[Infra AVR 용어의 정의] 신뢰성해석 방법론의 비교 (Level 1, 2, 3, 4)

신뢰성해석 방법론은 다음과 같이 4가지로 구분할 수 있습니다. 

구분	개요	장점	단점
Level I	￭ 신뢰성해석의 난이도가 높기 때문에 설계 등의 실무에서 간단한 안전계수만으로 신뢰성해석을 이용한 설계가 가능하도록 고안한 방법 ￭ 확률변수에 계수(부분계수)를 곱하므로써 파괴확률의 기준치를 통과하는지 평가할 수 있음 ￭ 하중저항계수법(LRFD)이나 부분안전계수법(PSF) 등이 있음	￭ 하중계수 또는 저항계수를 설계변수에 곱하는 과정을 통해 간단히 신뢰성설계 절차를 적용하기 때문에 실무 적용성이 높음	￭ 허용파괴확률의 초과 여부만을 판단할 수 있고 정확한 파괴확률을 알 수 없음
Level II	￭ 한계상태함수가 비선형함수의 형태일 때 Level III 방법을 적용하기가 어려운 문제점을 해결하기 위해 한계상태함수를 1차 또는 2차의 저차 근사함수로 변환하여 신뢰성해석을 하는 방법. ￭ 대표적으로 일차의 근사함수를 이용하는 일계신뢰도법(FORM), 이차 근사함수를 이용하는 이계신뢰도법(SORM), 평균일차이계모멘트법(MVFOSM) 등이 있음	￭ 해석과정에서 수렴이 매우 빠르기 때문에 적용성이 높음 ￭ 개별 확률변수가 파괴확률에 미치는 정도를 민감도계수 형태로 확인할 수 있음	￭ 한계상태함수를 근사하여 사용하기 때문에 산정한 파괴확률에 오차가 포함됨 ￭ 적용하는 해석방법에 따라 파괴확률 결과가 상이함
Level III	￭ 한계상태함수를 이용하여 파괴영역을 정의하고 해당 영역에서 확률변수의 발생확률을 나타내는 확률밀도함수를 적분하여 파괴확률을 계산하여 방법 ￭ 확률밀도함수를 직접 적분하여 파괴확률을 계산하는 직접적분법이나, 시뮬레이션을 통하여 파괴확률을 구하는 몬테카를로법(MCS), 라틴하이퍼큐브샘플링(LHS) 등이 있음	￭ 한계상태함수를 근사화하지 않고 해석하기 때문에 파괴확률의 정확해를 구하는 방법 ￭ 한계상태함수가 선형함수일 때 해석이 매우 편리함	￭ 확률변수가 많을수록 직접적분법을 이용하기가 어려움 ￭ 시뮬레이션방법의 경우 파괴확률이 낮을수록 해석시간이 급격히 증가함
Level IV	￭ 초기 건설비, 유지관리비, 시스템 파괴시 발생하는 비용(리스크) 등을 모두 포함한 생애주기총비용(LCC)을 산정하여 이 비용을 최적화할 수 있도록 설계하는 방법	￭ 리스크를 고려한 최적의 설계안을 도출하여 경제적 설계가 가능함	￭ LCC 산정의 정확도를 높이는 것이 어려움

군산대학교 김동현 교수 파일 인용