Situation awareness (SA) continues to receive a considerable amount of attention from the ergonomics community given that need for operators to maintain SA is frequently cited as a key to effective and efficient performance. Although complex and dynamic environments such as that of a main control room (MCR) in a nuclear power plant (NPP) are operated by operation teams, and while team situation awareness (TSA) is also cited as an important factor, research is limited to individual SA. However, understanding TSA can provide a window onto the characteristics of team acquisition as well as the performance of a complex skill. Therefore, such knowledge can be valuable in diagnosing team performance successes and failures. Moreover, training and design interventions can target the cognitive underpinnings of team performance, with implications for the design of technological aids to improve team performance. Despite these advantages and the importance of understanding TSA, measures and methods targeting TSA are sparse and fail to address it properly. In this study, an objective TSA measurement method is developed in an effort to understand TSA. First, key considerations for developing a method are derived. Based on these considerations, the proposed method is developed while mainly focusing on the creation of logical connections between team communications and TSA. A speech act coding scheme is also implemented to analyze team communications. To see the feasibility of the method, several experimental studies were performed using operation team’s verbal protocol data who are currently working in NPP. Based on the results showing a high level of correlation between TSA and team performance, it was shown that this method could reasonably infer TSA to a fair extent.
To improve the suggested TSA method and consider the detailed level of TSA, TSA information requirements are derived using goal-means task analysis. By using this method, it was able to consider the actual amount of information which was used to construct each level of TSA and consider the importance of higher level TSA. An improved method went through the same process to check the feasibility and it was shown that the result of the improved method was better than the previous one.
The TSA measurement method was applied to the operation teams working in different MCR environments because it is important to see the effect of newly developed human-system interfaces (HSIs) on operation team’s SA. Although this part of study still requires more experimental case studies, it could be expected that the operation team in an advanced MCR had higher level of TSA and major reasons for the corresponding results could be explained with this method.
Finally, this study covered the development of the framework for deriving critical factors affecting human performance. This framework was originally developed for the derivation of factors which can induce human errors. However, it could be expected that this framework could be further used to identify the factors affecting TSA by considering a relationship between TSA and diagnosis tasks.
To conclude, a method developed in this study was qualitatively analyzed based on the key considerations which were derived at the first phase of this study. It was shown that this method could meet all of the key requirements and it can be expected that this method could be widely applied to the safety-critical system whose operation should be based on teams.
원자력발전소(이하 원전) 주제어실의 운전팀은 발전소의 안정적인 운전 외에도 원전의 사고나 비정상 상태 시 고장진단업무를 수행한다. 이러한 고장진단업무는 발전소의 사고나 고장에 적절히 대처하기 위해 사고의 증상 확인등과 같은 일련의 과정을 수행하는 것이다. 운전팀의 부적절한 고장진단 시 발생하는 인적오류가 작게는 원전 불시정지 유발, 크게는 노심 손상과 같이 심각한 사고 상황을 초래할 수 있으므로 운전팀의 고장진단업무는 원전의 안전성에 직접적으로 귀결되는 중요한 부분이라 할 수 있다. 원전 주제어실 운전팀이 이러한 고장진단업무를 적절히 수행하기 위해서는 복잡하고, 다양한 시스템으로 구성된 원전의 전반적인 상태와 진행상황을 충분히 인식하고 있어야 한다. 즉, 원전의 상태에 대한 운전팀의 상황인식 정도는 고장진단업무를 성공적으로 수행하기 위한 중요한 요소라 할 수 있다. 여러 분야에서 이러한 상황인식의 중요성을 인식하고, 관련 연구를 수행하여왔으나 대부분의 연구는 개인 운전원의 상황인식을 평가하기 위한 연구에 국한되어 있는 실정이다. 하지만 원전과 같은 안전필수시스템이 개인 운전원이 아닌 팀 단위로 운전을 하는 현실로 비추어보았을 때 운전팀이 원전의 전반적인 상태에 대한 인식 정도가 원전의 안전성에 직접적으로 귀결되는 문제라고 할 수 있다.
