KR101940484B1 - 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치 및 방법 - Google Patents

원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원전용 제어계측카드를 구성하는 정상 개별소자의 기준특성 자료와 사용중인 개별소자를 실제로 측정한 개별소자의 측정특성 자료에 선형 회귀분석 방식을 적용하여 사용중인 개별소자의 열화 여부와 정도를 평가하는 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가장치 및 열화 평가방법을 제안한다. 상기 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가장치는 현재 동작 중인 제어계측카드로부터 분리하지 않은 상태로 상기 제어계측카드에 장착되어 사용되는 전자부품 개별소자(이하 개별소자)의 열화의 정도를 판단하는 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가장치(이하 열화 평가장치)로, 테스트 보드, 테스트 신호 생성부 및 테스트 신호 처리부를 포함한다.

Description

원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치 및 방법{Aging Assessment Equipment and Method for Discrete Electronic Elements Embedded in Instrumentation and Control Card for Nuclear Power Plant}
본 발명은 제어계측카드를 구성하는 전자부품 개별소자(이하 개별소자)의 열화를 평가하는 장치에 관한 것으로, 특히, 원전용 제어계측카드에 사용되며 아직 사용하지 않은 정상동작 개별소자의 기준특성과 개별소자를 실제의 상황에서 동작하는 상태로 측정한 개별소자의 특성곡선(측정특성)에 선형 회귀분석 방식을 적용하는 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치 및 방법에 관한 것이다.
원자력발전소의 불시 정지 원인 중 상당부분이 전자부품의 열화 등과 관련된 계측제어분야에서 발생하고 있으며, 국내 원전에서 발생한 2000~2016 전체 불시 정지의 약 27%가 '계측분야'로 계측카드의 전자부품 고장이 문제가 된다. 제어계측카드의 동작 특성은 원자력 발전소 계획예방정비기간에 검사를 수행하는데, 제어계측카드의 고장으로 인한 발전소 불시정지를 피하기 위해 2주기 사용 후 일괄 교체하고 있다. 제어계측카드의 검사는 ICT(In-Circuit Test device)를 이용하는데, 검사의 한계로 인해 제어계측카드의 정상동작 여부만을 확인하고 제어계측카드를 구성하는 개별소자의 열화 여부 및 정도를 평가하는 것은 기술적으로 어렵기 때문에 개별소자의 고장을 예측하거나 잔여수명을 추정하는 것은 불가능하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1670235호(2016년10월24일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 원전용 제어계측카드를 구성하는 정상 개별소자의 기준특성 자료와 사용중인 개별소자의 특성곡선(측정특성)을 이용하여 개별소자의 열화 여부와 정도를 평가하는 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 원전용 제어계측카드를 구성하는 정상 개별소자의 기준특성 자료와 사용중인 개별소자로부터 측정한 개별소자의 측정특성 자료에 선형 회귀분석 방식을 적용하여 개별소자의 열화 여부 및 정도를 평가하는 방법에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치는 제어계측카드로부터 분리하지 않은 상태로 상기 제어계측카드에 장착되어 있는 전자부품 개별소자(이하 개별소자)의 열화 여부 및 정도를 판단하는 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치(이하 열화 평가장치)로, 테스트 보드, 테스트 신호 생성부 및 테스트 신호 처리부를 포함한다. 상기 테스트 보드는 상기 개별소자의 입출력단자와 연결된 복수의 테스트 단자 및 테스트 회로가 설치되어 있다. 상기 테스트 신호 생성부는 상기 개별소자의 특성 검사에 사용되는 테스트 신호를 생성한다. 상기 테스트 신호 처리부는 상기 테스트 신호 생성부에서 생성한 상기 테스트 신호를 상기 테스트 보드를 통해 상기 개별소자에 입력하고, 상기 개별소자가 상기 테스트 신호에 응답하여 출력하는 전압-전류 응답특성을 이용하여 상기 개별소자의 열화 정도를 판단한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가방법은, 청구항 제3항에 기재된 상기 열화 평가장치를 이용하여 수행되고, 상기 개별소자의 열화를 판단하는 기준이 되는 열화 기준을 기준 최적선 및 기준 동작전압을 이용하여 설정하고, 검사의 대상이 되는 개별소자의 측정특성, 측정 최적선 및 측정 동작전압을 생성하는 평가 준비단계, 상기 기준 동작전압 및 상기 측정 동작전압을 이용하여 동작전압 감소율을 계산하여 개별소자의 열화율(측정 열화율)을 산출하고, 상기 열화 기준과 상기 측정 열화율을 비교하여 개별소자의 열화 정도를 평가하는 개별소자의 열화평가단계 및 상기 개별소자의 열화평가단계에서 평가된 결과 근거로 해당 제어계측카드의 수리나 교체를 지시하는 조치단계를 수행한다.
