KR102299231B1 - 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신뢰도공학에서 사용되는 사건수목(event tree)과 달리 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정하는 동적이산사건수목(dynamic discrete event tree, DDET)에 기반하여 공정의 안전성을 평가하는 기술적 사상에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 공정에 대한 안전성평가를 수행하기 위하여 동적이산사건수목을 사용하는 경우, 필요한 분기규칙의 설정과 구현, 그리고 각 분기별로 공정을 모사하는 물리모델에서 변화시켜야 하는 운전조건과 분기별 확률을 계산하여 적용함으로써 공정 안전성 평가와 관련된 시뮬레이션의 정확도를 향상시키는 기술에 관한 것이다.

Description

동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치 및 그 동작 방법{PROCESS SAFETY EVALUATION APPARATUS BASED ON DYNAMIC DISCRETE EVENT TREE AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 신뢰도공학에서 사용되는 사건수목(event tree)과 달리 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정하는 동적이산사건수목(dynamic discrete event tree, DDET)에 기반하여 공정의 안전성을 평가하는 기술적 사상에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 공정에 대한 안전성평가를 수행하기 위하여 동적이산사건수목을 사용하는 경우, 필요한 분기규칙의 설정과 구현, 그리고 각 분기별로 공정을 모사하는 물리모델에서 변화시켜야 하는 운전조건과 분기별 확률을 계산하여 적용함으로써 공정 안전성 평가와 관련된 시뮬레이션의 정확도를 향상시키는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 신뢰도공학에서 사용되는 사건수목(event tree, ET)은 특정 계통의 이용불능과 같이 사전에 정의된 정점 사건이 발생하는 원인을 추적하여 모델 및 정량화를 하는 연역적(deductive) 분석 방법으로, 정해진 사고 결과의 원인 추적에 적절한 방법으로 알려져 있다.

확률론적 안전성 평가(probabilistic safety assessment, PSA)에서는 주로 사건수목에 나타나는 특정 계통이 이용 불가능해지는 원인을 규명하는데 사용된다.

한편, 신뢰도공학에서 사용되는 사건수목(event tree, ET)은 어떤 조건이 맞으면 그 시점에서 달라지는 상황을 반영하여 시나리오를 2개 이상으로 분기하고, 각각의 시나리오가 전개되는 모습을 보여주는 방법을 지칭한다.

여기서, 어떤 조건이 맞아 시나리오가 분기되는 시점을 분기지점이라고 지칭하며, 사건수목은 분석자가 사전지식을 활용하여 다수의 분기지점이 도래할 순서를 미리 정하게 된다.

다만, 종래의 사건수목은 분석자가 사전지식을 활용하여 분기지점이 도래할 순서를 미리 지정함에 따라 물리모델의 시뮬레이션 결과를 반영할 수 없다.

또한, 종래의 사건수목은 공정의 안전성에 대한 평가를 수행함에 있어 각 분기 별로 공정을 모사하는 물리모델에 대한 변화를 적용할 수 없으므로, 물리모델의 시뮬레이션 결과에 따른 정확도가 감소되는 단점이 존재할 수 있다.

예를 들어, 종래의 사건수목은 물리모델에 사람이 개입하여 제어하거나 기기의 고장과 같은 우연적 요소를 반영할 수 없어 상대적으로 다양한 시나리오에 대한 안전성을 점검할 수 없어 시뮬레이션 결과에 대한 공정 안전분야에서의 신뢰도가 감소하는 단점이 존재할 수 있다.

한국등록특허 제10-2031964호, "순환 논리를 가진 고장 수목의 정점 사건의 상태 연산 장치, 연산 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 독출 가능한 기록매체" 미국공개특허 제2011/0137703호, "METHOD AND SYSTEM FOR DYNAMIC PROBABILISTIC RISK ASSESSMENT" 한국등록특허 제10-2003696호, "원전 다수기 리스크 평가를 위한 2단계 PSA 방법" 한국등록특허 제10-1624968호, "데이터 정형화 처리기 및 실시간 제어 분석기를 이용한 사고 회복 방법 및 사고 회복 장치"

본 발명은 감시변수와 제어변수를 물리모델에서 획득하거나 변경할 수 있고, 제어변수의 상태에 따라서 동적이산사건수목 방법으로 분기하여 관찰하고 싶은 분야에서는 제한 사항 없이 적용이 가능한 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 분기지점을 미리 정하는 방식이 아니라, 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정함에 따라 물리모델을 사람이 개입하여 제어하거나 우연적인 요소(예컨대 기기고장 등)를 반영한 시뮬레이션을 수행하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 분기규칙을 적용하면 다양한 시나리오를 계산해 봐야 안전성을 점검할 수 있는 공정 안전분야에서 시뮬레이션의 신뢰성 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 원자력발전소 리스크 추정을 위한 동적확률론적안전성평가(Dynamic Probabilistic Safety Assessment, D-PSA)에 활용가능하도록 동적이산사건수목 방법을 적용한 물리모듈의 시뮬레이션을 지원하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정하기 위하여 분기지점을 결정할 수 있는 분기규칙을 구현하고, 각 분기별로 공정을 모사하는 물리모델에서 변화가 필요한 운전조건과 분기별 확률을 계산하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치는 복수의 기기들 및 운전원 동작 수행 시점을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 재 수행될 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집하는 물리모듈, 상기 수집된 감시변수를 이용하여 상기 수행된 시뮬레이션의 분기지점을 결정하기 위한 분기규칙을 결정하는 진단모듈, 상기 결정된 분기규칙에 기반하여 적어도 하나의 분기지점을 생성하는 스케쥴러 및 상기 생성된 적어도 하나의 분기지점에 기반하여 상기 복수의 기기들의 고장 여부 및 상기 운전원 동작 수행 시점과 관련된 분기확률을 계산하고, 상기 수집된 제어변수를 변경하는 기기작동모듈을 포함하고, 상기 스케쥴러는, 상기 계산된 분기확률 및 상기 변경된 제어 변수를 상기 물리모듈로 전달하여 상기 물리모듈이 상기 수행된 시뮬레이션을 재 수행하도록 지원하고, 분기규칙 데이터베이스에 상기 결정된 분기규칙을 저장할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 스케쥴러는, 상기 시뮬레이션이 시작되면 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈과 미리 설정된 시간 스텝마다 통신하여 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈에서 나온 결과를 공유하고, 미리 설정된 순서에 따라 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈을 호출할 수 있다.

상기 물리모듈은, 상기 수집된 감시변수 및 상기 수집된 제어변수를 상기 스케쥴러로 전달하여 상기 분기규칙의 진단을 지원할 수 있다.

