KR101865666B1 - 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자로노심보호계통을 구성하는 채널, 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널을 검증하는 시뮬레이션 장치에 있어서, 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 시뮬레이션 모사 신호 생성부, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드, PC용 카드를 통하여 채널 또는 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하는 통신부, 입력된 모사 상태 신호에 대하여 채널 또는 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하고, 결과 신호를 분석하여 채널 또는 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 제어부를 포함하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.

Description

원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템 {Apparatus and System for Simulating Core Protection system software}

본 발명은 원자로노심보호계통을 구성하는 채널, 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널을 검증하는 시뮬레이션 장치에 있어서, 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 시뮬레이션 모사 신호 생성부, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드, PC용 카드를 통하여 채널 또는 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하는 통신부, 입력된 모사 상태 신호에 대하여 채널 또는 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하고, 결과 신호를 분석하여 채널 또는 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 제어부를 포함하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.

원자력 발전은 핵분열 연쇄반응을 통하여 발생한 에너지로 물을 끓여 발생시킨 수증기로 터빈발전기를 돌려 전기를 생산하는 발전을 말한다. 양성자와 중성자로 구성된 원자핵에서, 핵자들을 완전하게 분리하여 자유로운 입자로 만들 때 필요한 에너지가 방출하면서 거대한 에너지가 생성되므로, 이러한 원자력발전은 아주 적은 양의 연료로도 많은 에너지를 얻을 수 있는 가장 적합한 동력원에 해당하며, 전세계의 대부분 나라에서 원자력 발전을 이용하여 전기를 생산하고 있다.

그런데, 원자력 발전의 경우, 원자력의 이용이 매우 큰 위험을 수반하고 있기 때문에, 많은 안전 장치와 고도로 훈련된 전문가의 통제가 반드시 필요하게 된다. 특히, 원자력 발전의 경우, 원자로의 노심을 보호하는 계통을 가장 세심하게 상태를 체크하게 되며, 원자력 발전의 사고가 일어나지 않는 평상시에도 이러한 원자력 발전장치 및 원자력 발전장치에 설치된 감지 장치, 감지 장치를 분석하는 컴퓨팅 장치가 제대로 작동하고 있는지 여부를 확인하여야 한다.

따라서, 원자로노심보호계통은 원자로 중심부의 핵반응도를 감시하고, 과도 상태 발생시 원자로 노심을 보호하기 위해 원자로를 정지하도록 제어하는 계통에 해당한다.

종래의 원자로는 제1 채널 내지 제4 채널를 포함하는 4가지의 채널을 통하여 동시에 여러 상태 신호를 감지하도록 한다. 이 때, 상태 신호에는 원자력 발전기의 원자로에 포함되는 온도, 압력, 회전속도, 유량 등 다양한 원자로의 상태 데이터를 감지하게 된다. 원자력 발전의 경우 안전이 가장 최우선적으로 고려되어야 하기 때문에, 종래의 원자로는 하나의 상태 데이터를 4가지의 컴퓨팅 장치(채널)에 송신하여, 각각의 컴퓨팅 장치에서 상태 데이터의 이상 여부를 판단하도록 하게 된다.

이 때, 원자로의 객관적인 이상 상태 파악을 위하여, 각각의 채널별로 전기적/물리적 독립성을 유지하도록 설계되며, 상태 데이터를 수신하여 동시에 2 이상의 채널이 이상 상황으로 판단하여 트립 신호(Trip)를 발생하는 경우 원자로의 동작을 일시 정지하는 등의 대처 방안을 수행하도록 하고 있다. 이는 채널 자체가 고장이 발생하는 경우 등에 대처하기 위함으로, 제1 채널 내지 제4 채널 중 제1 채널이 고장이 발생하여 이상 상황으로 판단하더라도, 제2 채널 내지 제4 채널이 정상 상황으로 판단하면 원자로의 가동을 중단하지 않도록 하여 불필요한 자원의 낭비를 줄이도록 한다.

한편, 상술한 바와 같이 원자로의 경우 다양한 종류의 상태 데이터를 실시간으로 감지하여 안전을 보장하여야 하며, 한 번의 사고가 발생하는 경우 엄청난 피해가 발생할 수 있기 때문에, 원자로노심보호계통을 개발할 때부터 이상 상태에 발생했을 때 이를 감지하도록 하는 채널이 제대로 작동하는지 여부를 반드시 확인하여야 한다. 따라서, 원자로가 발생하는 신호를 모사하여 채널에 입력하고, 채널이 제대로 된 응답을 하는지 여부를 판단하는 시뮬레이션 장치가 필수불가결하게 된다.

따라서, 이러한 원자로노심보호계통을 구성한 후 원자로노심보호계통을 동작하는 소프트웨어가 제대로 동작하는지 여부를 개발할 때 반드시 검증하여야 하므로, 시뮬레이션 장치를 통하여 원자로노심보호계통의 개발 도중 상태 신호와 동일한 모사 상태 신호를 입력하고, 원자로노심보호계통이 출력하는 내용을 확인하도록 하여야 한다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치의 구성이 개시되어 있다. 시뮬레이션 장치(120)는 원자로노심보호계통의 채널(110)에 모사 상태 신호를 입력하여, 제대로 된 출력 신호가 나오는지 여부를 확인할 수 있다. 이 때, 채널(110)은 원자로노심보호계통에 사용되는 채널일 수도 있으며, 채널에 사용하기 위하여 사용하는 시제품인 개발용 채널일 수도 있다. 따라서, 본 발명의 시뮬레이션 장치는 원자로노심보호계통의 유지보수에도 사용될 수 있으며, 원자로노심보호계통의 개발에도 사용될 수 있다.

한편, 전자 장치는 PC와 PLC로 구성될 수 있다. PC는 산업체, 회사, 가정 등 일반적으로 널리 사용되는 개인용 컴퓨터로, 사용자가 직접 제어하거나 조작이 용이하다. 반면, PLC는 주로 산업현장에서 사용되는 컴퓨팅 장치로, PC에 비하여 내구성이 높고, PC에 적용하는 언어보다 쉬운 언어를 사용하여 연산과 처리속도가 뛰어나다. 이 때, PC와 PC간의 통신, PLC와 PLC간의 통신은 가능하지만, PC와 PLC 간의 통신은 불가능하다.

