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제27호(09월) | 국방 무기체계의 안전성 강화를 위한 체계안전 응용 현황

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Written by 이정민 (공학박사, 충남대학교 국방연구소) 작성일19-04-09 11:17 조회1,886회 댓글0건

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국방 무기체계의 안전성 강화를 위한 체계안전 응용 현황


이정민 (공학박사, 충남대학교 국방연구소)


Ⅰ. 서 론

 

디지털, 바이오산업, 물리학 등의 경계를 융합하는 기술혁명으로 사람과 사물, 사물과 사물이 인터넷 통신망으로 연결되는 초연결성, 초연결성으로 비롯된 거대 데이터를 분석하여 일정한 패턴을 파악하는 초지능성, 분석을 토대로 결과를 예측하는 예측가능성을 특징으로 하고 있는 4차 산업혁명 시대에 있어서, 이에 적합한 기능과 성능을 갖는 국방 무기체계의 개발을 위하여 고도 기술과 다기능을 갖는 복합시스템이 적용되고 있다.

인지기술연구소의 Dr. CooK이 지적한 바와 같이 복잡한 시스템은 근본적으로 위험요소를 갖고 있으며, 향후 무기체계는 기능과 성능을 최대화하기 위하여 더욱 거대 복잡 시스템으로 구성될 예정이고, 무기체계의 위험요소가 장비 및 운용자뿐만 아니라 주변환경을 포함한 광범위한 의미의 전체 시스템에 미치는 영향과 파괴력이 기하급수적으로 증가할 것이다.

MIT공대의 Dr. Leveson 교수가 저술한 책 (Engineering a safer world)에서 기술한 내용에 의하면 기술의 급격한 변화, 사고에 대한 과거 경험으로 부터의 안전 지식의 유효성 감소, 사고의 원인 변화, 새로운 형태의 위험요소 발생, 시스템의 증가된 복잡성과 연결성, 안전설계 보완 기회 감소, 인간과 자동화 체계간의 복잡한 관계, 안전 관리 체계의 변화 등 기술의 진보와 함께 위험 특성도 급속하게 변화하고 있어, 안전 문제에 대한 대처가 더욱 어렵다.   

이와 같은 환경하에서 국방 무기체계의 안정적인 개발을 위해서는 체계공학 (Systems Engineering) 프로세스의 적용과 더불어, 체계적인 안전 관리와 고도 기술이 접목된 안전분야 기술의 세부적인 활용과 검토를 위한 체계 안전 (System Safety) 프로세스의 적용 확대가 필요하다.


Ⅱ. 체계 안전 개념 및 현항

1. 체계 안전 개념

무기체계의 지속적인 복잡성 증가에 따라 미세한 설계 결함 또는 인간 실수에 따른 사고 잠재성을 회피할 수 없기 때문에 위험을 허용 가능한 수준으로 감소시키기 위해 고도의 기술을 이용하여 체계적으로 분석해야 하며, 여기에 체계안전 프로세스가 적용된다. 

체계 안전은 위험 요소를 설계에서 배제하거나 피해의 확률과 강도를 감소시키기 위하여 안전을 고려한 설계를 진행하는 프로세스로, 미국의 MIL-STD-882E에 의하면 “체계 수명주기의 모든 단계에 걸쳐 운용효과 및 적합성, 시간 및 비용 제한 범위 안에서 사고 위험성을 허용 가능한 수준으로 달성하기 위한 공학과 관리의 원칙, 기준 및 기법 적용”으로 정의될 수 있다.

체계 안전 프로세스의 적용 목적은 시스템 사고의 선제적 방지, 시스템-사용자-주변 관계자 및 환경 보호, 위험 식별 / 제거 / 제어, 사고의 위험성을 최소화하기 위한 설계 및 개발, 전체 시스템의 안전이 고려된 설계를 함으로써 안전한 시스템을 개발하는 것 등이다.

체계 안전 프로세스는 다음과 같은 요소를 포함한다.

 

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2. 체계 안전 적용 현황

 

체계안전은 1940년대에 개념이 설정되고, 미 육군 및 해군의 대형 사고 이후 1950년대에 필요성이 활발히 논의되었으며, 1960년대 이후 정립되기 시작하여 MIL-STD-882의 발간에 따라 획득체계에 정식화되었다.

미국 국방획득시스템 운용 지침 (DODI 5000.02)에 따라 ESOH (Environment, Safety and Occupational Health)의 관리를 위하여 획득 전 순기에 걸쳐 체계 안전을 적용하도록 지시하고 있으며, 미 육군의 경우 안전 규정 (AR 385-10, DOAP 385-16)에 체계안전 적용을 명시하고 있다. 또한 미 해군과 공군의 경우에도 체계 안전에 대한 지침을 수립하여 안전 활동을 수행하고 있다.
 
