KR102016895B1

KR102016895B1 - 지진 감시 및 분석 시스템

Info

Publication number: KR102016895B1
Application number: KR1020180062191A
Authority: KR
Inventors: 정현호; 남진우
Original assignee: 주식회사 우리기술
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-10-21

Abstract

본 발명은 지진 감시 및 분석 시스템으로, 자유장 또는 구조물에 설치되어 지진파 가속도의 계측을 수행하는 적어도 하나의 가속도계 센서와, 가속도계 센서로부터 취득한 지진파 가속도 신호에 대한 상시 데이터 및 지진파 가속도 신호를 분석하여 소정 경보 설정치 초과 여부에 따른 비상시 데이터를 출력하는 적어도 하나의 데이터 획득 모듈과, 데이터 획득 모듈로부터 상시 데이터 및 비상시 데이터를 수신하여, 경보 패널에 경보 및 상태 정보를 생성하여 출력하는 주제어모듈과, 지진파 가속도 데이터 분석에 따른 경보 및 상태 정보를 출력하는 적어도 하나의 경보 패널을 포함한다.

Description

지진 감시 및 분석 시스템{Seismic Monitoring/Analyzing System}

본 발명은 원자력발전소와 같이 높은 내진성이 요구되는 특수 구조물의 지진영향 평가를 위해 적용되는 지진 감시 및 분석시스템에 관한 기술이다.

원자력발전소 구조물은 매우 보수적인 내진설계 요건에 따라 설치되어 있어 구조물의 지진 거동특성을 연속 감시하기 위한 지진 감시 및 분석 시스템도 높은 내진성과 시스템 동작신뢰성이 보증되어야 한다.

지진발생에 따른 원자력 구조물 손상평가 및 재가동 여부 결정을 위해서는 신뢰성 있는 지진파 신호의 획득 및 정확한 분석이 요구되며, 이를 위해서는 지진파 신호의 연속 감시가 가능한 매우 높은 동작 신뢰성 및 정비 유연성을 갖춘 지진감시 시스템이 필수적이나, 상기한 바와 같이 현재의 국내 지진 감시 및 분석 시스템 기술은 설계 및 운영 측면에서 많은 구조적 취약성을 갖고 있다.

한편, 2016년 9월 12일에 발생된 경주 지역 지진 이후 고주파 지진의 영향에 대한 관심과 원전 안전성에 대한 인식이 상승하고 있다. 현존 원전 지진 감시 및 분석 시스템은 현재까지의 국내 지진에 대해 규제요건에 부합하는 감시 결과를 제시하고는 있지만, 고주파 지진(~100Hz)에 대한 적절한 분석기능의 보완이 필요하며, 향후 신규 규제지침을 만족하기 위하여 지진 데이터 획득 주기와 해상도를 높이고 기존지진 데이터 분석 프로그램의 개선 및 검증이 필요하다.

또한 현재까지 발생하지 않았던 유형의 지진 발생에 대비하여 시스템의 신뢰성 향상과 주기적인 관리가 필요하다. 현재 원전에서는 적절한 절차에 의해 이러한 관리를 수행하고 있지만, 유사시에 대비하여 좀 더 체계적이고 효율적인 관리 시스템의 구축이 요구된다.

본 발명은 3축 가속도계 센서로부터 취득한 지진데이터의 신호처리를 통하여 최대가속도값(PGA), 운전기준지진(OBE) 및 누적절대속도(CAV)의 초과 판정을 하며, 사용자가 지진에 대한 정보를 분석할 수 있도록 지원하는 지진 감시 및 분석 시스템을 제공한다.

본 발명은 기존 지진 감시 시스템보다 데이터 취득 주기 및 해상도를 향상시켜 고주파 지진에 대한 분석 능력을 향상시킨 지진 감시 및 분석 시스템을 제공한다.

