시스템이 고성능화 되고 그 기능이 향상됨에 따라 사용 환경에서의 높은 신뢰성 (reliability) 및 가용성 (availability)이 중요시 된다. 신뢰성과 가용성을 높이기 위해서는 시스템이 이상 상태에서도 계속 동작을 할 수 있도록 하는 고장 허용 기능이 필수적이다. 본 고에서는 고속 병렬컴퓨터 시스템 개발에서 시스템 구조에 알맞은 고장 허용 기능 구현을 위해 상용 고장 허용 기술 중심으로 이에 구현된 기능을 알아 보고, 그 중 밀 결합 시스템의 고장 복구 기법을 살펴보았다.
클러스터 시스템의 규모가 커짐에 따라 소프트웨어 분산공유메모리 시스템의 고장 발생 확률은 점차 증가하고 있다. 그래서 최근에는 소프트웨어 분산공유메모리 시스템에 고장 허용 기능을 추가하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 연구의 초점은 소프트웨어 분산공유메모리 시스템이 정상 실행을 하는 동안 고장 허용 기능을 추가로 지원하면서 발생하는 오버헤드를 줄이는데 있다. 본 논문은 고장 허용 기능을 위해 원격 로깅 기법을 사용하는 소프트웨어 분산공유메모리 시스템에서 로그를 이용함으로써 전체적인 성능 향상을 기대한다.
본 논문에서는 ATM 스위칭 시스템에서 사용되는 다단계 상호연결망(MIN)에서의 고장 허용 멀티캐스팅 알고리즘을 제안하고 그 신뢰도에 대해 분석한다. 멀티미디어 통신 서비스를 효율적으로 제공하기 위해서, 멀티캐스트는 ATM 스위칭 시스템에서 중요한 기능 중 하나이다. 또한, 고장에 취약한 MIN에서 고장 허용하는 것을 필수적인 요소이다. 제안된 알고리즘은 MIN에서 다수의 스위칭 소자의 고장을 허용하며, 멀티캐스트 목적지들을 표현하기 위해 큐브 부호화 방식을 사용한다. 이 알고리즘은 고장난 MIN에서 임의의 멀티캐스트 패킷을 두 번 순환시킴으로써 고장을 우회하면서 그 패킷의 목적지들로 라우팅을 한다. 그리고, 시스템의 신뢰도 측면에서 알고리즘의 고장 허용 능력을 기존의 알고리즘과 비교하여 분석한다.
소프트웨어 기반의 고장허용이란 장비의 일부분에 소프트웨어 고장이 발생하더라도 허용할 수 있도록 장비를 설계하는 것을 의미힌다. 고장허용을 위한 설계 방법은 크게 하드웨어 기반 고장허용 설계 방법과 소프트웨어 기반 고장허용 설계 방법이 있으며, 시스템의 특징에 따라 적절한 방법의 고장허용 설계 방법 선택이 필요하다. 본 논문에서는 하드웨어적으로 이중화로 구성된 비행조종컴퓨터의 소프트웨어 기반 고장허용 설계 기법에 대하여 기술하였다. 소프트웨어 기반의 고장허용 설계를 위하여 소프트웨어 고장을 분류하고, 고장에 대한 검출 방법을 설계한 후, 고장발생시 복구 방법을 설계하였다. 설계된 방법의 유효성을 확인하기 위하여 전용 소프트웨어 시험 환경을 통해 설계된 소프트웨어 기반 고장허용 설계의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 BLDC 전동기 구동용 인버터의 한 상에서 개방된 형태의 스위치 고장이 발생하여도 구동 시스템의 제어 성능을 유지하기 위한 고장 허용 시스템이 제안되었다. 고장의 확인 방법은 실제 전류와 기준 전류의 오차를 이용하는 방법과 인버터 하단에 전압센서를 추가하는 방법 등 두 가지 형태가 제안되었다. 시스템의 재구성 방법은 고장이 발생한 상을 양방향 스위치에 의해 직류-링크 중성점과 연결하여 4 스위치 구동의 형태로 구성하였다. 제안한 고장 허용 시스템은 짧은 고장 검출 시간과 시스템 토폴로지의 재구성에 의해 고장 발생 후 제어 성능을 빠르게 회복하여 연속적인 시스템 운영이 가능하다. 제안한 고장 허용 시스템의 우수한 성능은 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
소프트웨어 분산공유메모리 시스템의 성능이 높아짐에 따라 최근에는 큰 규모의 클러스터 상에서 사용되는 경우가 많아졌다. 그러나 시스템 규모가 커지면서 고장이 발생하는 가능성도 높아졌다. 시스템의 가용성을 높이기 위하여 고장 허용 기능을 제공하는 분산공유메모리 시스템이 요구되었으며 체크포인팅과 더불어 메시지 로깅에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다. 본 논문에서는 고속의 네트웍을 이용하여 원격 노드의 메모리에 로깅하는 방범과 복구 방법을 제안하고 구현을 통하여 성능을 보인다. 원격 로깅은 디스크 접근을 요구하지 않으므로 오버헤드가 적으며 제한적으로 다중 노드의 고장을 허용한다.