상기 물리모듈은, 상기 물리모델로부터 특정 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하고, 연속되는 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하며, 상기 수집된 감시변수에서 특이변수를 제거하거나, 누락된 변수를 보충하거나 특정 목적에 따라 감시변수를 교정할 수 있다.

상기 물리모듈은, 상기 물리모델로부터 공정을 구성하는 기기의 운전상태와 같이 공정 운영과 관련된 제어변수를 수집할 수 있다.

상기 공정 운영은, 상기 복수의 기기들 중 펌프의 운전률 25% 내지 운전률 50% 중 어느 하나, 밸브의 열림률 25% 내지 열림률 50% 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 스케쥴러는, 특정 시간에서 2개 이상의 분기규칙이 결정될 경우, 상기 특정 시간에 대하여 적용할 분기규칙을 상기 결정된 2개 이상의 분기규칙 중 어느 하나로 결정하고, 나머지 분기규칙을 상기 특정 시간 이후의 시간스텝에 적용할 수 있다.

상기 스케쥴러는, 상기 결정된 분기규칙에 따른 분기지점을 생성할 시, 상기 생성될 분기지점에서 작동할 기기의 수, 단일 기기의 성능, 상기 제어변수의 종류, 상기 복수의 기기들의 동작과 관련된 물리적인 특징, 운전원의 판단에 따른 운전조건에서의 시간과 기기의 동작 또는 공정이 진행되는 동안에 발생될 수 있는 고장모드 중 어느 하나에 따라 상기 분기지점의 개수를 결정하여 상기 결정된 개수의 분기지점을 생성할 수 있다.

상기 스케쥴러는, 상기 분기규칙이 적용될 시, 고장의 원인을 수록하고 있는 단절집합을 검색하고, 상기 검색된 단절집합을 상기 생성된 분기지점에 할당할 수 있다.

상기 검색된 단절집합은 기기 고장모드의 조합으로 구성된 자동동작의 단절집합 및 기기 고장모드와 함께 수동동작모드에 해당하는 운전원의 동작 수행 시점에 대한 수동동작의 단절집합을 포함할 수 있다.

상기 기기동작모듈은, 불린(Boolean) 연산을 통해 상기 할당된 단절집합을 단순 재 조합하거나 상기 할당된 분기지점까지 거쳐온 경로를 추적하면서 사용자의 가정사항에 따른 기기 고장 상태를 반영하여 상기 할당된 단절집합을 재 조합하고, 상기 생성된 분기지점에서의 최종 최소단절집합을 도출하여 상기 제어변수를 변경할 수 있다.

상기 기기동작모듈은 상기 도출된 최종 최소단절집합이 상기 분기지점까지 거쳐온 경로를 추적 가능함에 따라, 상기 분기지점에서 특정 기기의 고장상태가 결정될 경우, 하위 시나리오에 상기 추적된 경로에 대한 정보를 누적 반영하여 제어변수를 변경하고, 상기 기기 고장모드에 따른 고장모드 제어조건을 추가하여 상기 도출된 최종 최소단절집합을 변형함으로써 고장유무에 대한 사용자의 가정사항 기반의 시나리오가 전개되도록 상기 제어변수를 변경할 수 있다.

상기 기기동작모듈은 상기 도출된 최종 최소단절집합을 이용하여 상기 분기확률을 계산할 시, 무작위적인 고장을 나타내기 위하여 확률모델을 사용하는 경우, 고장모드유형이 이항분포인 경우 상기 계산된 분기확률을 사용하고, 포아송분포인 경우에는 상기 계산된 분기확률에 상기 물리모델의 시뮬레이션 수행 시간을 곱해서 계산하며, 상기 고장모드 중에서 공통원인고장이 포함될 경우 상기 계산된 분기확률에 상기 물리모델의 시뮬레이션 수행 시간을 곱해서 계산된 분기확률에 상기 공통원인고장의 모수를 더 곱하여 상기 분기확률을 계산하고, 상기 도출된 최종 최소단절집합 내 상기 수동동작모드에서 운전원 모델의 계산 결과로부터 도출된 값 또는 상기 사용자 가정사항에 의해 미리 입력된 값을 사용할 수 있다.

상기 스케쥴러는 상기 변경된 제어변수 및 상기 계산된 분기확률을 상기 물리모듈로 전달할 수 있다.

상기 물리모듈은, 미리 전달된 분기확률의 절삭 값과 상기 계산된 분기확률을 비교하여 더 낮은 값을 가지면 해당 분기의 시뮬레이션을 종료하고, 상기 절삭 값이 상기 계산된 분기확률과 비교하여 더 높은 값을 가지면 상기 계산된 분기확률을 고려하여 상기 해당 분기의 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

상기 진단모듈은, 자동동작모듈과 수동동작모듈을 포함하고, 상기 자동동작모듈은, 상기 수집된 감시변수의 조건을 미리 설정된 알고리즘에 따라 상기 분기규칙을 진단 및 결정할 수 있다.

상기 수동동작모듈은, 상기 미리 설정된 알고리즘을 따르거나 사람의 의사결정을 모사할 수 있는 운전원 모델에 기반하여 상기 분기규칙을 진단 및 결정할 수 있다.

상기 분기규칙 데이터베이스는, 상기 감시변수 또는 상기 제어변수의 조합으로 상기 분기지점의 조건을 표현한 등식 또는 부등식 중 어느 하나로 포함하고, 상기 감시변수와 상기 제어변수는, 연산자 또는 논리연산자 중 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 물리모듈에서, 복수의 기기들 및 운전원 동작 수행 시점을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 상기 수행된 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집하는 단계, 진단모듈에서, 상기 수집된 감시변수를 이용하여 재 수행될 시뮬레이션의 분기지점을 결정하기 위한 분기규칙을 결정하는 단계, 스케쥴러에서, 상기 결정된 분기규칙에 기반하여 적어도 하나의 분기지점을 생성하는 단계, 기기작동모듈에서, 상기 결정된 분기지점에 기반하여 상기 복수의 기기들의 고장 여부 및 상기 운전원 동작 수행 시점과 관련된 분기확률을 계산하고, 상기 수집된 제어변수를 변경하는 단계 및 상기 스케쥴러에서, 상기 계산된 분기확률 및 상기 변경된 제어 변수를 상기 물리모듈로 전달하여 상기 물리모듈이 상기 수행된 시뮬레이션을 재 수행하도록 지원하고, 분기규칙 데이터베이스에 상기 결정된 분기규칙을 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 상기 스케쥴러에서, 상기 시뮬레이션이 시작되면 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈과 미리 설정된 시간 스텝마다 통신하여 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈에서 나온 결과를 공유하고, 미리 설정된 순서에 따라 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈을 호출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 기기들을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 상기 수행된 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집하는 단계는, 상기 물리모델로부터 특정 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하고, 연속되는 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하는 단계, 상기 수집된 감시변수에서 특이변수를 제거하거나, 누락된 변수를 보충하거나 특정 목적에 따라 감시변수를 교정하는 단계 및 상기 물리모델로부터 공정을 구성하는 기기의 운전상태와 같은 공정의 운영과 관련된 제어변수를 수집하는 단계를 포함하고, 상기 공정의 운영은, 상기 복수의 기기들 중 펌프의 운전률 25% 내지 운전률 50% 중 어느 하나, 밸브의 열림률 25% 내지 열림률 50% 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명은 감시변수와 제어변수를 물리모델에서 획득하거나 변경할 수 있고, 제어변수의 상태에 따라서 동적이산사건수목 방법으로 분기하여 관찰하고 싶은 분야에서는 제한 사항 없이 적용이 가능한 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치를 제공할 수 있다.

