WO2014061883A1 - 선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법 - Google Patents

선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법 Download PDF

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WO2014061883A1
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WO
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ship
safety
design
safety evaluation
ship safety
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PCT/KR2013/002180
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English (en)
French (fr)
Inventor
강희진
이동곤
Original Assignee
한국해양과학기술원
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B71/00—Designing vessels; Predicting their performance

Definitions

  • the present invention is performed within a limited time and budget with respect to a ship safety evaluation procedure that must be verified when designing a new ship or performing a Novel Design that does not follow existing rules and regulations. Preparation of ship safety assessment model and method of ship safety assessment using the same to support the quick and iterative safety assessment in consideration of the design characteristics and to enhance the stakeholder's understanding of the safety assessment results It is about.
  • IMO MSC / Circ 1212 and 1002 provide conceptual methods for the safety approval of alternative design results, and the IMO Official Safety Assessment Guidelines (FSA Guidelines) provide a risk-based rule for developing new species.
  • FSA Guidelines IMO Official Safety Assessment Guidelines
  • the development methodology is presented. In Europe, the company is preoccupying the market by developing risk-based design methodologies, procedures, and tools that can be used for new species development and alternative design through the SAFEDOR project. However, these existing risk-based methodologies, procedures, and tools have some problems in applying to actual ship design.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and in performing the safety evaluation of the ship by utilizing the data, information, and knowledge lacking in the early stage of the design, to perform the safety evaluation without significantly changing the existing design procedure Identify at a glance the new vessels designed by stakeholders with different levels of knowledge and positions on ships and safety-related issues, such as shipyards, classifications, equipment manufacturers, and owners, and safety considerations. Considering the characteristics of the vessel in terms of the identified risk and accident, damage, check whether the ship can perform the mission or task in consideration of the damage propagation time according to the behavior of the damaged vessel. It allows you to configure a variety of design alternatives, while iteratively assessing safety and applying design within a short design period. In addition to supporting the safety assessment, the Ship Safety Assessment Model and the ship safety assessment method are provided to ensure that the shipbuilding design know-how and knowledge are fully protected during safety assessment. It aims to do it.
  • Ship safety assessment model in the form of a table specified by the following items: Control, Mechanism, Location, Location, Limit, Damage Propagation Time, and Dependency A first step of preparing a Ship Safety Assessment Model;
  • It provides a ship safety evaluation model, including, and provides a ship safety evaluation method using the same.
  • the ship safety evaluation model is utilized along with the ship product model through the system and sub-system or position information of the ship safety evaluation model.
  • the present invention in performing the safety evaluation of the vessel using the data, information, knowledge lacking in the early stage of the design, ships, ships, equipment manufacturers, shipowners, etc. Stakeholders who have different knowledge levels and positions on safety-related issues will be able to visually identify new ships designed and factors to be considered in relation to safety, and identify identified risks and accidents.
  • Considering the characteristics of a ship it is possible to check whether the ship can perform a mission (Task) by configuring the propagation time due to the behavior of the damaged ship and to configure various design alternatives. Iterative safety assessment and design application will help to conduct effective safety assessment within a short design period. , So that the design know-how and knowledge of the shipyard can be adequately protected during the safety assessment.
  • FIG. 1 shows a concept of stratifying a vessel into a mission, a function, a system, and a subsystem by using IDEF0 in a ship safety evaluation model according to the present invention.
  • Figure 2 shows the configuration of the levels, inputs, outputs, controls, mechanisms of the duties, functions, systems, and subsystems of the ship safety assessment model according to the present invention.
  • FIG 3 shows an example in which the ship safety evaluation model according to the present invention is configured in the form of a table.
  • Figure 5 shows the concept of reflecting the propagation process of the accident to the damage propagation time of the ship safety evaluation model based on the results of the vessel behavior analysis for the specific accident scenario in the present invention, and then express it again in a timing diagram.
  • FIG. 7 shows an example in which the data for 'damage propagation time' in the ship safety evaluation model is expressed in the form of an FT (Fault Tree) or a Timing Diagram (TD).
  • FT Fram Tree
  • TD Timing Diagram
  • a ship product model (Ship Product) of the ship safety evaluation model in the present invention by using the system data (Serial Number) and location information (Location Code) of the ship safety evaluation model system (Attribute Data) Demonstrate concepts used with Model.
  • FIG 10 shows how the ship safety evaluation model implemented by the computer system in the present invention is utilized at the design stage and how the ship safety improvement is related.
  • the present invention when designing a new ship (Novel Ship) or performing a Novel Design that does not comply with existing rules, regulations, ship safety, which can effectively evaluate the safety of the ship with respect to life, environment, property, etc.