이 때, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 시뮬레이션 장치(120)는 PC(121)로 구성되어 시뮬레이션 작업을 처리하도록 한다. 그런데, 채널(110)는 PLC(111)로 구성되므로, 시뮬레이션 장치(120)와 채널(110)은 직접적으로 통신이 불가능하게 된다. 따라서, 종래의 시뮬레이션 장치(120)는 PC(121)와 제어기(110)간의 통신을 위하여 시뮬레이션 장치에 별도의 제어기(122)를 두게 된다.

더 구체적으로, 시뮬레이션 장치는 안전 계통의 소프트웨어 개발/검증 단계에서 필요한 타 채널 또는 타 계통의 신호를 시뮬레이션 장치가 직접 모사할 수 없으므로, 시뮬레이션 장치 내부에 신호를 모사하기 위한 제어기(122)를 더 포함하도록 한다.

예를 들어, 시뮬레이션 장치의 PC(121)가 채널(110)에 신호를 송신하는 경우, PC(121)는 HR-SDN 신호를 시뮬레이션 장치의 제어기(122)에 송신한다. 이어, 시뮬레이션 장치의 제어기(122)는 HR-SDN 신호를 HR_SDL 신호로 변환하고, 채널의 PLC(111)에 송신한다. 채널에는 COPP, CCP, CEAP, ITP, MTP 등 다양한 PLC 구성이 포함되어 있으므로, 시뮬레이션 장치에서 송수신되는 신호에 따라서 각각의 PLC에서 처리하도록 한다.

따라서, 시뮬레이션 장치와 채널 사이에 신호를 송수신할 때 불필요한 변환 단계가 더 포함되어 신호의 송수신 시간이 지연되며, 시뮬레이션 장치에 PC 이외의 제어기가 더 포함되므로 시뮬레이션 장치의 부피과 무게가 대형화되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 종래의 시뮬레이션 장치는 HR-SDL 신호를 직접 모사할 수 없어서 PLC를 경유하여 모사하고 있으므로, 통신 속도와 양 등에서 제약이 발생하게 된다. 이 때문에, 시뮬레이션 장치가 채널의 단위 시험을 수행할 때, 일부 결과만을 기록이 가능하거나 시험 기간이 지나치게 많이 소요되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 현장 운영 환경과 동일한 형상으로 시뮬레이션을 진행하는 경우, 각종 설계 기준 사고나 다양한 제어봉의 움직임을 동적으로 모사할 수 없어, 정적 신호만을 모사하는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 종래의 시뮬레이션 장치가 PC와 PLC 사이에 직접 신호를 사용할 수 없음으로 인해 별도의 제어기를 두어 경유하여 신호를 송수신하는 문제점을 해결하기 위하여, PC와 PC 사이에서 직접 신호를 송수신할 수 있는 PC용 카드가 장착된 시뮬레이션 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 원자로노심보호계통을 구성하는 채널, 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널을 검증하는 시뮬레이션 장치에 있어서, 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 시뮬레이션 모사 신호 생성부, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드, 상기 PC용 카드를 통하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 통신부, 입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하고, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부가 원자로 온도, 원자로 압력, 고온관 온도, 펌프 회전 속도, 중성자 정도, 유량, 원자로 제어봉 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부가 램프(Ramp) 신호, 스텝(Step) 신호, 임펄스(Impulse) 신호, 펄스(Pulse) 신호, 정현(Sin) 신호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태의 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부가 실배선 신호 또는 통신 신호를 동적으로 모사하여, 모사 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 PC용 카드가 HR-SDL 통신을 이용하여 PC-PLC간 직접 통신이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 통신부가 상기 채널 또는 상기 개발용 채널을 구성하는 노심보호프로세서(COPP), 제어봉집합체프로세서(CEAP), 채널통신프로세서(CCP), 연계시험프로세서(ITP), 보수시험반(MTP) 중 적어도 어느 하나에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 제어부가 상기 결과 신호를 수신하여, 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 적용되는 소프트웨어의 정상 동작 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 제어부가 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부가 생성한 모사 상태 신호에 대한 기대값을 추출하고, 결과값을 포함하는 결과 신호를 수신하여 상기 기대값과 상기 결과값을 비교 분석하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 제어부가 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 처리하는 현장 발생 신호와 동일한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 매뉴얼 모드 시험부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 제어부가 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 포함하는 다수의 모듈이 각각 처리하는 신호와 동일한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 모듈 시험부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 모듈 시험부가 모듈과 모듈을 연결하는 경로를 경유하도록 모든 테스트 케이스에 대한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 제어부가 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여 운전영역 내 입력에 대하여 정상적인 초기화를 진행하였는지 여부를 판단하는 초기화 시험부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 초기화 시험부가 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 포함하는 노심보호프로세서 또는 제어봉집합체프로세서에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 제어부가 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여, 결과 신호가 포함하는 결과값이 예측 범위에 있는지 여부를 판단하는 사고 상황 시험부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 상기 제어부가 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여, 상기 모사 상태 신호의 송신으로부터 상기 결과 신호의 수신까지 걸린 시간을 측정하는 응답시간 시험부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템은, 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하고, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드를 통하여 상기 모사 상태 신호를 송수신하는 시뮬레이션 장치, 원자로노심보호계통을 구성하는 채널을 포함하고, 상기 채널은, 상기 생성된 모사 상태 신호를 수신하여 결과 신호를 출력하고, 상기 결과 신호를 상기 시뮬레이션 장치에 전송하고, 상기 시뮬레이션 장치는, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 원자로노심보호계통 또는 상기 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템은, 상기 채널이 원자로노심보호계통에 포함되는 채널과 동일한 개발용 채널인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 방법은, 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 단계, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드를 통하여, 원자로노심보호계통을 구성하는 채널 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 단계, 입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하는 단계, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템은, PC용 카드를 장착함으로써 PC에서 PC 사이로 직접 통신을 송수신할 수 있게 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템은, PC용 HR-SDL 카드를 적용하여 시뮬레이션 장치의 PC에서 HR-SDL 통신신호를 직접 모사할 수 있게 되어, 각종 제약 사항을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템은, 실배선 신호와 통신 신호를 동적으로 모사하는 기능을 추가하여 각종 설계기준 사고나 다양한 제어봉 움직임을 모사할 수 있게 되어, 종래 시뮬레이션 장치와 비교할 때 현장 적용 전에 개발 단계에서도 훨씬 더 다양한 시험을 수행할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템은, HR-SDL 통신 제어 편의성이 증대됨과 동시에 데이터 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 종래의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치의 경우 IST 시험을 수행할 때 총 46시간이 소요되었으나, 본 발명의 HR-SDL 통신을 통한 PC용 카드를 이용함으로써 25시간이 소요되어, 데이터 처리 속도를 매우 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템은, 시뮬레이션 장치가 채널의 단위시험을 수행하는 경우, 모든 응답을 기록하여 분석을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템은, 각종 설계기준 사고나 다양한 제어봉 움직임을 모사할 수 있으며, 다양한 시험 기능의 추가로 현장에서의 오동작 확률을 최소화할 수 있다.