본 발명은 분기지점을 미리 정하는 방식이 아니라, 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정함에 따라 물리모델을 사람이 개입하여 제어하거나 우연적인 요소(예컨대 기기고장 등)를 반영한 시뮬레이션을 수행하도록 할 수 있다.

본 발명은 분기규칙을 적용하면 다양한 시나리오를 계산해 봐야 안전성을 점검할 수 있는 공정 안전분야에서 시뮬레이션의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

본 발명은 원자력발전소 리스크 추정을 위한 동적확률론적안전성평가(Dynamic Probabilistic Safety Assessment, D-PSA)에 활용가능하도록 동적이산사건수목 방법을 적용한 물리모듈의 시뮬레이션을 지원할 수 있다.

본 발명은 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정하기 위하여 분기지점을 결정할 수 있는 분기규칙을 구현하고, 각 분기별로 공정을 모사하는 물리모델에서 변화가 필요한 운전조건과 분기별 확률을 계산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치에서 분기규칙을 진단하는 절차를 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치를 설명하는 도면이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 구성 요소를 예시한다.

도 1을 참고하면, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치(100)는 물리모듈(physical module)(110), 스케쥴러(scheduler)(120), 진단모듈(diagnosis module)(130) 및 기기작동모듈(equipment operating module)(140)을 포함하고, 진단모듈(130)은 자동동작모듈(auto task module)(132) 및 수동동작모듈(manual task module)(134)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 물리모듈(110)은 복수의 기기들을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 수행된 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집할 수 있다.

일례로, 물리모듈(110)은 수집된 감시변수 및 수집된 제어변수를 스케쥴러(120)로 전달하여 진단모듈(130)의 분기규칙 진단을 지원할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 물리모듈(110)은 물리모델로부터 특정 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집할 수 있다.

또한, 물리모듈(110)은 연속되는 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하고, 수집된 감시변수에서 특이변수를 제거하거나, 누락된 변수를 보충하거나 특정 목적에 따라 감시변수를 교정할 수 있다.

예를 들어, 물리모듈(110)이 물리모델에서 감시변수의 값을 수집하는 것은 온도, 압력, 유량, 수위, 진동 등 공정의 상태를 인식할 수 있는 양(quantity)을 얻는다는 것을 지칭할 수 있다.

일례로, 물리모듈(110)은 감시변수의 값을 수집하는데 있어 특정 시간에서의 변수 값을 얻는 방법, 시간대를 정해서 연속적인 변수 값을 얻는 방법이 가능하며, 변수 값 중에서 특이값을 제거하는 필터링 방법이나 누락된 값을 보충하는 재생 방법, 또는 특수한 목적을 통해 감시변수의 값을 교정하거나 수정하는 방법을 이용할 수 있다.

일례로, 물리모듈(110)은 물리모델로부터 공정을 구성하는 기기의 운전상태와 같은 공정의 운영과 관련된 제어변수를 수집할 수 있다.

예를 들어, 공정의 운영은 복수의 기기들 중 펌프의 운전률 25% 내지 운전률 50% 중 어느 하나, 밸브의 열림률 25% 내지 열림률 50% 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 물리모듈(110)이 제어변수를 수집하는 것은 공정을 구성하는 기기의 운전상태 및 기타 상황에 대한 특징을 얻는 것을 지칭한다.

예를 들어, 운전상태는 펌프라면 운전중/정지중으로 구분 가능하며, 보다 상세하게는 25%운전중 및 50%운전중 등과 같이 구분될 수 있다.

또한, 밸브라면 닫힘/열림 보다 상세하게는 25%열림 및 50%열림 등과 같이 구분될 수 있다.

예를 들어, 물리모듈(110)은 미리 전달된 분기확률의 절삭 값과 계산된 분기확률을 비교하여 더 낮은 값을 가지면 해당 분기의 시뮬레이션을 종료할 수 있다.

또한, 물리모듈(110)은 절삭 값이 계산된 분기확률과 비교하여 더 높은 값을 가지면 계산된 분기확률을 고려하여 상기 해당 분기의 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 물리모듈(110)은 MARS-KS(Multidimensional Analysis of Reactor Safety-Korean Industrial Standards), 스페이스(SPACE), 트레이스(TRACE), 멜코어(MELCOR), MAAP(Modular Accident Analysis Program) 중 어느 하나의 안전해석 코드를 이용하여 생성될 수 있는 물리모델을 포함할 수 있다.

예를 들어, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치(100)가 원자력발전소의 안전성평가를 수행하는 경우, 물리모델은 MARS-KS, SPACE, TRACE 등의 안전해석 코드로 개발되어 물리모듈에 들어갈 수 있으며, 중대사고를 평가한다면 MELCOR, MAAP 등의 안전해석 코드가 사용될 수 있다.

하지만, 물리모델은 반드시 이와 같은 안전해석 코드에 국한되는 것도 아니며 원자력발전소 안전성 평가에만 해당되는 것도 아니다.

일반적인 물리모델은 감시변수와 제어변수를 가지고 있고, 감시변수란 물리모델의 상태를 알려주는 온도, 압력 등의 수치를 담고 있는 변수를 의미하며, 제어변수란 물리모델이 포함하고 있는 기기의 작동여부를 결정하는 수치를 담고 있는 변수를 의미할 수 있다.