  • the present invention provides a method for preparing an evaluation model and a ship safety evaluation method using the same, and the present invention may be specifically implemented according to the first to third steps.
  • Ship Safety Assessment Model is to solve such a problem, the safety of the ship whether the ship can perform a given task (Mission, Task) or function (Function) in a specific damage situation It is for evaluating whether or not.
  • the ship is defined by layering it into a mission, a task, a function, a system, and a sub-system.
  • a task is defined first, then a function required for performing the task is defined, and then a system and a subsystem configuring the function are defined.
  • the hierarchies of the task, function, system, and subsystem are embodied as items of input, output, control, and mechanism, respectively.
  • the present invention utilizes a frame of IDEF0 (Integration DEFinition technique) as shown in the embodiment of FIG. 1.
  • IDEF0 Industry DEFinition technique
  • the frame of IDEF0 it is possible to express the structure of the ship's mission, function, system, and subsystem at a glance, and input, output, control, and mechanism (for each layer).
  • Mechanism allows various factors to be considered (relevant regulations, standards, laws, budgets, schedules, personnel, related agencies, companies, departments, etc.) to be intuitively and simply expressed as in the table shown in the embodiment of FIG.
  • items such as position, operating limit, damage propagation time, dependence, etc. are added to the above-described ship safety evaluation model, and these are configured in a table form as shown in the embodiment of FIG. 3 shows a ship safety evaluation model including a function, a system, and a sub-system constituting a ship when the mission of the ship is set to 'safe shipping'.
  • a specific accident scenario is defined at the initial design stage of the ship, and the safety evaluation is performed by substituting the ship behavior analysis result for the accident scenario into the ship safety evaluation model.
  • the ship behavior analysis results such as the flooding and behavior characteristics of the ship can be derived using an external commercial program or in-house program.
  • the safety assessment at this stage may consist of determining the feasibility of the mission on the ship side and checking whether the safety requirements are met, and it is desirable to improve the design results repeatedly according to the safety assessment results.
  • 4 shows a concept of repeatedly evaluating the safety of the design results and improving the design results by using the ship safety evaluation model in the initial design stage of the ship.
  • the ship safety evaluation model is used to explain the ship to the safety evaluation subjects in terms of mission and function, record the contents of the safety assessment work that should be repeated repeatedly during the short design period, and derive the improvement process.
  • the ship safety assessment model utilizes defined missions, functions, systems, subsystems and inputs, outputs, controls, mechanisms, locations, dependencies, damage propagation times, operational limits, etc.
  • the task diagram and the ability to perform the function are represented by the timing diagrams indicated by 1 (permissible) and 0 (nonperformable) to avoid confusion and controversy as described above.
  • each stakeholder who participates in the safety assessment of a ship's mission and function impact for a specific accident scenario can be objectively and transparently intuitively identified regardless of the knowledge level or position of the ship and safety related issues. It will be possible.
  • the above operation is capable of performing the task and function of propagation of damage occurring in the ship by utilizing the position, dependency, damage propagation time, operating limit, etc. of the ship safety evaluation model according to the present invention (1), impossible (0) This is possible because it can be expressed in the form of FT (Fault Tree) or TD (Timing Diagram) as shown in FIG.
  • the ship safety evaluation model is expressed in the form of a fault tree (FT) or a timing diagram (TD) for a specific accident scenario as shown in the embodiment of FIG.
  • FT fault tree
  • TD timing diagram
  • a ship safety prediction database (hereinafter referred to as a 'database') is constructed for each accident scenario based on the ship safety evaluation model.
  • the ship safety evaluation model according to the present invention is more objective and realistic evaluation means over time To evolve.
  • the ship safety evaluation model may be simply implemented in the form of an Excel table according to the size of the ship or the number of accident scenarios to be evaluated, but in the case of large ships with a large number of bulkheads and mounting systems, the ship safety evaluation model may be implemented as a computerized system. In this case, repeated safety assessments and design improvements are linked to a database where versions are stored.
  • FIG. 10 shows how the ship safety evaluation model implemented by the computer system is utilized in the design stage and how it is related to the improvement of the ship's safety.
  • the safety assessment was carried out and the database of the results was mounted on the actual ship and when the accident occurred in the operation stage, the onboard commander who had to indicate damage control or fault through decision-making and how to deal with the damage Can be used as a quick but quick means of identification and response. This series of results will be used to improve the manuals for damage response and to improve the safety of subsequent ships.
  • the ship safety evaluation model according to the present invention can be said to be a tool for quickly and stably performing an iterative process of verifying the safety of the designed ship at the design stage and improving the design, and also used at the safety evaluation stage. It is a necessary tool for objectively harmonizing the disagreements of stakeholders such as shipyards, classification, ancestors, equipment manufacturers, etc. related to the safety assessment, which may differ due to the lack of possible accident data. have.
