FMECA 작성 AI, 고장분석 업무를 어디까지 자동화할 수 있을까?

항공기나 복잡한 장비의 신뢰성과 안전성을 분석할 때 사용하는 대표적인 방법이 FMECA입니다. 품목의 고장모드를 식별하고, 고장이 계통과 임무에 미치는 영향을 분석하며, 그 중요성을 평가하는 기법입니다.

하지만 FMECA를 작성하려면 많은 자료를 검토해야 합니다. 설계자료에서 기능을 확인하고, 고장 기록에서 원인을 찾으며, 계통도를 따라 고장의 영향을 분석해야 합니다.

이 과정에 AI를 활용하면 어떨까요? 이번 글에서는 FMECA 작성 AI의 기본 원리와 활용 범위, 그리고 간단한 초안 작성 도구를 소개합니다.

1. FMECA란 무엇인가?

FMECA(Failure Modes, Effects and Criticality Analysis)는 고장모드·영향 및 치명도 분석을 의미합니다.

분석의 출발점은 다음과 같은 질문입니다.

• 이 품목은 어떤 기능을 수행하는가?
• 그 기능은 어떤 형태로 고장 날 수 있는가?
• 고장이 발생하면 해당 품목과 상위 계통에 어떤 영향이 생기는가?
• 그 영향은 얼마나 심각하며, 발생 가능성은 어떻게 평가할 것인가?

FMEA가 고장모드와 영향을 분석하는 데 초점을 둔다면, FMECA는 여기에 치명도 분석을 더합니다. 적용하는 사업과 분석 기준에 따라 평가 방법과 작성 양식은 달라질 수 있습니다.

NASA의 GSFC-HDBK-8004도 FMECA를 개발 과정과 함께 수행하고, 설계와 운용에 대한 지식이 늘어남에 따라 갱신하는 분석 문서로 다룹니다. 따라서 최초 작성뿐 아니라 변경사항을 지속적으로 반영하는 과정도 중요합니다.

2. FMECA 작성에 시간이 많이 드는 이유

FMECA는 단순히 표의 빈칸을 채우는 작업이 아닙니다. 각 항목 사이에 기술적인 연결이 있어야 합니다.

예를 들어 “냉각팬이 정지한다”는 고장모드를 식별했다고 가정해 보겠습니다. 다음으로는 팬 정지가 냉각 성능에 어떤 영향을 주는지, 장비의 허용온도를 초과하는지, 보호회로가 작동하는지, 최종적으로 임무 수행에 영향을 주는지를 확인해야 합니다.

이때 필요한 정보가 한 문서에 모여 있지 않을 수 있습니다.

자료를 찾아 읽고, 서로 연결하고, 일관된 용어로 정리하는 과정에서 많은 시간이 필요합니다.

3. FMECA 작성 AI는 어떻게 작동할까?

FMECA 작성 AI는 입력된 기술정보를 바탕으로 분석 항목을 정리하고, 검토할 초안을 제안하도록 만들 수 있습니다.

① 분석 대상과 기능을 입력한다

먼저 품목명과 기능을 입력합니다. 가능하면 요구성능과 운용조건도 함께 제공하는 것이 좋습니다.

“펌프”라는 품목명만 입력하는 것보다, “특정 운용조건에서 계통에 필요한 유량과 압력을 공급하는 펌프”라고 설명하면 분석 범위를 더 명확하게 설정할 수 있습니다.

② 고장모드와 원인 후보를 정리한다

AI는 기능 상실, 성능 저하, 간헐 작동, 의도하지 않은 작동 등의 관점에서 고장모드 후보를 제안할 수 있습니다.

이때 고장모드와 고장원인은 구분해야 합니다. 예를 들어 “회전 정지”는 고장모드이고, “베어링 고착”은 가능한 원인입니다.

③ 국부영향과 상위·최종영향을 구분한다

고장이 해당 품목에 미치는 영향과 상위 계통에 미치는 영향을 나누어 작성합니다.

상위 영향은 중복 구성, 보호장치, 운용조건에 따라 달라집니다. 따라서 설계 정보가 부족하면 AI도 확정적인 표현 대신 조건부로 작성해야 합니다.

④ 근거와 미확인 사항을 함께 표시한다

초안에는 분석 결과뿐 아니라 어떤 자료를 사용했는지, 무엇을 추가로 확인해야 하는지가 나타나야 합니다.

자료가 부족한 항목을 드러내는 것도 AI 보조 도구의 중요한 역할입니다.

4. 예시: 냉각팬의 고장분석

전자장비 내부의 열을 외부로 배출하는 냉각팬을 가정해 보겠습니다.