예를 들어, 물리모듈(110)은 물리모델을 실행시키고 그 결과물을 스케쥴러와 주고 받는 모듈로서, 물리모델의 감시변수는 실시간으로 물리모듈을 통해 스케쥴러에 전달되어 분기규칙의 진단을 지원할 수 있으며, 반대로 특정 분기규칙이 만족되면 스케쥴러로부터 공정 내의 기기에 대한 제어조치를 전달받고, 이를 물리모델에 전달하여, 물리모델의 시뮬레이션을 지원할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 스케쥴러(120)는 진단모듈(130)에 의해 결정된 분기규칙에 기반하여 적어도 하나의 분기지점을 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 기기작동모듈(140)에 의해 계산된 분기확률 및 변경된 제어 변수를 물리모듈(110)로 전달하여 물리모듈(110)이 이미 수행된 시뮬레이션을 재 수행하도록 지원하고, 분기규칙 데이터베이스에 진단모듈(130)에 의해 결정된 분기규칙을 저장할 수 있다.

예를 들어, 분기규칙 데이터베이스는 감시변수 또는 제어변수의 조합으로 분기지점의 조건을 표현한 등식 또는 부등식 중 어느 하나로 포함할 수 있다.

여기서, 감시변수와 제어변수는, 연산자 또는 논리연산자 중 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 스케쥴러(120)는 시뮬레이션이 시작되면 물리모듈(110), 진단모듈(130) 및 기기작동모듈(140)과 미리 설정된 시간 스텝마다 통신하여 물리모듈(110), 진단모듈(130) 및 기기작동모듈(140)에서 나온 결과를 공유하고, 미리 설정된 순서에 따라 물리모듈(110), 진단모듈(130) 및 기기작동모듈(140)을 호출할 수 있다.

일례로, 스케쥴러(120)는 특정 시간에서 2개 이상의 분기규칙이 결정될 경우, 특정 시간에 대하여 적용할 분기규칙을 2개 이상의 분기규칙 중 어느 하나로 결정하고, 나머지 분기규칙을 특정 시간 이후의 시간스텝에 적용할 수 있다.

즉, 스케쥴러(120)는 분기규칙이 다수일 경우, 다수의 분기규칙 중 어느 하나의 분기규칙을 결정하여, 결정된 분기규칙부터 순차적으로 시뮬레이션에 적용할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 스케쥴러(120)는 결정된 분기규칙에 따른 분기지점을 생성할 시, 생성될 분기지점에서 작동할 기기의 수, 단일 기기의 성능, 상기 제어변수의 종류, 상기 복수의 기기들의 동작과 관련된 물리적인 특징, 운전원의 판단에 따른 운전조건에서의 시간과 기기의 동작 또는 공정이 진행되는 동안에 발생될 수 있는 고장모드 중 어느 하나에 따라 분기지점의 개수를 결정하여 결정된 개수의 분기지점을 생성할 수 있다.

일례로, 스케쥴러(120)는 성능 또는 안전 상의 이유로 동일한 기기가 여러 개(예: 3대중 1대 가동, 3대중 2대 가동 등)가 있을 때, 분기지점에서 작동하는 개수에 따라 분기지점을 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 단일 기기의 성능에 따라, 분기지점에서 성능 수준(예: 펌프 100% 가동, 80% 가동 등)에 따라 분기지점을 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 자동제어기 또는 운전원에 의해 제어변수의 종류가 달라지는 상황(예: 펌프 A 기동, 펌프 B 기동, 유로 A 이용, 유로 B 이용 등)에 따라 분기지점을 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 물리적인 특징(예: 수조의 높이가 1 m, 2 m 등일 때의 결과)을 바꿔서 시뮬레이션에 적용할 필요성이 있는 경우 분기지점을 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 미리 설정된 규칙이 아니라 운전원이 판단하여 운전조건이 바뀌는 경우에 대해 운전원이 조치하는 시간 (예: 특정 상황이 발생한 다음 10초후, 20초후 등)이 다른 경우, 분기지점을 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 운전원이 판단하여 운전조건이 바뀌는 경우에 대해 운전원이 조치하는 장치가 다른 경우(예: 운전원이 펌프 A를 기동하거나, 펌프 A를 중지하거나, 또 다른 펌프 B를 작동시키는 경우 등), 분기지점을 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 공정이 진행되는 동안에 발생하는 고장(예: 공정 작동 중에 전원 공급 실패, 특정 펌프의 작동중 정지 등)에 의한 분기지점을 생성할 수 있다.

일례로, 스케쥴러(120)는, 분기규칙이 적용될 시, 고장의 원인을 수록하고 있는 단절집합을 검색하고, 검색된 단절집합을 생성된 분기지점에 할당할 수 있다.

예를 들어, 단절집합은 제어변수의 상태 변경 원인이 되는 집합을 지칭하고, 특정 단계의 분기별 고장확률 계산을 지원하기 위하여 특정 고장을 모사해야 하는 경우라면, 그 고장을 일으키는 원인을 수록하고 있는 집합을 지칭한다.

또한, 단절집합은 1개 이상의 고장모드가 AND 논리연산자로 연결된 일종의 사건시나리오로서 어떤 고장이 발생할 상황을 나타내는 것이다.

또한, 단절집합은 동작의 유형에 따라 차이가 있으며, 기기 고장모드의 조합으로 구성된 자동동작의 단절집합 및 기기 고장모드와 함께 수동동작모드에 해당하는 운전원의 동작 수행 시점에 대한 수동동작의 단절집합을 포함할 수 있다.

일례로, 스케쥴러(120)는 변경된 제어변수 및 계산된 분기확률을 물리모듈(110)로 전달할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 스케쥴러(120)는 동적이산사건수목 모델의 핵심적인 모듈로써 개별 모듈 간의 정보교환을 담당하고, 필요시 해당 정보를 기반으로 분기를 생성하며 최종적으로 결과를 저장함으로써 동적이산사건수목 모델 내에서 사고해석을 총괄적으로 관리할 수 있다.

보다 구체적으로, 스케쥴러(120)는 미리 정해진 시간 간격에서 각 모듈별 정보를 수집하여 분석자가 정의한 변수의 조건 만족 여부를 판단하여 이를 반영한 분기를 생성할 수 있다.

또한, 스케쥴러(120)는 분기를 생성할 필요가 없는 경우에는 물리모듈로 하여금 다음 시간스텝에 대한 계산을 수행하도록 하고, 시나리오가 종결되면 사건수목의 진행을 마감하고 결과를 저장할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 진단모듈(130)은 물리모듈(110)에 의해 수집된 감시변수를 이용하여 재 수행될 시뮬레이션의 분기지점을 결정하기 위한 분기규칙을 진단 및 결정할 수 있다.