본 발명은 제어계측카드 기판에 장착된 전자부품의 특성시험을 통해 취득하고, 특성자료(전압-전류 곡선)를 선형 회귀분석법을 이용하여 평가함으로써, 개별소자의 열화 여부와 정도를 평가하는 기술로, 전자부품은 소자의 열화에 따라 물리 및 화학적 변화에 의한 전기적 특성 변화에 일정한 패턴과 추세를 보이는 데 이를 이용하여 오작동이 발생하는 열화임계점을 제시하고, 열화정도와 오작동 발생 가능성을 평가할 수 있으며, 이에 기초하여 관련 제어계측카드 또는 해당 개별소자의 교체 필요성을 제시할 수 있으며, 원전 제어계측카드의 전자부품 특성시험에 의한 실시간 열화평가 방법은 제어계측카드의 결함에 의한 원자력발전소의 불시정지 원인을 사전에 차단할 수 있고, 불시정지로 인한 원자력발전소 내 계측설비의 점검 및 보수를 위해 방사선관리구역에 투입되는 방사선작업 종사자의 불필요한 피폭을 저감할 수 있는 방사선관리 효과도 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가장치의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가방법의 일 실시 예를 나타낸다.
도 3의 (a)(b)(c)는 광 커플러(발광부)의 전압-전류특성을 나타낸다.
도 4는 선형 회귀분석에 의한 최적선을 나타낸다.
도 5의 (a)(b)(c)는 광 커플러의 선형 회귀분석에 의한 기준 최적선 및 기준 동작전압을 나타낸다.
도 6은 광 커플러의 열화에 따른 기준특성 및 기준 최적선의 변화를 나타낸다.
도 7의 (a)(b)(c)는 광 커플러의 동작전압을 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 열화 평가장치의 일부를 나타낸다.
도 9의 (a)(b)(c)는 제너다이오드의 기준특성 및 기준 최적선을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가장치의 일 실시 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가장치(100, 이하 열화 평가장치)는 테스트 보드(110), 테스트 신호 생성부(120) 및 테스트 신호 처리부(130)를 포함한다.
테스트 보드(110)는 제어계측카드(도 8 참조)를 구성하는 개별소자를 개별적으로 측정하는데 사용하는 보드(board)로, 예를 들면 제어계측카드를 구성하는 광 커플러(photo coupler), 전력트랜지스터(power transistor) 및 제너다이오드(zener diode)의 입출력단자와 연결된 복수의 테스트 단자 및 테스트 회로가 설치되어 있다.
테스트 신호생성부(120)는 테스트 보드(110)를 통해 제어계측카드를 구성하는 개별소자의 특성검사에 사용하는 테스트 신호를 생성하며, 신호 생성기(signal gernerator)가 그 예가 될 것이다.
테스트 신호 처리부(130)는 테스트 신호생성부(120)에서 생성한 테스트 신호를 테스트 보드(110)를 통해 제어계측카드의 해당 개별소자에 입력하고 해당 개별소자의 전압-전류 응답특성을 선형 회귀분석하여 얻은 정보를 이용하여 해당 개별소자의 열화 정도를 판단하는 기능을 수행하며, 신호처리장치(131), 저장장치(132), 및 컨트롤러(133)를 포함한다.