본 발명은 지진 감시 및 분석 시스템으로, 자유장 또는 구조물에 설치되어 지진파 가속도의 계측을 수행하는 적어도 하나의 가속도계 센서와, 가속도계 센서로부터 취득한 지진파 가속도 신호에 대한 상시 데이터 및 지진파 가속도 신호를 분석하여 소정 경보 설정치 초과 여부에 따른 비상시 데이터를 출력하는 적어도 하나의 데이터 획득 모듈과, 지진파 가속도 데이터 분석에 따른 경보 및 상태 정보를 출력하는 적어도 하나의 경보 패널과, 데이터 획득 모듈로부터 상시 데이터 및 비상시 데이터를 수신하여, 경보 패널에 경보 및 상태 정보를 생성하여 출력하는 주제어모듈을 포함한다.

본 발명은 3축 가속도계 센서로부터 취득한 지진데이터의 신호처리를 통하여 최대가속도값(PGA), 운전기준지진(OBE) 및 누적절대속도(CAV)의 초과 판정을 하며, 사용자가 지진에 대한 정보를 분석할 수 있도록 지원할 수 있다.

본 발명은 기존 지진 감시 시스템보다 데이터 취득 주기 및 해상도를 향상시켜 고주파 지진에 대한 분석 능력을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지진 감시 및 분석 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 획득 모듈의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어모듈의 내부 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 경보 패널의 일 예를 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 의료 진단 리포트 장치 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

본 발명에 따른 지진 감시 및 분석 시스템은 지진 발생시 가속도계 센서로부터 획득한 지진파의 가속도가 경보 설정치를 초과 시 경보를 제공하며, 지진데이터분석을 통하여 최대 가속도 값(PGA), 누적절대속도(CAV) 및 운전기준지진(OBE) 초과 판정을 하며 지진 발생 이후에도 사용자가 지진에 대한 정보를 분석할 수 있도록 한 시스템이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지진 감시 및 분석 시스템의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 지진 감시 및 분석 시스템은 가속도계 센서(Accelerometer)(110-1, 110-2, 110-3, 110-4,....110-n), 인터페이스 모듈(120-1, 120-2, 120-3, 120-4,....120-n), 데이터 획득 모듈(Data Acquisition Module : DAM)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,....130-n), 주제어모듈(Main Control Module : MCM)(140), 디지털 출력 모듈(Digital Output Module: DOM)(150), 경보 패널(160a, 160b), 디지털 입력 모듈(Digital Input Module : DIM)(170), 분석 컴퓨터(180) 및 플래시 메모리(190)를 포함한다. 부가적으로, 시각 동기장치(200) 및 프린터(210)를 더 포함할 수 있다.

이중 데이터 획득 모듈(Data Acquisition Module: DAM)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, ....130-n), 주제어모듈(Main Control Module : MCM)(140), 디지털 출력 모듈(Digital Output Module: DOM)(150), 경보 패널(160a, 160b), 디지털 입력 모듈(Digital Input Module : DIM)(170) 및 플래시 메모리(190)는 주제어유닛(Main Control Unit : MCU)을 구성한다.

우선, 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4,....110-n)는 자유장(Free Field) 및 구조물에 설치되어 X, Y, Z의 3축의 지진파 가속도 신호의 시간 이력 계측을 수행한다. 여기서, 센서 타입(Sensor Type)은 1G/2G일 수 있고, 입력 전압 범위는 ±2.5V, ±5V, ±10V 중 하나일 수 있다. 또한, 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4,....110-n)는 원전에서 주로 사용 중인 Kinemetrics사와 GeoSig사에서 생산되는 다양한 종류의 센서들이 모두 사용될 수 있다.

인터페이스 모듈(120-1, 120-2, 120-3, 120-4,...., 120-n)은 감시 채널의 독립성 유지를 위해 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4,...., 110-n)와 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)를 일대일 연계하고, 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4,....110-n) 각각에 동작 전원을 공급하여 각각에서 출력하는 지진파 가속도 신호를 입력받아 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, ...., 130-n)에 전송한다.