일례로, 진단모듈(130)은, 자동동작모듈(132)과 수동동작모듈(134)을 포함하고, 자동동작모듈(132)은, 수집된 감시변수의 조건을 미리 설정된 알고리즘에 따라 분기규칙을 진단 및 결정하고, 수동동작모듈(134)은, 자동동작모듈(132)과 동일한 알고리즘을 따르거나 사람의 의사결정을 모사할 수 있는 운전원 모델(operator model)에 기반하여 분기규칙을 진단 및 결정할 수 있다.

예를 들어, 운전원모델은 수동동작모듈에서 사람의 의사결정을 모사할 수 있는 모델을 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 진단모듈(130)은 물리모델에서 전달된 감시변수를 이용하여 분기규칙을 검토하고, 어떤 분기규칙이 활성화되어야 하는지를 판단할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 기기작동모듈(140)은 스케쥴러(120)에 의해 생성된 적어도 하나의 분기지점에 기반하여 복수의 기기들의 고장 여부 및 운전원의 동작 수행 시점을 고려하여 분기확률을 계산하고, 물리모듈(110)에 의해 수집된 제어변수를 변경할 수 있다.

일례로, 기기작동모듈(140)은 불린(Boolean) 연산을 통해 단절집합을 단순 재 조합하거나 상기 할당된 분기지점까지 거쳐온 경로를 추적하면서 사용자의 가정사항에 따른 기기 고장 상태를 반영하여 단절집합을 재 조합하여 생성된 분기지점에서의 최종 최소단절집합을 도출하여 제어변수를 변경할 수 있다.

또한, 기기작동모듈(140)은 최종 최소단절집합이 상기 분기지점까지 거쳐온 경로를 추적 가능함에 따라, 상기 분기지점에서 특정 기기의 고장상태가 결정될 경우, 하위 시나리오에 상기 추적된 경로에 대한 정보를 누적 반영하여 제어변수를 변경하고, 상기 기기 고장모드에 따른 고장모드 제어조건을 추가하여 상기 도출된 최종 최소단절집합을 변형함으로써 고장유무에 대한 사용자의 가정사항 기반의 시나리오가 전개되도록 상기 제어변수를 변경할 수 있다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치(100)는 기기들의 고장모드를 제어하는 것은 특정 기기의 고장 또는 고장의 조합이 공정에 미치는 중요도를 파악하고, 이를 활용해 특정 조건에서 시나리오를 자세히 들여다보는 등의 후처리 기능을 지원할 수 있다.

또한, 기기작동모듈(140)은 분기지점까지 도달하는 과정에서 발생한 최종 최소단절집합을 이용하여 상기 분기확률을 계산할 시, 무작위적인 고장을 나타내기 위하여 확률모델을 사용하는 경우, 고장모드유형이 이항분포인 경우 상기 계산된 분기확률을 사용할 수 있다.

또한, 기기작동모듈(140)은 포아송분포인 경우에는 상기 계산된 분기확률에 상기 물리모델의 시뮬레이션 수행 시간을 곱해서 계산할 수 있다.

또한, 기기작동모듈(140)은 고장모드 중에서 공통원인고장이 포함될 경우 계산된 분기확률에 물리모델의 시뮬레이션 수행 시간을 곱해서 계산된 분기확률에 공통원인고장의 모수를 더 곱하여 분기확률을 계산할 수 있다.

또한, 기기작동모듈(140)은 최종 최소단절집합 내 운전원의 동작 수행 시점을 나타내는 수동동작모드가 있는 경우 운전원 모델로부터 해당 확률 값을 전달받거나 사용자 가정사항에 의해 미리 입력된 값을 사용하여 분기확률을 계산할 수 있다.

즉, 기기작동모듈(140)은 분기확률을 계산할 시, 도출된 최종 최소단절집합 내 수동동작모드에서 운전원 모델의 계산 결과로부터 도출된 값 또는 사용자 가정사항에 의해 미리 입력된 값을 사용할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 기기작동모듈(140)은 진단모듈(130)에서 특정 분기규칙이 결정이 되면, 기기의 고장여부를 확인하여 분기확률을 계산하고 물리모델에 부여할 적절한 작동 상태를 설정하기 위해 분기확률을 계산하고, 제어 변수를 변경할 수 있다.

예를 들어, 기기작동모듈(140)에서 최종적으로 설정된 작동 여부는 스케쥴러(120)를 통해 물리모듈(110)로 전달되어, 물리모델을 통해 일정 시간 스텝동안 계산에 반영될 수 있다.

따라서, 본 발명은 감시변수와 제어변수를 물리모델에서 획득하거나 변경할 수 있고, 제어변수의 상태에 따라서 동적이산사건수목 방법으로 분기하여 관찰하고 싶은 분야에서는 제한 사항 없이 적용이 가능한 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치에서 분기규칙을 진단하는 절차를 설명하는 도면이다.

도 2는 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 진단모듈에 포함된 자동동작모듈과 수동동작모듈을 이용하여 분기규칙을 진단 및 결정하는 절차를 예시한다.

도 2를 참고하면, 단계(S201)에서 스케쥴러가 물리모듈의 시뮬레이션 시작을 지시하고, 물리모듈에 의해 수집된 감시변수와 제어변수를 진단모듈의 자동동작모듈 및 수동동작모듈, 기기동작모듈과 교환한다.

즉, 스케쥴러가 모든 모듈과 매시간 스템마다 통신을 하면서 각 모듈에서 나온 결과를 공유하고, 차례대로 모듈을 호출한다.

단계(S202)에서 자동동작모듈은 감시변수를 이용하여 공정의 운전조건이 바뀌게 될 여지가 있는지 미리 설정된 알고리즘에 따라 분기규칙을 진단 및 결정한다.

여기서, 자동동작모듈은 스케쥴러를 통하여 기기동작모듈과 진단 및 결정한 분기규칙을 공유할 수 있다.

예를 들어, 자동동작모듈은 감시변수를 이용하여 제1 고장, 제2 고장 또는 모두 고장이 발생되는지 분기규칙에 따라 확인한다.

단계(S203)에서 수동동작모듈은 감시변수를 이용하여 공정의 운전조건이 바뀌게 될 여지가 있는지를 자동동작모듈과 동일한 알고리즘을 따르거나 별도의 운전원모델의 지원에 기반하여 분기규칙을 진단 및 결정한다.

