페일 세이프
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1. 개요
페일 세이프(Fail-safe)는 기계, 물리적 시스템, 절차 등에서 부품 고장이나 외부 요인으로 인해 시스템이 정상 작동하지 않을 경우, 안전한 상태를 유지하거나 전환하도록 설계하는 것을 의미한다. 예를 들어, 건물 방화 셔터는 전원과 관계없이 신호가 오면 자동으로 닫히도록 설계되며, 철도 신호는 케이블 고장 시 '위험' 위치로 전환되어 열차 사고를 방지한다. 페일 세이프는 페일 시큐어, 페일 액티브 작동 방식 등과 대비되는 개념이며, 한국 철도 시스템에서도 유사한 원리가 적용되어 안전성을 확보하고 있다.
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| 페일 세이프 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 어떤 종류의 고장이나 오동작이 발생하더라도 시스템이 안전한 상태를 유지하도록 설계하는 것 |
| 관련 용어 | 페일 오버 페일 소프트 페일 세이프 페일-스테이블 시스템 |
| 특징 | |
| 안전 상태 유지 | 시스템의 고장 시에도 위험을 최소화하는 방향으로 작동하도록 설계됨. |
| 다양한 구현 방식 | 시스템의 성격과 요구 사항에 따라 다양한 방식으로 구현 가능함. |
| 적용 분야 | |
| 철도 신호 시스템 | 열차의 안전 운행을 보장하기 위해 페일 세이프 원칙이 적용됨. |
| 항공기 제어 시스템 | 항공기의 안전한 운항을 위해 필수적인 요소임. |
| 원자력 발전소 | 사고 발생 시 방사능 유출을 막기 위해 페일 세이프 설계가 중요함. |
| 의료 기기 | 환자의 안전을 위해 오작동 시에도 안전한 상태를 유지해야 함. |
| 자동차 | 자동차의 여러 장치에 적용되어 사고를 예방하고 피해를 줄임. |
| 페일 세이프와 관련된 개념 | |
| 풀프루프 | 사용자의 실수로 인한 오작동을 방지하는 설계 (예: 잘못된 방향으로 삽입할 수 없도록 디자인된 USB 커넥터). |
| 페일 오버 | 시스템에 장애가 발생했을 때 자동으로 예비 시스템으로 전환하여 서비스 중단을 최소화하는 기술. |
| 페일 소프트 | 시스템의 일부 기능에 장애가 발생하더라도 핵심 기능은 유지하여 서비스를 계속 제공하는 방식. |
| 페일-스테이블 시스템 | 고장이 발생하더라도 안전한 상태로 유지되도록 설계된 시스템. |
| 같이 보기 | |
| 같이 보기 | 시스템 안전 안전 공학 신뢰성 공학 |
2. 기계 및 물리적 페일 세이프
기계 및 물리적 시스템에서 페일 세이프(Fail-safe)는 부품 고장이나 외부 요인으로 인해 시스템이 정상 작동하지 않을 때, 안전한 상태를 유지하거나 전환하도록 설계하는 것을 의미한다. "페일세이프"는 "고장은 안전한 쪽으로"라는 것이 원래 의미이다[21]。 기계가 고장났을 때 자연스럽게 또는 필연적으로 안전한 쪽으로 가는 것이 바람직하지만, 그렇지 않은 경우에는 의식적인 설계가 필요하다. 예를 들어 자동차는 엔진이 고장났을 경우, 엔진의 회전을 제어할 수 없는 고장이 아니라 회전이 멈추는 고장이면 자동차 자체가 멈추게 되어 안전하다. 이 때문에 회전을 멈추는 고장 모드로 자동적으로 떨어뜨리는, 안전성을 우선하는 설계 사상이 페일세이프가 된다[22]。
2. 1. 예시
- 건물 경보 시스템이나 지역 연기 감지기에 의해 작동하는 방화 셔터는 전원과 관계없이 신호가 오면 자동으로 닫혀야 한다. 정전 시 코일형 방화문은 닫힐 필요는 없지만, 건물 경보 시스템이나 연기 감지기로부터 신호가 오면 자동으로 닫힐 수 있어야 한다. 온도에 민감한 퓨즈 링크는 중력 또는 닫힘 스프링에 저항하여 방화문을 열린 상태로 유지하는 데 사용될 수 있다. 화재 발생 시 링크가 녹아 문이 풀리고 닫힌다.[21]
- 일부 공항 수하물 카트는 사람이 주어진 카트의 핸드 브레이크 스위치를 항상 누르고 있어야 한다. 핸드 브레이크 스위치를 놓으면 브레이크가 작동하고, 브레이크 시스템의 다른 모든 부분이 제대로 작동한다고 가정하면 카트가 멈춘다. 따라서 핸드 브레이크를 잡아야 하는 요구 사항은 "페일 세이프" 원칙에 따라 작동하며 시스템의 페일 시큐리티에 기여한다(반드시 보장하지는 않음). 이는 ''데드맨 스위치''의 한 예이다.
