컷셋
컷셋은 결함수분석에서 정상사상을 발생시키는 기본사상들의 집합을 말한다.
컷셋은 FTA에서 특정 사고나 고장인 정상사상이 발생하기 위해 필요한 기본사상들의 조합이다. 결함수에서 어떤 기본사상들이 함께 발생하면 정상사상이 발생하는지를 나타내며, 사고경로를 파악하는 데 사용된다.
컷셋은 재해예방에서 중요한 의미를 가진다. 컷셋을 구성하는 기본사상 중 하나 이상을 제거하거나 통제하면 해당 사고경로를 차단할 수 있기 때문이다.
FTA는 정상사상을 맨 위에 두고, 그 정상사상이 발생하는 원인을 하위 사상으로 전개하는 분석기법이다. 이때 결함수의 논리구조를 분석하면 정상사상을 발생시키는 기본사상들의 조합을 찾을 수 있는데, 이 조합이 컷셋이다.
예를 들어 어떤 사고가 기본사상 A와 B가 동시에 발생할 때 일어난다면 {A, B}는 컷셋이다. 또 다른 경로로 기본사상 C 하나만으로도 같은 사고가 발생한다면 {C}도 컷셋이 된다.
컷셋은 기본사상으로 구성된다. 기본사상은 결함수에서 더 이상 하위 원인으로 전개하지 않는 가장 기본적인 원인이다.
기본사상의 예는 다음과 같다.
- 센서 고장
- 브레이크 불량
- 방호장치 미설치
- 작업자 오조작
- 전원 차단 실패
- 밸브 오작동
- 작업표준 미준수
- 점검 미실시
이러한 기본사상들이 결함수의 논리게이트를 통해 조합되면 컷셋이 된다.
컷셋은 결함수의 논리게이트 구조에 따라 결정된다. OR 게이트와 AND 게이트의 결합 방식에 따라 정상사상을 발생시키는 기본사상 조합이 달라진다.
OR 게이트는 하위 사상 중 하나 이상이 발생하면 상위 사상이 발생하는 논리관계이다. 따라서 OR 게이트로 연결된 기본사상들은 각각 독립적인 컷셋이 될 수 있다.
예를 들어 정상사상 T가 기본사상 A 또는 B 중 하나가 발생하면 일어난다면, 컷셋은 다음과 같다.
- A
- B
이 경우 A 하나만 발생해도 정상사상이 발생하고, B 하나만 발생해도 정상사상이 발생한다.
AND 게이트는 하위 사상이 모두 발생해야 상위 사상이 발생하는 논리관계이다. 따라서 AND 게이트로 연결된 기본사상들은 하나의 조합으로 컷셋을 구성한다.
예를 들어 정상사상 T가 기본사상 A와 B가 모두 발생해야 일어난다면, 컷셋은 다음과 같다.
- A와 B
이 경우 A만 발생하거나 B만 발생해서는 정상사상이 발생하지 않고, A와 B가 함께 발생해야 정상사상이 발생한다.
프레스 협착사고를 정상사상으로 설정한 경우를 예로 들 수 있다. 사고가 발생하는 경로가 다음과 같다고 가정한다.
- 작업자의 손이 위험구역에 있음
- 프레스가 작동함
- 방호장치가 작동하지 않음
이 세 가지 기본사상이 모두 동시에 발생해야 협착사고가 발생한다면, 이 조합은 하나의 컷셋이 된다.
또 다른 경로로 양수조작식 방호장치가 무효화된 상태에서 페달을 잘못 밟아 프레스가 작동하는 경우도 있다면, 그 조합 역시 별도의 컷셋이 된다.
컷셋은 사고가 발생할 수 있는 경로를 확인하는 데 활용된다. 컷셋을 찾으면 어떤 기본사상 조합이 정상사상으로 이어지는지 알 수 있으므로, 사고예방 대책을 구체적으로 세울 수 있다.
컷셋의 주요 활용은 다음과 같다.
- 사고 발생 경로 파악
- 중요한 기본사상 확인
- 재해예방 대책의 우선순위 결정
- 안전장치의 필요성 검토
- 점검 항목 선정
- 위험성평가 보조자료 활용
- 시스템 취약점 분석
컷셋을 이용하면 사고경로를 차단할 수 있는 지점을 찾을 수 있다. 컷셋을 구성하는 기본사상 중 하나라도 발생하지 않도록 하면 해당 컷셋에 의한 정상사상은 발생하지 않는다.
예를 들어 어떤 컷셋이 다음과 같이 구성되어 있다고 할 수 있다.