여기서, 수동동작모듈은 스케쥴러를 통하여 기기동작모듈과 진단 및 결정한 분기규칙을 공유할 수 있다.

예를 들어, 수동동작모듈은 감시변수를 이용하여 수동동작으로 작동되는 기기의 고장 및 운전원이 동작을 수행하는 시점(예: 어떤 상황이 인지되는 즉시, 그로부터 30분 후, 1시간 후 등)에 따라 발생되는 분기규칙을 진단 및 결정할 수 있다.

단계(S204)에서 진단모듈은 단계(S202) 및 단계(S203)에서 결정된 분기규칙에 따라 복수의 기기들 중 고장이 발생된 분기를 진단하고, 분기규칙을 결정할 수 있다.

즉, 진단모듈은 각 모듈의 초기 설정값들이 모두 공유된 이후, 물리모듈의 감시변수는 진단모듈 내에 자동 및 수동동작모듈로 이송되어 공정의 운전조건이 바뀌게 될 여지가 있는지를 진단할 수 있다.

예를 들어, 공정의 안전성평가를 수행하는 것을 목적으로 하고 있으므로, 각 분기별로 공정을 모사하는 물리모델에서 변화시켜야 하는 특징요소로는 펌프 및 밸브 등과 같은 기기의 기동 및 정지 또는 열림 및 닫힘 등과 같은 기기 작동여부와 관련된 제어변수를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

도 3을 참고하면, 단계(301)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 물리모델의 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 복수의 기기들을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 수행된 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집할 수 있다.

여기서, 물리모델은 MARS-KS(Multidimensional Analysis of Reactor Safety-Korean Industrial Standards), 스페이스(SPACE), 트레이스(TRACE), 멜코어(MELCOR), MAAP(Modular Accident Analysis Program) 중 어느 하나의 안전해석 코드를 이용해 물리모듈에 포함될 수 있다.

단계(302)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 감시변수를 이용하여 분기규칙을 결정한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단계(301)에서 수집된 감시변수를 이용하여 재 수행될 시뮬레이션의 분기지점을 결정하기 위한 분기규칙을 결정할 수 있다.

단계(303)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 분기규칙에 기반하여 분기지점을 생성한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단계(302)에서 결정된 분기규칙에 기반하여 다시 수행될 시뮬레이션과 관련된 적어도 하나의 분기지점을 생성할 수 있다.

단계(304)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 분기지점에 기반하여 분기확률 계산 및 제어 변수를 변경한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단계(303)에서 결정된 분기지점에 기반하여 물리모델에 포함된 복수의 기기들의 고장 여부와 관련된 분기확률을 계산하고, 물리모델을 동작을 제어하기 위한 제어변수를 변경할 수 있다.

단계(305)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단계(304)에서 계산된 분기확률 및 변경된 제어변수를 이용하여 물리모듈의 시뮬레이션이 재 수행되도록 지원한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단계(304)에서 계산된 분기확률 및 변경된 제어 변수를 물리모듈로 전달하여 물리모듈이 시뮬레이션을 재 수행하도록 지원하면서 분기규칙 데이터베이스에 단계(302)에서 결정된 분기규칙을 저장할 수 있다.

따라서, 본 발명은 원자력발전소 리스크 추정을 위한 동적확률론적안전성평가(Dynamic Probabilistic Safety Assessment, D-PSA)에 활용가능하도록 동적이산사건수목 방법을 적용한 물리모듈의 시뮬레이션을 지원할 수 있다.

또한, 본 발명은 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정하기 위하여 분기지점을 결정할 수 있는 분기규칙을 구현하고, 각 분기별로 공정을 모사하는 물리모델에서 변화가 필요한 운전조건과 분기별 확률을 계산할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

도 4를 참고하면, 단계(401)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 물리모델의 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집한다.

단계(402)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 분기규칙 만족 여부를 판단하여, 분기규칙이 기존 분기규칙에 만족할 경우, 분기 생성을 위해 단계(403)으로 진행하고, 분기규칙이 기존 분기규칙에 만족하지 않을 경우, 단계(401)을 다시 진행한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 감시변수를 이용하여 분기규칙을 결정하고, 결정된 분기규칙을 분기규칙데이터베이스에 저장된 분기규칙과 비교하여 분기규칙 만족 여부를 판단하여 단계(401) 또는 단계(403)를 진행한다.

단계(403)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 분기지점을 생성하고 분기별 정보를 할당한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단계(402)에서 확인된 바와 같이 특정 분기규칙이 만족되면 분기지점을 생성한다. 분기지점이 생되고 나서 몇 개의 분기로 나눌지, 어떤 특징을 갖는 분기로 나눌지 결정하여 분기지점을 생성한다.

또한, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 분기지점이 생성이 되면, 각 분기지점별로 물리모델의 시뮬레이션에 영향을 줄 수 있는 정보를 할당하는데, 물리모델의 시뮬레이션은 제어변수의 상태에 따라 달라지기 때문에, 정보 할당을 제어변수에 대하여 수행할 수 있다.

단계(404)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 분기가 기기의 고장 또는 운전원 동작 수행과 관련되었는지 여부를 판단하여 기기 고장 또는 운전원 동작 수행과 관련되지 않을 경우 단계(410)로 진행하고, 기기 고장 또는 운전원 동작 수행과 관련될 경우 단계(405)로 진행한다.

단계(405)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 기기 고장 또는 운전원 동작 수행 실패를 발생시키는 단절집합 선정이 필요한지 여부를 판단하고, 단절집합 선정이 필요할 경우 단계(406)로 진행하고, 필요하지 않을 경우 단계(407)로 진행한다.

예를 들어, 단절집합은 제어변수의 상태 변경 원인이 되는 집합을 지칭하고, 특정 단계의 분기별 확률 계산을 지원하기 위하여 특정 기기 고장 또는 운전원 동작 수행 실패를 모사해야 하는 경우라면, 그 고장 또는 실패를 일으키는 원인을 수록하고 있는 집합을 지칭한다.

또한, 단절집합은 1개 이상의 고장모드가 AND 논리연산자로 연결된 일종의 사건시나리오로서 어떤 고장이 발생할 상황을 나타내는 것이다.

또한, 단절집합은 동작의 유형에 따라 차이가 있다. 자동동작의 단절집합은 기기 고장모드의 조합으로만 구성되어 있지만, 수동동작의 경우 기기 고장모드와 함께 운전원의 동작 수행 시점(수동동작모드)에 대한 단절집합을 포함한다.

