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원전 디지털 원자로보호계통 소프트웨어 안전보증 패러다임 적용 및 분석
권기춘(Kee-Choon Kwon),이장수(Jang-Soo Lee),지은경(Eunkyoung Jee) 한국정보과학회 2017 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.23 No.6
원자력발전소 안전-필수 소프트웨어를 개발하고 검증 및 확인을 수행하여 규제기관으로부터 인허가를 받기 위하여 단순하게 문서를 읽고 검토해서는 개발, 구현 및 검증활동에 대한 신뢰성과 안전성 확보에 대하여 정확하게 판단하기가 쉽지 않다. 따라서 이러한 활동, 특히 안전보증 활동이 소프트웨어 결함이 허용 가능한 수준인지 판단하기 위한 체계적인 평가기술이 필요하다. 본 연구에서는 원전 디지털 원자로보호계통의 비교논리 프로세서와 동시논리 프로세서를 대상으로 제작자가 수행한 개발 및 검증 결과물의 수준과 깊이를 평가하기 위해 안전진술(Safety case) 방법론을 적용하고 그 결과를 분석한다. 안전진술 방법론 적용으로 기존의 안전입증 방법을 효과적으로 보완할 수 있음을 확인하였다. In the verification and validation procedures regarding the safety-critical software of nuclear power plants for the attainment of the requisite license from the regulatory body, it is difficult to judge the safety and dependability of the development, implementation, and validation activities through a simple reading and review of the documentation. Therefore, these activities, especially safety assurance activities, require systematic evaluation techniques to determine that software faults are acceptable level. In this study, a safety case methodology is applied in an assessment of the level and depth of the results of the development and validation of a manufacturer in its targeting of the bistable processor of a digital reactor protection system, and the evaluation results are analyzed. This study confirms the possibility of an effective supplementation of the existing safety demonstration method through the application of the employed safety case methodology.
권기춘(Kee-Choon Kwon),김진형(Jin-Hyung Kim) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지(B) Vol.24 No.12
원자력발전소와 같이 복잡한 시스템에서 사고상태를 조기에 진단하여 적절한 운전조치를 취하는 것이 필요하다. 원자력발전소에서 사고가 발생하면 주요변수 및 기기의 증상패턴에 따라 사고유형을 패턴으로 표시할 수 있으며, 이 패턴을 인식함으로써 사고의 종류를 진단할 수 있다. 따라서 시간적인 특성과 공간적인 특성을 효과적으로 모델링할 수 있는 이중 확률 모델인 HMM (Hidden Markov Model)을 적용할 수 있게 된다. 학습용 데이터는 시험용 시뮬레이터로부터 획득하여 자기조직화지도를 이용하여 벡터양자화된다. 각 사고에 대해서 학습에 의하여 하나의 모델이 생성되며, 학습은 최대확률 파라미터 추정 방법을 사용하는데, Forward-Backward 알고리즘과 Baum-Welch 재추정 알고리즘을 이용한다. 진단은 주어진 입력패턴에 내해서 가장 큰 확률 값을 가지는 모델로 결정하며, Viterbi 알고리즘으로 각 모델에 대해 최적의 경로를 구한 다음, 최적 경로에 따른 확률을 구한다. HMM을 이용한 사고진단시스템은 left-to-right 모델을 사용하였으며, 8개의 사고와 정상상태를 진단하기 위하여 22개의 입력변수를 사용하였다. 모의 실험에서 8개의 사고유형 모두 정확하게 진단하였으며,입력패턴이 센서의 오류, 일부 기기의 오동작등으로 하나의 변수값이 부정확한 경우에도 거의 정확하게 진단하였다. Classification of the types of accidents at an early stage of an accident in nuclear power plants is crucial for proper action selection. A plant accident can be classified by its symptom patterns related to the principal variables and operating status of major equipment. The Hidden Markov Model (HMM), a double stochastic process enables modeling of, not only spatial phenomena, but also time scale distances. The training data from a test nuclear simulator are vector quantized by the Self-Organizing Map, an unsupervised artificial neural network clustering algorithm. The HMM is created for each accident from a set of training data which are the result of vector quantization The HMM is trained by the maximum-likelihood estimation method which uses a forward-backward algorithm and a Baum-Welch re-estimation algorithm. The accident diagnosis is decided by calculating which model has the highest probability for given test data. The optimal path for each model at the given observation is found by the Viterbi algorithm, the probability of optimal path is then calculated. The system uses a left-to-right model including 6 states and 22 input variables to classify 8 types of accidents and a normal state. The simulation results show that the proposed system identifies the accident types correctly. It is also shown that the diagnosis is performed well for incomplete input observation caused by sensor fault or malfunction of certain equipment.