- 잔디 깎이와 제설기에는 항상 누르고 있어야 하는 손으로 닫는 레버가 있다. 레버를 놓으면 칼날 또는 로터의 회전이 멈춘다. 이것은 또한 ''데드맨 스위치''로 작동한다.
- 철도 열차의 공기 브레이크와 트럭의 공기 브레이크. 브레이크는 브레이크 시스템에서 생성된 공기 압력에 의해 "해제" 위치에 유지된다. 브레이크 라인이 파손되거나 차량이 분리되면 공기 압력이 손실되고 트럭의 경우 스프링에 의해, 열차의 경우 지역 공기 저장조에 의해 브레이크가 작동한다. 공기 브레이크 시스템에 심각한 누출이 있는 트럭을 운전하는 것은 불가능하다. (트럭은 또한 낮은 공기 압력을 나타내기 위해 위그 왜그를 사용할 수 있다.)
- 전동 게이트 - 정전 시 게이트는 크랭크나 키 없이 손으로 밀어 열 수 있다. 그러나 이렇게 하면 사실상 누구나 게이트를 통과할 수 있으므로 ''페일 시큐어'' 설계가 사용된다. 정전 시 게이트는 일반적으로 안전한 지역이나 잠금 및 키로 보관되는 수동 크랭크로만 열 수 있다. 이러한 게이트가 주택에 차량 출입을 제공하는 경우 소방서의 출입을 허용하기 위해 문이 열리는 페일 세이프 설계가 사용된다.
- 안전 밸브 - 유체를 사용하는 다양한 장치는 페일 세이프 메커니즘으로 퓨즈 또는 안전 밸브를 사용한다.
- 철도 세마포어 신호는 신호를 제어하는 케이블이 끊어지면 팔이 "위험" 위치로 돌아가 작동하지 않는 신호를 지나가는 열차를 방지하도록 특별히 설계되었다.
- 예를 들어 유해 물질을 포함하는 시스템에 사용되는 격리 밸브 및 제어 밸브는 전원 손실 시 스프링 힘 등으로 닫히도록 설계할 수 있다. 이는 전원 손실 시 페일 클로즈라고 한다.
- 엘리베이터에는 엘리베이터 케이블의 장력에 의해 브레이크 패드가 꺼져 있는 브레이크가 있다. 케이블이 끊어지면 장력이 손실되고 브레이크가 샤프트의 레일에 걸려 엘리베이터 캐빈이 떨어지지 않는다.
- 차량 에어컨 - 제상 제어 장치는 제상을 제외한 모든 기능에 대해 다이버터 댐퍼 작동을 위해 진공이 필요하다. 진공이 고장나면 여전히 제상이 가능합니다.
- 비행기의 경우에는 엔진 고장으로 모든 추력을 잃더라도 활공하여 무사히 착륙할 수 있는 설계라면 페일세이프이다. 헬리콥터의 엔진 정지 시에는 자동 회전이라는 비행 방법을 통해 비행기처럼 활공하여 착륙할 수 있다. 추력을 잃었을 경우 활공할 수 없는 기체 설계의 경우에는 엔진 탑재 대수를 늘리고, 그 중 한 대가 고장나도 추력을 잃지 않는 "폴트 톨러런트"라는, 다른 설계 사상과 ETOPS 등의 운용 방법으로 대응한다. 폴트 톨러런트 설계로 계통을 이중화하는 경우, 각 계통은 페일세이프로 설계되어 고장나도 다른 계통의 동작을 방해하지 않도록 설계되어 있다.