예를 들어, 최종 사건시나리오에서는 각 공정 단절집합이 조합되어 형성됨에 따라 해당 분기지점에서 단절집합 할당이 완료되면, 각 분기가 거쳐온 경로상에 있는 모든 단절집합에 대한 확보가 필요하다.

또한, 단절집합이 모두 확보되면 기기작동모듈은 불린(Boolean) 연산을 통해 모든 단절집합을 재 조합하여 해당 분기에서의 최종 최소단절집합을 도출될 수 있다. 즉, 기기작동모듈은 불린(Boolean) 연산을 통해 단절집합을 단순 재 조합하거나 상기 할당된 분기지점까지 거쳐온 경로를 추적하면서 사용자의 가정사항에 따른 기기 고장 상태를 반영하여 단절집합을 재 조합하여 생성된 분기지점에서의 최종 최소단절집합을 도출하여 제어변수를 변경할 수 있다.

단계(406)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 선정된 단절집합의 기본사건을 고장으로 설정한다.

단계(407)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단절집합의 기본사건은 일반 고장률 및 운전원 동작 수행 확률로 설정한다.

단계(408)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 각 분기별 확률을 계산한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 확보된 분기별 최종 최소단절집합을 이용해 분기별 최종 사건시나리오의 고장확률을 계산하기 위해서 도출된 최종 최소단절집합 각각에 대해서, 무작위적인 고장을 나타내기 위하여 확률모델을 사용하고, 후처리 기능 활성화 시 고장모드가 ‘고장상태로 되는 경우에 확률값을 '1'로 사용할 수 있다. 예를 들어, 각 고장모드는 이항분포 또는 포아송분포, 두 가지 중에 하나로 분류되어 확률 값을 얻을 수 있다.

또한, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 확률모델을 사용하는 경우, 고장모드유형이 이항분포인 경우에는 ‘고장확률’을 바로 사용하고, 포아송분포인 경우에는 ‘고장률’에 현재까지 물리모델에서 시뮬레이션을 수행한 시간을 곱해서 계산할 수 있다.

또한, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 고장모드 중에서 특수한 형태인 공통원인고장이 속해 있을 경우, 이전 계산에서 연속적으로 곱해진 확률 값에 최종적으로 한번 더 공통원인 고장 모수를 곱하여 계산할 수 있다.

또한, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 고장모드 중에서 특수한 형태로 운전원의 동작 수행 시점을 나타내는 수동동작모드가 있는 경우 운전원 모델로부터 해당 확률 값을 전달받거나 사용자 가정사항에 의해 미리 입력된 값을 사용하여 분기확률을 계산할 수 있다.

단계(409)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 제어변수를 변경한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 단계(403)에서 할당된 정보인 단절집합을 이용하여 제어변수를 변경한다.

단계(410)에서 본 발명의 일실시예에 따른 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 각 분기별로 물리모델 시뮬레이션을 수행한다.

즉, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 이전 시뮬레이션 기반의 감시변수와 제어변수를 이용하여 제어변수의 변경과 분기확률이 고려된 시뮬레이션을 다시 수행한다.

다시 말해, 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법은 제어변수 및 제어변수의 고장상태, 그리고 분기에 대한 고장확률이 결정되었으므로, 물리모델에서 설정된 정보에 입각하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

따라서, 본 발명은 분기지점을 미리 정하는 방식이 아니라, 물리모델을 시뮬레이션한 결과를 실시간으로 반영하여 분기지점을 설정함에 따라 물리모델을 사람이 개입하여 제어하거나 우연적인 요소(예컨대 기기고장 등)를 반영한 시뮬레이션을 수행하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 분기규칙을 적용하면 다양한 시나리오를 계산해 봐야 안전성을 점검할 수 있는 공정 안전분야에서 시뮬레이션의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치
110: 물리모듈 120: 스케쥴러
130: 진단모듈 132: 자동동작모듈
134: 수동동작모듈 140: 기기작동모듈

Claims (17)

