경량전철 차량시스템 개발시 기술성숙도평가를 통한 기술 위험요소 도출 및 대처에 관한 연구
On the Identification and Utilization of Technology Risk Elements Based on Technology Readiness Assessment in the Development of Light-Rail Vehicle Systems
초록/요약
경량전철 시스템은 토목, 전기, 기계, 통신, 신호 등이 유기적으로 구성되어 있는 대표적인 다공종 복합시스템이다. 각 분야별 위험원과 각 분야간 인터페이스에 따라 위험원이 다양하게 분포되어 있다. 특히 다양한 위험원 중 경량전철 차량시스템 개발시 미성숙한 기술의 적용으로 인하여 사업의 어려움 및 실패 사례가 종종 발생하고 있다. 이 같은 실패 사례는 향후 경량전철 시스템 사업 추진에 직접적 영향을 주기 때문에 실패를 예방하는 것이 무엇보다 중요하다. 이를 위해 큰 예산이 투입되지 않는 제작 전 단계에서 위험을 사전에 식별하고 문제를 해결하고자 노력한다. 특히, 차량 구성품에 대한 기술의 성숙도를 고려하고, 완성차에서 경전철 시스템으로 통합되는 과정에서의 통합성숙도를 고려한 정량적 평가를 하여 사전에 기술위험요소 도출을 하고 이에 대한 대처방법의 연구가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 첫째, 경량전철 차량시스템 개발 사업에 적합한 기술성숙도평가 시점을 제시하였다. 기존의 방위사업청의 무기체계 획득사업에서 활용하고 있는 기술성숙도평가를 경량전철 차량시스템 개발사업에 적용하기 위해서는 전체 수명주기와 수명주기별 산출물등이 상이하다. 따라서 무기체계 획득사업 대비 경량전철 차량시스템 개발 사업의 수명주기를 분석하여, 기술성숙도평가 시점을 제시하였다. 두번째는, 통합성숙도를 고려한 기술성숙도평가방법 및 기술위험요소에 대한 대처방안을 제시하였다. 우선 기존의 방위사업청의 무기체계 획득사업에서 활용하고 있는 핵심기술요소 도출 방법을 분석하고 이를 재정립하였고, 기술성숙도평가방법에 통합성숙도 요소를 고려하여 경량전철 시스템 개발사업에 적합하도록 정립하였다. 또한 기술성숙도를 충족하지 못한 미성숙한 기술에 대한 프로젝트 진행 시기 별 대처 방안을 연구하였다. 세번째는, 앞서 설명한 바와 같이 연구한 경량전철 차량시스템 개발 사업의 기술성숙도 평가 방법을 진행이 완료된 사업의 기본설계 전 시점과, 제작 전 시점으로 돌아가 평가를 해봄으로 기술위험요소들이 식별되어 문제 해결의 기회를 줌을 확인하였다. 본 학위논문의 연구 결과는 향후 경량전철 차량시스템 개발 시 적용되어, 기본설계 전 그리고 제작 전 기술의 성숙도를 평가하여 미성숙 기술로 인한 위험이 식별되어 문제 해결의 기회를 증대시켜 주고, 정량적 핵심기술요소도출 방법 및 기술성숙도평가 방법을 통해, 이해관계자의 사업의 기술성숙도에 대한 이해도를 높여 사업추진에 대한 판단력을 증대시켜 줄 것이라 생각된다.