- 작업자가 위험구역에 있음
- 기계가 작동함
- 방호장치가 작동하지 않음
이 경우 다음 중 하나를 확실히 통제하면 해당 사고경로를 차단할 수 있다.
- 위험구역 접근을 방지한다.
- 기계가 위험상태에서 작동하지 않도록 한다.
- 방호장치가 항상 작동하도록 점검한다.
따라서 컷셋 분석은 단순히 사고 원인을 나열하는 것이 아니라, 사고예방을 위한 핵심 통제점을 찾는 과정이다.
컷셋 중에는 정상사상을 발생시키기 위한 최소한의 기본사상 집합이 있다. 이를 미니멀 컷셋이라고 한다. 미니멀 컷셋은 컷셋에서 불필요한 기본사상이 제거된 최소 사고경로이다.
모든 미니멀 컷셋은 컷셋이지만, 모든 컷셋이 미니멀 컷셋인 것은 아니다. 어떤 컷셋 안에 이미 더 작은 컷셋이 포함되어 있다면, 그 컷셋은 미니멀 컷셋이 아니다.
예를 들어 {A, B}만으로 정상사상이 발생하는데 {A, B, C}도 정상사상을 발생시킨다면, {A, B, C}는 컷셋이지만 미니멀 컷셋은 아니다. 이 경우 {A, B}가 미니멀 컷셋이다.
컷셋과 패스셋은 FTA에서 서로 반대되는 관점의 개념이다. 컷셋은 정상사상을 발생시키는 기본사상들의 집합이고, 패스셋은 정상사상이 발생하지 않도록 시스템이 정상 작동하는 데 필요한 기본사상들의 집합이다.
| 구분 | 컷셋 | 패스셋 |
|---|---|---|
| 관점 | 사고 발생 경로 | 정상 작동 경로 |
| 의미 | 정상사상을 발생시키는 기본사상 집합 | 정상사상을 방지하는 기본사상 집합 |
| 활용 | 사고원인 조합 분석 | 안전기능 유지 조건 분석 |
| 관련 개념 | 미니멀 컷셋 | 미니멀 패스셋 |
정성적 FTA에서는 컷셋을 찾아 사고가 어떤 원인 조합으로 발생하는지를 파악한다. 컷셋의 수가 많거나, 단일 기본사상만으로 구성된 컷셋이 존재하면 시스템의 취약성이 크다고 볼 수 있다.
정성적 분석에서 컷셋을 통해 확인할 수 있는 사항은 다음과 같다.
- 사고 발생 경로의 수
- 단일고장으로 사고가 발생하는지 여부
- 중복되는 기본사상
- 중요한 방호장치 또는 관리요소
- 사고예방 대책의 핵심 지점
정량적 FTA에서는 컷셋을 이용하여 정상사상의 발생확률을 계산할 수 있다. 각 기본사상의 발생확률이 주어지면, 컷셋의 발생확률을 계산하고 이를 바탕으로 정상사상의 위험도를 추정한다.
정량적 분석에서는 다음과 같은 목적으로 컷셋을 활용한다.
- 정상사상 발생확률 계산
- 위험도가 높은 사고경로 파악
- 기본사상의 중요도 평가
- 개선대책 적용 전후의 위험도 비교
- 시스템 신뢰성 평가
다만 정량분석의 정확도는 기본사상의 발생확률 자료와 결함수 구조의 적절성에 따라 달라진다.
산업안전 분야에서 컷셋은 중대재해나 설비사고의 원인 조합을 분석하는 데 활용될 수 있다. 특히 여러 조건이 동시에 충족되어야 발생하는 사고를 분석할 때 유용하다.
활용 가능한 사례는 다음과 같다.
- 프레스 협착사고 원인 조합 분석
- 크레인 인양물 낙하사고 분석
- 압력용기 폭발사고 분석
- 화학설비 누출사고 분석
- 전기설비 감전사고 분석
- 화재·폭발사고 분석
- 방호장치 기능 상실 분석
컷셋은 사고가 발생하기 위해 필요한 원인 조합을 명확히 보여주는 개념이다. 이를 통해 산업재해가 단일 원인만으로 발생하는 것이 아니라 여러 조건과 원인이 결합하여 발생할 수 있음을 이해할 수 있다.
재해예방에서는 컷셋을 분석하여 사고경로를 차단할 수 있는 기본사상을 찾아내고, 그에 맞는 기술적·관리적 대책을 수립하는 것이 중요하다.