신호처리장치(131)는 한편으로는 정상동작하고 아직 사용하지 않은 개별소자의 전압-전류특성(이하 기본특성)을 선형 회귀분석하여 기준 최적선 (reference best fit)을 생성하고, 생성한 기준 최적선에서 기준 동작전압을 도출하며, 다른 한편으로는 사용중인 제어계측카드에 장착되어 있는 개별소자의 전압-전류특성(이하 측정특성)을 선형 회귀분석하여 측정 최적선 (measured best fit)을 생성하고 생성한 측정 최적선에서 측정 동작전압을 도출한다. 저장장치(132)에는 신호처리장치(131)에서 도출한 기준 동작전압, 및 테스트 알고리즘이 저장되어 있다. 컨트롤러(133)는 저장장치(131)에 저장된 테스트 알고리즘에 따라 기준 동작전압과 측정 동작전압을 비교하여, 개별소자의 열화 정도를 판단하고, 필요한 조치를 관리한다.
상기의 설명에서 최적선은 복수의 기본특성(복수의 측정특성)을 표현할 수 있는 가장 근접한 직선을 의미하며 자세한 것은 후술한다. 기준 동작전압은 기준 최적선의 접선의 연장선이 전압 축과 만나는 지점의 전압이고, 측정 동작전압은 측정 최적선의 접선의 연장선이 전압 축과 만나는 지점의 전압을 각각 의미한다.
이하에서는 도 1에 도시된 열화 평가장치(100)를 이용하여 제어계측카드를 구성하는 개별소자의 열화를 평가하는 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가방법의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 원전 제어계측카드에 사용되는 전자부품 개별소자 열화 평가방법(200, 이하 열화 평가방법)은 평가 준비단계(210), 개별소자의 열화평가단계(220) 및 조치단계(230)를 수행한다.
평가 준비단계(210)에서는 제어계측카드를 구성하는 개별소자의 열화를 판단하는 기준이 되는 열화 기준을 기준특성, 기준 최적선 및 기준 동작전압을 이용하여 설정하고, 검사의 대상이 되는 개별소자의 측정특성, 측정 최적선 및 측정 동작전압을 생성하며, 이를 위해 개별소자의 기준특성 수집단계(211), 개별소자의 측정특성 수집단계(212), 동작전압 도출단계(213) 및 열화 기준 설정단계(214)를 수행한다.
개별소자의 기준특성 수집단계(211)에서는 개별소자당 정상적으로 동작하는 정상동작소자, 전혀 동작하지 않는 고장소자 및 고장이 나지는 않았지만 일정기간 사용하여 열화된 열화소자를 수집하고, 도 1에 도시된 열화 평가장치(100)를 이용하여 개별소자의 기준특성 즉, 전압-전류 특성을 수집한다. 각 개별소자 하나의 기준특성을 수집하는 것도 가능하지만, 복수 개 수집한 개별소자의 평균값을 기준특성으로 설정하는 실시 예도 가능하다.
개별소자의 측정특성 수집단계(212)에서는 도 1에 도시된 장치(100)를 이용하여 검사의 대상이 되는 개별소자의 전압-전류 특성(측정특성)을 수집한다.
동작전압 도출단계(213)에서는 개별소자의 기준특성 수집단계(211) 및 개별소자의 측정특성 수집단계(212)에서 수집한 기준특성 및 측정특성을 선형 회귀분석하여 기준 최적선 및 측정 최적선을 얻고, 기준 최적선에서 기준 동작전압을 그리고 측정 최적선에서 측정 동작전압을 각각 도출한다.
열화 기준 설정단계(214)에서는 검사의 대상이 되는 개별소자의 열화 여부를 판단하는데 사용되는 열화 기준을 설정하고, 열화 기준은 동작전압 도출단계(213)에서 도출한 기준 동작전압을 기준으로 한다. 예를 들면, 측정 동작전압이 기준 동작전압의 100~90%일 때는 정상이라고 판단하고, 90~50%일 때는 열화가 진행중이라고 판단하고, 50% 미만일 때에는 고장이고 판단하도록 열화 기준을 설정한다.
개별소자의 열화평가단계(220)에서는 기준 동작전압 및 측정 동작전압을 이용하여 동작전압 감소율를 계산하여 개별소자의 측정 열화율을 계산하고, 열화 기준과 측정 열화율을 비교하여 개별소자의 열화 정도를 평가한다. 동작전압 감소율 및 개별소자 열화율의 계산에 대해서는 후술한다.