도 1a, 도 1b는 종래 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치와 채널의 구성에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템의 구성에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치의 구성에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 원자로노심보호계통을 구성하는 채널, 또는 채널과 동일한 개발용 채널의 구성에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치가 원자로노심보호계통의 채널에 포함되는 프로세서를 시뮬레이션하는 실시예에 관한 것이다.
도 6, 도 7은 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치가 원자로노심보호계통의 채널에 포함되는 다수의 모듈을 시뮬레이션하는 실시예에 관한 것이다.
도 8은 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 방법의 순서도에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치 및 시스템'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템의 구성에 관한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템은, 시뮬레이션 장치(200) 및 채널(300)을 포함할 수 있다.

시뮬레이션 장치(200)는 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하고, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드를 통하여 상기 모사 상태 신호를 송수신할 수 있다. 시뮬레이션 장치의 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 후술하는 도 3 이하를 참조하기로 한다.

채널(300)은 원자로노심보호계통을 구성한다. 특히, 본 발명의 원자로노심보호계통은 적어도 2 이상의 채널을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널을 포함할 수 있다. 제1 채널 내지 제4 채널은 원자력 발전 장치가 구동중인 경우, 원자력 발전 장치에 연결되어 발생되는 상태 데이터를 입력받고 결과 신호를 출력하게 된다. 이 때, 결과 신호가 이상 상황으로 판단되는 경우, 트립 신호를 출력하여 사용자 또는 관리자에게 이상 상태를 알릴 수 있으며, 제어봉을 낙하시켜 원자력 발전 장치의 가동을 중단시킬 수도 있다.

제1 채널 내지 제4 채널은 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있으며, 원자력 발전 장치로부터 발생하는 상태 신호에 대한 결과 신호를 출력하도록 한다. 또한, 제1 채널 내지 제4 채널에 입력되는 공정 신호는 채널당 하나씩 입력되도록 사중화(1, 2, 3, 4)되어 있으나, 제어봉 위치 신호의 경우 이중화(RSPT1, RSPT2)되어 구성될 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 제1 채널 내지 제4 채널은, DNBR, LPD 계산 등 원자로노심보호계통의 주요 알고리즘을 수행하는 노심보호프로세서(COPP; Core Protection Processor), 제어봉 집합체 위치신호를 수집하여 각 그룹 또는 부그룹 내의 위치신호 편차를 계산하는 제어봉집합체프로세서(CEAP; CEA Processor), 제어봉 위치 신호를 수집하여 다른 채널에 전달하고, 다른 채널로부터 수신한 신호를 포함한 전체 신호를 제어봉집합체프로세서에 전달하는 채널통신프로세서(CCP, Channel Communication Processor)를 포함할 수 있다.

또한, 채널 내 다른 랙(Rack)에서 받은 각종 공정 변수를 QIAS-N으로 전송하는 연계시험프로세서(ITP, Interface and Test Processor), 주요 변수 모니터링 및 설정치를 변경 가능한 운전원모듈(OM, Operator Module), 주기적인 감시시험 수행 및 주요 변수 모니터링을 수행하는 보수시험반(MTP, Maintenance and Test Panel)을 포함할 수 있다.

이 때, 채널에 포함되는 다수의 프로세서 및 구성요소들은, PLC와 PC로 구성될 수 있으며, 구성요소들의 역할에 따라 PLC 또는 PC를 선택하여 구현할 수 있다. 더 구체적으로, 노심보호프로세서(COPP), 제어봉집합체프로세서(CEAP), 채널통신프로세서(CCP), 연계시험프로세서(ITP)는 PLC로 구성될 수 있다. 또한, 운전원모듈(OM) 및 보수시험반(MTP)는 PC로 구성될 수 있다. 이는, 프로세서의 경우 알고리즘의 연산을 수행하므로 그에 특화된 PLC로 구성하는 것이 유리하며, 운전원모듈 및 보수시험반은 사용자가 직접 제어하도록 하므로 사람이 사용이 유리한 PC로 구성하는 것이 바람직하다.

이 때, 원자로노심보호계통이 포함하는 각각의 채널은 물리적/전기적으로 분리되어 있으며, 각각의 채널은 독립적으로 자신의 결과 신호를 도출하도록 하여, 2 이상의 채널이 이상 상황으로 판단하는 경우 최종적으로 원자력 발전 장치의 이상 상황으로 결정하도록 한다.

더 구체적으로, 제1 채널 내지 제4 채널은, 서로 입력되는 제어봉 위치 신호를 교환하여 이상 상황을 확인할 수도 있으며, 각 채널의 이상 상황 결정부는 제어봉 위치 신호 및 상태 신호를 수신하여, 각 그룹 내의 상태에 대한 편차를 확인하고 이를 기반으로 벌점 계수를 계산하여 모든 채널에 HR-SDL 통신으로 송수신할 수 있다.