또한, 인터페이스 모듈(120-1, 120-2, 120-3, 120-4,...., 120-n)은 분석 컴퓨터(180)로부터 모의 신호(Simulation Test Signal)가 입력됨에 따라, 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4,...., 110-n)를 제외한 다른 구성 요소들에 모의 신호가 공급되도록 한다. 또한, 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, ....130-n)의 데이터 출력을 통해 기능 테스트(Function Test) 신호를 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4, ....110-n)에 전달한다. 즉, 인터페이스 모듈(120-1, 120-2, 120-3, 120-4, ...., 120-n)이 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4, ....110-n)에 일정 전압을 인가해 주면 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4, ....110-n)에서는 감쇄 응답(Damped Response) 신호를 발생시킨다.

또한, 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4, ....110-n)에 테스트 신호 입력 단자를 제공한다.

데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)은 인터페이스 모듈(120-1, 120-2, 120-3, 120-4,...., 120-n)을 통해 일대일 연결된 가속도계 센서(110-1, 110-2, 110-3, 110-4,...., 110-n)로부터 지진파 가속도 신호를 획득하고, 획득된 지진파 가속도 신호를 경보/이벤트 알고리즘에 의해 분석한 결과를 주제어모듈(140)에 전송한다. 본 발명에 따라, 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)은 획득한 지진파 가속도 데이터에 대한 상시 데이터 및 지진파 가속도 데이터를 분석하여 소정 경보 설정치 초과 여부에 따른 비상시 데이터를 주제어모듈(140)로 출력한다. 또한, 두 신호에 대한 동시 분석으로 신뢰성 향상 및 공통 모드 실패(Common Mode Fail : CMF) 시에 독자적으로 동작하여 이벤트 판단 시 1회에 한하여 데이터를 자체적으로 저장하는 기능을 수행한다. 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.

주제어모듈(140)은 전체 지진 감시 및 분석 시스템의 구성 요소들간 데이터 통신 및 분석 컴퓨터(180)와의 통신 기능을 수행하여, 지진파 가속도 신호의 검출, 획득, 인터럽트 처리, 경보 발생 제어를 수행한다. 주제어모듈(140)은 데이터 획득 모듈들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n) 모두로부터 지진파 가속도 신호에 대한 상시 데이터 및 비상시 데이터를 수신하여, 비교 분석을 통해 지진 데이터를 판별하고, 디지털 출력 모듈(150)을 통해 경보 패널(160a, 160b)에 경보 정보 및 상태 정보를 생성하여 출력함과 아울러 분석 컴퓨터(180) 및 플래시 메모리 모듈(190)에 지진파 가속도 신호에 대한 비상시 데이터를 전달한다. 주제어모듈(140)에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.

데이터 출력 모듈(150)은 주제어모듈(140)로부터 출력되는 지진파 가속도 데이터 분석에 따른 경보 정보 및 상태 정보를 경보 패널(160a, 160b)에 출력한다.

여기서, 경보 패널(160a, 160b)은 시스템 고장(System Trouble) 또는 상태 정보를 포함하는 시스템 운영 상태를 시각 및 청각적으로 인지할 수 있도록 램프(Lamp) 점등 및 부저(Buzzer)를 통해 출력할 수 있는 판넬 유닛으로, MCU Cabinet에 설치된 내부 경보 패널(160a) 및 자유장 또는 주제어실(Main Control Room ; MCR)과 같은 외부에 설치된 외부 경보 패널(160b)이 있을 수 있다.

디지털 입력 모듈(170)은 경보 패널(160a)을 통해 운전자로부터 입력된 응답(Ack), 리셋(Reset) 신호 등을 주제어모듈(140)에 입력한다.

분석 컴퓨터(180)는 주제어모듈(140)로부터 실시간 지진파 가속도 신호 측정값을 입력받아 실시간 및 최대 값을 디스플레이장치(미도시) 화면에 표시하며, 지진발생에 따라 획득된 지진파 데이터는 수동 및 자동으로 누적절대 속도, 가속도, 속도, 변위 및 댐핑별 지진응답스펙트럼 계산 및 설계 응답스펙트럼과의 비교 분석이 실행되며 수행결과는 직관적으로 이해하기 쉬운 그래픽 형태로 화면에 표시된다.