조치단계(230)에서는 개별소자의 열화평가단계(220)에서 평가된 것을 근거로 개별소자의 교체를 지시하거나 원자력 발전소 내의 방사선 관리에 사용하도록 한다.
평가 준비단계(210)의 일부는 작업자의 수작업을 거쳐야 하지만, 나머지 다른 과정은 모두 저장장치(132)에 저장된 알고리즘에 따라 컨트롤러(133)에서 수행하게 될 것이다.
아래에서는 광 커플러(photo coupler)를 예로 기준특성, 기준 최적선, 기준 동작전압, 측정특성, 측정 최적선 및 측정 동작전압에 대해 설명한다.
아래의 표 1은 정상적으로 동작하는 광 커플러(정상부품)과 일정기간 사용한 광 커플러(열화부품) 각각 2개 씩의 전압-전류 특성 값의 일부를 나타낸다.
Figure 112018050178262-pat00001
표 1을 참조하면, 2개의 정상부품(OPTO_901, OPTO_902)과 2개의 열화부품(OPTO_#11, OPTO_#12)의 전압(V, Voltage)의 증가에 따른 전류(mA, milli Ampere)의 변화를 알 수 있다.
도 3은 광 커플러(발광부)의 전압-전류특성을 나타낸다.
도 3a는 정상적으로 동작하는 광 커플러의 전압-전류 특성을 나타내고, 도 3b는 정상적으로 동작하는 광 커플러의 전압-전류 특성과 일정기간 동안 사용한 열화된 광 커플러의 전압-전류 특성을 비교한 것이며, 도 3c는 정상적으로 동작하는 광 커플러의 전압-전류 특성과 전혀 동작하지 않는 광 커플러의 전압-전류 특성을 비교한 것이다.
도 3b 및 도 3c에는, 도 3a에 도시한 정상적으로 동작하는 광 커플러의 전압-전류 특성(검은색)과 광 커플러가 열화상태와 고장일 때의 전압-전류 특성(붉은색)을 함께 도시하였는데, 이는 열화상태와 고정상태의 전압-전류 특성을 정상적인 경우와 비교할 수 있도록 하기 위한 것이다.
전압-전류 특성을 시험한 결과인 표1의 자료에 선형 회귀분석을 적용하는 과정을 설명하면 아래와 같다.
전압-전류 특성 자료{(x1, y1), (x2, y2) … (xn, yn)}는 수학식 1과 같은 직선식으로 표현할 수 있다.
Figure 112018050178262-pat00002
여기서, x와 y는 변수이고, a0 및 a1는 계수이다.
도 4는 선형 회귀분석에 의한 최적선을 나타낸다.
도 4에 도시된 그래프에서 수직축(y)은 전류의 변화를 수평축(x)은 전압의 변화를 각각 표시한다.
도 4를 참조하면, i(i는 변수)번째 자료(xi,yi)와 직선식의 오차(Ei)는 수학식 2와 같이 표시할 수 있다.
Figure 112018050178262-pat00003
오차의 제곱을 수학식 3과 같이 표시할 수 있다.
Figure 112018050178262-pat00004
첫 번째 자료부터 n(자연수)번째 자료까지의 오차의 제곱(
Figure 112018050178262-pat00005
)을 모두 합(Sr)하면, 수학식 4와 같이 표시할 수 있다.
Figure 112018050178262-pat00006
수학식 4에 표시한 제곱의 합(Sr)이 최소가 되는 미지수(a0, a1)를 구하기 위해, 수학식 4를 미분한 값이 0(zero)이 되도록 한다. 미지수가 2개이므로 수학식 4를 편미분 하면, 수학식 5와 같은 2개의 방정식을 얻을 수 있다.
Figure 112018050178262-pat00007
Figure 112018050178262-pat00008
수학식 5의 식 (1)은 수학식 6과 같이 변형할 수 있다.
Figure 112018050178262-pat00009
⇒
Figure 112018050178262-pat00010
⇒
Figure 112018050178262-pat00011
수학식 5의 식 (2)는 수학식 7과 같이 변형할 수 있다.