  • the present invention when performing safety evaluation of a ship by using data, information, and knowledge that are lacking in the early stage of design, it is possible to configure various design alternatives and to effectively perform safety evaluation within a short design period.
  • the present invention is a technology that can be widely used in the field of shipbuilding and marine technology to realize its practical and economic value.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Financial Or Insurance-Related Operations Such As Payment And Settlement (AREA)

Abstract

본 발명은 새로운 선박(Novel Ship)을 설계하거나 기존의 규칙, 규정을 따르지 않는 대체설계(Novel Design)를 수행하는 경우 반드시 검증 받아야 하는 선박 안전성 평가 절차와 관련하여, 제한된 시간과 예산 범위 내에서 수행되는 설계 특성을 고려하여 빠르고 반복적인 안전성 평가를 수행할 수 있도록 지원하고, 안전성 평가 결과에 대한 이해당사자(Stakeholder)의 이해를 높일 수 있도록 하는, 선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법을 제공한다.

Description

선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법
본 발명은 새로운 선박(Novel Ship)을 설계하거나 기존의 규칙, 규정을 따르지 않는 대체설계(Novel Design)를 수행하는 경우 반드시 검증 받아야 하는 선박 안전성 평가 절차와 관련하여, 제한된 시간과 예산 범위 내에서 수행되는 설계 특성을 고려하여 빠르고 반복적인 안전성 평가를 수행할 수 있도록 지원하고, 안전성 평가 결과에 대한 이해당사자(Stakeholder)의 이해를 높일 수 있도록 하는, 선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법에 관한 것이다.
새로운 선박(Novel Ship)을 설계하거나 기존의 규칙, 규정을 따르지 않는 대체설계(Novel Design)를 수행할 경우에는, 인명, 환경, 재산 등과 관련한 선박의 안전성을 평가하고, 기존 선박 이상의 안전성을 갖고 있음을 반드시 입증해야 한다.
이를 위해서 IMO MSC/Circ 1212 및 1002 등에서는 대체설계 결과의 안전성 승인을 위한 개념적인 방법을 제시하고 있으며, IMO 공식안전성평가 지침서(FSA Guidelines) 등에서는 신선종 개발을 위한 위험도 기반(Risk Based) 규칙 개발 방법론을 제시하고 있다. 유럽에서는 신선종 개발 및 대체설계에 대한 주도권을 확보하고자 SAFEDOR 프로젝트 등을 통해 신선종 개발 및 대체설계 시 활용할 수 있는 위험도기반 설계 방법론, 절차, 도구를 개발하여 시장을 선점하고 있다. 그러나 이러한 기존의 위험도 기반 방법론, 절차, 도구들은 실제 선박의 설계에 적용하는 데 몇 가지 문제가 있다.
먼저 제시된 방법론과 절차는 추상성(Abstract)이 높고 안전성 평가를 수행하는 과정에서 설계자가 쓰기 어려운 단점이 있다. 위험도 기반 접근법의 활용을 위해서는 위해요소 식별을 위한 HAZID 작업이 필요하나 활용 가능한 데이터가 부족하여 전문가의 의견을 빌어야 하며 이 경우 전문가의 지식수준 및 입장(Standpoint)이 각기 달라 위해요소 식별 결과에 대한 신뢰성과 투명성을 입증하기 어렵다.
또한 위험도 기반 설계를 위한 도구의 활용은 설계기간 중 반복적으로 수행되고 설계 결과에 반영되는 과정이 되풀이 되어야 하는데 이 경우 기존 도구의 복잡하고 어려운 활용절차와 장기간의 해석 시간은 제한된 설계 예산과 기한을 초과할 수 있는 위험이 커서 프로젝트가 실패할 수 있는 위험이 커지게 된다.
또한 조선소의 입장에서는 안전성 평가를 위해 조선소의 노하우 등 지적재산권이 포함된 설계도면, 보고서 등을 제공하기 곤란한 점도 있다.