본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템의 채널은, 시뮬레이션 장치로부터 생성된 모사 상태 신호를 수신하여 결과 신호를 출력하고, 결과 신호를 시뮬레이션 장치에 전송하도록 한다. 시뮬레이션 장치는 상기 결과 신호를 분석하여 상기 원자로노심보호계통 또는 상기 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인할 수 있다.

한편, 본 발명의 채널(300)은 원자로노심보호계통을 구성하는 채널 뿐만 아니라, 원자로노심보호계통에 포함되는 채널과 동일한 개발용 채널로 구성될 수 있다. 시뮬레이션 장치는 원자로노심보호계통에 실제로 사용되는 채널에 유지보수를 위하여 시뮬레이션 신호를 송수신할 수 있으나, 이러한 채널을 제작할 때 소프트웨어 개발용 시제품(DF; Development Facility)에 해당하는 개발용 채널에도 본 발명의 시뮬레이션 장치를 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는, 개발 환경에서의 채널이 제대로 동작하는지 여부를 확인하기 위하여, 타채널 통신 신호를 모사하여 입력시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치의 구성에 관한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치(200)는 시뮬레이션 모사 신호 생성부(210), PC용 카드(220), 통신부(230), 제어부(240)를 포함할 수 있다. 이 때, 제어부는 매뉴얼 모드 시험부(241), 모듈 시험부(242), 초기화 시험부(243), 사고 상황 시험부(244), 응답 시간 시험부(245)를 포함할 수 있다.

시뮬레이션 모사 신호 생성부(210)는 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부는, 원자로 온도, 원자로 압력, 고온관 온도, 펌프 회전 속도, 중성자 정도, 유량, 원자로 제어봉 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 모사 상태 신호를 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부는, 램프(Ramp) 신호, 스텝(Step) 신호, 임펄스(Impulse) 신호, 펄스(Pulse) 신호, 정현(Sin) 신호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태의 생성할 수 있다. 본 발명의 시뮬레이션 모사 신호 생성부는 원자력 발전 장치에서 발생하는 상태 신호를 동일한 형태로 생성하여야 제대로 된 시뮬레이션이 가능하게 되므로, 가능한 모든 형태의 상태 신호를 생성할 수 있다.

더 구체적으로, 본 발명의 시뮬레이션 모사 신호 생성부는, 삼각함수의 정현파 형태인 정현(Sin) 신호, 일정 시간 이후에 비례하여 커지는 램프(Ramp) 신호, 일정 시간 이후에 동일한 값을 출력하는 스텝(Step) 신호, 특정 시간에 무한대의 값을 입력하는 임펄스(Impulse) 신호, 펄스(Pulse) 신호 등 일반적으로 신호에 사용될 수 있는 형태의 모사 신호를 생성할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부는, 실배선 신호 또는 통신 신호를 동적으로 모사하여, 모사 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 종래의 시뮬레이션 장치의 경우 다양한 원자로 또는 제어봉의 움직임을 정적 신호만으로 모사할 수 있었으나, 본 발명의 시뮬레이션 장치는 동적으로 실배선 신호 또는 통신 신호를 모사하므로, 다양한 제어봉의 움직임을 모사할 수 있다.

특히, 본 발명의 시뮬레이션 모사 신호 생성부는, 종래의 시뮬레이션 장치가 1회에 한하여 신호 변경이 가능하며 다른 신호와 동시에 동적 모사가 불가능한 단점과는 달리, 실배선 신호 및 통신 신호 모두 원하는 시점에 횟수 제한 없이 다양한 형태의 신호를 모사할 수 있으므로, 원자력 발전 장치가 생성하는 모든 형태의 상태 신호를 생성할 수 있게 된다.

PC용 카드는 PC-PLC간 직접 통신이 가능하도록 한다. 종래의 시뮬레이션 장치가 가지는 PC와 PLC 사이의 통신이 불가능한 문제점을 해결하기 위하여 시뮬레이션 장치에 PC용 카드를 포함하여, 시뮬레이션 장치와 원자로노심보호계통의 채널이 직접 신호를 송수신할 수 있도록 한다. 따라서, 원자로노심보호계통(RCOPS; Reactor Core Protection System)의 경우 시뮬레이션 장치에 PC용 카드를 적용하여, 계통의 현장 운영 환경과 동일한 타채널 신호를 모사하고 모듈 및 단위 시험에 활용할 수 있다.

한편, 본 발명의 시뮬레이션 장치의 PC용 카드는, 직접 HR-SDL 신호를 수신하거나, 주요지시및경보계통인 N(QIAS-N) MTP에 적용하여 타 계통에서 송신한 HR-SDL 신호를 직접 수신할 수도 있다.

원자로 안전계통용 제어기(POSAFE-Q)는 원전 디지털 안전계통에 사용하기 위한 안전등급 제어기기이다. 이러한 원자로 안전계통용 제어기는, 랙(Rack), 버스모듈, 전원모듈, 프로세스 모듈, 통신 모듈, 입력 모듈, 출력 모듈, 디지털/아날로그 입출력 모듈 등 원자로의 안전계통 구성에 필요한 모든 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 PC용 카드는, HR-SDL 통신을 이용하여 PC-PLC간 직접 통신이 가능한 것을 특징으로 한다. 종래의 시뮬레이션 장치와 채널은 HR-SDL 통신과 HR-SDN 통신을 사용하여 PC와 PC, PLC와 PLC의 사이의 신호 송수신에 사용되었다. HR-SDN(High Reliability-Safety Data Network) 통신은 브로드캐스팅 방식을 사용하는 네트워크로, 안전관련 제어 및 감시신호를 송수신하며, 다수의 스테이션(PLC 및 컴퓨터 등)을 연결할 수 있다.