Figure 112018050178262-pat00012
⇒
Figure 112018050178262-pat00013
수학식 6 및 수학식 7의 연립방정식을 풀면 2개의 미지수(a0, a1)는 수학식 8과 같다.
Figure 112018050178262-pat00014
Figure 112018050178262-pat00015
상술한 바와 같이, 선형 회귀분석에 의해 유도된 기준 최적선의 수식을 실제 취득한 측정 최적선에 적용하면, 검사하고자 하는 개별소자의 정상, 열화 및 고장을 아래와 같은 과정을 통해 결정할 수 있을 것이다.
표 1에 도시된 자료 중 인가전압과 측정전류가 최대 측정값의 50% 이상인 자료들을 대상으로 최적선을 구할 것이다.
각 개별소자(부품)의 기준 최적선의 수식과 동작전압은 아래와 같은 방식으로 구한다.
정상부품 1 (OPTO_901):
최적선:
y = a0 + a1 x, a1 = 138.169, a0 = -155.994
⇒ y = -155.994 + 138.169 x
동작전압(V):
y = 0 ⇒ 0 = -155.994 + 138.169 x ⇒ x = 1.129
정상부품 2 (OPTO_902):
최적선:
y = a0 + a1 x, a1 = 144.102, a0 = -162.401
⇒ y = -162.401 + 144.102 x
동작전압(V):
y = 0 ⇒ 0 = -162.401 + 144.102 x ⇒ x = 1.127
열화부품 1 (OPTO_#11):
최적선:
y = a0 + a1 x, a1 = 79.317, a0 = -82.300
⇒ y = -82.300 + 79.317 x
동작전압(V):
y = 0 ⇒ 0 = -82.300 + 79.317 x ⇒ x = 1.038
열화부품 2 (OPTO_#12):
최적선:
y = a0 + a1 x, a1 = 48.703, a0 = -42.746
⇒ y = -42.746 + 48.703 x
동작전압(V):
y = 0 ⇒ 0 = -42.746 + 48.703 x ⇒ x = 0.878
이를 정리하면 표 2와 같다.
Figure 112018050178262-pat00016
표 2에 도시된 열화 부품(열화품)들에 대해 열화율을 계산하면 아래와 같다.
열화부품 1 (OPTO_#11):
동작전압 감소율(%): (1 - 1.038/1.128) × 100 = 7.979%
부품 열화율(%): 7.979 / 50 × 100 = 15.958%
열화부품 2 (OPTO_#12):
동작전압 감소율(%): (1 - 0.878/1.128) × 100 = 22.163%
부품 열화율(%): 22.163 / 50 × 100 = 44.326%
따라서, OPTO_#11는 열화율이 15% 정도이므로 사용에 의해 단순하게 열화되었다고 판단하지만(△), OPTO_#12는 50% 이하이므로 고장상태라고 판단(○)하게 될 것이다.
도 5는 광 커플러의 선형 회귀분석에 의한 기준 최적선 및 기준 동작전압을 나타낸다.
도 5a는 정상적으로 동작하는 광 커플러의 기준 최적선 및 기준 동작전압을 나타내고, 도 5b는 정상적으로 동작하는 광 커플러의 기준 최적선과 일정기간 사용하여 열화된 광 커플러의 기준 최적선을 비교한 것이고, 도 5c는 정상적으로 동작하는 광 커플러의 기준 최적선과 도 4b에 비해 일정기간 추가로 더 사용한 광 커플러의 기준 최적선을 비교한 것이다.
도 6은 광 커플러의 열화에 따른 기준특성 및 기준 최적선의 변화를 나타낸다.
도 6은 도 5의 설명을 하나의 그래프로 겹쳐놓은 것이다.
도 7은 광 커플러의 동작전압을 설명한다.
도 7a는 정상적으로 동작하는 광 커플러의 기준 최적선과 기준 동작전압을 나타내고, 도 7b는 열화 된 광 커플러의 기준 최적선과 기준 동작전압을 나타내며, 도 7c는 전혀 동작하지 않는 광 커플러의 기준 최적선과 기준 동작전압을 각각 나타낸다.