1. 복수의 기기들 및 운전원 동작 수행 시점을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 상기 수행된 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집하는 물리모듈;
   상기 수집된 감시변수를 이용하여 재 수행될 시뮬레이션의 분기지점을 결정하기 위한 분기규칙을 결정하는 진단모듈;
   상기 결정된 분기규칙에 기반하여 적어도 하나의 분기지점을 생성하는 스케쥴러; 및
   상기 생성된 적어도 하나의 분기지점에 기반하여 상기 복수의 기기들의 고장 여부 및 상기 운전원 동작 수행 시점과 관련된 분기확률을 계산하고, 상기 수집된 제어변수를 변경하는 기기작동모듈을 포함하고,
   상기 스케쥴러는, 상기 계산된 분기확률 및 상기 변경된 제어 변수를 상기 물리모듈로 전달하여 상기 물리모듈이 상기 수행된 시뮬레이션을 재 수행하도록 지원하고, 분기규칙 데이터베이스에 상기 결정된 분기규칙을 저장하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스케쥴러는, 상기 시뮬레이션이 시작되면 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈과 미리 설정된 시간 스텝마다 통신하여 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈에서 나온 결과를 공유하고, 미리 설정된 순서에 따라 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈을 호출하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 물리모듈은, 상기 수집된 감시변수 및 상기 수집된 제어변수를 상기 스케쥴러로 전달하여 상기 분기규칙의 진단을 지원하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 물리모듈은, 상기 물리모델로부터 특정 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하고, 연속되는 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하며, 상기 수집된 감시변수에서 특이변수를 제거하거나, 누락된 변수를 보충하거나 특정 목적에 따라 감시변수를 교정하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 물리모듈은, 상기 물리모델로부터 공정을 구성하는 기기의 운전상태와 같은 공정 운영과 관련된 제어변수를 수집하고,
   상기 공정 운영은, 상기 복수의 기기들 중 펌프의 운전률 25% 내지 운전률 50% 중 어느 하나, 밸브의 열림률 25% 내지 열림률 50% 중 어느 하나를 포함하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 스케쥴러는, 특정 시간에서 2개 이상의 분기규칙이 결정될 경우, 상기 특정 시간에 대하여 적용할 분기규칙을 상기 결정된 2개 이상의 분기규칙 중 어느 하나로 결정하고, 나머지 분기규칙을 상기 특정 시간 이후의 시간스텝에 적용하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 스케쥴러는, 상기 결정된 분기규칙에 따른 분기지점을 생성할 시, 상기 생성될 분기지점에서 작동할 기기의 수, 단일 기기의 성능, 상기 제어변수의 종류, 상기 복수의 기기들의 동작과 관련된 물리적인 특징, 운전원의 판단에 따른 운전조건에서의 시간과 기기의 동작 또는 공정이 진행되는 동안에 발생될 수 있는 고장모드 중 어느 하나에 따라 상기 분기지점의 개수를 결정하여 상기 결정된 개수의 분기지점을 생성하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 스케쥴러는, 상기 분기규칙이 적용될 시, 고장의 원인을 수록하고 있는 단절집합을 검색하고, 상기 검색된 단절집합을 상기 생성된 분기지점에 할당하며,
   상기 검색된 단절집합은 기기 고장모드의 조합으로 구성된 자동동작의 단절집합 및 기기 고장모드와 함께 수동동작모드에 해당하는 운전원의 동작 수행 시점에 대한 수동동작의 단절집합을 포함하는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기기작동모듈은, 불린(Boolean) 연산을 통해 상기 할당된 단절집합을 단순 재 조합하거나 상기 할당된 분기지점까지 거쳐온 경로를 추적하면서 사용자의 가정사항에 따른 기기 고장 상태를 반영하여 상기 할당된 단절집합을 재 조합하고, 상기 생성된 분기지점에서의 최종 최소단절집합을 도출하여 상기 제어변수를 변경할 수 있는
   동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 기기작동모듈은 상기 도출된 최종 최소단절집합이 상기 분기지점까지 거쳐온 경로를 추적 가능함에 따라, 상기 분기지점에서 특정 기기의 고장상태가 결정될 경우, 하위 시나리오에 상기 추적된 경로에 대한 정보를 누적 반영하여 제어변수를 변경하고, 상기 기기 고장모드에 따른 고장모드 제어조건을 추가하여 상기 도출된 최종 최소단절집합을 변형함으로써 고장유무에 대한 사용자의 가정사항 기반의 시나리오가 전개되도록 상기 제어변수를 변경하는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 기기작동모듈은 상기 도출된 최종 최소단절집합을 이용하여 상기 분기확률을 계산할 시, 무작위적인 고장을 나타내기 위하여 확률모델을 사용하는 경우, 고장모드유형이 이항분포인 경우 상기 계산된 분기확률을 사용하고, 포아송분포인 경우에는 상기 계산된 분기확률에 상기 물리모델의 시뮬레이션 수행 시간을 곱해서 계산하며, 상기 고장모드 중에서 공통원인고장이 포함될 경우 상기 계산된 분기확률에 상기 물리모델의 시뮬레이션 수행 시간을 곱해서 계산된 분기확률에 상기 공통원인고장의 모수를 더 곱하여 상기 분기확률을 계산하고, 상기 분기확률을 계산할 시, 도출된 최종 최소단절집합 내 상기 수동동작모드에서 운전원 모델의 계산 결과로부터 도출된 값 또는 상기 사용자 가정사항에 의해 미리 입력된 값을 사용하는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 변경된 제어변수 및 상기 계산된 분기확률을 상기 물리모듈로 전달하고,
    상기 물리모듈은, 미리 전달된 분기확률의 절삭 값과 상기 계산된 분기확률을 비교하여 더 낮은 값을 가지면 해당 분기의 시뮬레이션을 종료하고, 상기 절삭 값이 상기 계산된 분기확률과 비교하여 더 높은 값을 가지면 상기 계산된 분기확률을 고려하여 상기 해당 분기의 시뮬레이션을 수행하는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 진단모듈은, 자동동작모듈과 수동동작모듈을 포함하고,
    상기 자동동작모듈은, 상기 수집된 감시변수의 조건을 미리 설정된 알고리즘에 따라 상기 분기규칙을 진단 및 결정하고,
    상기 수동동작모듈은, 상기 미리 설정된 알고리즘을 따르거나 사람의 의사결정을 모사할 수 있는 운전원 모델에 기반하여 상기 분기규칙을 진단 및 결정하는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 분기규칙 데이터베이스는, 상기 감시변수 또는 상기 제어변수의 조합으로 상기 분기지점의 조건을 표현한 등식 또는 부등식 중 어느 하나로 포함하고,
    상기 감시변수와 상기 제어변수는, 연산자 또는 논리연산자 중 어느 하나를 이용하여 형성되는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치.
15. 물리모듈에서, 복수의 기기들 및 운전원 동작 수행 시점을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 상기 수행된 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집하는 단계;
    진단모듈에서, 상기 수집된 감시변수를 이용하여 재 수행될 시뮬레이션의 분기지점을 결정하기 위한 분기규칙을 결정하는 단계;
    스케쥴러에서, 상기 결정된 분기규칙에 기반하여 적어도 하나의 분기지점을 생성하는 단계;
    기기작동모듈에서, 상기 결정된 분기지점에 기반하여 상기 복수의 기기들의 고장 여부 및 상기 운전원 동작 수행 시점과 관련된 분기확률을 계산하고, 상기 수집된 제어변수를 변경하는 단계; 및
    상기 스케쥴러에서, 상기 계산된 분기확률 및 상기 변경된 제어 변수를 상기 물리모듈로 전달하여 상기 물리모듈이 상기 수행된 시뮬레이션을 재 수행하도록 지원하고, 분기규칙 데이터베이스에 상기 결정된 분기규칙을 저장하는 단계를 포함하는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 스케쥴러에서, 상기 시뮬레이션이 시작되면 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈과 미리 설정된 시간 스텝마다 통신하여 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈에서 나온 결과를 공유하고, 미리 설정된 순서에 따라 상기 물리모듈, 상기 진단모듈 및 상기 기기작동모듈을 호출하는 단계를 더 포함하는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 기기들을 포함하는 물리모델의 시뮬레이션을 수행하고, 상기 수행된 시뮬레이션에 기반한 감시변수와 제어변수를 수집하는 단계는,
    상기 물리모델로부터 특정 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하고, 연속되는 시간에서의 온도, 압력, 유량, 수위 또는 진동 중 어느 하나와 같은 공정의 상태와 관련된 감시변수를 수집하는 단계;
    상기 수집된 감시변수에서 특이변수를 제거하거나, 누락된 변수를 보충하거나 특정 목적에 따라 감시변수를 교정하는 단계; 및
    상기 물리모델로부터 공정을 구성하는 기기의 운전상태, 고장상태와 같은 공정 운영과 관련된 제어변수를 수집하는 단계를 포함하고,
    상기 공정 운영은, 상기 복수의 기기들 중 펌프의 운전률 25% 내지 운전률 50% 중 어느 하나, 밸브의 열림률 25% 내지 열림률 50% 중 어느 하나를 포함하는
    동적이산사건수목에 기반한 공정 안전성 평가 장치의 동작 방법.

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