KR100208653B1 - 원자력발전소의 운전원 작업반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력발전소의 각 계통 및 기기의 이상상황을 지시하는 경보들이 발생했을 때, 운전원이 계통의 이상상태를 판단하고 이를 회복시키기 위한 조치를 취할 수 있도록 한 원자력발전소의 운전원 작업반에 관한 것이다. 본 발명의 원자력발전소의 운전원 작업반은 개별경보와 계통사이에 체계적인 계층 구조를 갖는 경보 시스템을 구비한다. 이에 의하면, 운전원이 발생한 경보들로부터 이상이 발생한 계통을 쉽게 인지할 수 있어서 운전원이 스스로 판단하는데 소요되는 노력과 시간, 그리고 예상가능한 판단착오의 가능성이 제거된다. 또한, 경보 시스템과 PID(Process and Instrument Drawing)를 기반으로 제어하는 계통 정보 시스템을 유기적으로 연계시킴으로써 운전원이 발생한 이상상태에 대한 적절한 조치를 취하기 위해 계통을 탐색하는데 소요되는 시간 및 노력이 절감된다.

아울러, 절차서 시스템과 PID를 기반으로 제어하는 계통정보 시스템을 유기적으로 연계시킴으로써, 정상운전절차서 및 비상운전절차서의 각 절차들과 함께 관련된 발전소정보들을 운전원이 제공받을 수 있도록 하고 있으며, 또한 절차 수행결과가 발전소의 계통에 미치는 영향을 운전원이 아무런 조작없이도 제공받을 수 있도록 하고 있다.

Description

원자력발전소의 운전원 작업반

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력발전소의 운전원 작업반의 시스템구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

가 : 경보 시스템 나 : 계통정보 시스템

다 : 절차서 시스템 1 : 경보 제거 및 억제 시스템

2 : 경보 처리 및 도시 시스템 3 : 계통·경보 연계 시스템

4 : 계통경보 지시 키보드 5 : LAN

6 : PID 도시 시스템 7 : 제어 시스템

8 : 절차서 자동추적 시스템 9 : 계통·절차서 연계 시스템

본 발명은 원자력발전소의 운전원 작업반에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 원자력발전소의 각 계통 및 기기의 이상상황을 지시하는 경보들이 발생했을 때, 운전원이 계통의 이상상태를 판단하고 이를 회복시키기 위한 조치를 취할 수 있도록 한 원자력발전소의 운전원 작업반에 관한 것이다.

원자력발전소는 개발 초기부터 방사선을 방출할 수 있는 특성 때문에, 안전을 최상의 가치로 추구하는 개발원칙을 고수하여 왔다. 이러한 원칙 중의 하나는 원자력발전소의 안전과 관련된 모든 기술은 동일 분야 유사한 다른 분야에서 그 기술의 신뢰성이 입증된 것이라야 한다는 입증된 기술(Proven Technology) 원칙이다.

이 원칙이 그 동안 원자력발전소의 안전성을 다른 공학시설에 비해 월등하게 하는데 중요한 역할을 하였다는 데에는 이견이 있을 수 없을 것이다. 그러나, 1980년대부터 입증된 기술의 원칙은 빠르게 진보하는 첨단기술의 적용에 적절히 대응하지 못하는 문제가 있다는 지적이 대두되어 왔다. 특히, 컴퓨터 및 디지탈 제어 기술의 발달, 인간공학 및 인공지능의 발달 등 획기적으로 발전하는 계측제어 기술이 타 분야에는 이미 상용화되어, 화력발전소의 경우에는 이미 1인 운전이 가능하게 되었다. 한편, 원자력발전소의 계측제어는 아직도 1960년대의 아날로그 방식을 벗어나지 못하고 있는 것에 대한 문제점이 강하게 대두되고 있다. 이와 함께, TMI 사고 이후 1000여개가 넘는 경보들, 지시기들 및 제어기들을 이용하여 다양하고 많고 정보를 제공하는 것이, 운전원이 발전소를 안전하게 운전하는데 긍정적인 역할만을 하지는 않음이 밝혀짐으로써, 보다 단순하고 이해하기 쉬운 주제어실을 개발하여야 할 필요성이 점차 증가되고 있다.

