전투력 극대화를 위한 숨겨진 열쇠, HSI를 말하다 #2

자주국방의 염원으로 지속해서 발전해온 우리나라의 군수산업은 현 국제정세와 맞물려 호황기를 누리고 있다. 그리하여 많은 국내 방위산업체들의 우수한 무기체계들은 가격과 성능, 우수한 협력체계 구축을 통해 국외에 배치되어 운용되기 시작하였다. 그로부터 수년이 지난 지금의 시점에서 우리가 고려해야 할 것은 지속적인 성능 유지/보장, 그리고 임무수행능력 유지일 것이다. 무기체계의 신뢰성을 강화하기 위한 새로운 방향의 모색이 필요한 시점에 전통적인 신뢰성(RAM)과 전투력 극대화를 위한 숨겨진 열쇠인 인간 요소(Human Factors), 인간시스템통합(Human Systems Integration)의 연계를 고려해보았다. RAM의 각 요소들은 HSI의 7대 요소 중 훈련, 인간요소와 연계성이 짙고 이에 관한 향후 연구를 통해 임무수행능력을 보장하는 무기체계 신뢰성 강화의 새로운 방향을 모색할 수 있을 것으로 기대한다.

HSI 및 외부 요소 간 상호작용

HSI는 지난 1편에서 알아본 바와 같이 훈련, 거주성, 안전보건, 인적요소공학, 생존성, 인력, 인사 등 7가지 영역(그림 1)으로 구성되어있다. HSI의 각 도메인들은 사용자를 중심으로 시스템의 안전과 효율을 최적화하기 위해 무기체계의 수명주기 동안 운영자, 유지관리자 등을 포함한 모든 인적요소를 시스템에 포함함으로써 무기체계의 전투준비태세를 극대화하고 총수명주기비용을 최소화하기 위한 요소를 식별하고 설계반영 및 확보하는 관리 활동을 말한다.

작전운용성능, 신뢰성(RAM) 그리고 인간시스템통합(HSI)

무기체계를 획득하고 운용하기 위해서 가장 우선시되는 것은 작전운용성능(ROC, Required Operational Capability)라고 할 수 있다. 하지만 최근 전쟁사에서 알 수 있듯이 전쟁의 승패는 무기체계들의 성능을 얼마나 유지할 수 있느냐가 중요하고 이를 결정짓는 주요 요소 중 하나가 신뢰성(RAM, Reliability, Availability, Maintainability)이라고 할 수 있다. 예(그림 2)를 들면, 항공기의 주요 작전운용성능으로는 항속거리, 전투행동반경, 최대속도, 최대무장적재량, 추력 등 임무 수행에 필수적으로 필요한 요소들이 도출될 수 있을 것이다. 그리고 이러한 ROC를 지속적으로 발휘하기 위해서는 무기체계 개발 및 운용 관점에서 군수지원성능 즉, 신뢰성인 RAM을 고려해야 한다. OMS/MP(Operational Mode Summary / Mission Profile)를 기반으로 획득하는 무기체계는 수행할 것으로 기대되는 주요 임무 시나리오가 설정되고 해당 시나리오 수행을 위한 RAM 값들이 존재한다. 주요 내용으로는 신뢰도, 정비도, 운용가용도가 있으며, 장비 운용 관점에서는 최대수리시간, 유지비용 등의 요소를 추가로 식별할 수 있다. RAM의 내용은 유사시 임무수행을 위해 무기체계를 운용할 때 고장 없이 얼마나 오래 운용할 수 있는가? 고장이 발생하는 경우 얼마나 빠르게 복구하여 재 투입이 가능한가? 유사시 운용할 수 있는 확률에 따른 투입가능한 장비는 어느정도인가?를 판단하기 위함이라고 할 수 있다. 즉, 무기체계 획득과 운용 시 RAM 업무를 수행하는 것은 무기체계의 특성을 정의하기 위함 뿐 아니라 무기체계에 부여된 작전운용성능을 지속 발휘하여 유사시 성공적인 임무수행의 가능성을 높이기 위함이다. 이처럼 ROC와 RAM을 연계하여 고려할 수 있다.

