Reliability Block Diagram (RBD)

Reliability Block Diagram. 시스템을 부품 블록으로 분해해 직렬·병렬 관계를 표현하여 전체 신뢰도를 계산하는 도구. 직렬 R = ∏Ri, 병렬 R = 1 − ∏(1−Ri).

병렬(중복)은 신뢰도 0.9 부품 2개로 0.99까지 향상. 핵심 부품의 redundancy가 시스템 신뢰도 최대 개선 방법.

직렬은 하나만 고장 나도 시스템 전체가 정지하므로 R_sys = ∏Ri로 곱해집니다. 신뢰도 0.99 부품이라도 50개 직렬이면 0.99^50 ≈ 0.605로 급락합니다. 부품 수 최소화와 개별 신뢰도 향상이 직렬 시스템 설계의 기본 원칙입니다.

n개 중 k개 이상 작동하면 시스템이 기능하는 구조입니다(예: 펌프 3대 중 2대 필요 = 2oo3). 동일 부품 가정 시 R = Σ(i=k..n) C(n,i) R^i (1−R)^(n−i)로 계산합니다. 완전 병렬(1oo n)과 직렬(noon)의 중간 형태로, 항공·플랜트 안전계통에 널리 쓰입니다.

2중화에서 3중화로 갈수록 개선 폭이 줄어드는 수확체감이 있고(0.9 → 0.99 → 0.999), 공통원인고장(CCF, 전원·환경 공유)이 있으면 이론값만큼 향상되지 않습니다. 실무에서는 β-factor(통상 1~10%)로 공통원인 비율을 반영해 보수적으로 평가합니다.

RBD는 성공(작동) 관점으로 신뢰도를 계산하고, FTA는 고장(정상사상) 관점으로 발생확률을 계산하는 쌍대 관계입니다. 직렬 = OR 게이트, 병렬 = AND 게이트에 대응합니다. 정량 목표 검증은 RBD, 고장 원인 경로 분석은 FTA가 적합합니다.