플래시 메모리 모듈(Flash Memory Module: FMM)(190)은 주제어모듈(140)이 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)로부터 전달받은 데이터를 저장하기 위한 메모리 모듈이다. 플래시 메모리 모듈(Flash Memory Module: FMM)(190)은 모의 시험에서 생성된 데이터를 제외한 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)이 취득한 비상시(이벤트) 데이터를 외장 메모리(Compact Flash Memory Card, CF Card)에 저장하며 분석 컴퓨터(180)와 통신단절 또는 분석컴퓨터(180)의 고장과 관계없이 데이터를 저장한다. 분석 컴퓨터(180)와 주제어모듈(140)을 통하여 사용자가 외장 메모리내의 데이터 요청 시 해당 데이터를 제공한다. 또한, 본 발명에 따라, 플래시 메모리 모듈(Flash Memory Module : FMM)(190)에는 비상시 데이터가 저장될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 획득 모듈의 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, ....130-n) 각각은 아날로그 디지털 변환부(Analog Digital Converter : ADC)(131), 캘리브레이션부(Calibration Unit)(132), 필터부(Filter)(133), 이벤트 판단부(134) 및 경보 분석부(135)를 포함한다. 부가적으로, 노이즈 판단부(136)를 더 포함할 수 있다.

아날로그 디지털 변환부(131)는 인터페이스 모듈(120)을 통해 가속도계 센서(110)로부터 수신한 지진파 가속도 신호를 1KHz, 20Bit 디지털 데이터로 변환한다. 이를 통해, 기존 지진 감시 및 분석 시스템보다 데이터 획득 주기(1kHz) 및 해상도(20bit)를 향상시켜 고주파 지진에 대한 분석 능력을 향상시킬 수 있다.

캘리브레이션부(132)는 디지털로 변환된 지진파 가속도 데이터를 이득(Gain)과 오프셋(Offset)을 적용한 캘리브레이션(Calibration) 처리한다. 캘리브레이션(Calibration) 처리된 지진파 가속도 데이터는 필터부(132)에 입력됨과 아울러 주제어모듈(140)에 지진파 가속도 데이터의 원 데이터(Raw Data)로 입력된다. 여기서, 원 데이터(Raw Data)는 초당 1000 샘플링(Sampling)된 데이터를 매 초 수집한다.

필터부(133)는 캘리브레이션부(132)에서 출력된 지진파 가속도 데이터 중 소정 주파수 대역에 해당하는 데이터를 통과시킨다. 본 발명에 따라, 필터부(133)는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)로 50Hz 또는 100Hz 이하의 주파수 신호를 통과시킨다. 필터부(133)에 의해 통과된 데이터는 이벤트 판단부(134)에 입력됨과 아울러 주제어모듈(140)에 정상 데이터(Normal Data)로 입력된다.

전술한 바와 같은 원 데이터(Raw Data) 및 정상 데이터(Normal Data)는 상시 데이터로 주제어모듈(140)에 입력된다.

이벤트 판단부(134)는 필터부(133)에 의해 출력된 지진파 가속도 데이터가 이벤트 트리거 임계치(Event Trigger Set Point)를 초과하는지를 판단하고, 초과된 지진파 가속도 데이터를 이벤트 데이터(Event Data)로 검출한다. 여기서, 트리거(Trigger)는 지하에 잠재된 에너지가 지표로 방출되면서 지진이 발생하거나 이벤트 파라미터의 이벤트 판단 기준에 부합하여 이벤트가 발생됨을 확인하고 데이터 획득 시작을 의미한다. 그리고, 이벤트 판단부(134)에 의해 검출된 이벤트 데이터(Event Data)는 주제어모듈(140)에 입력됨과 아울러 경보 분석부(135)에 입력된다.

경보 분석부(135)는 이벤트 판단부(134)에 의해 입력된 이벤트 데이터에 대하여 다음의 알고리즘을 수행한다.