영국은 무장 / 탄약 / 폭발물의 전 순기 안전 및 환경 관리 JSP-520과 같은 규정과 세부 실무 수행방안 (ASEMS)을 통한 체계 안전 적용이 DSA (Defence Safety Authority)에 의하여 주도적으로 수행되고 있다.

NATO의 경우 탄약 및 탄두의 사용 안전 및 적합성 평가를 위하여 체계 안전에 기반을 둔 지침 AOP-15와 이에 따른 실행 문서 AAS3P-1을 발간하였다.

 

 

 국 가

관 련 규 정 

 미 국

DODI 5000.02 (2008) Operation of the Defense Acqusition System 

MIL-STD-882E (2012) DOD Standard Practice : System Safety 

 Army Regulation 385-10 (2017) The Army Safety Program

DOA Phamplet 385-16 (2013) System Safety Management Guide 

 영 국

JSP 520 (2015)
Safety and Environment Management of OME over the Equipment Acqusition Cycle
외 DSA (Defence Safety Authority) 규정 

 ASEMS (Acquisition Safety & Environment Management System)

 NATO

STANAG 4297
AOP-15 Edition 3 (2009)
Guidance on the Assessment of the Safety and Suitability for Service of Non-nuclear Munitions for NATO Armed Forces 

STANAG 4629
ASS3P-1 Edition 1 (2011)
Allied Ammunition Safety and Suitability for Service Assessment Testing Publication - Guidance

 

<표 – 1> 국방분야 체계안전 관련 규정

이와 같은 국방분야 체계안전 활동을 포함하여 일반 산업 전 분야에 있어서의 체계 안전 활성화를 위하여 미국에 본부를 두고 있는 비영리 사단법인 국제 체계 안전 협회가 설립되었으며, 아시아 지역을 대표하는 지부가 싱가폴에서 운용되고 있다. 협회는 체계안전 원리 홍보, 기술정보 교환, 전문적 기술능력 향상, 전문가와 활용자 간의 상호 협조 강화, 관련인원 교육 등의 활동을 추진하고 있다.

 기 관 명

특 성

관 계 기 관 

 The International System Safety Society

 비영리 사단법인

Singapore Chapter 

 MIT PSAS

(Partnership for a Systems Approach to Safety)

 학문 컨소시움

European STAMP Workshop
Japan IPA STAMP Workshop

 

<표 – 2> 체계안전 활동 기관


싱가폴 협회는 국방 무기체계에 관련된 정부기관 및 방산업체 인원과 안전이 중요시 되는 민간분야의 인원을 기반으로 구성되며, 운영은 정부기관 및 민간기업의 지원과 회원의 자발적 참여에 의하여 수행되고 있다.

 

싱가폴은 운용 및 개발중인 국방 무기체계의 안전성을 확보하기 위하여 체계안전에 기반을 둔 안전 활동을 추진하고 있으며, 이의 체계적인 접근을 위하여 2003년 미국에 본부를 둔 System Safety Society와 연계하여 아시아 지부를 싱가폴에 설립 (Singapore Chapter)하였다.

한국의 방위사업청과 같이 무기체계 획득을 담당하고 하고 있는 DSTA (Defence Science & Technology Agency)에서 체계안전에 대한 내부 지침을 수립하였고, 무기체계에 대한 연구 및 생산을 하고 있는 각 기관에 적용하고 있다. 즉, 무기체계를 개발하고 있는 기관 (DSO National Laboratories 등) 및 업체(ST Kinetics 등)는 개발 과정에서 DSTA가 요구하는 체계 안전에 대한 각종 보고서 및 데이터를 개발 전 순기에 걸쳐 제출하고 안전성에 대한 검토를 받아야 한다.

또한 국방 무기체계의 연구개발과 체계안전 기술개발을 위하여 싱가폴 국립대학 (National University of Singapore)내에 국방연구소 (TDSI : Temasek Defence Systems Institute)를 설립하여 관련된 인원의 능력 향상을 위한 교육을 실시하고 있다.

한편 체계안전 프로세스에 있어서 위험성 분석 (Hazard Analysis)이 수행되며, 현재까지 FTA (Fault Tree Analysis), FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) 등의 기법이 오랜 기간 사용되어 왔으나, 시스템의 복잡성이 증가하는 등 환경이 변화됨에 따라 이와 같은 기법의 한계가 발생하였으며, 이에 대한 대안으로 MIT 대학을 중심으로 STAMP (Systems–Theoretic Accident Model and Processes)와 이에 기반을 둔 다양한 기법이 개발 및 적용되고 있다.  

