본 해설에서는 필자가 참여한 여러해에 걸쳐 수행된 실시간 차량시뮬레이션 및 운전시뮬레이터 연구프로젝트를 토대로 운전시뮬레이터의 역사적 배경, 구성 및 기술현황을 알아보고, 이의 응용분야를 소개하고자 한다. 차량의 새부품 개발에서부터 위급한 상황에서의 운전자 반응연구까지 폭 넓은 분야의 시험을 효과적이고 경제적으로 수행할 수 있는 운전시뮬레이터는 신차의 개발비용 및 시간절감 효과를 가져오는 차량시스템 개발의 종합적인 도구로써 그 위치를 공고히 해가고 있어, 우리나라에서도 그 중요성 및 필요성이 어느 때보다도 크다. 운전시뮬레이터는 재현하는 큐의 현실감 정도에 따라 제작비용의 차이가 매우 크기 때문에, 적용분야에 따른 필요한 큐를 상세히 검토하여야 한다.
원자력 발전소 시뮬레이터는 고도의 안전성과 정밀성을 바탕으로 운전원이 실제 상황과 동일한 환경하에서 실습할 수 있도록 모의 훈련장치로서 발전소 운전원 운전능력 배양, 운전절차서 검증 및 개발, 제어기법 사전 점검 및 안전도 분석, 운전방법 개선 등을 가능케 하고 있다. TMI 사고이후 원자력발전소 시뮬레이터의 중요성이 강조되어 운전원 훈련의 필수요건으로 추가되고 있으며, NRC 등에 의해 인허가된 시뮬레이터를 운전원 시험 (RO, SRO 시험)에 사용토록 하고 있다. 우리나라에서는 아직 인허가를 요구하고 있지 않지만 조만간 시뮬레이터에 대한 규제가 예상되고 있다. 그러나 현재 시뮬레이터에 대한 규제요건 분석이 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 이를 위해 본 논문에서는 시뮬레이터에 대한 미국 등 외국의 규제 방침, 기준 및 요건 등을 분석하고 있으며, 향후 기존 시뮬레이터 개정 및 신규 시뮬레이터 개발시 규제요건 만족에 상당한 도움을 줄 수 있을 것이다.
장애인 운전 지원센터는 지역별 편차가 심하고 인력 부족 등의 문제로 배우고자 하는 장애인의 수요를 충족하지 못하고 있는 상황이다. 본 논문에서는 시뮬레이터를 활용하여 가상현실을 통한 장애인 운전 교육 시뮬레이터 모델을 제안한다. 가상현실 기법을 활용하여 시뮬레이터를 구성하고 운전 교육데이터를 시뮬레이터에 적용하여 모델을 구성하였다. 실질적인 교육내용을 기준으로 프로세스를 구성하였으며, 제안 모델을 활용하면 운전 교육이 어려운 중증장애인들도 시뮬레이터를 통한 간접적인 운전을 경험함으로써 삶의 질 또한 향상되는 것을 기대할 수 있다.
한전 전력연구원은 기준 발전소 시뮬레이터가 없는 고리1호기 원자력발전소의 현황을 고려하여 주제 어실은 없지만 고리1호기의 운전특성을 나타내는 전범위 시뮬레이터개발의 1단계로서 강사 및 운전원 모니터에 나타나는 Soft Panel 만으로 운전훈련이 가능 하도록 하는데 목표를 두고 원자력발전소 운 전원 훈련용 시뮬레이터를 개발 하였다. 본 논문에서는 상기의 개발내용 중에서 시뮬레이션 시스템 구성, 컴퓨터별 주요기능, 강사제어 프로그램, 운전원제어 프로그램, Simulation Diagram 화면, Soft Panel 화면, 시뮬레이터 연동 등에 대한 내용을 기술하고자 한다.
발전소 운전원 훈련용 시뮬레이터는 중앙제어실(MCR:Main Control Room) 운전원의 운전결과가 실시간 운영체계하에 발전소 프로세스 모델 및 컴퓨터 시스템과 통합되어 실제 발전소와 같은 반응을 운전원에게 제공하여야 한다. 따라서 시뮬레이터에는 프로세스의 동특성 이외에도 제어시스템의 모델링 및 운전원과 인터페이스되는 제어기들이 실제적으로 구성되어야하며, 이들 제어기와 컴퓨터시스템간 다양한 입력간의 통신 및 동기(Synchronization)가 중요하다. 본 논문에서는 원자력 발전소 시뮬레이터에서 쓰이는 지능형 계기(Intelligent Type Instrument)로 분류된 기기를 살펴보고 시뮬레이션을 위해 개발 구현된 방법들을 기술하고자한다.
고리 1호기 운전원 교육용 가상 시뮬레이터 개발은 고리 1,2호기 운전원, 특히 시뮬레이터가 없는 고리 1호기 운전원의 시뮬레이터 실습효과를 향상시키고 규제기관의 규제요건 충족 및 신입사원 등의 계통교육을 효과적으로 수행하는데 그 목적이 있다 현재 1단계가종료된 상태로 현재까지 개발된 범위는 고리 1호기를 기준발전소로 하여 전 범위 시뮬레이터 모델과 동일한 구조와 기능을 갖는 원자로심, 열수력 계통 및 CVCS등 주요 계통을 개발하였으며, 이들 계통을 제어하기 위한 강사조작용 소프트웨어, Sim Diagram Soft Panel 등이 개발되었다. 고리 1호기 가상 시뮬레이터를 개발함으로 기준 발전소 시뮬레이터가 없는 고리1호기 운전원의 교육훈련에 지대하게 효과를 높일 것으로 예상된다.