도 5 ~ 도 7을 참조하면, 정상동작하는 광 커플러의 기준 동작전압의 크기(도 5a, 도 7a)가 사용에 의해 열화가 진행할수록 광 커플러의 기준 동작전압의 크기(도 5b, 도 7b, 도 5c, 도 7c)가 증가한다는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 열화 평가장치의 일부를 나타낸다.
도 8의 상부(파란색 점선 사각형)는 검사하고자 하는 제어계측카드의 일부를 나타내면, 하부(붉은색 점선 사각형)는 열화 평가장치(100)의 일부를 각각 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 열화 평가장치(100)는 제어계측카드를 구성하는 개별부품을 제어계측카드로부터 분리한 상태로 검사를 진행하는 것이 아니라는 것을 알 수 있다.
상기의 내용을 정리하면, 본 발명에 따른 열화 평가장치(100) 및 열화 평가방법(200)은 제어계측카드를 동작시키면서 검사를 진행할 수 있으므로, 검사를 위해 제어계측카드의 동작을 멈추거나 더 나아가 원자력 발전소의 가동을 중단시킬 필요가 전혀 없을 뿐만 아니라, 기존에는 전혀 수행하지 못하던 개별소자의 열화를 판단할 수 있도록 한다는 것에 큰 장점이 있다.
상기의 설명으로 본 발명에 따른 열화 평가장치(100) 및 열화 평가방법(200)의 동작 특성을 이해하는데 문제는 없을 것이다. 그러나 본 발명의 구체적인 이해를 돕기 위해 아래에서는 제너다이오드(Zener diode)를 예로 역방향 항복전압, 순방향 동작전압, 최대 동작전압에 대해 설명한다.
도 9는 제너다이오드의 기준특성 및 기준 최적선을 나타낸다.
도 9a는 정상적으로 동작하는 제너다이오드의 기준특성 및 기준 최적선을 나타내고, 도 9b는 일정기간 사용한 제너다이오드의 기준특성 및 기준 최적선을 나타내며, 도 9c는 전혀 동작하지 않는 제너다이오드의 기준특성 및 기준 최적선을 나타낸다.
광 커플러의 경우에는 동작전압의 변화를 이용하여 열화율을 판단하였다면, 제너다이오드는 역방향의 항복전압의 변화, 순방향 동작전압의 변화 및 동작 최대전압(전압시험 최대전압)의 변화의 정도를 이용하여 정상, 열화 및 고장을 판단할 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
110: 테스트 보드
120: 테스트 신호 생성부
130: 테스트 신호 처리부
131: 신호 처리장치 132: 저장장치
133: 컨트롤러

Claims (6)

  1. 제어계측카드로부터 분리하지 않은 상태로 상기 제어계측카드에 장착되어 있는 전자부품 개별소자(이하 개별소자)의 열화 여부 및 정도를 판단하는 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치(이하 열화 평가장치)에 있어서,
    상기 개별소자의 입출력단자와 연결된 복수의 테스트 단자 및 테스트 회로가 설치되어 있는 테스트 보드;
    상기 개별소자의 특성 검사에 사용되는 테스트 신호를 생성하는 테스트 신호 생성부; 및
    상기 테스트 신호 생성부에서 생성한 상기 테스트 신호를 상기 테스트 보드를 통해 상기 개별소자에 입력하고, 상기 개별소자가 상기 테스트 신호에 응답하여 출력하는 전압-전류 응답특성 정보를 이용하여 상기 개별소자의 열화 정도를 판단하는 테스트 신호 처리부를 포함하고,
    상기 테스트 신호 처리부는,
    한편으로는 정상동작하고 아직 사용하지 않은 상기 개별소자의 상기 테스트 신호에 응답하여 출력하는 전압-전류특성(이하 기본특성)을 선형 회귀분석하여 기준 최적선 (reference best fit)을 생성하고, 생성한 기준 최적선에서 기준 동작전압을 도출하며, 다른 한편으로는 상기 제어계측카드에 장착되어 사용되고 있는 개별소자의 전압-전류특성(이하 측정특성)을 선형 회귀분석하여 측정 최적선 (measured best fit)을 생성하고 생성한 측정 최적선에서 측정 동작전압을 도출하는 신호처리장치;
    상기 신호처리장치에서 도출한 상기 기준 동작전압 및 테스트 알고리즘이 저장되어 있는 저장장치; 및
    상기 저장장치에 저장된 상기 테스트 알고리즘에 따라 상기 기준 동작전압과 상기 측정 동작전압을 비교하여, 상기 개별소자의 열화 정도를 판단하고, 필요한 조치를 관리하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 최적선은 기본특성 및 측정특성을 표현할 수 있는 근사 직선을 의미하며, 상기 기준 동작전압은 상기 기준 최적선의 접선의 연장선이 전압축과 만나는 지점의 전압이고, 상기 측정 동작전압은 상기 측정 최적선의 접선의 연장선이 전압 축과 만나는 지점의 전압인 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서, 상기 기본특성 및 상기 측정특성은,
    역방향의 항복전압, 순방향 동작전압 및 동작 최대전압을 더 포함하는 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가장치.