또한 선박의 경우, 단일 사고가 곧바로 선박의 임무, 기능에 영향을 미치지 않고 시간차를 두고 사고 영향이 전파되는 특성이 있는데, 아직까지는 선박의 안전성 평가 시 이러한 사고전파시간이 고려되지 못하고 있다. 사고전파시간은 안전성 평가 시 설계 대안을 구성하는 과정에서 사고 전파를 막거나 사고의 피해를 최소화할 수 있는 의미 있는 시간으로 충분히 고려되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 설계 초기 단계에 부족한 데이터, 정보, 지식을 활용하여 선박의 안전성 평가를 수행함에 있어, 기존 설계 절차를 크게 변경하지 않고 안전성 평가를 수행하는 조선소, 선급, 장비제작사, 선주 등 선박과 안전 관련 문제에 대해 각기 다른 지식수준과 입장을 가지고 있는 이해당사자가 설계되는 새로운 선박(Novel Ship) 및 안전과 관련하여 고려해야 할 요소들을 일목요연하게 확인하고, 식별된 위험(Risk) 및 사고(Accident, Damage)의 선박에 대한 특성을 고려하여 손상 선박의 거동에 따른 손상전파시간을 고려하여 선박이 임무(Mission, Task)를 수행할 수 있는지 여부를 확인하고 다양한 설계 대안을 구성할 수 있도록 하는 동시에, 반복적인 안전성 평가 및 설계 적용을 통해 짧은 설계 기간 내에 효과적으로 안전성 평가를 수행할 수 있도록 지원하는 한편, 조선소의 설계 노하우나 지식이 안전성 평가 시 충분히 보호받을 수 있도록 하는, 선박안전성평가모델(Ship Safety Assessment Model)의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
선박을 임무(Mission, Task), 기능(Function), 시스템(System), 하부시스템(Sub-system)으로 계층화하여 정의하고, 상기 임무, 기능, 시스템, 하부시스템을 입력(Input), 출력(Output), 제어(Control), 메커니즘(Mechanism), 위치(Location), 운용한계(Limitation), 손상전파시간(Duration Time), 의존도(Dependency)의 항목으로 구체화한 표(Table) 형태의 선박안전성평가모델(Ship Safety Assessment Model)을 작성하는 제1 단계 및;
선박의 초기 설계 단계에서 사고 시나리오를 정의하고, 상기 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과를 상기 선박안전성평가모델에 대입하여, 선박 측면에서의 임무 수행 가능성을 판단하고 안전 요구수준을 만족하는지 여부를 확인하여 설계 결과를 반복적으로 개선하는 제2 단계;
를 포함하는, 선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법을 제공한다.
제2 단계에서는,
상기 선박안전성평가모델의 손상전파시간 및 의존도 항목의 정보를 이용하여 상기 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과에 따른 선박 측면에서의 임무 수행 가능성을 1(수행가능), 0(수행불가능)으로 표현하는 타이밍다이어그램(Timing Diagram)을 작성한다.
또한 제2 단계에서는,
상기 선박안전성평가모델의 시스템 및 하부시스템이나 위치 정보를 매개로 상기 선박안전성평가모델을 선박 제품 모델과 함께 활용한다.
한편 본 발명은,
선박 설계가 확정된 이후 상기 선박안전성평가모델을 기반으로 사고 시나리오별 선박안전성 예측 데이터베이스를 구성하는 제3 단계;
를 더욱 포함한다.
이 경우, 선박 운용단계에서 실제 사고 발생시 상기 선박안전성 예측 데이터베이스를 이용하여 예상 위험을 감지하고 이에 대응하는 한편, 선박 운용단계에서의 실제 사고 정보를 상기 선박안전성 예측 데이터베이스에 반영하여 지속적으로 수정보완하고 이를 후속 선박 설계에 반영한다.
본 발명은, 설계 초기 단계에 부족한 데이터, 정보, 지식을 활용하여 선박의 안전성 평가를 수행함에 있어, 기존 설계 절차를 크게 변경하지 않고 안전성 평가를 수행하는 조선소, 선급, 장비제작사, 선주 등 선박과 안전 관련 문제에 대해 각기 다른 지식수준과 입장을 가지고 있는 이해당사자가 설계되는 새로운 선박(Novel Ship) 및 안전과 관련하여 고려해야 할 요소들을 일목요연하게 확인하고, 식별된 위험(Risk) 및 사고(Accident, Damage)의 선박에 대한 특성을 고려하여 손상 선박의 거동에 따른 손상전파시간을 고려하여 선박이 임무(Mission, Task)를 수행할 수 있는지 여부를 확인하고 다양한 설계 대안을 구성할 수 있도록 하는 동시에, 반복적인 안전성 평가 및 설계 적용을 통해 짧은 설계 기간 내에 효과적으로 안전성 평가를 수행할 수 있도록 지원하는 한편, 조선소의 설계 노하우나 지식이 안전성 평가 시 충분히 보호받을 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 선박안전성평가모델에서 IDEF0를 활용하여 선박을 임무, 기능, 시스템, 하부시스템으로 계층화하는 개념을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 선박안전성평가모델을 구성하는 임무, 기능, 시스템, 하부시스템의 계층(Level)과 입력, 출력, 제어, 메커니즘의 구성을 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 선박안전성평가모델이 표(Table) 형태로 구성된 예를 보여준다.