연구목적 : 본 연구의 목적은 뇌졸중 환자에게 운전 시뮬레이터와 Dynavision 훈련의 효과를 인지 평가와 주행 중 운전수행 능력 평가를 통해 비교하고, 두 가지 훈련방법의 차이에 대한 임상적 근거를 제시하는 것이다. 연구방법 : 본 연구를 위해 뇌졸중 환자 21명을 선정하여 무작위로 운전 시뮬레이터 훈련 집단(N=11)과 Dynavision 훈련 집단(N=10)으로 분류하고 각각 15회기의 훈련을 실시하였다. 대상자들의 주행 중 운전수행 능력 측정을 위해 운전 시뮬레이터 시나리오 시스템 평가를 실시하였고, 인지 능력을 측정하기 위해 DriveABLE Cognitive Assessment Tool(DCAT), Trail Making Test-A, Trail Making Test-B 그리고 Mini Mental State Examination-K 평가를 실시하였다. 결과 : 운전 시뮬레이터 훈련 집단은 모든 인지 능력평가와 대부분 운전수행 능력에서 통계적으로 유의미한 향상이 확인되었다. Dynavision 훈련 집단은 Trail Making Test-A를 제외한 모든 인지 능력 평가와 브레이크 페달 반응시간, 중앙선 침범 평균 시간 및 비율, 차선이탈 비율의 운전수행 능력에서 통계적으로 유의미하게 향상 되었다. 그리고 두 가지 훈련의 변화량은 도로주행평가의 결과 예측 지수와, 충돌사고 및 위험상황 발생 횟수에서 유의미한 차이를 보였으며, 이 변수들의 변화량은 두 가지 훈련방법의 적용 차이에 따라 모든 변수가 20% 이상의 인과적 영향력이 있음이 확인되었다. 결론 : 뇌졸중 환자의 운전훈련 방법으로 운전 시뮬레이터와 Dynavision 훈련은 모두 효과적인 중재방법임을 확인하였다. 특히 운전 시뮬레이터는 뇌졸중 환자의 운전수행 능력 전반을 향상시킬 수 있는 효과적인 훈련이며, Dynavision 훈련과는 20%의 설명력으로 훈련효과의 차이가 확인되었다.
한전은 국가경제 성장에 따라 늘어나는 발전설비에 대한 운영효율의 향상과 고장발생의 예방 사고시 운전원들의 운전능력 배양 등을 목적으로 운영요원 훈련용 시뮬레이터를 국산화 개발하여 운영하고 있다 훈련용 시뮬레이터를 구성하는 시스템들 중 발전소 안전계통과 발전소 감시계통을 시뮬레이션하는 PPC(Plant Processing Computer) 시스템이 있다 VMS(Vibration Monitoring System) 는 PPC의 여러계통들 중 하나로서 발전소의 터빈 발전기 펌프 등의 진동을 감시하는 시스템이다 본 논문에서는 시뮬레이터의 VMS를 개발하기 위해 적용한 시뮬레이tus 모델 알고리즘 그리고 모델에서 계산된 진동값을 PC의 모니터에 나타내는 Display 시스템등에 대해 기술하고자한다.
원자력발전소의 비상운전시에 작업자의 특성을 파악하기 위하여 훈련용 시뮬레이터를 이용한 작업특 성의 실사검토를 수행하였다. 실사는 두개의 비상운전 시나리오에 대하여 2회에 걸쳐 현직 운전원등을 대상으로 수행되었으며, 비디오 촬영 및 재검토(debriefing)와 함께, 운전원 당사자에 대한 면담 및 운전 경험자들의 검토의견을 수집하여 운전작업의 특성을 파악하고자하였다. 본 논문은 연구방법, 주요 과제, 예비분석 결과 등 실사작업에 대한 중간보고를 담고 있다.
고등기술연구원에서 개발한 중수로형 발전소 시뮬레이션 프로그램을 적용하여 시뮬레이션된 결과를 그래프 및 그래픽 객체를 이용하여 모니터에 디스플레이하며, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 개념을 이용한 사용자와 시뮬레이터 프로그램 사이의 실시간 상호 정보 교환을 위한 프로그램을 X-윈도우 환경에 기초를 두고 있는 SCADA 개념의 그래픽 데이터 프리젠테이션 툴을 이용하여 개발하였다. 시뮬레이터 디스플레이 시스템은 X-윈도우의 그래픽 라이브러리에서 제공하는 기능을 이용하여 사용자에게 시뮬레이션 결과의 정보를 전달하며, 단지 결과를 보는 것에 비하여 사용자의 제어 값을 입력하여 모사를 할 수 있도록 기계와 사용자 사이의 인터페이스를 제공하는 제어 입력 시스템을 개발하고 이를 이용하여 발전소 운전원의 교육 및 발전소 주요 시스템의 운전 상태와 운전 변수들의 감시 및 제어 기능을 제공하도록 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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