- 우주선의 경우에는 우주선의 손상 또는 제어 상실을 나타낼 가능성이 있는 경우, 우주선의 보존이 최우선 사항이며, 중요하지 않은 과학 기기 등이 셧다운되고 중요한 기능만 활성화되는 세이프 모드가 있는데, 이것도 페일세이프의 하나이다.
- 퓨즈는 과전류가 흐르는 경우 퓨즈 자체가 녹아 파괴됨으로써, 그 이상의 과전류를 멈추어 기판 등의 소손이나 발화를 방지한다. 이 점에서 전기 회로에 퓨즈를 삽입하는 것, 그리고 퓨즈 자체도 일종의 페일세이프라고 할 수 있다.
- 컴퓨터 시스템이나 조작하고 있는 인간의 불량을 감지하기 위해, 정해진 주기로 정해진 신호를 계속 보내고, 상대측에서 신호 수신이 없을 경우 불량으로 간주하는 시스템을 워치독 타이머나 데드맨 장치라고 부른다.
- 철도 차량은 (압축 공기로 작동하는) 브레이크에 고장이 발생한 경우, 비상 제동이 걸리도록 설계하는 것이 페일 세이프가 된다.[23]
- 자동 공기 브레이크에서는, 어떠한 충격으로 차량 간의 연결이 끊어진 경우에는 반드시 비상 브레이크가 작동하도록 되어 있다.[23] 열차 관통 브레이크 관에 공기압을 가했을 때, 브레이크가 해제되도록 설계되어 있다. 이것에 의해, 연결이 끊어져 배관이 절단된 경우에도, 각 차량에 있는 보조 공기 탱크의 압력에 의해 비상 브레이크가 걸린다. 또한 일부 전동차에서는, "비상 브레이크 지령선"이라고 불리는 신호선을 편성 내에 연결하여, 단선 등으로 신호가 끊어지면 비상 브레이크가 작동하도록 설계되어 있다.[23]
- 건널목의 차단기는 "차단 막대가 올라간 상태"를 유지하기 위해 힘을 가해야 하는 방식으로 설계되어 있으며[18], 이는 페일 세이프가 된다.
- 정전 등이 발생하여 차단기가 작동하지 않더라도, 중력에 의해 자연스럽게 차단 막대가 내려진 채로 유지되어 건널목 내 진입을 방지하도록 되어 있다.[18]
- 철도 신호기에서는 연동 장치나 궤도 회로, 선로에 어떠한 이상이 발생한 경우나 정전이 된 경우, 정지 신호(적색 신호)를 표시하도록 설계되어 있어, 무단 진입을 방지한다.[18]
- 자동 폐색 방식을 채택하고 있는 노선에서는 궤도를 통해 폐색의 종단 측에 있는 송신용 전원에서 신호기 등이 설치되어 있는 수신 측의 궤도 계전기까지 항상 전류가 흐르고 있으며, 이 전류를 수신함으로써 신호는 열차의 진입을 허가한다. 이 일련의 회로를 궤도 회로라고 하며, 회로가 되는 폐색 구간 내에 열차가 있으면 차륜이 좌우의 레일을 단락시켜 궤도 계전기에 전류가 흐르지 않게 되므로 신호는 정지 신호를 표시한다. 반면에 레일 파손 등 궤도 회로를 구성하는 부분의 고장으로 인해 회로의 전류가 차단되거나 하면 마찬가지로 궤도 계전기에 전류가 흐르지 않게 되므로 신호는 항상 정지 신호를 표시하게 되므로 페일 세이프가 된다.
3. 전기 및 전자적 페일 세이프
전기 및 전자 시스템에서 페일 세이프는 회로 오류, 과부하, 외부 신호 이상 등이 발생했을 때 시스템을 안전하게 보호하거나 대체 작동 모드로 전환하는 설계 방식을 의미한다.
3. 1. 예시
- 많은 장치는 퓨즈, 회로 차단기 또는 전류 제한 회로를 통해 단락으로부터 보호된다. 과부하 조건에서 전기적 중단은 과열로 인한 배선 또는 회로 장치의 손상이나 파괴를 방지한다.
