공통원인고장 (Common Cause Failure)

한 줄 정의: 서로 독립적으로 설계된 다수의 기기나 계통이 동일한 원인으로 인해 동시에 또는 짧은 시간 안에 함께 고장을 일으키는 현상입니다.

쉽게 풀면

원자력발전소는 하나의 안전장치가 고장 나도 다른 예비 장치가 대신 작동하도록 여러 대의 설비를 중복 설치합니다. 그런데 만약 이 예비 장치들이 같은 제조사의 부품을 쓰거나, 같은 온도 환경에 노출되거나, 같은 작업자가 동시에 실수를 한다면 어떻게 될까요. 이런 공통의 원인 때문에 겹겹이 갖춰둔 예비 장치들이 한꺼번에 무력화되는 현상이 바로 공통원인고장입니다. 우산을 여러 개 챙겼는데 모두 같은 회사 제품이라 한꺼번에 부러지는 상황과 비슷합니다.

왜 중요한가

중복설계는 단일 기기 고장에 대한 방어력을 높여주지만, 공통원인고장을 고려하지 않으면 실제 안전성을 과대평가하게 됩니다. 따라서 공통원인고장은 확률론적 안전성평가에서 반드시 반영해야 하는 중요한 요소로 다뤄지며, 안전계통의 다양성과 물리적 분리 설계의 필요성을 뒷받침하는 근거가 됩니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"본 고장수목분석에서는 알파인자모델을 적용하여 비상디젤발전기 간의 공통원인고장을 정량화하였다."

공통원인고장을 수학적으로 계산하기 위해 알파인자모델 같은 기법이 활용된다는 점을 보여줍니다.

"공통원인고장을 반영한 결과, 반영하지 않은 경우 대비 노심손상빈도가 유의미하게 증가하였다."

공통원인고장을 고려하는지 여부가 안전성평가 결과에 큰 영향을 미친다는 사례입니다.

조금 더 깊게 보면

공통원인고장은 설계상의 결함, 제작 결함, 환경적 스트레스, 유지보수 절차의 오류, 인적오류 등 다양한 원인에서 비롯될 수 있으며, 확률론적 안전성평가에서는 알파인자모델(alpha-factor model)과 같은 매개변수 모델을 이용해 고장수목분석에 반영하는 것이 일반적입니다. 이를 통해 중복설비 간의 상호 의존성을 정량적으로 표현할 수 있습니다.

주의할 점

공통원인고장을 과소평가하면 안전성을 실제보다 낙관적으로 판단하게 될 위험이 있으므로, 설비 간 다양성과 물리적 분리가 충분히 확보되어 있는지 함께 검토하는 것이 중요합니다.