본 논문은 계통연계형 전력변환 장치의 폐루프 제어에 이용되는 전류센서의 고장진단 및 허용운전 기법을 제안한다. 전류 센서에 고장이 발생하면, 정확한 출력전력제어가 불가능해져 품질이 저하될 뿐만 아니라 이에 대한 허용운전이 이루어지지 않으면 전체시스템의 운전을 중지해야 한다. 따라서 실시간 고장진단 및 허용운전 기법이 필요하다. 제안한 기법은 측정된 값과 추정 값의 비교를 통해 고장진단을 하고, 고장발생시 정상 센서에서 측정된 전류 값을 이용하여 허용운전을 한다. 10kW급 3병렬 전력 변환 시스템을 모의한 시뮬레이션을 통해 제안한 기법의 성능을 검증하였다.
자기베어링 시스템은 액츄에이터, 센서, 제어기, 전류앰프 등으로 구성되어 있으며 시스템의 신뢰도는 각 구성 요소의 신뢰도와 구성요소의 상호 작용에 의해 결정된다. 자기 베어링 기술이 현재 보다 많은 분야에 적용되기 위해서는 신뢰도의 향상이 필수적이다. 본 논문에서는 자기베어링에서 사용되는 센서 중 일부가 작동하지 않더라도 시스템이 정상적으로 작동하는 센서 고장 허용 자기 베어링 시스템을 기술하였다.(중략)
이중화 PLC 제어시스템은 높은 유용성과 고장허용을 목표로 사용되고 2채널(1-out-of-Z) 구조로 동기화된 마스터, 스탠바이 시스템으로 PLC의 고장허용 제어를 실현함으로써 기계, 플랜트의 연속운전을 실현하며 데이터 링 크는 마스터와 스탠바이 제어기로 연결되어 있다. 고장허용 제어시스템은 전체 제어시스템에서 최소한의 고장으로 손실을 감소시키고 고장발생시 공정의 연속적인 운전과 시스템의 중단없이 수리 및 점검올 가능하게 하여 생산손실을 최소화하며 전체 시스템에 대하여 신뢰도를 향상시키는것이다.
본 논문에서는 불확실한 비선형 시스템에 대하여 새로운 고장진단 방법을 이용한 고장 허용 제어기를 설계한다. 잔류 신호는 비선형 관측기 구조를 이용하여 얻을 수 있다. 고장 성분은 neuro-fuzzy 근사기로 추정한다. 제안된 고장 허용 제어기는 강인 제어기와 고장 성분을 보상할 수 있는 보상제어기로 구성된다. 여기서 제안된 고장진단 방법은 고장으로 인해 발생되는 보상제어기의 크기로 고장을 진단함으로써 고장 전후의 강인 제어기의 특성을 계속유지 할 수 있게 설계하였다. 본 논문에서 제안한 고장 허용 제어기의 성능은 컴퓨터 모의실험을 통하여 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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