① 주파수 응답 스펙트럼(FRS) : OBE/SSE

② 최대지반가속도(PGA)

③ 누적절대속도(CAV)

우선, 경보 분석부(135)는 입력된 이벤트 데이터에 대해 주파수 응답 스펙트럼(Frequency Respon Spectrum: FRS)을 구하여(135-1) 1Hz ~ 10Hz 사이에서 OBE를 초과하면 OBE 경보를 주제어모듈(140)에 출력하고, SSE를 초과하면 OBE 및 SSE 경보를 주제어모듈(140)에 출력한다(135-2). 여기서, 운전기준지진(Operating Based Earthquake: OBE)은 원전 설계 시 해당 부지에서의 발전소의 운전 수명기간 동안에 발전소 부지에 영향을 줄 것으로 예상되는 지진을 의미하고, 안전정지지진(Safety Shutdown Earthquake : SSE) 은 설계지진으로서 원전 설계 시 해당 부지에서 예상되어진 최대강도 지진을 의미한다.

또한, 경보 분석부(135)는 입력된 이벤트 데이터에 대해 PGA를 획득(135-3)하고, 획득된 PGA가 PGA 설정치(Set Point)를 초과하면 주제어모듈(140)에 PGA 경보를 출력한다(135-4). 여기서, 최대 지반 가속도(Peak Ground Accleration: PGA)는 자유장(Free Field)에서 계측된 지진 가속도 시간 이력에서 최대 절대값을 의미한다.

경보 분석부(135)는 입력된 이벤트 데이터에 대해 CAV를 계산(135-5)하고, 계산된 CAV가 CAV 설정치(CAV Set Point)를 초과하면 주제어모듈(140)에 CAV 경보를 출력한다(135-6). 여기서, 누적 절대 속도(Cumulative Absolute Velocity: CAV)는 절대 가속도 시간 이력을 1초 간격으로 분할하여 기준 가속도를 초과하는 부분에 대해 각각의 1 초 구간을 시간에 대해 적분하여 적분된 모든 값을 누적한 것을 의미한다. 이는 Reg. Guide 1.166에서 추가된 개념으로서 고주파 영역에 주로 영향을 주는 작은 규모의 지진에 의하여 불필요하게 원자로 정지가 이루어지는 것을 막기 위하여 도입되었다. 주파수 영역에서는 OBE 설계 응답스펙트럼 값을 초과하는 신호가 발생하더라도 그것의 시간 영역에서의 누적값이 일정 정도를 넘지 않는다면 위험 신호로 판단하지 않도록 한다.

전술한 바와 같은 이벤트 데이터(Event Data) 및 경보 정보는 비상시 데이터로 주제어모듈(140)에 입력된다.

노이즈 검출부(136)는 원 데이터(Raw Data)와 이벤트 데이터(Event Data)를 비교하여 원 데이터(Raw Data)가 노이즈(Noise) 신호라면 주제어모듈(140)로 경보(Alarm)를 무시하라는 메시지를 출력한다. 그러면, 주제어모듈(140)은 경보를 무시하라는 메시지를 수신하면 경보 정보가 입력되더라도 이를 무시한다. 이로써, 실제 지진 데이터가 아닌 노이즈(Noise) 신호에 의한 경보 발생을 억제하여 지진 감시 및 분석 시스템의 성능에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주제어모듈의 내부 블록 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 주제어모듈(140)은 마스터 주제어모듈(140-1) 및 슬레이브 주제어모듈(140-2)로 이중화될 수 있다. 이로써, 마스터 주제어모듈(140-1)에 고장이 발생되었을 때, 슬레이브 주제어모듈(140-2)에서 마스터 주제어모듈(140-1)의 기능을 수행하여, 지진 감시의 안전성을 강화할 수 있다.

마스터 주제어모듈(140-1)은 데이터 처리부(141-1), 통신부(142-2), 리던던시 처리부(143-1) 및 경보 생성부(144)를 포함한다.

마스터 주제어모듈(140-1)의 데이터 처리부(141-1)는 데이터 획득 모듈들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n) 모두로부터 상시 데이터 및 비상시 데이터를 획득한다. 여기서, 상시 데이터는 정상 데이터(Normal Data), 원 데이터(Raw Data)일 수 있고, 비 상시 데이터는 지진 이벤트 발생시 발생한 지진에 대한 이벤트 데이터(Event Data) 및 경보 정보일 수 있다.