그러나, HR-SDN 통신은 Token-Passing 방식의 다대다 통신이고, 주로 계통 내의 상태 정보를 송수신할 때 사용하므로, 데이터의 송수신에 속도가 느려 PC와 PC 사이의 통신에는 부적합하다. 또한, 종래의 경우 PC용 SDN 통신 카드가 존재하지 않으므로, PC와 PLC 사이에 HR-SDN 통신을 이용하여 직접 송수신할 수 없는 문제점이 발생하였다.

한편, 종래의 시뮬레이션 장치의 경우, PC에서 HR-SDL 통신을 직접 수행할 수 없었으며, 필요시 별도의 제어기를 두고 이를 경유하여 HR-SDL 신호를 모사하거나 모니터링하도록 하였다. 따라서, PC에서 HR-SDL 신호를 송신하기 위해서는, 제어기까지 HR-SDN 통신으로 데이터를 보내고, 제어기가 이 데이터를 다시 HR-SDL 신호로 송신하도록 하였다. 송신하는 과정과 반대로 수신하는 과정은, 제어기가 HR-SDL 신호로 제어기로 송신하면, 제어기는 이 신호를 HR-SDN 통신으로 변환하여 PC로 송신하도록 한다.

따라서, 제어기를 경유함으로 인하여 시간 지연이 발생하게 되며, 통신 주기나 데이터 양에 따라서 제어기에 들어가는 응용 프로그램 모듈을 매번 변경하여야 하는 등 다양한 제약이 발생하게 되었다.

HR-SDL(High Reliability-Safety Data Link) 통신은 피어-투-피어 통신을 지원하고, 원자로보호계통에서와 같이 다른 채널로 트립신호를 전송할 때 사용할 수 있다. 특히, HR-SDL 통신은 일대일 통신으로, 제어기간 안전기능 관련 정보를 송수신할 때 사용할 수 있으며, 시뮬레이션 장치와 제어기 사이의 통신을 송수신할 때 사용할 수 있다.

이러한 HR-SDL 통신은 고속의 데이터링크로, 논리프로세서의 데이터 전송과 기기제어계통의 상태신호를 취득할 때 사용할 수 있다. 또한, HR-SDL 통신은 광케이블을 사용하는 독립적인 전송로를 확보하여 분리적 및 격리적으로 신호를 송수신할 수 있다. 또한, HR-SDL 통신은 독립적인 통신포트와 광변환 장치를 이용하여 각각의 채널에 독립적으로 데이터를 송수신할 수 있다.

본 발명의 시뮬레이션 장치에 포함되는 PC용 카드는, HR-SDL 통신을 지원하는 PC용 HR-SDL 카드이므로, 시뮬레이션 장치가 포함하는 PC와 채널이 직접 HR-SDL 통신을 할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 시뮬레이션 장치는 안전 계통의 소프트웨어 개발 및 검증 단계에서 필요한 타 계통의 HR-SDL 신호를 직접 모사할 수 있어, 다양한 시험을 수행할 수 있게 된다.

통신부(230)는 상기 PC용 카드를 통하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신할 수 있다. 이 때, 본 발명의 통신부는, 상기 채널 또는 상기 개발용 채널을 구성하는 노심보호프로세서(COPP), 제어봉집합체프로세서(CEAP), 채널통신프로세서(CCP), 연계시험프로세서(ITP), 보수시험반(MTP) 중 적어도 어느 하나에 상기 모사 상태 신호를 송신할 수 있다.

따라서, 본 발명의 통신부는 시뮬레이션 장치가 시뮬레이션을 하기 위한 특정 프로세서에만 모사 상태 신호를 처리하도록 하여, 빠른 시뮬레이션 작업이 가능하도록 할 수 있다.

제어부(240)는 입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하고, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치는 채널 또는 개발용 채널이 제대로 동작하는지 여부를 확인하는 것이 목적이므로, 각각의 채널에서 입력한 모사 상태 신호에 대응하는 출력 신호가 올바르게 출력되는지를 확인하도록 한다.

예를 들어, 본 발명의 시뮬레이션 모사 신호 생성부가 제1 채널에 이상 상태 모사 신호, 제2 채널 내지 제4 채널에 정상 상태 모사 신호를 입력한 후, 모든 채널에서 정상 상태 출력 신호가 수신될 수 있다. 본 발명의 제어부는 해당 내용을 수신한 후, 제1 채널이 고장 상태임을 판단하여, 관리자 또는 정비기술자에게 해당 내용을 이메일 또는 문자메시지 등을 이용하여 알릴 수 있다.

또한, 본 발명의 제어부는, 상기 결과 신호를 수신하여, 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 적용되는 소프트웨어의 정상 동작 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다. 채널 또는 개발용 채널에는 다수의 PC 또는 PLC로 구성될 수 있고, 이러한 PLC와 PC를 이용하여 소프트웨어로 데이터 처리를 수행하게 되므로, 본 발명의 제어부가 소프트웨어의 정상 동작을 확인할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제어부는, 상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부가 생성한 모사 상태 신호에 대한 기대값을 추출하고, 결과값을 포함하는 결과 신호를 수신하여 상기 기대값과 상기 결과값을 비교 분석하는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 시뮬레이션 장치는 HR-SDL 통신으로 채널에 포함되는 노심보호프로세서(COPP) 입력 신호를 모사하고, 연산 결과를 HR-SDL 통신으로 수신하여 결과값을 기록한다. 이 때, 시뮬레이션 장치가 생성한 모사 상태 신호의 연산 결과에 대한 기대값을 미리 연산하여 저장한 후, 노심보호프로세서가 연산한 결과값을 기대값과 비교하여 합부 판정을 결과 파일에 기록할 수 있다.

도 5는 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치가 원자로노심보호계통의 채널에 포함되는 프로세서를 시뮬레이션하는 실시예에 관한 것이다. 또한, 도 6, 도 7은 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치가 원자로노심보호계통의 채널에 포함되는 다수의 모듈을 시뮬레이션하는 실시예에 관한 것이다.