이에 본 연구에서는 원전 운전팀의 상황인식을 측정할 수 있는 방법론을 개발하고자 하였다. 기존의 상황인식 측정 방법론들을 살펴보면 ‘방법론의 객관성’, ‘결과의 타당성’, ‘결과의 민감도’, ‘방법론의 용이성’등의 문제를 가지고 있는 것으로 파악되었으며, 본 연구에서는 이를 보완 할 수 있는 방법을 제안하고자 하였다. 본 방법론은 운전팀원간의 의사소통을 분석하여 팀 상황인식을 측정하는 것에 기반을 두고 있으며, 이를 개발하기 위해 의사소통과 팀 상황인식 사이를 체계적으로 모델링하였다. 개발 된 모델의 타당성을 평가하기 위해 현재 원전에서 근무하고 있는 운전팀의 의사소통 데이터에 적용해 보았으며, 그 결과 의사소통 분석을 통해 팀 상황인식을 측정이 가능한 것으로 파악되었다. 그러나 결과의 세부적인 분석 결과 개선사항이 도출되었으며, 이를 위해 직무분석 방법론을 적용하였다. 그 결과 실제 상황인식에 사용 된 정보간의 모델링이 가능하였고, 의사소통에 기반 한 방법론의 한계점을 해결할 수 있었다.
이 후 본 방법론을 이용하여 기존 원전 주제어실과 신형 원전 주제어실 운전팀의 상황인식을 평가하고자 하였다. 원전에 컴퓨터 기술이 도입됨에 따라 전산화 절차서, 소프트 제어기와 같이 새로운 인간기기연계가 도입될 예정이다. 그러나 이러한 새로운 인간기기연계들이 실제 운전원들의 수행도에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 평가가 수반되어야 하며, 이를 위해 연구가 진행되고 있다. 그러나 운전팀의 상황인식에 대한 영향이 어떠한지는 평가자의 인터뷰, 관찰 등의 기법에 의존하고 있는 실정이며, 실제 운전팀의 상황인식에 어느 정도의 영향을 미치는지 정량적으로 파악하는 것은 새로운 인간기기연계를 안정적으로 도입할 수 있게 해주는 주요 척도가 될 수 있다. 이를 위해 기존 주제어실 운전팀의 의사소통 자료를 취득하였으며, 현재 우리나라의 신형 주제어실 운전 경험이 전무하므로 새로운 인간기기연계가 적용되어 있는 시뮬레이터 자료를 취득하여 적용하여 보았다. 냉각재 상실 사고 시나리오의 경우 신형 주제어실 운전팀의 상황인식이 더 높은 것으로 평가되었다.
본 연구에서 개발 된 방법론은 실제 원전에서 근무하고 있는 운전팀의 의사소통 자료에 적용해 본 결과 팀 상황인식을 측정할 수 있는 것으로 분석되어 ‘결과의 타당성’과 관련 된 문제를 해결 할 수 있다. 그리고 본 방법론이 운전 이 후 수집 된 의사소통 자료 분석에 기반하고 있기 때문에 평가자의 주관적인 판단이 최소화되고, 이에 ‘방법론의 객관성’과 관련 된 문제를 해결 할 수 있다. 또한 방법론 개발 시 의사소통분류 체계 (Speech act coding scheme)을 적용하였는데, 실제 평가자가 바뀌더라도 쉽게 적용이 가능하여, ‘방법론의 용이성’과 관련 된 문제를 해결 할 수 있다. 마지막으로 기존 및 신형 주제어실에 본 방법론을 적용해 본 결과 설계 환경이 바뀜에 따라 본 방법론이 다른 평가 결과를 제시할 수 있기 때문에 ‘결과의 민감도’ 관련 문제를 해결 할 수 있다. 본 방법론은 개인 운전원이 아닌 팀으로 구성되어 운전이 되어지는 안전필수시스템에 적용이 가능하며, 운전팀의 훈련과정 개선, 인간기기연계 개선, 절차서 개선등에 유용하게 사용될 것으로 판단된다.