획득 데이터 처리부(141-1)는 상시 데이터 및 비상시 데이터를 통신부(142-1)를 통해 분석 컴퓨터(180)에 출력함과 아울러 리던던시 처리부(143-1)에 출력한다.

리던던시 처리부(143-1)는 수신한 상시 데이터 및 비상시 데이터를 슬레이브 주제어모듈(140-2)에 입력한다.

슬레이브 주제어모듈(140-2)은 획득 데이터 처리부(141-2), 통신부(142-2) 및 리던던시 처리부(143-2)를 포함한다.

획득 데이터 처리부(141-2)는 리던던시 처리부(143-2)를 통해 마스터 주제어모듈(140-1)로부터 수신한 상시 데이터 및 비상시 데이터를 통신부(142-2)를 통해 분석 컴퓨터(180)에 전달한다. 즉, 마스터 주제어모듈(140-1)의 장애 발생시 이중화된 슬레이브 주제어모듈(140-2)이 바로 이어서 정상적인 동작을 수행하는 장애 극복(Failover) 운전을 위해 마스터 주제어모듈(140-1) 및 슬레이브 주제어모듈(140-2) 간에 수집한 데이터(Data)를 공유한다.

한편, 마스터 주제어모듈(140-1)의 경보 생성부(144)는 획득 데이터 처리부(141-1)로부터 전달된 상시 데이터 및 비상시 데이터를 분석 컴퓨터(180)로부터 운전자에 의해 입력된 경보 로직 정보에 따라 분석하여 경보 패널(160a, 160b)의 램프 점등을 제어한다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 경보 생성부(144)는 데이터 처리부(141-1)로부터 출력되는 상시 데이터 및 비상시 데이터에 따라 경보 생성 프로세스를 수행하여 실제 경보를 생성하여 출력한다. 이때, 경보 생성부(144)는 분석 컴퓨터(180)에 설치된 운영 프로그램을 통해 운전자가 입력한 OBE 경보 발생 조건을 입력받아 수행할 수 있다. 즉, 운전자는 데이터 처리부(141-1)가 데이터 획득 모듈들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n) 모두로부터 수신한 PGA 경보, OBE 경보, CAV 경보에 따라 실제로 출력된 경보 발생 조건을 설정할 수 있다. 예컨대, 운전자는 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,..... 130-n)로부터 PGA 경보 및 OBE 경보 중 어느 하나라도 수신하면, 경보가 발생되도록 조건을 설정하여 지진 감시 및 분석 시스템을 보수적으로 운영할 수 있다. 또는, 운전자는 데이터 획득 모듈(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)로부터 OBE 경보 및 CAV 경보가 모두 수신되면, 경보가 발생되도록 조건을 설정하여 지진 감시 및 분석 시스템을 운영할 수 있다.

또한, 주제어모듈(140)은 데이터 획득 모듈들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n) 중 적어도 하나로부터 이벤트 데이터를 수신한 시점에 데이터 획득 모듈들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n) 모두에서 수신한 이벤트 데이트들과 비교하여 노이즈 여부를 판단할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 경보 패널의 일 예를 도시한 도면이다. 그런데, 도 4에 도시된 경보 패널을 일 실시 예일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

도 4를 참조하면, 경보 램프(151)는 데이터 획득 모듈들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4,...., 130-n)로부터 FRS OBE, PGA, CAV 등을 분석한 결과인 경보 정보가 전달됨에 따라 주제어모듈(140)의 경보 생성부(144)가 수신된 복수의 분석 결과를 재분석한 결과에 따른 제어 신호에 의해 점등된다.

이중, OBE(MCR ALARM) 램프(151a)는 경보 생성부(144)에서 운전자에 의해 설정된 OBE 경보 발생 조건에 따라 외부 경보 패널(160b)에 경보가 발생되는 경우에 점등된다.