- 항공 전자 공학[5]은 중복 시스템을 사용하여 세 가지 다른 시스템으로 동일한 계산을 수행한다. 다른 결과는 시스템의 결함을 나타낸다.[6]
- 전자식 스로틀 및 전자식 조종 제어 장치(예: 가속 페달 위치 센서)는 일반적으로 반대 방향으로 읽는 두 개의 전위차계를 가지고 있어 제어 장치를 움직이면 하나의 판독 값이 높아지고 다른 판독 값은 일반적으로 동일하게 낮아진다. 두 판독 값 간의 불일치는 시스템의 결함을 나타내며, ECU는 종종 두 판독 값 중 어느 것이 결함인지 추론할 수 있다.[7]
- 신호등 컨트롤러는 ''충돌 모니터 장치''를 사용하여 결함 또는 충돌 신호를 감지하고 교차로에 잠재적으로 위험한 충돌 신호를 표시하는 대신(예: 모든 방향으로 녹색 표시) 모든 깜박이는 오류 신호로 전환한다.[8]
- 컴퓨터 시스템에서 컴퓨터 하드웨어 또는 소프트웨어 오류가 감지될 때 프로그램 및/또는 처리 시스템이 자동 보호된다. 고전적인 예는 데드 타이머이다. Fail-safe (컴퓨터)를 참조.
- 제어 작동 또는 회로 오작동 또는 작업자 오류 발생 시 부적절한 시스템 작동 또는 파멸적인 저하를 방지하는 기능. 예를 들어 철도 블록 신호를 제어하는 데 사용되는 안전 작동 궤도 회로가 있다. 많은 철도 노선에서 깜박이는 황색이 고정된 황색보다 더 허용적이라는 사실은 릴레이가 작동하지 않을 경우 더 제한적인 설정으로 되돌아가기 때문에 안전 작동의 신호이다.
- 심해 잠수정의 철 펠릿 밸러스트는 잠수함이 상승하도록 하기 위해 떨어뜨린다. 밸러스트는 전자석에 의해 제자리에 고정된다. 전원이 고장나면 밸러스트가 해제되고 잠수함은 안전하게 상승한다.
- 많은 원자로 설계에는 전자기석에 의해 매달린, 중성자를 흡수하는 제어봉이 있다. 전원이 고장나면 중력에 의해 코어에 떨어져 핵분열이 계속되는 데 필요한 중성자를 흡수하여 수 초 내에 연쇄 반응을 중단시킨다.
- 산업 자동화에서 알람 회로는 일반적으로 "노멀리 클로즈"이다. 이렇게 하면 전선이 끊어지면 경보가 트리거된다. 회로가 평소 열린 상태이면 전선 고장이 감지되지 않아 실제 경보 신호가 차단된다.
- 아날로그 센서와 변조 액추에이터는 일반적으로 회로 고장으로 인해 범위를 벗어난 판독값이 생성되도록 설치 및 배선할 수 있다. 전류 루프 참조. 예를 들어 페달 위치를 나타내는 전위차계는 전체 범위의 20%에서 80%까지만 이동할 수 있어 케이블 단선 또는 단락으로 인해 0% 또는 100% 판독값이 발생한다.
- 제어 시스템에서 매우 중요한 신호는 보완 쌍의 전선(
및 )으로 전달될 수 있다. 두 신호가 반대인 상태(하나는 높고 다른 하나는 낮음)만 유효하다. 둘 다 높거나 둘 다 낮으면 제어 시스템은 센서 또는 연결 배선에 문제가 있음을 안다. 단순한 고장 모드(사망 센서, 전선 절단 또는 분리)가 감지된다. 예를 들어, 제어 시스템이 노멀리 오픈 (NO) 및 노멀리 클로즈 (NC) 폴을 SPDT 선택 스위치에서 공통으로 읽고 입력에 반응하기 전에 일관성을 확인하는 것이 있다. - HVAC 제어 시스템에서 액추에이터는 댐퍼와 밸브를 제어하여 코일이 얼거나 실내 온도가 과열되는 것을 방지하는 등 안전 작동을 할 수 있다. 이전의 공압 액추에이터는 본질적으로 안전 작동했는데, 이는 내부 다이어프램에 대한 공기압이 고장나면 내장된 스프링이 액추에이터를 홈 위치로 밀어 넣기 때문이었다. 물론 홈 위치는 "안전" 위치여야 했다. 최신 전기 및 전자 액추에이터에는 전원 손실 시 액추에이터를 자동으로 홈 위치로 구동하기 위한 추가 구성 요소(스프링 또는 커패시터)가 필요하다.[9]
- 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC). PLC를 안전 작동하게 하려면 시스템에서 관련 드라이브를 중지하기 위해 활성화를 요구하지 않는다. 예를 들어 일반적으로 비상 정지는 노멀리 클로즈 접점이다. 전원 고장 시 코일과 PLC 입력에서 직접 전원을 제거한다. 따라서 안전 작동 시스템이다.