이러한 필요성에 따라, 1980년대 이후 ABB-CE의 System 80+, Framatom의 N4, Westinghouse의 AP600, General Electric의 ABWR, 일본의 APWR등과 같은 발전소들에서는 디지탈 감시 및 제어를 기본으로 하는 개선된 주제어실을 설계하고 있거나, 이미 설계가 완료되어 있다. 기존에 개발되고 있거나 개발된 개선된 주 제어실들은 정상운전시 1인이 운전할 수 있도록 마이크로 프로세서를 이용한 자동제어 및 디지탈 제어에 바탕을 두고 있으며, 주제어실의 배치나 각 화면의 구성 등에 인간공학적인 요소를 고려했다는 면에서 공통점을 갖는다.

세계 각국에서 개발되고 있는 개선된 주제어실의 핵심이 되는 S/W들로는, 발전소 현장에서 발생하는 경보들을 효과적으로 처리하여 운전원에게 제시하는 경보처리 및 도시 시스템, 발전소의 운전에 관련된 변수들을 도시하고 이를 바탕으로 발전소를 제어하는 계통정보 도시 및 제어 시스템, 출력 변화시나 사고상황에 대비하여 적절한 운전절차를 안내해 주는 전산화된 운전절차 시스템 등으로 나눌 수 있다.

현재 운전중인 원자력발전소에서 구동되는 경보 시스템은 상황인식에 불필요한 경보를 처리하거나 특별히 운전원이 인지하기 쉬운 형태로 도시해주는 등의 기능이 전혀없으며, 단지 경보들을 공간적으로 고정된 위치에 나열하여 경보가 발생하면 그 경보에 해당하는 경보창이 점멸하도록만 할 뿐이다. 이러한 경보 체계는 운전원이 아무런 조작을 하지 않더라도 발생한 모든 경보를 인지할 수 있다는 장점이 있는 반면에, 다음과 같은 단점이 있다.

1. 안전주입의 발생과 같은 상황에서는 운전원의 인지의 한계를 넘어서는 많은 양의 경보가 발생함으로써, 운전원이 발전소의 상태를 이해하는데 역작용을 한다.

2. 중요한 경보와 중요하지 않은 경보간에 구분이 없어서, 운전원이 발전소의 상태를 올바로 판단하는데 어려움을 초래한다.

이러한 단점들을 보완하기 위하여, 현재 세계 각국에서는 공간적으로 할당된 경보와 CRT를 이용한 가변적이고 계층적인 경보체계를 혼용하여 사용하고 있다. 또한 발생하는 경보들을 적절하게 제거하거나 억제하며, 경보간의 우선순위를 분명히 부여하는 방향으로 나가고 있다. 이러한 예들로서, 일본국 특허공개공보 평6-3482호에서는 개별경보들 자체에 대해서 그 우선순위 등에 의해 일치나 색깔, 크기 등을 달리해서 표시하고, 또한 발생한 경보와 관련된 메세지들도 따로 공간을 할당해 제공하는 경보체계를 개시하고 있으며, 영국 특허공개공보 2272326호에서는 경보 시스템, 계통정보 감시·운전 시스템, 보호 시스템을 3대의 독립적인 마이크로 프로세서를 이용하여 설계한 경보체계를 각각 개시하고 있다.

그러나, 이러한 경보체계들은 경보처리 시스템을 경보 자체에만 국한하여 개발함으로써, 운전원이 경보의 발생을 인지한 후 발전소의 어떤 계통에서 이상이 발생했는지를 판단하여 적절한 조치를 취하는 것은 모두 운전원의 능력에 의존하고 있다. 즉, 운전원은 발생한 경보들로 부터 어떤 계통에 이상이 생겼는지를 판단해야 하고, 그 판단에 따라 적절한 제어를 수행하기 위해 해당 계통에 관한 정보를 직접 탐색해야 하는 부담이 있으며, 현재 발전소에서는 발전소의 기동이나 비상상태시 운전원의 부담과 실수의 가능성을 줄이기 위하여 각종의 절차서를 구비하고, 이러한 절차서에 의해 필요한 운전을 수행하고 있다.

그러나, 책으로 되어 있는(hard copy) 현재의 절차서는 운전원이 안계적으로 수행해야 할 규칙만을 제시해 줄 뿐, 이와 관련된 모든 감시, 판단, 제어는 운전원에게 귀속되어 있다. 따라서, 운전원의 부담을 덜어주고 실수의 가능성을 줄이기 위하여 전산화된 절차서의 필요성이 제기되어, 프랑스의 N4 발전소의 경우에는 전산화된 절차서를 사용하고 있으며, 그외 세계 각국의 개선된 주제어실에서는 각자에게 맞는 전산화된 절차서를 사용하고 있다. 한국에서도 이미 전산화된 절차서가 개발되어, 모의제어반에서 사용되고 있다.