여기서, 경보 발생 조건 설정은 다양한 실시 예들이 가능하다.

일 실시 예에 따라, FRS OBE 경보 및 CAV 경보가 모두 발생하면 경보 발생하는 것으로 설정될 수 있다.

다른 실시 예에 따라, PGA 경보 및 FRS OBE 경보 중 적어도 하나가 발생하면 경보가 발생하는 것으로 설정될 수 있다.

또 다른 실시 예에 따라, FRS OBE 경보, CAV 경보 및 PGA 경보가 모두 발생하면 경보 발생하는 것으로 설정될 수 있다.

또 다른 실시 예에 따라, PGA 경보, FRS OBE 경보 및 CAV 경보 중 적어도 하나가 발생되면 경보가 발생되는 것으로 설정될 수 있다.

그 외에, 램프들(152, 153, 154)는 이벤트 트리거(Trigger) 여부를 점등하는 램프(152), 전력 손실 여부를 점등하는 램프(153) 및 시스템의 고장(Trouble) 발생 여부를 점등하는 램프(154)등을 포함할 수 있다. 또한, 운전자의 입력을 수신할 수 있는 다양한 버튼들(156)이 구비되는데, 램프 테스트(Lamp Test) 버튼, 경보 억제(Alarm Inhibit) 버튼, 리셋 신호 버튼 등을 포함할 수 있다.