도 4는 본 발명에 있어서 선박의 초기 설계 단계에서 선박안전성평가모델을 활용하여 반복적으로 설계 결과의 안전성을 평가하고 설계 결과를 개선하는 개념을 보여준다.
도 5는 본 발명에 있어서 특정 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과를 바탕으로 사고의 전파 과정을 선박안전성평가모델의 손상전파시간에 반영한 후 이를 다시 타이밍다이어그램으로 표현하는 개념을 보여준다.
도 6은 본 발명에 따른 선박안전성평가모델이 선박에서 발생한 손상의 전파를 임무, 기능의 수행 가능(1), 불가능(0)으로 FT(Fault Tree), TD(Timing Diagram) 형태로 표현하는 개념을 보여준다.
도 7은 본 발명에 있어서 선박안전성평가모델 중 ‘손상전파시간’에 대한 데이터를 FT(Fault Tree)나 TD(Timing Diagram) 형태로 표현한 예를 보여준다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 있어서 선박안전성평가모델의 시스템 및 하부시스템 고유번호(Serial Number)나 위치 정보(Location Code)를 매개(Attribute Data)로 선박안전성평가모델을 선박 제품 모델(Ship Product Model)과 함께 활용하는 개념을 보여준다.
도 10은 본 발명에 있어서 전산 시스템으로 구현된 선박안전성평가모델이 설계 단계에서 어떻게 활용되는지 그리고 선박의 안전성 향상과는 어떤 관계가 있는지를 보여준다.
본 발명은 새로운 선박(Novel Ship)을 설계하거나 기존의 규칙, 규정을 따르지 않는 대체설계(Novel Design)를 수행할 경우, 인명, 환경, 재산 등과 관련한 선박의 안전성을 효과적으로 평가할 수 있도록 하는, 선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법을 제공하는바, 본 발명은 제1 단계 내지 제3 단계의 과정에 따라 구체적으로 구현될 수 있다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 단계별로 상세히 설명한다.
제1 단계
새로운 선박(Novel Ship)을 설계하거나 기존의 규칙, 규정을 따르지 않는 대체설계(Novel Design)를 실용화하기 위해서는 반드시 안전성 평가를 통하여 설계된 선박이나 설계결과가 기존의 규격, 규정을 따르는 설계 이상으로 안전함을 입증해야 한다.
하지만, 선박의 안전함을 입증하기 위한 안전성 평가는 활용 가능한 사고 데이터가 부족할 뿐만 아니라, 무수히 많은 사고 시나리오를 전부 설정하고 적용할 수 없는 문제가 있다.
또한 모든 설계 과정은 ‘비용’과 ‘시간’이 제한적일 수밖에 없는데, 이처럼 설계 결과의 안전성을 평가하고 설계 결과를 보완하는 작업을 반복함에 있어서는 필연적으로 설계 시간 및 비용의 증가를 불러와 프로젝트의 실패 위험을 높이게 된다.
본 발명에 따른 선박안전성평가모델(Ship Safety Assessment Model)은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 선박의 안전성을 선박이 특정 손상 상황에서 주어진 임무(Mission, Task)나 기능(Function)을 수행할 수 있는지 여부로써 평가하기 위한 것이다.
이러한 선박안전성평가모델을 작성함에 있어서는 우선 선박안전성평가모델을 적용할 대상인 선박을 구체적으로 정의하는 것이 필요한데, 본 발명의 경우 선박을 정의함에 있어서는 기본적으로 임무(Mission, Task), 기능(Function), 시스템(System), 하부시스템(Sub-system)의 4가지 요소를 사용한다.
즉, 본 발명에 따른 선박안전성평가모델에서는 선박을 임무(Mission, Task), 기능(Function), 시스템(System), 하부시스템(Sub-system)으로 계층화하여 정의하는바, 보다 구체적으로는, 선박의 임무를 먼저 정의하고, 다음으로 상기 임무 수행을 위해 필요한 기능을 정의하고, 다음으로 상기 기능을 구성하는 시스템 및 하부시스템을 정의한다. 그리고 상기 임무, 기능, 시스템, 하부시스템 등의 계층을 각각 입력(Input), 출력(Output), 제어(Control), 메커니즘(Mechanism)의 항목으로 구체화한다.
이를 위하여 본 발명에서는 도 1의 실시 예에서 보는 바와 같이 IDEF0(Integration DEFinition 기법)의 프레임을 활용한다. 이처럼 IDEF0의 프레임을 활용함으로써 선박의 임무, 기능, 시스템, 하부시스템으로 이루어지는 구조를 한 눈에 들어오게 표현할 수 있으며, 각 계층별로 입력(Input), 출력(Output), 제어(Control), 메커니즘(Mechanism)을 통해 고려해야 할 다양한 요소(관련 규정, 규격, 법, 예산, 일정, 담당자, 관련 기관, 업체, 부서 등)를 도 2의 실시 예에서 보는 표와 같이 직관적이고 단순하게 표현할 수 있게 된다.