그렇다면, RAM에서 HSI 및 각 도메인과 연계될 수 있는 사항(그림 3)을 살펴보자. 조종사의 훈련은 인간의 장비 운용 관련 숙련도를 높이는 행위이며 이는 장비의 임무수행 가능성과 안정적 운영에 영향을 미친다. 마모, 단락 등 기계적/전기적 성질에 의한 고장이 아닌 조작 부주의, 사용자과실 등과 관련된 고장을 줄임으로써 장비의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 정비사 훈련은 정비 관련 숙련도를 높임으로써 정비 능력의 향상에 기여하는 행위이며 이는 정비 불량, 풀림 등 정비 행위로 인한 장비의 고장을 방지할 뿐 아니라, 정비 효율 및 정확성의 향상으로 평균 정비시간을 단축시켜 정비도를 높일 수 있다. 그리고 인간 오류율(또는 인간 신뢰도) 역시 비슷한 맥락으로 장비의 신뢰도뿐 아니라 임무 신뢰도를 높여 장비의 임무 달성 가능성을 높일 수 있으므로 중요한 관리요소가 될 수 있다.

“KS-A-IEC 62508 시스템 수명주기 적용 인간공학 지침”에서 인간신뢰도(Human Reliability)는 “주어진 기간 동안 시스템을 저하시킬 수 있는 어떠한 외부활동을 수행함이 없이, 인간이 어떤 시스템 요구 활동을 정확하게 수행하는 확률로서 인간 성능을 연구하는 것”으로 정의하고 있다. 해당 정의는 인간을 임무 수행에 필요한 주요 요소로 판단하고 있다. 국방 분야 만큼 대규모 사업인 철도, 항공, 발전소 등 민간 분야에서는 장비의 오작동 등으로 인한 사고 발생 시 인명피해 등의 위험성을 회피하기 위해 장비 자체로의 문제가 아닌 장비를 작동하는 인간을 임무 수행의 주요 요소로 판단하고 많은 연구를 수행하고 있는데, 이는 항공기 사고의 70% 이상, 철도 사고의 대부분이 인적 오류에 기인하고 있으며, 이러한 인적 오류가 관리적 측면에서 인지 및 탐지에 기인하기 때문이다.

특히 HSI의 도메인 활동 중 중요한 사항은 HRA(Human Reliability Analysis)를 수행하는 것이다. 이것은 인간이 해당 과업을 수행했을 때의 실패확률(HEP, Human Error Probability)을 바탕으로 성능 요구사항을 명확화 및 현실화할 수 있다. 이에 따라 DoD HSI 가이드북에서는 HEP는 인간 관련 신뢰도를 정량화하고 이를 시스템 신뢰도, RAM, S&OH 문제, 위해요인 및 위험 분석과 계산에 활용하도록 하고 있다. 이때, 인간과 관련되는 오류는 다음을 포함한다 :

• 누락 오류 대 작위 오류¹⁾(Errors of omission versus commission) (Errors of omission versus commission)
• 시험 및 정비 오류(Test and maintenance errors)
• 이벤트 시작을 유발하는 오류(Errors causing initiating events)
• 사건 또는 사고 중 절차적 오류(Procedural errors during an incident of accident)

또한 HRA가 인간이 관련된 작업에 대한 사전 분석 도구라면, 사고 이후에는 인적오류에 대한 특성 원인을 체계적으로 분석하는 HFACS(Human Factors Analysis and Classification System)가 있다. 이때, HFACS는 여러 치즈 층의 기포(구멍)가 동시에 정렬될 때 발생한다는 리즌의 인적 오류 이론을 바탕에 두고 있는데, 미공군의 HFACS ver 8.0 매뉴얼(그림4)에서와 같이 잘못된 행동(시스템의 고장)의 원인을 조직측면, 관리측면, 사전행동, 그리고 실운영 상황의 실패 등 원인을 복합적으로 인식하고, 이를 예방하기 위해 체계적으로 관리하는 것을 목표로 한다. 그리고 미공군은 데이터 분석 및 정형화된 오류 분류 코드 부여를 위해 “Nano-Codes”를 사용하는데, 4단계의(조직-감독-환경-개인)의 연쇄적 오류 구조 체계를 가진다. 그리고 이 코드는 HRA 값과 연계하여 사전 예측 또는 개선의 우선 순위 결정에 활용될 수 있다.