- 전압 조정기가 고장나면 연결된 장치가 파괴될 수 있다. 크로우바는 과전압을 감지하는 즉시 전원 공급 장치를 단락시켜 손상을 방지한다.
- MIDI를 이용한 음악 연주 중에는 음악 신호와는 관계없는 "액티브 센싱"이라는 신호를 주기적(약 300밀리초마다)으로 출력한다. 출력 측이 "노트 온"(소리를 내는 명령)을 내면 수신 측은 "노트 오프" 신호를 수신할 때까지 소리를 계속 낸다. 그러나, 노트 온 후에 불량이 발생하여 "액티브 센싱" 신호를 수신할 수 없는 경우에는 강제로 소리를 멈춘다. 고장 시에는 소리가 멈추는 방향으로 동작을 정지하기 때문에, 고장난 기기를 사용하지 않고 콘서트 등을 속행할 수 있다(반대로 고장 시에 소리가 나는 방향으로 설계되어 있었다면, 연주에 지장이 있다).
4. 절차적 페일 세이프
절차적 페일 세이프는 물리적 장치나 시스템뿐만 아니라, 절차를 수행하지 않거나 잘못 수행했을 때 발생할 수 있는 위험을 예방하기 위한 안전 절차를 의미한다.
4. 1. 예시
물리적 장치 및 시스템 외에도 절차가 수행되지 않거나 잘못 수행된 경우 위험한 동작이 발생하지 않도록 안전 절차를 만들 수 있다. 예를 들면 다음과 같다.
- 우주선의 궤도 - 아폴로 계획 초창기 달 탐사 임무 동안, 우주선은 자유 귀환 궤도에 진입했다. 만약 달 궤도 진입 시 엔진에 문제가 생겼다면, 우주선은 지구로 안전하게 되돌아왔을 것이다.
- 항공모함에 착륙하는 항공기 조종사는 터치다운 시 스로틀을 최대로 올린다. 만약 어레스팅 와이어가 항공기를 잡는 데 실패하면 다시 이륙할 수 있다. 이것이 ''안전 방식''의 예이다.[10]
- 철도 신호에서, 열차 운행에 사용되지 않는 신호는 '위험' 위치에 유지해야 한다. 따라서 모든 제어 절대 신호의 기본 위치는 "위험"이며, 열차가 통과하기 전에 긍정적인 조치, 즉 신호를 "진행"으로 설정해야 한다. 이 방식은 또한 신호 시스템에 결함이 발생하거나, 신호수가 무력화되거나, 예기치 않은 열차 진입 시 열차에 잘못된 "진행" 신호가 표시되지 않도록 한다.
- 철도 기술자들은 혼란스럽거나 모순되거나 익숙하지 않은 측면을 나타내는 철도 신호 (예: 전기 고장으로 인해 빛이 전혀 없는 색등 신호)는 "위험"으로 간주해야 한다고 지시받는다. 이러한 방식으로, 운전자는 시스템의 안전성에 기여한다.