그러나 이러한 IDEF0 프레임만으로는 선박의 특성을 완전히 반영할 수 없다. 왜냐하면, 선박에서 일어나는 많은 사고에 대한 안전성 여부를 확인하기 위해서는, 침수 등의 사고가 일어난 위치에 있는 장비에 관한 정보(위치(Location)), 침수 등의 사고 진행에 따라 발생하는 수직가속도나 선체의 힐(Heel) 또는 트림(Trim) 등에 의해 장비가 불능화되는지 여부를 확인하기 위한 장비의 운용범위(운용한계(Limitation)), 침수 상황이나 침수 전파 형태 등에 따라 달라지는 상위 단계 임무, 기능, 시스템에 영향을 미치기까지의 시간(손상전파시간(Duration Time)), 불능화된 장비가 상위 단계 임무, 기능, 시스템에 미치는 영향(의존도(Dependency)) 등에 대한 정보가 추가로 필요하기 때문이다.
따라서 본 발명에서는 상술한 선박안전성평가모델에 위치, 운용한계, 손상전파시간, 의존도 등의 항목을 추가하고 이를 도 3의 실시 예에서 보는 바와 같이 표(Table) 형태로 구성하였다. 도 3의 실시 예에서는, 선박의 임무를 ‘안전한 운송(Safe Shipping)’으로 설정한 경우 이를 구성하는 기능, 시스템, 하부시스템을 포함한 선박안전성평가모델을 보여준다.
제2 단계
상술한 바와 같이 선박안전성평가모델의 작성이 완료되면, 선박의 초기 설계 단계에서 특정 사고 시나리오를 정의하고 상기 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과를 선박안전성평가모델에 대입하여 안전성 평가를 수행한다. 이 경우 선박의 침수, 거동 특성 등과 같은 선박 거동 해석 결과는 외부의 상용 프로그램이나 인하우스 프로그램 등을 이용하여 도출할 수 있다. 특정 사고 시나리오에 대한 선박의 침수, 거동 특성 등에 대한 데이터가 나오면, 각 값을 도 3에서 제시된 테이블 형태의 선박안전성평가모델에 기록(대입)한다.
본 단계에서의 안전성 평가는 선박 측면에서의 임무 수행 가능성을 판단하고 안전 요구수준을 만족하는지 여부를 확인하는 것으로 이루어질 수 있으며, 안전성 평가 결과에 따라 설계 결과를 반복적으로 개선하는 것이 바람직하다. 도 4는 선박의 초기 설계 단계에서 선박안전성평가모델을 활용하여 반복적으로 설계 결과의 안전성을 평가하고 설계 결과를 개선하는 개념을 보여준다.
만일, 특정 사고 시나리오의 대입 시 선박의 임무, 기능 수행이 불가능할 경우, 이를 극복하기 위한 설계 대안을 제시하게 되는데, 이 경우 시간 흐름에 따른 선박의 침수, 거동 특성 변화나 임무, 기능, 시스템, 하부시스템의 기능 제약에 대한 내용을 검토하여 사고의 전파를 막거나 피해를 줄이는 설계를 수행(장비의 복수화, 위치의 변화 등)하고, 이를 다시 선박안전성평가모델에 반영하여 안전성 평가를 반복 수행한다. 선박안전성평가모델은 이러한 안전성 평가 과정에서 선박을 임무, 기능 관점에서 안전성 평가 대상자에게 설명하고, 짧은 설계기간 동안 반복적으로 이루어져야 하는 안전성 평가 업무 내용을 기록하고 개선 과정을 도출하는 데 활용된다.
한편, 본 단계에서 안전성 평가를 수행함에 있어서는 선박안전성평가모델의 손상전파시간 및 의존도 항목의 정보를 이용하여 특정 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과에 따른 선박 측면에서의 임무 수행 가능성을 1(수행가능), 0(수행불가능)으로 표현하는 타이밍다이어그램(Timing Diagram)을 작성한다. 도 5는 특정 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과를 바탕으로 사고의 전파 과정을 선박안전성평가모델의 손상전파시간에 반영한 후 이를 다시 타이밍다이어그램으로 표현하는 개념을 보여준다.