HAZOP을 이용한 안전등급 제어기기 운영체제의 안전성분석
이영준(Young-Jun Lee),권기춘(Kee-Choon Kwon),이장수(Jang-Soo Lee),김장열(Jang-Yeol Kim),차경호(Kyung-Ho Cha),천세우(Se-Woo Cheon) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.2Ⅰ
본 논문은 안전등급 제어기기(Programmable Logic Controller)에서 동작하는 실시간 운영 체제의 안전성을 요구사항 단계에서 평가할 수 있는 검토항목을 개발하고 HAZOP(Hazard and Operability) 을 이용하여 현재 개발중인 PLC 운영체제에 적용한 경험을 기술한다. HAZOP 은 화학공장과 같은 산업에서 안전성을 평가하기 위한 방법으로 사용했던 방법론이다. 원자력발전소에 적용하기 위해 운영체제가 갖추어야 할 안전성 요건은 NUREG-0800의 BTP-14(Branch Technical Position)의 소프트웨어 기능특성 및 공정특성에 기술되어 있다. 이러한 기능적인 특성을 정확도, 신뢰성, 타이밍/사이징, 기능성, 강인성, 보안성 항목으로 나누고 세부적인 검토리스트를 만들어 HAZOP을 적용하여 평가하였다.
Sequence Diagram을 이용한 안전등급 PLC 운영체제의 인터페이스 설계
이영준(Young-Jun Lee),권기춘(Kee-Choon Kwon),이장수(Jang-Soo Lee),김장열(Jang-Yeol Kim),차경호(Kyung-Ho Cha),천세우(Se-Woo Cheon),손한성(Han-Seong Son) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.1
본 논문은 Sequence Diagram을 이용한 안전등급 PLC(Safety-Grade Programmable Logic Controller) 운영체제의 인터페이스 설계명세를 기술한다. 원자력발전소에 사용하기 위한 안전 소프트웨어(Safety Software)의 규제기준인 Reg. Guide 는 IEEE Std 1016, IEEE Std 1016.1 의 설계명세서 작성표준에 따라 작성하도록 요구하며, 이러한 규제기준과 기술표준을 안전등급 PLC를 위한 운영체제 소프트웨어의 설계명세서도 만족해야 한다. 특히 운영체제와 외부 장치들 사이의 인터페이스를 위해 실시간 특성의 표현에 장점을 갖는 Sequence Diagram을 적용함으로써 운영체제의 인터페이스에 대한 정확성, 완전성, 그리고 일관성을 향상시킬 수 있었다.
김정택,이정운,박재창,권기춘,류승필,Kim, Jung-Taek,Lee, Jung-Woon,Park, Jae-Chang,Kwon, Kee-Choon,Lyu, Sung-Pil 한국정보기술전략혁신학회 2002 情報學硏究 Vol.5 No.2
원자력발전소에서 경보가 발생하면 운전원이 세부원인을 파악하고 그에 맞는 조치를 취해야한다. 세부원인을 파악하기 위해서는 운전원의 경험, 경보절차서, 경보논리도면 등을 참조하는데, 경보절차서에는 관련원인이 여러개 있을 수 있으므로 이런 경우에 논리도면을 참조하게 된다. 그러나 수백 페이지이상 되는 논리도면을 보면서 경보논리의 상태 및 원인을 추적하는 것은 매우 힘들다. 이 연구에서는 논리도면을 전산화하여 온라인으로 경보발생 시 해당경보의 상세원인을 추적하여 화면에 표시하는 시스템을 제안한다.