5. 기타 용어
페일 세이프는 바보 방지 장치 또는 ''포카 요케'' 장치라고도 한다. ''포카 요케''는 품질 전문가인 신고 시게오가 만든 일본어 용어이다.[11][12] "안전하게 실패"는 네덜란드의 룸 포 더 리버 프로젝트와 템스강 하구 2100 계획과 같은 토목 공학 설계를 말하며, 이는 500년 빈도 홍수와 같은 심각한 사건이 발생할 경우 피해를 제공하고 제한하는 유연한 적응 전략 또는 기후 변화 적응을 통합한다.[15]
5. 1. 페일 세이프 vs. 페일 시큐어
'''페일 세이프(Fail-safe)'''와 '''페일 시큐어(Fail-secure)'''는 서로 다른 개념이다. 페일 세이프는 장치가 고장났을 때 인명이나 재산을 위협하지 않는다는 것을 의미한다. 페일 시큐어는 ''페일 클로즈(fail-closed)''라고도 불리며, 보안 실패 시 접근 권한이나 데이터가 잘못된 사람의 손에 들어가지 않도록 하는 것을 의미한다. 때로는 이러한 접근 방식이 상반된 해결책을 제시하기도 한다. 예를 들어, 건물에 화재가 발생했을 때, 페일 세이프 시스템은 신속한 대피를 위해 문을 열고 소방관의 진입을 허용하는 반면, 페일 시큐어 시스템은 건물에 대한 무단 접근을 막기 위해 문을 잠글 것이다.''페일 클로즈''의 반대말은 ''페일 오픈(fail-open)''이라고 한다.
"페일세이프"는 "고장은 안전한 쪽으로"라는 것이 원래 의미이다[21]。 기계가 고장났을 때 자연스럽게 또는 필연적으로 안전한 쪽으로 가는 것이 바람직하지만, 그렇지 않은 경우에는 의식적인 설계가 필요하다. 예를 들어 자동차는 엔진이 고장났을 경우, 엔진의 회전을 제어할 수 없는 고장이 아니라 회전이 멈추는 고장이면 자동차 자체가 멈추게 되어 안전하다. 이 때문에 회전을 멈추는 고장 모드로 자동적으로 떨어뜨리는, 안전성을 우선하는 설계 사상이 페일세이프가 된다[22]。
비행기의 경우에는 엔진 고장으로 모든 추력을 잃더라도 활공하여 무사히 착륙할 수 있는 설계라면 페일세이프이다. 헬리콥터의 엔진 정지 시에는 자동 회전이라는 비행 방법을 통해 비행기처럼 활공하여 착륙할 수 있다. 추력을 잃었을 경우 활공할 수 없는 기체 설계의 경우에는 엔진 탑재 대수를 늘리고, 그 중 한 대가 고장나도 추력을 잃지 않는 "폴트 톨러런트"라는 다른 설계 사상과 ETOPS 등의 운용 방법으로 대응한다. 폴트 톨러런트 설계로 계통을 이중화하는 경우, 각 계통은 페일세이프로 설계되어 고장나도 다른 계통의 동작을 방해하지 않도록 설계되어 있다.
우주선의 경우에는 우주선의 손상 또는 제어 상실을 나타낼 가능성이 있는 경우, 우주선의 보존이 최우선 사항이며, 중요하지 않은 과학 기기 등이 셧다운되고 중요한 기능만 활성화되는 세이프 모드가 있는데, 이것도 페일세이프의 하나이다.
퓨즈는 과전류가 흐르는 경우 퓨즈 자체가 녹아 파괴됨으로써, 그 이상의 과전류를 멈추어 기판 등의 소손이나 발화를 방지한다. 이 점에서 전기 회로에 퓨즈를 삽입하는 것, 그리고 퓨즈 자체도 일종의 페일세이프라고 할 수 있다.
컴퓨터 시스템이나 조작하고 있는 인간의 불량을 감지하기 위해, 정해진 주기로 정해진 신호를 계속 보내고, 상대측에서 신호 수신이 없을 경우 불량으로 간주하는 시스템을 워치독 타이머나 데드맨 장치라고 부른다.
5. 2. 페일 액티브 작동 방식 (Fail Active Operational)
페일 액티브 작동 방식은 시스템의 어느 부분이 고장 나더라도 허용될 수 있도록 높은 수준의 중복성을 가진 시스템에 설치할 수 있으며, 두 번째 고장을 감지할 수 있다. 이 시점에서 시스템은 스스로 꺼진다(분리, 페일 패시브). 이를 달성하는 한 가지 방법은 세 개의 동일한 시스템을 설치하고 불일치를 감지하는 제어 논리를 갖는 것이다. 이에 대한 예로는 많은 항공기 시스템이 있으며, 그중 관성 항법 장치 및 피토관이 있다.5. 3. 페일세이프 포인트 (Failsafe Point)
냉전 시대에 "페일세이프 포인트"는 미국 전략 공군 사령부 핵 폭격기가 소련 영공 바로 바깥에 위치한 되돌릴 수 없는 지점을 의미하는 용어였다. 공격 명령을 받으면 폭격기는 페일세이프 포인트에 머물면서 두 번째 확인 명령을 기다려야 했다. 명령을 받기 전까지는 폭탄을 장착하거나 더 이상 진격하지 않았다.[16] 이 설계는 미국 지휘 체계의 단일 실패로 인해 핵전쟁이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이었다. 이 용어는 1962년 소설 ''페일-세이프''의 출판과 함께 미국 대중의 어휘에 들어갔다.6. 한국의 페일 세이프 적용 사례
한국은 여러 분야에서 페일 세이프 원칙을 적용하여 안전을 강화하고 있다.