선박의 임무, 기능, 시스템, 하부시스템의 가능 여부를 임의의 수치로 된 확률로 표현할 경우 설계 단계에서 많은 혼선과 기준에 대한 논란이 있을 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 선박안전성평가모델에서는 정의된 임무, 기능, 시스템, 하부시스템 및 입력, 출력, 제어, 메커니즘, 위치, 의존도, 손상전파시간, 운용한계 등을 활용하여 특정 손상 시나리오에 대한 선박의 임무, 기능 수행 능력을 1(수행가능), 0(수행불가능)으로 표시한 타이밍다이어그램으로 표현함으로써 상술한 바와 같은 혼선과 논란의 여지가 없도록 하였다. 즉, 이러한 타이밍다이어그램을 기반으로 특정 사고 시나리오에 대한 선박의 임무, 기능 영향을 안전성 평가에 참여하는 각 이해당사자가 선박 및 안전관련 문제에 대한 지식수준이나 입장에 관계없이 객관적이고 투명하게 직관적으로 파악할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상술한 작업은 본 발명에 따른 선박안전성평가모델이 위치, 의존도, 손상전파시간, 운용한계 등을 활용하여 선박에서 발생한 손상의 전파를 임무, 기능의 수행 가능(1), 불가능(0)으로 도 6에서 보는 바와 같은 FT(Fault Tree)나 TD(Timing Diagram) 형태로 표현할 수 있기 때문에 가능하다.
예를 들어, 격실 Zone1에 파공이 생기고, 침수된 격실 A의 시스템 Equip1이 시간 Time1 후 침수로 불능화된다고 하면, 시간 Time1 후 시스템 Equip1과 논리곱(AND) 관계를 갖는 상위 Function은 모두 불능화(0)된다. 또한 침수 등으로 인한 선박의 거동 변화로 Time2 후 트림(Trim) 또는 힐(Heel)이 시스템 Equip2의 운용한계를 넘어서게 되면, Time2 후 Equip2와 논리곱(AND) 관계를 갖는 상위 Function은 모두 불능화(0)된다. 그리고 두 경우 모두에서 불능화(0)된 Function과 논리곱(AND) 관계를 갖는 Mission 역시 모두 불능화(0)된다. 이 경우, 안전성 향상을 위한 설계 대안은 Time1 이내에 침수를 막거나 침수되는 시스템 Equip1을 이중화하거나 설치 위치를 바꾸는 작업이 요구되고, Time2 이내에 선박의 트림(Trim) 또는 힐(Heel)을 보정하거나 Equip2의 자세변화를 보상할 새로운 시스템을 구성하여 반영하여야 한다.
한편, 본 단계에서 선박안전성평가모델 중 ‘손상전파시간’에 대한 데이터는 설계된 선박의 선형, 구획정보를 활용하여 특정 사고 시나리오에 대한 침수 과정을 해석함으로써(해석은 상용, 외부 프로그램 등을 활용함) 얻을 수 있으며, 이를 통해 선박안전성평가모델은 특정 사고 시나리오에 대해 도 7의 실시 예에서 보는 바와 같이 FT(Fault Tree)나 TD(Timing Diagram) 형태로 표현할 수 있게 된다. 이를 통하여 선박에서 손상의 발생이 특정 시스템, 하부시스템에 어떻게 영향을 주고 최종적으로 어느 정도의 시간이 경과한 후 선박의 기능, 임무에 영향을 주게 되는지를 가능(1), 불가능(0)의 형태로 확인할 수 있게 된다. 그리고 이러한 확인 결과는 상술한 바와 같이 선박의 안전성 향상을 위한 설계 개선을 위해 활용된다.
한편, 본 단계에서 안전성 평가를 수행함에 있어서는 선박안전성평가모델의 시스템 및 하부시스템이나 위치 정보를 매개로 선박안전성평가모델을 선박 제품 모델과 함께 활용함으로써, 보다 객관적이고 현실성 있는 안전성 평가를 수행할 수 있다. 도 8 및 도 9는 선박안전성평가모델의 시스템 및 하부시스템 고유번호(Serial Number)나 위치 정보(Location Code)를 매개(Attribute Data)로 선박안전성평가모델을 선박 제품 모델(Ship Product Model)과 함께 활용하는 개념을 보여준다.
제3 단계
선박 설계가 확정된 이후에는 선박안전성평가모델을 기반으로 사고 시나리오별 선박안전성 예측 데이터베이스(이하, ‘데이터베이스’라 함)를 구성한다.
이 경우, 선박 운용단계에서 실제 사고 발생시 데이터베이스를 이용하여 예상 위험을 감지하고 이에 대응하는 것이 효율적으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서는 선박 운용단계에서의 실제 사고 정보를 데이터베이스에 반영하여 지속적으로 수정보완하고 이를 후속 선박 설계에 반영하므로, 본 발명에 따른 선박안전성평가모델은 시간이 갈수록 보다 객관적이고 현실성 있는 평가수단으로 진화하게 된다.
