인간신뢰도

왜 배우는가: 인간신뢰도는 장비 신뢰도와 달리 사람의 조건에 따라 값이 바뀌므로, 설계와 관리에서 대책의 효과를 숫자로 비교하려면 반드시 배워야 한다. 인적오류 관련 문제는 여러 회차에 걸쳐 반복해서 나왔고, 확률 계산과 개념 설명을 함께 익혀야 답을 쓸 수 있다.

출제 이력: 제133회 4교시 1번, 제124회 1교시 2번, 제97회 3교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

인간신뢰도는 사람이 주어진 작업을 요구된 수준 이상으로 수행할 확률이다.

답안 첫 줄에는 이 정의를 쓰고, 이어서 확률이라는 말과 수행 기준이라는 말을 함께 설명한다. 인간신뢰도는 1에서 인간오류확률을 뺀 값이므로 한쪽을 알면 다른 쪽이 정해진다. R_H = 1 − HEP

핵심 키워드

• 인간신뢰도
• 인간오류확률(HEP)
• 성능형성인자(PSF)
• 인간신뢰도분석(HRA)
• THERP
• 인적오류

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 이 사람에게 일을 맡겨도 믿을 만한가를 확률로 나타낸 것이다. 기계는 고장률로 신뢰도를 재지만, 사람은 피로, 주의, 지식, 습관에 따라 오류가 달라지므로 작업마다 확률로 본다.

정식 정의는 인간신뢰도가 시간 제약 안에서 요구된 기능을 충분한 수준으로 수행할 확률이라는 것이다. 인간공학에서는 인간 성능(human performance)이라고도 부르며, 연령, 건강, 정신 상태, 태도, 감정, 인지 편향이 영향을 준다고 본다.

인간오류확률(HEP) 은 작업 기회 가운데 오류가 난 비율이다. 오류 횟수를 기회 횟수로 나눈 값이며 0 이상 1 이하다. 타이핑이라면 글자 한 자가 기회이고, 틀린 글자 수가 오류다.

성능형성인자(PSF) 는 오류 확률을 키우거나 줄이는 조건이다. 훈련 수준, 스트레스, 작업 시간, 표시장치의 가독성, 절차서의 명확성이 대표적이다. 기본 HEP 는 PSF 로 보정해 실제 작업 조건에 맞춘다.

인간신뢰도분석(HRA) 은 작업을 과업 단위로 나누고, 오류를 찾아 확률을 붙인 뒤 시스템 안에서 그 영향을 보는 절차다. 정성 분석으로 오류 원인을 찾고, 정량 분석으로 확률을 구한다.

THERP 는 인적오류율 예측 기법이다. 과업 분석, 오류 식별, 사건 나무 표현, HEP 정량화를 하나의 체계로 묶었기 때문에 전체론적(total methodology) 기법으로 불린다.

3. 등장 배경과 필요성

사고 조사에서 장비 고장보다 사람의 실수가 원인으로 확인되는 일이 많아지면서 인적 요인을 숫자로 다룰 필요가 커졌다. 인간 오류는 제조, 의료, 원자력 등 여러 분야에서 시스템 신뢰성을 떨어뜨리는 원인이다. 사회기술 시스템의 회복력도 이 문제에 달려 있어, 인간 신뢰성을 높이는 대책도 확률을 근거로 우선순위를 정하게 되었다.

확률론적 위험성 평가(PRA)를 발전소에 적용하면서 인간신뢰도 분석이 자연스럽게 따라 나왔다. 발전소에서 장비가 고장 날 수 있듯 작업자도 오류를 범할 수 있으므로, 장비는 기능 분해로 사람은 과업 분석으로 실패 확률을 붙일 수 있는 수준까지 세분한다. THERP 는 이 생각을 대표하는 기법이며, PRA 에 넣을 인적오류 확률을 만드는 것을 목적으로 고안되었다.

이후 여러 기법이 나왔다. 사고 순서 평가 프로그램(ASEP) 인간신뢰도 절차는 THERP 를 간소화한 형태다. 영국에서 널리 쓰이는 HEART 는 1986년 Williams 가 개발했다. 미국 원자력규제위원회는 표준화된 플랜트 분석 위험성 기반 인간신뢰도 분석 방법(SPAR-H)을 발표했다. 인지 신뢰도와 오류 분석 방법(CREAM)처럼 인지 과정을 기준으로 한 기법도 쓰인다.