아래 내용은 분석 방법을 설명하기 위한 교육용 사례이며, 특정 항공기나 장비의 실제 분석 결과는 아닙니다.

이 사례에서 냉각팬이 정지한다고 해서 곧바로 “장비 고장”이나 “임무 실패”로 결론 내릴 수는 없습니다.

보조 팬이 있는지, 자연냉각으로 운용할 수 있는지, 온도 보호기능이 작동하는지 등을 확인해야 합니다. AI가 제안한 영향의 연결을 실제 설계자료로 검증하는 과정이 필요합니다.

5. AI가 자동으로 확정하면 안 되는 항목

AI가 작성한 문장은 자연스러워도 기술적으로 맞지 않을 수 있습니다. 특히 아래 항목은 명확한 자료와 적용 기준이 필요합니다.

근거가 없으면 “미확인” 또는 “미평가”로 남겨야 합니다.

또한 일부 FMEA에서 사용하는 S×O×D 형태의 RPN을 모든 FMECA의 치명도와 동일하게 취급해서는 안 됩니다. 먼저 해당 사업에서 요구하는 평가 방법을 확인해야 합니다.

6. 직접 체험하는 FMECA 초안 작성 도구

간단한 FMECA 초안 작성 도구를 준비했습니다. 다음 정보를 입력하면 분석 후보를 표로 정리할 수 있습니다.

• 품목명
• 기능
• 운용조건과 상위체계 정보
• 관측된 고장과 근거자료

결과에는 고장모드, 가능한 원인, 국부영향, 상위·최종영향, 탐지 및 개선 후보, 입력 근거, 추가 확인자료가 표시됩니다. 결과를 CSV로 내려받아 검토할 수도 있습니다.

교육용 예시 모드는 고정된 냉각팬 사례를 보여주며 AI를 호출하지 않습니다. AI 모드는 운영자가 서버에 API를 설정한 경우 사용할 수 있습니다.

이 도구는 입력한 텍스트를 바탕으로 초안을 작성하는 간단한 버전입니다. 파일 업로드, 문서 검색, 도면 분석, 정량 치명도 계산은 포함하지 않습니다.

7. RAG를 연결하면 어떻게 확장될까?

분석할 문서가 많아지면 RAG(Retrieval-Augmented Generation, 검색 증강 생성)를 활용할 수 있습니다.

RAG는 관련 문서 구간을 검색하고, 찾은 정보를 AI에 제공해 답변이나 초안을 작성하도록 하는 방식입니다. FMECA에서는 설계 설명서, 승인된 고장분석 자료, 시험 결과, 정비 기록 등을 연결하는 데 활용할 수 있습니다.

예를 들어 특정 품목을 선택하면 관련 기능 설명과 고장 이력을 찾아 초안 작성에 제공하도록 구성할 수 있습니다.

다만 검색 결과가 있다는 이유만으로 분석이 검증되는 것은 아닙니다. 문서의 개정번호, 적용 형상, 운용조건을 확인하고, 인용한 내용이 실제 분석 주장을 뒷받침하는지 검토해야 합니다.

실무용으로 확장한다면 다음 정보를 함께 관리하는 것이 좋습니다.

• 문서명·개정번호·인용 위치
• 적용 체계와 형상
• 입력 근거와 AI 제안의 구분
• 미확인 사항
• 검토자·검토일·승인 상태

8. IPS·LSA 업무와의 연결

검토·승인된 FMECA 결과는 RCM, 정비업무 분석, 지원자원 검토의 입력으로 활용할 수 있습니다.

예를 들어 특정 고장모드에 대한 탐지 가능성을 검토하고, 적합한 정비업무가 있는지 분석하며, 필요한 지원자원을 검토하는 과정으로 이어질 수 있습니다.

그러나 고장모드 후보가 생성되었다고 해서 정비업무나 점검주기가 자동으로 결정되는 것은 아닙니다. 고장의 특성, 안전 영향, 탐지 가능성, 정비업무의 효과와 경제성을 별도로 평가해야 합니다.

FMECA 작성 AI는 반복적인 자료 정리와 초안 작성의 부담을 줄이는 데서 시작할 수 있습니다. 분석자는 확보한 시간을 활용해 영향의 타당성, 근거의 적합성, 누락된 고장모드를 더 깊이 검토할 수 있습니다.

참고자료

• NASA GSFC-HDBK-8004 — Guideline for Failure Modes and Effects Analysis and Risk Assessment
• MIL-STD-1629A — Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis

※ 참고문헌의 분석 방법을 실제 사업에 적용할 때에는 계약 요구사항과 적용 판본을 별도로 확인해야 합니다.