그러나, 이러한 개발 노력들은 절차서의 전산화에만 국한되어짐으로써, 운전원은 절차서의 각 절차 수행시 필요한 요약된 발전소 장보만 제공받도록 되어있다. 따라서, 운전원이 절차수행의 결과로 나타나는 발전소 공정의 변화를 파악하기 위해서는 직접 관련된 해당 계통들에 관한 정보를 탐색해야 하는 부담이 있었다.

결국, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 원자력발전소에서 특정 부분의 고장이나 비정상적인 상황이 발생하여 경보들이 발생했을 때, 운전원이 이들 경보로부터 이상이 발생한 계통을 판단하여 적절한 조치를 취하는 것을 지원할 수 있도록 한 원자력발전소의 운전원 작업반을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 원자력발전소의 기동 및 정지시에 운전원이 발전소를 안전하게 운전하는 것을 지원할 수 있도록 한 원자력 발전소의 운전원 작업반을 제공하는데 있다.

전술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 운전원 작업반은 개별경보와 계통사이에 체계적인 계층 구조를 갖는 경보 시스템을 구비한다. 이에 의하면, 운전원이 발생한 경보들로부터 이상이 발생한 계통을 쉽게 인지할 수 있어서 운전원이 스스로 판단하는데 소요되는 노력과 시간, 예상가능한 판단착오의 가능성이 제거된다. 또한, 경보 세스템과 PD(Process and Instrument Drawing)를 기반으로 제어하는 계통정보 유기적으로 연계시킴으로써, 운전원이 발생한 이상상태에 대한 적절한 조치를 취하기 위해 계통을 탐색하는데 소요되는 시간 및 노력이 절감된다. 아울러, 절차서 시스템과 PID를 기반으로 제어하는 계통정보 시스템을 유기적으로 연계시킴으로써, 정상운전절차서 및 비상운전절차서의 각 절차들과 함께 관련된 발전소정보들을 운전원이 제공받을 수 있도록 하고 있으며, 또한 절차 수행 결과가 발전소의 계통에 미치는 영향을 운전원이 아무런 조작없이도 제공받을 수 있도록 하고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력발전소의 운전원 작업반의 시스템구성도이다. 제1도에서 보듯이, 본 발명에 따른 원자력발전소의 운전원 작업반은 크게 경보 시스템(가), 계통정보 시스템(나) 및 절차서 시스템(다)과, 전기 경보 시스템(가)과 계통정보 시스템(나)을 연계시키는 계통·경보 연계 시스템(3) 및 계통정보 시스템(나)과 절차서 시스템(다)를 연계시키는 계통·절차서 연계 시스템(9)으로 구성되며, 전기 각 시스템은 3대의 컴퓨터에 내장되어 LAN(5)에 의해 상호 연결된다. 한편, 경보 시스템(가)은 경보 제거 및 억제 시스템(1) 및 경보 처리 및 도시 시스템(2)을 구비하며, 계통 정보 시스템(나)은 PID 도시 시스템(6) 및 제어 시스템(7)을 구비하며, 절차서 시스템(다)은 절차서 자동추적 시스템(8)을 구비한다.

경보 시스템(가)은 경보들을 중요도에 따라 우선순위를 부여하여 모니터를 통해 운전원에게 도시하며 이러한 우선순위는 경보의 중요성에 따라 긴급경보, 경고수준경보, 부수적경보로 나뉠 수가 있다. 한편, 경보 시스템(가)이 내장되어 있는 컴퓨터는 복수개, 예를 들어 64개의 단추를 갖는 계통경보 지시 키보드(4)를 구비하는데, 이 64개의 단추들은 원자력발전소의 각 계통들과 대응된다. 이 단추들은 계통이상의 심각성에 따라, 예를 들어 적색, 주황색, 노란색의 색상을 갖고 점멸하고, 운전원은 이 단추들의 점멸을 통해 특정 계통의 이상여부를 알 수 있다. 이러한 색상은 각 계통 내에 속하는 경보의 발생정도에 따라 특별한 논리적 관계에 의해 결정된다. 이렇게 단추들이 점멸할 때 운전원이 점멸하고 있는 단추를 누르면, 경보 시스템(가)과 LAN(5)으로 연결되어 있는 계통정보 시스템(나)이 구동하여 해당 계통의 PID를 제공한다. 이 PID상에는 현재 경보가 발생한 부분이 적색으로 표시되어 운전원이 해당 계통 내에서 어느 부분에 이상이 발생하였는지를 쉽게 알 수 있으며, 운전원은 이 PID를 기반으로 필요한 회복조치를 취할 수 있다.