본 발명의 제어부(240)는 매뉴얼 모드 시험부(241), 모듈 시험부(242), 초기화 시험부(243), 사고 상황 시험부(244), 응답 시간 시험부(245)를 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 채널은 노심보호프로세서(COPP, 310), 제어봉집합체프로세서(CEAP, 320), 채널통신프로세서(CCP, 330), 연계시험프로세서(ITP, 340)를 포함할 수 있다. 이 때, 채널에 포함되는 다수의 PLC(310, 320, 330, 340)는 PLC를 구성하는 모듈의 집합체의 기능에 따라서 기 설정된 알고리즘을 수행하게 된다.

도 5를 참조하면, 노심보호프로세서(COPP, 310)의 알고리즘 수행 절차와, 알고리즘 수행 절차가 정상적인지 여부를 확인하는 시뮬레이션 장치를 확인할 수 있다. 시뮬레이션 장치(200)는 HR-SDL 통신을 모사하여 입력하고, 노심보호프로세서가 포함하는 Flow(311), CEAC(312), Power(313), Update(314), Static(315), TRIPSEQ(316) 등 다양한 모듈 집합체에 설정되어 있는 알고리즘에 따라서 시뮬레이션을 수행하게 된다.

도 6, 7을 참조하면, 노심보호프로세서(310) 중 Flow(311) 모듈 집합체를 시뮬레이션하는 방법을 확인할 수 있다. 본 발명의 시뮬레이션 장치(200)는 HR-SDL 신호를 모사하여 모듈(311a, 311b, 311c)에 입력하고, 해당 모듈(311a)의 데이터 처리가 제대로 동작하는지 여부를 확인할 수 있게 된다.

예를 들어, 도 7을 참조하면, 본 발명의 채널은 입력단을 통해 입력된 값의 양단을 절단하는 함수에 대한 모듈을 사용할 수 있다. 입력된 값이 252100을 넘는 경우 출력값은 252100으로 고정하고, 입력된 값이 22727보다 작은 경우 출력값은 22727로 고정한다. 입력값이 22727에서 252100 사이인 경우, 출력값은 입력값과 동일한 값을 출력한다. 따라서, 입력값이 어떠한 값의 범위에 해당하더라도, 출력값은 22727에서 252100 사이에 위치하게 된다. 본 발명의 시뮬레이션 장치는 이러한 모듈의 기능이 제대로 동작하는지 여부를 확인하기 위하여 임의의 값을 입력시켜, 기대값과 결과값이 일치하는지 여부를 확인하여 정상적인 동작 여부를 판단하도록 한다.

더 구체적으로, 본 발명의 시뮬레이션 장치가 원자로노심보호계통의 채널 소프트웨어를 검증하는 시험으로, 다양한 소프트웨어 검증 시험으로 매뉴얼 모드(Manual mode) 시험, 모듈 시험(Module test)과 단위 시험(Unit test) 등을 수행할 수 있다. 본 발명의 제어부는 이러한 다양한 시험을 제어하도록 상술한 다수의 시험부들을 포함하도록 한다.

매뉴얼 모드 시험부(241)는 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 처리하는 현장 발생 신호와 동일한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 한다. 이러한 매뉴얼 모드 시험에서, 본 발명의 시뮬레이션 장치는 현장과 동일한 형상에서 노심보호계통에 입력되는 실배선 신호와 외부 HR-SDL 신호를 사전에 작성된 시나리오에 따라 동적으로 모사할 수 있게 된다.

종래의 매뉴얼 모드의 경우, 설계기준사고 상황에 대한 시험을 수행할 뿐이었으나 일부 알고리즘에 대해서만 국한되었다. 또한, 종래의 매뉴얼 모드에서, HR-SDL 신호를 모사하기 위하여 PLC를 두고 있으며, PC와 PLC 사이에 HR-SDN 통신을 사용하였다. 또한, 신호를 모사하는 경우, 수동으로 신호 하나씩 값을 변경할 수 있어 그 값이 즉각적으로 스텝 유형으로 변경된다. 따라서, 정적 신호 입력에 대한 노심보호계통의 연산만을 확인할 수 있었다.

본 발명의 매뉴얼 모드 시험부는 노심보호계통 전체가 통합된 환경에서 매뉴얼 모드 시험을 수행할 수 있게 된다. 아울러, 다양한 제어봉 움직임을 모사할 수 있게 되어, 제어봉 관련 알고리즘에 대해 다양한 검증 시험을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 매뉴얼 모드 시험부는, 여러 신호를 동시에 스텝(Step) 또는 램프(Ramp) 유형으로 변경할 수 있다. 따라서, 시나리오 모사 후 접점 신호 변경까지의 시간을 측정할 수 있게 된다.

모듈 시험부(242)는 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 포함하는 다수의 모듈이 각각 처리하는 신호와 동일한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원자로노심보호계통의 채널은 모듈(module)이라는 단위 구성 요소를 포함하여 구현되므로, 시뮬레이션 장치는 채널 전체적인 처리 뿐만 아니라 채널에 포함되는 각각의 모듈이 정상적으로 처리하는지 여부를 확인하여야 한다. 이 때, 응용 프로그램을 구성하는 모듈, 즉 최소 기능 단위는 함수와 유사한 기능을 하게 된다. 상술한 도 7과 같이, 본 발명의 시뮬레이션 장치는 채널을 구성하는 다수의 모듈의 동작을 확인하도록 하여, 정상 여부를 판단하도록 한다.

예를 들어, 원자로노심보호계통(RCOPS)의 채널은 총 130여개의 모듈로 구성될 수 있다. 다수의 모듈에 대하여 Code Coverage Test를 수행할 수 있으며, 시험 대상 모듈만을 별도로 분리하여 시험용 프로그램을 만들어, 시뮬레이터가 모사한 입력값에 대해 출력값을 기록하게 된다.

