기법 중 하나로써, 제어의 상호 작용 관점에서 시스템을 분석하고 안전하지 않은 제어 명령이 제공되는 원인을 사고 시나리오를 통해 식별하고 분석하여 안전 요구사항을 도출한다. 이번 연구에서는 안전 요구사항과 연결되는 STPA 사고 시나리오 식별 단계에서의 누락을 최소화하기 위하여, 이전 연구들에서 제시되었던 접근법들의 공통점을 통합하고, 취약점을 보완하는 방법에 대한 연구를 진행한다. 이를 위하여 사고 시나리오 식별 절차와 이를 보조해주는 시나리오 테이블을 제안한다. 마지막으로 제안하는 시나리오 테이블을 철도 디오라마 시스템의 위험원 분석에 적용하여 확인한다. In recent years, the complexity of safety-critical systems has increased, along with the importance of the software. The software, which has become the control center of the safety system, generates control actions to control the system and then repeats the interaction of controls that re-enters the feedback generated. STPA (System Theoretic Process Analysis) is one of the hazard analysis techniques, and it analyzes the system from the perspective of the interaction of control then uses accident scenarios to identify and analyze the cause of unsafe control actions to derive safe requirements. In order to minimize omissions in the identification stage of STPA accident scenarios associated with safety requirements, in this paper we describe how to incorporate commonalities and complement vulnerabilities in the approaches described in previous studies. To do this, we propose the detailed procedure for identifying accident scenarios and the scenario table to assist them. The ultimately proposed scenario table is identified by applying it to the hazard analysis of the railway diorama system.

교통상충기법을 이용한 고속도로 하이패스차로 안전성 개선에 관한 연구 (서울외곽순환고속도로 본선영업소를 중심으로)

유봉석,이수범,박완용,박준태 대한교통학회 2010 대한교통학회지 Vol.28 No.4

This study analyzed the relative vehicle speed and vehicle deceleration time caused by traffic conflicts using vehicle speed data at expressway toll gates and traffic conflict occurrence data. According to the analysis, the greater the relative vehicle speed is at the toll gate, the more sudden vehicle deceleration occurs due to traffic conflicts. In particular, a comparison study of cases in similar operating conditions presents a finding that usage of lanes influences traffic conflict occurrences as well as relative vehicle speed. With this finding, the study further conducted a quantitative analysis of the accident rates in relation to the relative vehicle speed between vehicles using a “Hi-Pass” lane and a regular lane at the toll gate. It indicates that when the relative vehicle speed is greater, the accident rate is higher due to sudden vehicle deceleration and shorter deceleration time. Furthermore, when the expressway entrance/exit point is closely located to a toll gate and the relative vehicle speed is great, a analysis at a traffic conflict shows a low value. 본 연구는 고속도로 영업소 진출부의 차량속도와 상충발생을 조사하여 상대속도 및 상충으로 인한 차량 감속시간 등을 분석한 결과 상대속도가 클수록 상충으로 인한 차량 급감속이 발생한다는 문제점을 파악하였으며 특히 운영형태가 상이한 지점들을 비교 분석하여 차로 운영형태에 따라 상충 및 상대속도가 다름을 확인할 수 있었다. 이러한 관찰을 통하여 하이패스 차량과 일반차량간 상대속도에 의한 사고 위험성을 정량적으로 비교 분석하였다. 그 결과 하이패스 차량과 일반차량간 합류가 하이패스차량간 합류보다 사고위험이 더 높은 것으로 분석되었다. 이는 차량간 상대속도차가 클수록 상충시 급감속 및 감속시간이 큼에 따라 사고위험이 높은 것으로 분석되었다. 또한 합류 시점부가 영업소 진출 후 가까울수록 상대속도가 큼에 따라 상충시 TA분석값이 낮은 것으로 분석되었다. 영업소 진출부에서 발생하는 상대속도차에 의한 상충을 분석하였으며 이를 통해 급감속 및 사고발생을 줄일 수 있는 대안을 제시 영업소 내 하이패스 차로 설치시 안전성을 높여줄 수 있을 것으로 기대된다.

고속도로 중앙하이패스차로 안전성 개선에 관한 연구 : 서울외곽순환고속도로 본선영업소를 중심으로

유봉석(Yoo Bong-Seok),이수범(Lee Soo-Beom),박완용(Park Wan-Yong),도현구(Do Hyun-Gu) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 D Vol.30 No.1D

고속도로 영업소의 경우 하이패스차량과 일반TCS이용차량간의 혼용 및 차로변경으로 인한 상충이 발생하는 구간으로 안전성에 대한 검토가 필요한 구간이다. 본 연구에서는 영업소 진출부에 설치된 중앙하이패스 이용차량과 일반차로 이용차량간의 상충 및 사고위험성을 현장비디오촬영 및 상충분석을 통해 알아보았다. 차량속도와 상대속도 및 상충으로 인한 차량 감속시간 등을 분석한 결과 하이패스이용차량과 일반TCS이용차량간의 상대속도가 클수록 상충으로 인한 차량 급감속이 발생한다는 문제점을 파악하였으며, 중앙 하이패스 설치시 상충 발생 위치 및 차로 운영형태에 따라 상충빈도 및 상대속도가 다름을 확인할 수 있었다. TA(Time to Accident)분석 결과, 고속도로 영업소 중앙 하이패스 설치시 차량간 상대속도, 상충위치 및 빈도에 따른 상충시 하이패스 차량의 급감속 및 감속시간이 큼에 따라 사고위험이 높은 것으로 분석되었다. 또한 합류 시점부가 영업소 진출부와 가까울수록 TA분석값이 낮은 것으로 분석되어 전반적으로 속도차이를 줄여 안전성을 증대시켜야 함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 영업소 진출부 중앙 하이패스 설치로 발생하는 상대속도차에 의한 상충으로 급감속 및 사고를 억제함으로서 영업소 중앙 하이패스 차로 설치시 안전성을 높여줄 수 있을 것으로 기대된다. Safety improvement has been a continuous challenge, especially at toll gate of express highway where traffic conflict often occurs due to frequent lane change by drivers of "Hi-pass" lane and regular "TCS" lane. As a part of research on safety at toll gate, this study videotaped traffic conflict data between vehicles using centrally located "Hi-pass" lane and regular "TCS" lane and analyzed accident risk. According to the correlation analysis of vehicle speed, relative vehicle speed, and sudden vehicle deceleration rate due to traffic conflict, when the relative vehicle speed between centrally located "Hi-Pass" lane and regular "TCS" lane increases, sudden vehicle deceleration rate also increases. One of the findings is that centrally located "Hi-pass" lane at toll gate shows different location for traffic conflict, and frequency of traffic conflict and the relative vehicle speed was also different based on vehicle lane use. TA (Time to Accident) analysis shows that accident rate is high at toll gate where "Hi-pass" lane is installed in center lane, when the occurrence of sudden vehicle deceleration and deceleration time of vehicles rise for vehicles on "Hi-pass" lane. Furthermore, if the expressway entrance/exit point is closely located to toll gate, TA showed a low value. Thus, it is necessary to reduce the relative vehicle speed in order to improve safety. The Study presents reduction of the relevant vehicular speed and prevention of accidents at the centrally installed "Hi-pass" lane as an important strategy for safety improvement at toll gate.