 

3. 안전 관련 국내 현황 및 발전 방향

 

무기체계의 생산, 수송 및 운용, 보관, 폐기와 같은 일련의 과정에 있어서 안전 관리에 대한 사항은 방위사업법 등에 의하여 상세히 규정화되어 있으며, 현재까지 안전 분야에 대한 상당한 성과를 이루어 왔다. 

 법 규

 안전관련 조항 및 내용

 방위사업법

제53조 군용총포.도검.화약류 등의 제조 등에 관한 특례 

 방위사업법 시행령

제66조 군용총포.도검.화약류 등의 제조 등에 관한 허가 기준 등 

 방위사업법 시행규칙

제40조 - 제43조 

 방위사업 관리규정

제671조, 제671조의2 

 국방탄약 및 폭발물 안전관리 훈령

 

<표 – 3> 국내 무기체계 안전 관련 법규

그러나 최근 운용중인 무기체계의 신뢰도와 안전성 문제가 지속적으로 발생하고 있고, 개발 및 해외에서 도입되고 있는 일부 무기체계의 경우에도 체계적인 안전성 분석이 요구되고 있는 상황이다.

또한 과거 모방설계에 의존하던 개발방식을 탈피하여 독자적인 기술에 기반을 둔 신규 무기체계의 개발이 점차 증대되고 있는 국내의 경우, 무기체계 연구개발시 운용 성능을 규정하는 ROC (Required Operational Capabilities) 충족 위주의 활동에서 한단계 도약하여 안전까지 고려한 종합적인 시스템 구축과 상시적인 기술검토 활동이 필요하며, 특히 일반 무기체계의 경우 방산업체의 주도적 역할에 의해 개발이 진행되고 있어 개발시 안전성 확보에 대한 보다 세심한 검토가 요구되고 있다.  

국내의 경우 체계안전에 대한 기반이 미비한 상태로, 관련 정책 및 규정의 보완, 체계안전 절차 및 기술의 확립, 국방 무기체계 개발 및 운용 시 적용 확대, 방위산업 관계자에 대한 체계안전 능력 향상 등을 위한 노력이 일부 점진적으로 진행되고 있다.

이와 같은 활동이 성과를 나타내기까지는 상당한 시간과 시행착오가 필요하며, 가칭 “국방 체계안전 실무지침”과 같은 규정의 제정과 관련 법규의 보완 등이 이루어지면 관련 기관 및 방산업체의 체계안전 프로세스 정착화에 상당한 효과가 있을 것이다.

현재 무장 안전 센터 (ASC : Armaments Safety Center)가 충남대 국방연구소 내에 설립되어 있으며, 체계 안전에 대한 전반적인 검토와 연구가 진행되고 있어 향후 체계 안전의 국내 정착과 국방 무기체계 발전에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

한편 미국 및 싱가폴에서와 같이, 체계 안전에 대한 정부차원의 전반적인 추진과 더불어 체계안전기술의 개발 및 향상, 정보 교류와 능력향상, 산업 전 분야로의 확대와 시너지 창출 등 체계안전 적용 활성화를 위해서는 비영리 사단법인의 출범이 검토될 필요가 있다.      

 
Ⅲ. 결론

기술의 급격한 진보가 이루어지고 있는 환경 하에서 국방 무기체계는 기능과 성능을 최대화하기 위하여 거대 복잡 시스템으로 발전할 것이며, 이에 따라 무기체계의 일부 잠재적 위험요소가 전체 시스템에 미치는 영향이 상당히 증가할 것이다.

따라서 점점 더 중요성이 증가될 체계안전의 안정적이고 조속한 정착과 발전을 위하여 관련 정부기관과 무기체계 및 안전분야 전문가로 구성된 민간 기관이 상호 협조할 필요가 있으며, 국방 무기체계 안전 정책 및 제도 분석과 보완, 무기체계 안전절차 및 기술의 확립, 현용 및 개발 무기체계의 선제적 안전분석 등이 수행되어야 한다.

 

< 참고 문헌>

 Richard I. Cook (Cognitive Technology Laboratoriy), “How Complex Systems Fail”     (2000)
 Nancy G. Leveson (MIT Professor), Engineering a Safer World (2012)
 Naval Surface Warfare Center, Dahlgren Division, Leading Edge, Systems Safety      Engineering, Volume 7, Issue No.3 (2010)
 Air Force System Safety Handbook (2000)

 

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