more초록/요약
Development of light rail transit (LRT) systems requires multidisciplinary domain knowledge on electrical, mechanical, communications, signals, software, civil technologies, and so on. Due to the diversity and interconnectivity of the technology fields involved, the development risks of LRT systems can reside not only in each technology field but also in the interface between them. In particular, the difficulty due to the application of new and unproven technologies could be a major source of risks. Sometimes business practice can also be another source of failure. Building up right business practice seems to be very important to prevent project failure because the result directly affects the promotion of future LRT systems business. Therefore, to improve the business practice it is necessary to identify risks from the early stage of development projects and to prepare methods to reduce them. In light of this, the existing practice in the LRT systems development seems not to take into account the risk due to applying new technologies. To this end, the purpose of this thesis is to study the technology readiness assessment (TRA) in the LRT systems development and also the integrated readiness when the components utilizing the respective technologies are integrated into a whole system. Firstly, to study TRA the acquisition life cycle of LRT systems development has been analyzed in comparison with that of weapon systems development directed by DAPA. The result indicated that the two life cycle models and corresponding outputs are a bit different. Therefore, it is not appropriate to directly use the result studied for the DAPA weapon systems development. Thus, a method of performing the TRA for the vehicles of LRT systems has specifically been studied by considering the integration time of readiness for the system development. As a result, it was suggested at which point of time in the life cycle the assessment be carried out for vehicles. Secondly, methods have been studied on how to carry out the TRA. To do this, a guideline to generate a list of critical technology elements (CTE’s) was proposed by reflecting the commonality and differences of the two cases of the LRT and DAPA. For the identified CTE’s, a method of evaluating technology readiness level (TRL) was suggested in detail. In addition, an element of integration readiness was introduced and added to be tailored to the LRT systems. During the course of performing TRA, a set of potential risks can be identified. It was then suggested how to handle such risks. Finally, the result studied so far in the thesis has been applied in the vehicle development project that was already run in previous years. The project is reportedly incomplete yet because of several reasons. Of reasons the one related particularly with technology has been identified and evaluated using the methods proposed here. A chance seems to be given to resolve them if the TRA would have been used early. In summary, the adoption of TRA during the development of LRT systems is strongly suggested. Utilizing the result of assessing the technical readiness for the basic design and production design in as early as possible time of life cycle will increase the chance of reducing risk. It could also provide quantitative information on technology readiness with stakeholders, thereby improving their understanding of the progress of the development projects relative to the goals.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구의 배경 및 목표 1
제 2 절 연구의 범위와 방법 3
제 3 절 연구결과 공헌 및 논문의 구성 5
제 1 항 연구결과 요약 및 공헌 5
제 2 항 논문의 구성 7
제 2 장 기술성숙도 평가 선행 연구 8
제 1 절 기술성숙도평가의 이론적 배경 및 국내사례 조사 8
제 1 항 기술성숙도평가(TRA) 8
제 2 항 방위사업청에서의 기술성숙도 평가 절차 소개 10
제 3 항 지식경제부의 기술성숙도평가(TRA) 12
제 4 항 통합성숙도(IRL) 평가 17
제 2 절 시스템 엔지니어링 생명주기 모델에 대한 연구 18
제 1 항 시스템 엔지니어링 생명주기 절차 연구 18
제 2 항 시스템엔지니어링 생명주기 주요 사례 연구 20
제 3 절 경량전철 차량시스템의 생명주기 연구 22
제 1 항 경량전철 차량시스템 성능시험 절차 22
제 2 항 경량전철 차량시스템의 생명주기 연구 23
제 4 절 문제의 정의 26
제 3 장 기술성숙도평가 시기 및 방법 도출 28
제 1 절 기술성숙도평가의 필요성 28
제 2 절 핵심기술요소 도출 28
제 3 절 기술성숙도의 각 수준 정의 31
제 4 절 기술성숙도 평가 시기 및 시기별 대처방안 34
제 1 항 사업별 생명주기 비교 34
제 2 항 기술성숙도 평가 시점 확인 35
제 3 항 미성숙 핵심기술요소에 대한 대처방안 36
제 4 장 기술성숙도 평가를 통한 ○○○사업 사례 검증 37
제 1 절 핵심기술요소(CTE) 선정 37
제 2 절 기본설계 전 시점 에서의 기술성숙도평가 40
제 1 항 핵심기술요소(CTE) – 대차 구조 기술 소개 40
제 2 항 핵심기술요소(CTE) – 비상탈출 기술 소개 42
제 3 항 기본 설계 전 시점에서의 기술성숙도평가(TRA) 43
제 3 절 제작 전 시점에서의 기술성숙도 평가 45
제 5 장 결론 47