절차서 시스템(다)은 정상운전절차서 및 비상운전절차서를 각 단계별로 운전원에게 전산화된 형식으로 제공해 준다. 즉, 각 절차의 조건들이 만족되는지의 여부를 실시간으로 받아들이는 데이타들을 이용해 검사한 후, 이 결과에 따라 필요한 조치들이 자동적으로 수행되도록 되어 있다. 나아가, 절차서 시스템(다)은 운전원이 자동 수행을 원하지 않을 때에는 언제든지 개입할 수 있도록 모니터 하단에 '자동'과 '수동'의 선택 스위치가 구비되어 있다. 또한, 각 절차의 조건 판단에 필요한 발전소 정보는 요약된 형식으로 운전원에게 제공되고, 운전원에 의한 수동 수행이 가능한 절차의 경우에는 LAN(5)으로 연결되어 있는 계통 정보 시스템(나)이 구동하여 관련 계통의 PID를 자동적으로 제공해 준다.

전술한 구성으로 이루어진 본 발명의 원자력발전소의 운전원 작업반에서, 발전소 현장에서 발생한 경보들은 먼저 경보제거 및 억제 시스템(1)을 통해 상황 인식에 불필요하거나 운전원에게 제시할 필요가 없는 경보들이 제거된다. 이렇게 하여 남은 경보들은 경보 처리 및 도시 시스템(2)에 의해 긴급경보, 경고수준 경보, 부수적경보중 하나의 순위를 부여받게 되고, 이렇게 우선순위가 부여된 경보들은 운전원이 이해하기 쉬운 형태로 모니터 상에 도시된다. 또한, 우선순위가 부여된 경보들은 경보·계통간의 계층구조에 의해 다음과 같은 방법에 따라, 계통정보 지시 키보드(4)의 64개의 단추들을 점멸하게 된다.

(1) 해당 계통에 속한 경보들 중 하나 이상의 긴급경보가 발생하면, 그 계통에 해당하는 단추는 적색으로 점멸한다.

(2) 해당 계통에 속한 경보들 중 하나 이상의 경고수준경보가 발생하면, 그 계통에 해당하는 단추는 주황색으로 점멸한다.

(3) 해당 계통에 속한 경보들 중 하나 이상의 부수적경보가 발생하면, 그 계통에 해당하는 단추는 노란색으로 점멸한다.

종래의 경보 처리 및 도시 시스템을 사용하는 운전원이라면 우선 어느 계통에서 이상이 발생했는가를 발생한 경보들로부터 판단해야 하는데, 소수의 경보들이 발생했다면 큰 문제가 아니지만 다수의 경보들이 발생한 경우에는 어느 계통에 어느 정도의 이상이 생겼는가를 인지하는 것은 용이한 일이 아니다. 그러나, 본 발명에서는 운전원은 계통경보 지시 키보드(4)에서 점멸하는 경보만을 주시하면 된다. 운전원이 점멸하고 있는 단추를 누르면, LAN(5)을 이용한 계통·경보 연계 시스템(3)에 의해 입력된 정보가 옆에 위치한 컴퓨터에 내장되어 있는 PID 도시 시스템(6)으로 전달되어, 그 계통에 해당하는 PID가 도시된다. 도시되는 PID에는 경보가 발생한 부분이 적색으로 표시됨으로써, 운전원은 해당 계통의 어느 부분에서 이상이 발생했는지를 쉽게 알 수 있으며, 운전원은 이 PID상에서 제어 시스템(7)을 이용하여 필요한 제어를 수행하면 된다.

한편, 원자력발전소의 기동 및 정지시에는, 절차서 자동추적 시스템(8)에 의해 전산화된 절차서의 각 단계가 운전원에게 텍스트와 그래픽 형식으로 제공된다. 즉, 전체적인 절차의 흐름은 운전원의 신속한 돕기 위해 흐름도 형식을 이용해 표시하며, 각 절차와 관련된 구체적인 발전소 상태 정보와 조치 사항은 텍스트 형식으로 표시된다. 그리고, 이 시스템(8)은 발전소 상태 정보를 이용해 각 절차의 조건 만족 여부를 자동적으로 판단하여, 운전원의 승인하에 필요한 제어 조작을 자동 수행하도록 설계될 수 있다.