HSI는 다양한 외부 요소와 상호작용한다(그림5). HSI와 RAM/군수지원과의 상호작용에 있어서, HSI의 인간신뢰도 및 작업분석 데이터는 신뢰도 분석의 입력으로 사용할 수 있으며, 신뢰도 분석 결과의 훈련, 인력, 인사 등의 자료는 HSI의 입력 요소로 활용될 수 있다. 정비도와 관계 측면에서 HSI의 작업분석 데이터, 정비도 설계 기준 등은 정비도 분석 결과에 영향을 줄 수 있으며 정비도 시범수행 결과는 HSI 업무 수행의 입력물이 될 수 있다. 위의 신뢰도 및 정비도 분석 내용은 군수지원분석(물류, 지속성)에도 활용된다

RAM과 HSI 연계 발전 방향

2014년부터 근 10여 년간 수행되온 RAM은 HSI의 인간 요소들과 함께 고려해볼 수 있는 요소임을 위의 내용과 같이 알 수 있다. 최근 대두된 체계 안전성(System Safety)으로 인해 HSI 도메인 중 일부가 조금씩 주목받기 시작하였으나 HSI의 여타 도메인들은 아직 관심이 미약한 상황이다.

하지만 훈련, 인력, 인간요소공학 등은 RAM과 충분히 연계될 수 있음에 따라 해당 요소를 현재 우리 국방이 갖추고 축적해온 데이터와 시스템에 연계시킨다면 보다 원활하게 RAM과 HSI가 연계될 수 있을 것이다. 그 한 방향, 하나의 예시로 그림 6과 같이 인적 자원 관리를 활용한 무기체계 RAM 값의 변화 추적 및 관리가 있을 것이다. 무기체계 개발과 운영에서 중요한 관심 사항은 개발 당시 수립한 RAM 목표값이 운영단계에서 달성되고 있는가이다. 이를 단순히 비교하는 것은 매우 어려운 일이며, 무기체계 각 품목들의 변화한 고장률의 추적만으로는 RAM 목표값 달성/미달성의 원인을 분석하기 어려울 수 있다. 이때 개발 시 요구되었던 훈련 요소가 운용 시 잘 수행되었는가? 등의 질문을 통해 인적요소로의 무기체계에 영향을 준 신뢰도 하락 요인은 없는가? 등을 답한다면 비단 물리적인 형상의 요인뿐 아니라, 장비를 운용하는 인적요인에 대한 관리, 추적이 가능할 것이다. 이처럼 인적요소를 고려한 개발과 운용 사이의 RAM 간극에 대한 분석과 관리는 지금의 RAM 업무 측면의 관리보다 한층 더 우리 군 무기체계 전투력 증강 및 임무 수행능력 향상에 밀접한 분석과 발전을 이루어낼 수 있을 것으로 기대한다.

맺음말

무기체계의 신뢰성을 확보하고자 우리 군은 지난 10여 년간 지속적인 노력을 들인 끝에 현시점에서 체계적인 신뢰성(RAM) 업무체계를 정립하였다. 이에 대한 성과로 각 군의 야전운용제원들은 RAM 데이터로 분석 및 축적되고 있다. 이러한 자료들은 RAM-C로까지 발전하여 운용제원을 기반으로 운용비용의 최적화를 위한 노력으로까지 이어지는 중이다. 하지만 신뢰성 향상을 위한 노력과는 별개로 군수품과 연계한 사고와 재난은 지속되고 있는 현실이다.

사고와 재난은 저출산의 현시점에서 더욱 귀히 여겨지는 인간을 위해 반드시 피해야하는 문제일 것이다. 무기체계의 신뢰성 향상을 위한 노력을 함에 있어 이제는 한 걸음 더 나아가 무기체계에 주어진 임무 달성하면서 인명피해를 야기할 가능성을 최소화하는 방향의 연구가 필요하다. 그러한 면에서 RAM과 HSI의 연계에 관한 연구와 노력은 현 시대의 요구에 정확히 부합하는 것이라 할 수 있을 것이다.

아직은 개념조차 생소한 HSI지만 지속적인 관심과 노력은 무기체계를 중심으로 사고하는 현 RAM의 개념을 인간을 중심으로 두는 RAM의 개념으로 탈바꿈하고 우리 군 전투력 극대화를 향한 초석이 될 것이라 기대한다. 무기체계 신뢰성 강화의 새로운 방향, RAM과 HSI의 연계를 한번 생각해보면 좋지 않을까.