최근 디지털계측제어시스템은 사이버위협에 매우 취약하여 사이버공격에 의해 발전소 안전에 부정적인 영향을 받을 수 있는 실정이다. 따라서 디지털계측제어시스템에 대해 주기적인 사이버보안 위험 평가가 필요하다. 이에 따라 본 논문에서는 테스트베드 구축을 통해 특정 시점에서의 사이버 위협의 침해 가능성 분석, 또는 자체적으로 사이버보안성을 평가할 수 있는 방법에 대해 제안한다. 동 연구에서 제안하는 사이버보안 위험 평가는 자산분석, 테스트베드 구축, 취약점 분석, 위협평가, 위험도분석 및 평가 총 5단계로 구성되며 각 단계의 사이버보안 활동 수행을 통해 디지털계측제어계통의 사이버보안수준이 향상될 것으로 사료된다.
일반 산업체와 화력발전소 계측제어시스템에 널리 사용되고 있는 분산제어시스템(Distributed Control System)을 원자력발전소에 사용하기 위해서는 분산제어시스템의 안전성과 신뢰성의 입증이 선결과제이다. 따라서 새로운 시스템을 시뮬레이션에 의해 구현하고 검증하기 위한 시뮬레이터가 필요하게 되었다. 발전소 전범위 시뮬레이터(full Scope Simulator)를 제작 하기에 앞서 발전소 계통 중에서 소규모계통을 대상으로 부분범위 시뮬레이터(Compact Simulator)를 제작하였다. 개발된 DCS 검증용 시뮬레이터의 시스템은 발전소 제어반을 모의한 소프트 패널, 발전소 프로세스을 모이한 계통 모델링 소프트웨어, 그리고 현재 발전소의 아날로그 제어계통을 대신한 DCS 제어 계통등의 세 개의 계통으로 구성하였다. 개발 제작된 시뮬레이터를 이용하여 원자력 발전소 계측제어시스템에 분산제어시스템 적용을 시뮬레이션을 통햐여 구현하였으며 분산제어시스템의 적용 검증작업은 물론 적용을 위한 설계업부에도 DCS 검증용 시뮬레이터가 효과적으로 사용될 수 있음을 알았다.
본 논문에서는 CDMA 데이터 모뎀을 이용하여 원격에서 다양한 입출력 장치들의 상태를 계측하거나 이들을 제어하는 시스템을 설계하고 개발한다. 그리고 TCP/IP 패킷 통신과 단문자서비스(SMS) 통신방식을 이용하여 공인 IP 주소를 갖지 않는 CDMA 모뎀 장치들을 위한 양방항 데이터 통신 방식을 제안한다. 설계된 원격 제어 및 계측시스템은 DCE로 Telit WM-800 모뎀과 DTE로서 Atmel AT89C51 마이크로컨트롤러를 사용하여 구현되었다. 제어 및 계측 시스템 사용자를 위한 사용자 응용 프로그램, 그리고 디지틀 입출력 장치, AD/DAC, LCD, 및 온습도 센서 등의 펌웨어 구동장치 프로그램은 보다 다양한 종류의 응용을 위하여 각각 Microsoft C 및 Keil C 언어를 사용하여 작성되었다. 본 논문에서 구현된 제어 및 계측 시스템의 실험결과는 실제 실시간 실험을 통해, 설계된 바와 같이 사용자가 원하는 동작을 정확하게 수행하는 것을 확인하였다.
최근 통신 기술의 눈부신 발전과 함께 무선 통신 시스템은 넓고 다양한 영역에서 활용되고 있다. 수중 무선 통신에서 음향 통신 시스템은 기존의 RF에 비해 전송 성능이 우수하여 수중 통신에 다양하게 활용되고 있다. 그러나 음향 통신 시스템은 저속통신, 전송지연 및 제한된 대역폭과 같은 문제점이 있으며, 이러한 음향 통신 시스템의 문제점을 개선하기 위해 수중 가시광 통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 효과적인 수중 가시광 통신을 위해 ASK변조를 이용한 수중 가시광 통신을 제안하였다.
원전 디지털 계측제어시스템에서 공통원인고장(Common cause failure)의 발생 가능성이 증가함에 따라 이를 방지하기 위해 프로그래머블 논리소자(Field Programmable Gate Array)를 이용한 제어기가 개발되어 활용되고 있다. 그러나, FPGA-기반의 제어기를 구현하는데 사용되는 하드웨어 기술 언어는 그래픽 언어를 이용한 PLC 기반의 개발을 하던 대부분의 원전 계측제어 엔지니어에게 친숙하지 않아 제어기의 구현에 어려움이 있다. 따라서 엔지니어에게 친숙한 그래픽 언어를 이용하여 FPGA 용 제어 프로그램을 작성할 수 있는 통합개발환경이 필요하다. 본 논문에서 구현한 VerilogLinker 는 제어프로그램의 개발을 위한 통합개발환경의 일부로 통합개발환경을 이용한 제어 프로그램의 개발과정 중에서 생성된 Verilog 파일을 FPGA 공급자가 제공하는 상용 소프트웨어인 Libero SoC 와 연결하는 기능을 제공한다.
원전에서 사용되는 계측제어계통 기기들의 국산화를 위하여 수행중인 KNICS 사업의 개발내용을 요약하였다. 본 연구개발은 계측제어계통 구성의 근간이 되는 핵심 기기를 PLC와 DCS로 선정하여 국산화하고, 이를 기반으로 원전에서 요구되는 각종 보호계통, 제어계통 및 감시계통 캐비닛을 개발한다. 원전 적용시 필수적으로 거쳐야 하는 인허가 획득을 위하여 개발요건 수립에서부터 기기검증에 이르기까지 체계적인 계획하에 개발을 추진중에 있으며, 개발결과는 국내 후속원전 건설 및 기존 원전의 기기교체 시 사용가능할 것으로 기대한다.
원자제어제용 계측회로 및 제어장치를 이해하기 위해서는 원자로내의 중성자선속이 노의 반응도에 따라 시간적으로 어떻게 변하는가를 알 필요가 있다. 1개의 핵분열에서 평균 2.5개의 중성자가 방출하는데 그중 다음의 핵분열에 기여하는 중성자수를 Effective multiplication factor(실효증배계수) Keff라고 한다. 그런데 2.5개의 중성자가 모두 순간적으로 방출되는것은 아니며 약 0.7%의 분열 생성물은 약간 늦어서 방출한다. 이러한 누발 중성자는 분열생성물의 반감기에 따라 몇 개의 군으로 나누어 지지만 간단히 하기 위하여 한 개의 군으로 평균하여 생각하기로 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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