또한, 운전원이 절차서 자동추적 시스템(8)과는 독립적으로 각 절차의 조건들을 판단할 수 있도록 관련 정보들을 막대 그래프와 추이 그래프 형식으로 표시함으로써, 운전원으로 하여금 시스템의 판단에만 의존하지 않고 자기의 의사 결정능력을 최대한 활용할 수 있도록 하고 있다. 그리고, 운전원에 의한 수동 수행이 가능한 절차의 경우에는 LAN(5)을 이용한 계통·절차서 연계 시스템(9)에 의해 해당 절차와 관련된 계통 명칭이 옆에 위치한 컴퓨터에 내장되어 있는 PID 도시 시스템(6)으로 전달되어 그 계통에 해당하는 PID가 자동적으로 도시된다.

따라서, 운전원이 의사결정에 따라 자동 수행이 아닌 수동 수행이 필요하다고 생각되는 경우에는 이 PID상에서 제어 시스템(7)을 이용하여 필요한 제어를 수행하면 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 원자력발전소의 운전원 작업반에 따르면, 다음과 같은 효과가 발휘될 수 있다.

(1) 경보들과 계통들이 계층적인 구조를 갖고 자동으로 이상이 발생한 계통을 나타내어줌으로써, 운전원이 보다 쉽게 이상이 발생한 계통을 찾을 수 있을 뿐만 아니라, 운전원의 판단 착오도 예방할 수 있다.

(2) 경보와 PID가 유기적으로 연계되어 있어서 운전원이 경보가 발생한 상황에서 필요한 회복조치를 하기 위해, 관련 PID를 탐색해야 하는 노력 및 시간을 절약할 수 있다.

(3) 운전절차의 전산화 및 제어의 자동화를 통해 운전원이 겪는 절차 수행중의 신체적·정신적 부담을 경감시키며 이로 인해 오류도 줄일 수 있다.

(4) 절차서와 PID가 유기적으로 연계되어 있어, 운전원이 절차 수행중에 필요한 수동 조작을 하기 위해 관련 PID를 탐색해야 하는 노력 및 시간을 절약할 수 있다.

(5) 전술한 (1)항에서 (4)항까지의 효과는 초보적인 운전원이라도 숙련된 운전원과 같이 쉽게 발전소를 이해하고 제어할 수 있도록 한다.

(6) 이러한 판단 착오의 예방과 시간 및 노력의 절감은 발전소의 경제성 및 안정성 및 안정성을 증진시킬 수 있는데, 이는 판단착오에 의해 자칫 보다 심각한 상황으로 발전소를 유도할 수 있으며, 회복에 많은 시간을 소요하여 기기 성능의 상실 등을 유발할 수 있기 때문이다.

이상에서 상세히 설명하였듯이, 본 발명은 원자력발전소의 각 계통 및 기기의 이상상황을 지시하는 경보들이 발생했을 때, 운전원이 계통의 이상상태를 판단하고 이를 회복시키기 위한 조치를 취할 수 있도록 한 원자력발전소의 운전원 작업반을 제공한다.

Claims (5)

1. (i) 원자력 발전소의 계통 및 개별경보에 의해 발생되는 경보 사이에 우선순위를 부여하는 단추의 점멸을 통해, 여러 경보들의 체계적인 계층 구조를 갖게 하기 위한 복수개의 단추를 가지는 경보시스템 (ii) PID(process and instrumentation diagram)를 도시하기 위한 계통정보 시스템 (iii) 절차서 시스템 (iv) 전기 경보시스템과 계통정보 시스템을 연계시키는 계통·경보 연계 시스템 및, (v) 전기 계통정보 시스템과 절차서 시스템을 연계시키는 계통·절차서 연계 시스템을 포함하는 원자력 발전소의 운전원 작업반.
2. 제1항에 있어서, 경보 시스템은 단계적인 계통의 이상을 색상에 의한 점멸 방식으로 나타내는 키보드를 구비한 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 운전원 작업반.
3. 제2항에 있어서, 경보 처리를 담당하는 컴퓨터와 PID의 도시 및 제어를 담당하는 컴퓨터가 LAN으로 연결되어 있어, 계통의 이상유무 및 이와 관련된 PID가 서로 유기적으로 연계된 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 운전원 작업반.
4. 제3항에 있어서, 운전원이 인지하기 용이하도록 PID상에 경보가 발생한 부분이 표시되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 운전원 작업반.
5. 제4항에 있어서, 절차서 자동추적을 담당하는 컴퓨터와 PID의 도시 및 제어를 담당하는 컴퓨터가 LAN으로 연결되어 있어, 수동 수행이 가능한 운전절차와 이와 관련된 PID가 서로 유기적으로 연계되어 있는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 운전원 작업반.