  4. 청구항 제3항에 기재된 상기 열화 평가장치를 이용하여 수행되고,
    상기 개별소자의 열화를 판단하는 기준이 되는 열화 기준을 기준 최적선 및 기준 동작전압을 이용하여 설정하고, 검사의 대상이 되는 개별소자의 측정특성, 측정 최적선 및 측정 동작전압을 생성하는 평가 준비단계;
    상기 기준 동작전압 및 상기 측정 동작전압을 이용하여 동작전압 감소율을 계산하여 개별소자의 측정 열화율을 산출하고, 상기 열화 기준과 상기 측정 열화율을 비교하여 개별소자의 열화 정도를 평가하는 개별소자의 열화평가단계; 및
    상기 개별소자의 열화평가단계에서 평가된 결과를 근거로 해당 제어계측카드의 수리나 교체를 지시하는 조치단계를
    수행하는 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가방법.
  5. 제4항에서, 상기 평가 준비단계에서는,
    개별소자당 정상적으로 동작하는 정상동작소자, 전혀 동작하지 않는 고장소자 및 고장이 나지는 않았지만 일정기간 사용하여 열화된 열화소자를 수집하고, 상기 열화 평가장치를 이용하여 개별소자의 전압-전류 특성(기준특성)을 수집하는 개별소자의 기준특성 수집단계;
    상기 열화 평가장치를 이용하여 검사의 대상이 되는 개별소자의 전압-전류 특성(측정특성)을 수집하는 개별소자의 측정특성 수집단계;
    상기 개별소자의 기준특성 수집단계 및 상기 개별소자의 측정특성 수집단계에서 수집한 상기 기준특성 및 상기 측정특성을 선형 회귀분석하여 상기 기준 최적선 및 상기 측정 최적선을 얻고, 상기 기준 최적선에서 상기 기준 동작전압을 그리고 상기 측정 최적선에서 상기 측정 동작전압을 각각 도출하는 동작전압 도출단계; 및
    검사의 대상이 되는 개별소자의 열화 여부를 판단하는데 사용되는 상기 열화 기준을 설정하는 열화 기준 설정단계를 수행하며,
    상기 열화 기준은, 상기 기준 동작전압을 기준으로 하는 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가방법.
  6. 제4항에서,
    상기 평가 준비단계는 상기 개별소자의 열화를 판단하는 기준이 되는 열화 기준을 정상, 열화 및 고장 난 개별소자의 역방향의 항복전압, 순방향 동작전압 및 동작 최대전압을 이용하여 설정하고, 검사의 대상이 되는 개별소자의 역방향 항복전압, 순방향 동작전압 및 동작 최대전압을 측정하는 준비하고,
    상기 개별소자의 열화평가단계는 검사의 대상이 되는 개별소자의 역방향 항복전압, 순방향 동작전압 및 동작 최대전압이 정상동작하는 개별소자의 역방향 항복전압, 순방향 동작전압 및 동작 최대전압과의 차이를 이용하여 개별소자의 열화 정도를 평가하며,
    상기 개별소자는 제너다이오드인 원전 제어계측카드의 전자부품 열화 평가방법.
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