본 발명에서 선박안전성평가모델은 선박의 규모나 평가해야 할 사고 시나리오의 수 등에 따라 단순히 엑셀(Excel) 테이블 형태로 구현될 수도 있으나, 격벽과 탑재 시스템이 많은 대형 선박의 경우 전산 시스템으로 구현되는 것이 바람직하며, 이 경우 반복적으로 수행되는 안전성 평가와 설계 개선 결과가 버전별로 저장되는 데이터베이스에 연결된다.
도 10은 전산 시스템으로 구현된 선박안전성평가모델이 설계 단계에서 어떻게 활용되는지 그리고 선박의 안전성 향상과는 어떤 관계가 있는지를 보여준다. 설계단계에서 안전성 평가를 수행하고 그 결과를 데이터베이스화한 내용은 실제 선박에 탑재되어 운용단계에서 사고가 발생할 경우, 의사결정을 통해 손상통제나 이함을 지시해야 하는 선상 지휘자가 손상의 영향과 대처 방안을 개략적이지만 빠르게 확인하고 대처하는 수단으로 활용될 수 있다. 그리고 이러한 일련의 결과는 손상 대응을 위한 매뉴얼의 개선과 후속 선박의 안전성 향상에 활용되게 된다.
결국, 본 발명에 따른 선박안전성평가모델은 설계되는 선박의 안전성을 설계단계에서 검증하고 또 그 설계를 개선하는 반복적인 과정을 빠르고 안정적으로 수행하기 위한 도구라고 할 수 있으며, 또한 안전성 평가 단계에서 활용 가능한 사고데이터의 부족으로 인해 특정 사고 시나리오의 선박에 대한 영향 등에 있어 이견을 보일 수 있는 안전성 평가 관련 조선소, 선급, 선조, 장비제작사 등과 같은 이해당사자의 이견을 객관적으로 합치시키는 데 필요한 도구라고 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 설계 초기 단계에 부족한 데이터, 정보, 지식을 활용하여 선박의 안전성 평가를 수행함에 있어, 다양한 설계 대안을 구성할 수 있도록 하는 동시에 짧은 설계 기간 내에 효과적으로 안전성 평가를 수행할 수 있도록 지원하는바, 본 발명은 조선해양 기술분야에 있어서 널리 이용하여 그 실용적이고 경제적인 가치를 실현할 수 있는 기술이다.

Claims (1)

  1. 선박을 임무(Mission, Task), 기능(Function), 시스템(System), 하부시스템(Sub-system)으로 계층화하여 정의하고, 상기 임무, 기능, 시스템, 하부시스템을 각각 입력(Input), 출력(Output), 제어(Control), 메커니즘(Mechanism), 위치(Location), 운용한계(Limitation), 손상전파시간(Duration Time), 의존도(Dependency)의 항목으로 구체화한 표(Table) 형태의 선박안전성평가모델(Ship Safety Assessment Model)을 작성하는 제1 단계;
    선박의 초기 설계 단계에서 사고 시나리오를 정의하고, 상기 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과를 상기 선박안전성평가모델에 대입하여, 선박 측면에서의 임무 수행 가능성을 판단하고 안전 요구수준을 만족하는지 여부를 확인하여 설계 결과를 반복적으로 개선하는 제2 단계 및;
    선박 설계가 확정된 이후 상기 선박안전성평가모델을 기반으로 사고 시나리오별 선박안전성 예측 데이터베이스를 구성하는 제3 단계;
    를 포함하는, 선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법으로서,
    제1 단계에서, 상기 선박안전성평가모델은 IDEF0(Integration DEFinition 기법)의 프레임을 활용하여 작성하며,
    제2 단계에서, 상기 선박안전성평가모델의 손상전파시간 및 의존도 항목의 정보를 이용하여 상기 사고 시나리오에 대한 선박 거동 해석 결과에 따른 선박 측면에서의 임무 수행 가능성을 1(수행가능), 0(수행불가능)으로 표현하는 타이밍다이어그램(Timing Diagram)을 작성하는 한편, 상기 선박안전성평가모델의 시스템 및 하부시스템이나 위치 정보를 매개로 상기 선박안전성평가모델을 선박 제품 모델과 함께 활용하며,
    제3 단계에서, 선박 운용단계에서 실제 사고 발생시 상기 선박안전성 예측 데이터베이스를 이용하여 예상 위험을 감지하고 이에 대응하는 한편, 선박 운용단계에서의 실제 사고 정보를 상기 선박안전성 예측 데이터베이스에 반영하여 지속적으로 수정보완하고 이를 후속 선박 설계에 반영하는 것을 특징으로 하는, 선박안전성평가모델의 작성 및 이를 이용한 선박안전성평가 방법.
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