철도 분야에서는 철도 차량의 브레이크가 고장 났을 때 비상 제동이 걸리도록 설계되어 있다. 건널목 차단기는 정전 등의 상황에서도 차단 막대가 내려가도록 설계되어 있으며, 철도 신호기는 연동 장치나 궤도 회로, 선로에 이상이 발생하거나 정전이 된 경우 정지 신호를 표시하여 열차의 무단 진입을 방지한다.
6. 1. 철도
철도 차량은 (압축 공기로 작동하는) 브레이크에 고장이 발생한 경우, 비상 제동이 걸리도록 설계하는 것이 페일 세이프가 된다.[23]예를 들어, 자동 공기 브레이크에서는 어떠한 충격으로 차량 간의 연결이 끊어진 경우에 반드시 비상 브레이크가 작동하도록 되어 있다.[23] 열차 관통 브레이크 관에 공기압을 가했을 때 브레이크가 해제되도록 설계되어 있다. 이것에 의해, 연결이 끊어져 배관이 절단된 경우에도 각 차량에 있는 보조 공기 탱크의 압력에 의해 비상 브레이크가 걸린다. 또한 일부 전동차에서는 "비상 브레이크 지령선"이라고 불리는 신호선을 편성 내에 연결하여, 단선 등으로 신호가 끊어지면 비상 브레이크가 작동하도록 설계되어 있다.[23]
건널목의 차단기는 "차단 막대가 올라간 상태"를 유지하기 위해 힘을 가해야 하는 방식으로 설계되어 있으며[18], 이는 페일 세이프가 된다. 이 경우, 정전 등이 발생하여 차단기가 작동하지 않더라도, 중력에 의해 자연스럽게 차단 막대가 내려진 채로 유지되어 건널목 내 진입을 방지하도록 되어 있다.[18]
철도 신호기에서는 연동 장치나 궤도 회로, 선로에 어떠한 이상이 발생한 경우나 정전이 된 경우, 정지 신호(적색 신호)를 표시하도록 설계되어 있어, 무단 진입을 방지한다.[18]
예를 들어 자동 폐색 방식을 채택하고 있는 노선에서는 궤도를 통해 폐색의 종단 측에 있는 송신용 전원에서 신호기 등이 설치되어 있는 수신 측의 궤도 계전기까지 항상 전류가 흐르고 있으며, 이 전류를 수신함으로써 신호는 열차의 진입을 허가한다. 이 일련의 회로를 궤도 회로라고 하며, 회로가 되는 폐색 구간 내에 열차가 재선하면 차륜이 좌우의 레일을 단락시켜 궤도 계전기에 전류가 흐르지 않게 되므로 신호는 정지 신호를 표시한다. 반면에 레일 파손 등 궤도 회로를 구성하는 부분의 고장으로 인해 회로의 전류가 차단되거나 하면 마찬가지로 궤도 계전기에 전류가 흐르지 않게 되므로 신호는 항상 정지 신호를 표시하게 되므로 페일 세이프가 된다.
다만, 도목, 토사 붕괴, 노반 유출 등, 실제로 열차 운행에 피해를 미치는 피해가 발생해도, 레일이 파손되지 않고, 단락도 되지 않는 경우에는 무력하며, 운전사의 육안 확인에만 의존하는 데에도 한계가 있기 때문에, 위험이 예상되는 곳에는 토석류 센서나 감시 카메라를 설치하여 보충하는 경우도 있다.
또한, 신호기의 점등되지 않은 상태는 정지 신호와 같은 효력을 갖는 것으로 정해져 있으며, 이는 소프트웨어 측면에서의 페일 세이프이다.
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