또한, 본 발명의 모듈 시험부는, 모듈과 모듈을 연결하는 경로를 경유하도록 모든 테스트 케이스에 대한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 채널은 수백에서 수천개의 모듈을 포함하도록 하므로, 채널이 입력 데이터를 처리하는 경로 역시 수천 가지가 넘을 수 있다. 본 발명의 시뮬레이션 장치는, 모듈이 가지고 있는 이러한 다양한 경로를 모두 검사하는 테스트 케이스를 생성하여 분석하고, 오류 발생이 존재하는 경로를 확인하여 시험하도록 한다.

초기화 시험부(243)는 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여 운전영역 내 입력에 대하여 정상적인 초기화를 진행하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

초기화 테스트(IST; Input Sweep Test)는 허용된 운전영역 내 입력에 대하여 정상적으로 초기화가 진행되었는지 여부를 확인하는 시험에 해당한다. 이 때, 초기화 테스트는 고정된 값을 인가한 후 PLC가 연산하는 결과를 기록하는 방법으로 시험을 수행하도록 한다.

또한, 본 발명의 초기화 시험부는, 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 포함하는 노심보호프로세서(COPP) 또는 제어봉집합체프로세서(CEAP)에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 한다. 노심보호프로세서(COPP)는 약 2,000개의 테스트 케이스, 제어봉집합체프로세서(CEAP)는 약 1,200개의 테스트 케이스를 작성할 수 있다.

또한, 본 발명의 초기화 시험부는, 개별 테스트 케이스를 각각 수행할 수도 있지만, 시뮬레이션 장치가 자동으로 모사한 신호를 입력하고, 결과를 수신하여 결과를 기록하는 과정을 반복하여 전체 시험을 자동으로 수행한 후 결과값을 파일로 남길 수 있다.

사고 상황 시험부(244)는 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여, 결과 신호가 포함하는 결과값이 예측 범위에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다. 사고 상황 시험(DSVT, Dynamic Software Verification Test)은 설계기준 사고를 모사하는 경우 결과값이 예측범위에 있는지를 확인하는 시험에 해당한다.

또한, 본 발명의 사고 상황 시험을 수행하는 경우, 모든 입력 신호에 대한 다양한 변화(Step, Ramp 등)를 모사하고, 그에 대한 결과값을 기록하게 된다. 또한, 특정 입력 값을 인가한 뒤 PLC 연산 결과가 안정화 되면, 시간에 따라 다양한 시나리오의 설계 기준 사고 상황을 모사할 수 있다.

더 구체적으로, 이러한 사고 상황 시험은 COPP등의 PLC 랙(Rack) 내부 알고리즘에 대한 설계기준사고 상황 시험이며, 종래에는 통신속도의 제한으로 PLC의 출력 접점이 반전되는 시점의 출력값들만 기록하였으나, 본 발명의 시뮬레이션 시스템은 시험 시간 동안 모든 출력을 기록하여 시험 결과 분석이 정확하고 용이하도록 할 수 있다.

특히, 종래의 사고 상황 시험의 경우, 시뮬레이션 장치 내부의 PC에서 PLC 까지는 HDL 통신 또는 HR-SDN 통신을 사용하며, PLC에서 채널의 PLC까지는 HR-SDL 통신으로 연결되었다. 아울러, 시뮬레이션 장치가 모든 테스트 케이스를 일괄적으로 전송하고, PLC는 시험 시나리오에 따라 채널 또는 개발용 채널의 PLC에 HR-SDL 신호를 송신하고 연산 결과를 수신하며, 시험 시간이 종료되면 최종 결과를 일괄전송하도록 하였다.

이 때, 종래의 시뮬레이션 장치의 PLC 메모리 한계 및 PLC의 시리얼 통신의 통신속도 제한 때문에 실시간 전달이 불가능하고 채널의 모든 결과를 기록할 수 없으므로, 주요 트립 신호의 변수가 반전되는, 즉 정상에서 트립신호, 트립신호에서 정상 신호로 반전되는 시점의 연산 결과만을 시험 결과 파일에 기록하였다. 따라서, 종래의 사고 상황 시험은, 결과 파일로 설계기준사고에 대한 노심보호계통의 연산 결과를 해석함에 따라 자료가 충분하지 않아, 어려움이 존재하였다.

본 발명의 사고 상황 시험부는, 시뮬레이션 장치가 PC용 카드를 포함하여, PC와 PLC 사이의 HR-SDL 통신이 가능하게 된다. 또한, 시뮬레이션 장치의 PC에서 HR-SDL 신호를 송신하고 채널의 PLC 연산 결과를 수신하여, 송수신한 값을 모두 결과 파일에 기록하게 된다. 예를 들어, 본 발명의 사고 상황 시험부는, 사고 상황 시험시 시뮬레이션 장치에서 직접 HR-SDL 통신 신호를 송수신하도록 하며, 50ms마다 송수신되는 모든 입출력값을 기록하도록 한다.

따라서, 본 발명의 사고 상황 시험부는, 모든 송수신 값을 기록 가능하게 되며, 설계기준사고가 의도대로 PLC에 정확하게 모사되었는지를 확인 가능하다. 또한, 설계기준사고에 대한 PLC 연산 결과가 정확한지 정밀한 분석이 가능하게 된다. 또한, 사고 상황 시험부의 연산 결과값의 해석에 있어서도 충분한 데이터를 확보할 수 있게 된다.

응답시간 시험부(245)는 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여, 상기 모사 상태 신호의 송신으로부터 상기 결과 신호의 수신까지 걸린 시간을 측정하는 것을 특징으로 한다.

응답시간 시험(LISPT, Live Input Single Parameter Test)은 발전소 정상운전 상태에서 노이즈를 모사한 신호가 인가되었을 때 결과값이 예측범위에 있는지 여부를 확인하는 시험이다. 이 때, 실배선 신호의 변화를 통해 트립 신호의 발생까지 시간을 측정하도록 한다. 아울러, 비정상 상태 신호 모사 후 트립 신호 발생 시점까지의 시간을 확인할 수도 있다.