Claims

원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템에 있어서,
자유장 또는 구조물에 설치되어 지진파 가속도의 계측을 수행하는 적어도 하나의 가속도계 센서와,
가속도계 센서로부터 취득한 지진파 가속도 신호에 대한 상시 데이터 및 지진파 가속도 신호를 분석하여 소정 경보 설정치 초과 여부에 따른 경보 정보를 포함하는 비상시 데이터를 출력하되, 가속도계 센서로부터 출력된 지진파 가속도 신호를 디지털 변환한 원 데이터(Raw Data) 및 원 데이터를 저역 통과 필터링한 정상 데이터(Normal Data) 중 적어도 하나를 상시 데이터로 주제어모듈에 출력하고, 정상 데이터 중에서 트리거 임계치 이상인 정상 데이터인 이벤트 데이터(Event Data) 및 이벤트 데이터가 소정 경보 설정치 이상인지의 여부에 따른 경보 정보를 비상시 데이터로 주제어모듈에 출력하는 적어도 하나의 데이터 획득 모듈과,
전체 시스템의 구성 요소들간 통신 기능을 수행하여 지진 감지를 제어하되, 복수의 데이터 획득 모듈 전체로부터 수신한 상시 데이터 및 비상시 데이터를 운전자에 의해 입력된 경보 발생 조건에 따른 경보 생성 프로세스에 따라 재분석하여 결정된 실제 경보 정보 및 상태 정보를 생성하여 출력하는 주제어모듈과,
주제어모듈에서 출력되는 경보 정보 및 상태 정보를 시각 및 청각적으로 인지할 수 있도록 출력하는 적어도 하나의 경보 패널을 포함하되,
상기 주제어모듈은 마스터(Master) 주제어모듈과 슬레이브(Slave) 주제어모듈을 포함하고, 마스터 주제어모듈은 데이터 획득 모듈로부터 수신한 상시 데이터와 비상시 데이터를 슬레이브 주제어모듈에 전달함을 특징으로 하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
제1 항에 있어서, 가속도계 센서는
두 종류 이상의 센서들을 포함함을 특징으로 하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
제1 항에 있어서, 데이터 획득 모듈은
가속도계 센서로부터 취득된 아날로그 데이터를 1KHz, 20Bit의 디지털 데이터로 변환함을 특징으로 하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
삭제
제1 항에 있어서, 데이터 획득 모듈은
원 데이터를 이벤트 데이터와 비교하여 노이즈 여부를 판단하고, 원 데이터가 노이즈일 경우 동일 시각에 수신되는 경보 정보를 무시하는 메시지를 주제어모듈에 출력함을 특징으로 하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
제1 항에 있어서, 데이터 획득 모듈은
이벤트 데이터로부터 산출된 주파수응답스펙트럼(FRS)이 운전기준지진(OBE) 설정치 또는 안전정지지진(SSE) 설정치를 초과할 경우, OBE 경보 및 SSE 경보 중 적어도 하나를 출력하거나,
이벤트 데이터로부터 산출된 최대지반가속도(PGA)가 PGA 설정치를 초과할 경우, PGA 경보를 출력하거나,
이벤트 데이터로부터 산출된 누적절대속도(CAV)가 CAV 설정치를 초과할 경우, CAV 경보를 출력함을 특징으로 하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
삭제
제6 항에 있어서, 주제어모듈은
데이터 획득 모듈로부터 PGA 경보, CAV 경보 및 CAV 경보 중 적어도 하나를 수신할 경우, 주제어실(Main Control Room: MCR)에 위치한 경보 패널의 OBE 경보 램프를 경보 발생 설정에 따라 점등하도록 제어함을 특징으로 하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 시스템이 :
주제어모듈로부터 실시간 지진파 가속도 신호 측정값을 입력받아 수동 및 자동으로 분석을 실행하며, 수행 결과를 그래픽 형태로 화면에 표시하는 분석 컴퓨터를 더 포함하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
청구항 9에 있어서, 상기 시스템이
가속도계 센서와 데이터 획득 모듈을 일대일 연계하고 가속도계 센서 각각에 동작 전원을 공급하며, 분석 컴퓨터로부터 모의 신호를 입력받아 가속도계 센서를 제외한 다른 구성 요소들에 모의 신호를 공급하는 인터페이스 모듈;
을 더 포함하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
청구항 1에 있어서, 데이터 획득 모듈 각각은 :
가속도계 센서로부터 수신한 지진파 가속도 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환부와;
상기 아날로그 디지털 변환부에서 디지털로 변환된 지진파 가속도 데이터를 이득(Gain)과 오프셋(Offset)을 적용한 캘리브레이션(Calibration) 처리하는 캘리브레이션부와;
캘리브레이션부에서 출력된 지진파 가속도 데이터 중 소정 주파수 이하에 해당하는 데이터를 통과시키는 저역 통과 필터부와;
상기 저역 통과 필터부에서 저역 통과 필터링된 지진파 가속도 데이터가 이벤트 트리거 임계치(Event Trigger Set Point)를 초과하는지를 판단하고, 초과된 지진파 가속도 데이터를 이벤트 데이터(Event Data)로 검출하는 이벤트 판단부와;
이벤트 판단부(134)에 의해 입력된 이벤트 데이터에 대하여 지진 분석 알고리즘을 수행하는 경보 분석부;
를 포함하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
청구항 11에 있어서, 경보 분석부는 입력된 이벤트 데이터에 대해 주파수 응답 스펙트럼(FRS), 최대지반가속도(PGA) 그리고 누적절대속도(CAV) 에 따른 처리를 통해 생성된 경보 정보들을 출력하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
청구항 12에 있어서, 운전자에 의해 입력된 경보 발생 조건은 주파수 응답 스펙트럼(FRS), 최대지반가속도(PGA) 그리고 누적절대속도(CAV) 각각에 따른 처리를 통해 생성된 PGA 경보, OBE 경보, 그리고 CAV 경보가 모두 수신되면 경보가 발생되도록 설정되는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
청구항 12에 있어서, 운전자에 의해 입력된 경보 발생 조건은 주파수 응답 스펙트럼(FRS), 최대지반가속도(PGA) 그리고 누적절대속도(CAV) 각각에 따른 처리를 통해 생성된 PGA 경보, OBE 경보, 그리고 CAV 경보 중 어느 하나라도 수신되면 경보가 발생되도록 설정되는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.
청구항 1에 있어서, 주제어모듈은 데이터 획득 모듈들 중 적어도 하나로부터 이벤트 데이터를 수신한 시점에 데이터 획득 모듈들 모두에서 수신한 이벤트 데이트들과 비교하여 노이즈 여부를 판단하는 원자력발전소의 지진 감시 및 분석 시스템.