필요성은 설계 단계에서 나온다. 대책이 여러 개일 때 어느 작업의 오류를 줄여야 시스템 실패 확률이 가장 많이 줄어드는지 알려면 확률이 있어야 한다. 사용자 중심 설계와 오류 허용 설계는 인간신뢰도를 높이는 대표 방향이며, 민감도 분석은 오류 확률을 얼마나 낮출지 정하는 도구다.

4. 구성요소·원리·절차

인간신뢰도 분석은 다섯 구성요소로 이루어진다. 과업을 나누는 분석, 오류를 찾는 식별, 확률을 붙이는 정량화, 조건을 반영하는 보정, 그리고 시스템에 넣는 반영이다. 구성요소별 내용은 다음 표와 같다.

표의 첫 세 행은 분석의 흐름이고, 뒤 두 행은 값을 현장 조건에 맞추는 단계다. 보정 없이 기본값만 쓰면 현장 조건이 빠지므로 답안에서는 보정 단계를 반드시 언급한다.

원리는 장비 신뢰도 분석과 같은 틀을 쓴다는 것이다. 장비는 기능을 쪼개 고장 확률을 구하고, 사람은 과업을 쪼개 오류 확률을 구한다. 확률은 오류 기회 가운데 실제 오류가 난 비율로 본다.

$HEP = \frac{\text{오류 발생 횟수}}{\text{오류 기회 횟수}}$

PSF 보정은 기본 HEP 에 조건별 배수를 곱하는 방식으로 이루어진다. 스트레스가 높거나 훈련이 부족하면 배수가 커지고, 표시장치가 명확하면 배수가 작아진다. 보정 결과도 확률이므로 보정된 HEP 는 0 이상 1 이하여야 한다. 상한을 두지 않으면 값이 1을 넘는 일이 생긴다.

절차는 다음과 같다.

• 대상 작업을 과업 단위로 나누고 순서도를 그린다.
• 과업마다 오류 유형과 발생 지점을 찾는다.
• 오류마다 기본 HEP 를 데이터베이스나 현장 자료에서 붙인다.
• 성능형성인자로 기본 HEP 를 보정한다.
• 사건 나무에 넣어 시스템 실패 확률에 기여하는 정도를 본다.
• 민감도 분석으로 HEP 를 낮출 대책을 고르고, 시스템 확률을 다시 계산한다.

대책 효과를 확인할 때마다 조건을 다시 보정해야 하므로 마지막 단계에서 보정으로 되돌아가는 고리가 생긴다.

5. 관련 법령·기준·표준

인간신뢰도 분석은 법령 조문이 수치를 정하는 분야가 아니다. 기준 역할은 기법 문서와 표준이 맡는다. 기법마다 기본 확률 체계가 다르므로 답안에서는 기법 이름과 함께 값을 쓴다. 확률 값의 범위는 다음과 같다. HEP 는 0~1 사이 확률

표의 기법은 기본값을 얻는 방식이 서로 다르므로 기준값을 섞어 쓸 수 없다. 기준 이름을 적을 때는 발표 기관과 적용 대상을 함께 쓴다.

HEART 는 1986년 Williams 가 개발했고 영국에서 널리 쓰인다. SPAR-H 는 미국 원자력규제위원회가 발표했다. 두 방법은 적용 분야가 다르므로 한 답안에서 같은 값으로 취급하지 않는다. THERP 는 PRA 에 넣을 인적오류 확률을 만들려고 고안되었다.

6. 유형과 비교

기법은 계산 방식과 적용 범위가 달라 표로 비교한다. THERP 는 과업 분석과 사건 나무를 쓰는 전체 체계이고, ASEP 는 그 간소판이다. HEART 는 작업 유형별 기본 확률에 요인 배수를 곱하고, SPAR-H 는 원자력 발전소 상황에 맞춘 방법이다. CREAM 은 인지 과정의 통제 수준을 기준으로 한다.

기법마다 HEP 를 얻는 방식이 다르다. 그래서 답안에서는 어떤 기법인지부터 밝히고 결과를 비교해야 한다.

인적오류는 행동 수준에 따라 성질이 달라진다. 행동 수준별 대표 오류를 나누어 보면 대책의 방향도 달라진다.