더 구체적으로, 본 발명의 응답시간 시험부는, 정상 운전 상태의 입력값을 인가한 뒤, 입력값 중 하나를 임의로 변경하여 트립 신호의 발생까지의 시간을 측정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 방법의 순서도에 관한 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 방법은, 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 단계, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드를 통하여, 원자로노심보호계통을 구성하는 채널 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 단계, 입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하는 단계, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

110 : 종래의 원자로노심보호계통 채널
111 : PLC
112, 113, 114, 115, 116 : 채널이 포함하는 프로세서
120 : 종래의 시뮬레이션 장치
121 : PC (컨트롤러)
122 : 시뮬레이션 장치 제어기 (PLC)
123 : 모니터
200 : 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치
210 : 시뮬레이션 모사 신호 생성부
220 : PC용 카드
230 : 통신부
240 : 제어부
241 : 매뉴얼 모드 시험부
242 : 모듈 시험부
243 : 초기화 시험부
244 : 사고 상황 시험부
245 : 응답 시간 시험부
250 : PC
300 : 원자로노심보호계통을 구성하는 채널 또는 채널과 동일한 개발용 채널
310 : 노심보호프로세서
320 : 제어봉집합체프로세서
330 : 채널통신프로세서
340 : 연계시험프로세서
350 : 보수시험반
311, 312, 313, 314, 315, 316 : 노심보호프로세서의 연산 플로우
311a, 311b, 311c : 다수의 모듈

Claims (18)

1. 원자로노심보호계통을 구성하는 채널, 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널을 검증하는 시뮬레이션 장치에 있어서,
   정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 시뮬레이션 모사 신호 생성부;
   PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드;
   상기 PC용 카드를 통하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 통신부;
   입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하고, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 제어부;
   를 포함하되,
   상기 제어부는,
   상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 포함하는 다수의 모듈이 각각 처리하는 신호와 동일한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 모듈 시험부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 모듈 시험부는,
   모듈과 모듈을 연결하는 경로를 경유하도록 모든 테스트 케이스에 대한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부는,
   원자로 온도, 원자로 압력, 고온관 온도, 펌프 회전 속도, 중성자 정도, 유량, 원자로 제어봉 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부는,
   램프(Ramp) 신호, 스텝(Step) 신호, 임펄스(Impulse) 신호, 펄스(Pulse) 신호, 정현(Sin) 신호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태의 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부는,
   실배선 신호 또는 통신 신호를 동적으로 모사하여, 모사 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 PC용 카드는,
   HR-SDL 통신을 이용하여 PC-PLC간 직접 통신이 가능한 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 통신부는,
   상기 채널 또는 상기 개발용 채널을 구성하는 노심보호프로세서(COPP), 제어봉집합체프로세서(CEAP), 채널통신프로세서(CCP), 연계시험프로세서(ITP), 보수시험반(MTP) 중 적어도 어느 하나에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 결과 신호를 수신하여, 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 적용되는 소프트웨어의 정상 동작 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 시뮬레이션 모사 신호 생성부가 생성한 모사 상태 신호에 대한 기대값을 추출하고, 결과값을 포함하는 결과 신호를 수신하여 상기 기대값과 상기 결과값을 비교 분석하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 처리하는 현장 발생 신호와 동일한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 매뉴얼 모드 시험부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
   
10. 삭제
11. 삭제
12. 원자로노심보호계통을 구성하는 채널, 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널을 검증하는 시뮬레이션 장치에 있어서,
    정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 시뮬레이션 모사 신호 생성부;
    PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드;
    상기 PC용 카드를 통하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 통신부;
    입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하고, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여 운전영역 내 입력에 대하여 정상적인 초기화를 진행하였는지 여부를 판단하는 초기화 시험부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
    
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 초기화 시험부는,
    상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 포함하는 노심보호프로세서 또는 제어봉집합체프로세서에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
    
14. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여, 결과 신호가 포함하는 결과값이 예측 범위에 있는지 여부를 판단하는 사고 상황 시험부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
    
15. 원자로노심보호계통을 구성하는 채널, 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널을 검증하는 시뮬레이션 장치에 있어서,
    정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 시뮬레이션 모사 신호 생성부;
    PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드;
    상기 PC용 카드를 통하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신하는 통신부;
    입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하고, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 채널 또는 상기 개발용 채널에 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하여, 상기 모사 상태 신호의 송신으로부터 상기 결과 신호의 수신까지 걸린 시간을 측정하는 응답시간 시험부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 장치.
    
16. 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하고, PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드를 통하여 상기 모사 상태 신호를 송수신하는 시뮬레이션 장치;
    원자로노심보호계통을 구성하는 채널;
    을 포함하고,
    상기 채널은, 상기 생성된 모사 상태 신호를 수신하여 결과 신호를 출력하고, 상기 결과 신호를 상기 시뮬레이션 장치에 전송하고,
    상기 시뮬레이션 장치는, 상기 결과 신호를 분석하여 상기 원자로노심보호계통 또는 상기 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하되,
    상기 시뮬레이션 장치는 모듈과 모듈을 연결하는 경로를 경유하도록 모든 테스트 케이스에 대한 모사 상태 신호를 송신하고, 상기 모사 상태 신호에 대한 결과 신호를 분석하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템.
    
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 채널은,
    원자로노심보호계통에 포함되는 채널과 동일한 개발용 채널인 것을 특징으로 하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 시스템.
    
18. 정상 상태 또는 이상 상태를 포함하는 모사 상태 신호를 생성하는 단계;
    PC-PLC간 직접 통신이 가능한 PC용 카드를 통하여, 원자로노심보호계통을 구성하는 채널 또는 상기 채널과 동일한 개발용 채널에 상기 모사 상태 신호를 송신하되,
    모듈과 모듈을 연결하는 경로를 경유하도록 모든 테스트 케이스에 대한 모사 상태 신호를 송신하는 단계;
    입력된 상기 모사 상태 신호에 대하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 출력한 결과 신호를 수신하는 단계;
    상기 결과 신호를 분석하여 상기 채널 또는 상기 개발용 채널이 정상적으로 판단하고 있는지 여부를 확인하는 단계;
    를 포함하는 원자로노심보호계통 소프트웨어 검증용 시뮬레이션 방법.
    

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