공통원인고장 (CCF) 대응 다양성및심층방어기술개발
목차 1 연구개요 2 연구결과 3 추후연구계획 4 결론
연구개요 (1/4) 필요성 KNCS+Nu Tech 2012 사업으로 MMS 국산화및신울진 1,2 적용원전에디지털 MMS 시스템이설치되면서마이크로프로세서, 소프트웨어, 통신망사용으로예상되는 CCF( 공통원인고장 ) 로인해다중화된안전계통전체가불능되는인허가현안기술개발 < 원전디지털 MMS 패키지 > 3
연구개요 (2/4) CCF 대책서로다른동작방식을갖는제어기기를채택한다양성및심층방어 (Defense-in-Depth & Diversity) 설계를통해 CCF 방지 국외기술동향 Code & Standard EEE Std.7-4.3.2-2010 EC62340 NUREG/CR-6303 미국 (WEC) PLC(C160) 에추가하여 FPG 기반플랫폼 (LS) 확보 (CS nnovation 합병 ) NRC 인허가획득우크라이나 (Radiy) CHNNEL CP 1 CP 2 NT. LOGC P- CHNNEL B CHNNEL C CHNNEL D 안전등급 FPG 기반플랫폼 : 불가리아원전적용핀란드 (TVO 올킬루토 4 호기 ) 안전등급 (PLC), 비안전등급 (DCS), Single Loop Controller 에추가하여 FPG 플랫폼요구 B C D COM TP CP 1 CP 2 NT. LOGC P- B C D COM TP CP 1 CP 2 NT. LOGC P- B C D COM TP < 원전디지털 MMS 패키지 > CP 1 CP 2 NT. LOGC P- B C D COM TP 4
Field Field Field Field Ch. B, C, D Ch. B, C, D Ch., B, D Ch., B, D WDT1 WDT2 WDT1 WDT2 120 VC 120 VC 340V, 3PH, 60HZ BUS #1 SYNCHRONZNG CCUT CURRENT MONTOR PH2 CB C CEDM MG CONOL CBNETS CB P CCUT BREKER STTUS TO RPS CURRENT STTUS TO RPS SYNCHRONZNG CCUT CB B CB D CURRENT MONTOR PH2 CEDMCS 1 CEDMCS 2 CEDMCS 3 CEDMCS 4 340V, 3PH, 60HZ BUS #2 120 VC 120 VC WDT1 WDT2 WDT1 WDT2 Ch., C, D Ch., C, D Ch., B, C Ch., B, C Field Field Field Field 연구개요 (3/4) 국내개발동향 원전기술혁신사업 원전디지털안전계통국제경쟁력강화핵심기술개발 2010. 11~2013.10(3 년 ), 약 60 억원 ( 정부출연금기준 ) 연구결과안전등급 FPG 제어기기시제품개발안전등급다중화 ( 이중화및삼중화 ) PLC 제어기기시제품개발 PLC/FPG 제어기기를활용한 CCF 대응다양성 / 심층방어안전계통예비설계 안전등급 FPG 제어기기시제품안전등급다중화 PLC 시제품 CCF 대응안전계통예비설계 CH. CH. B BP-1 CP-1 CP-B1 BP-B1 Channel Bistable & Coincidence Processor BP-2 CP-2 CP-B2 BP-B2 Channel B Bistable & Coincidence Processor CH. C BP-C1 CP-C1 CH. D CP-D1 BP-D1 BP-C2 CP-C2 CP-D2 BP-D2 Channel C Bistable & Coincidence Processor Channel D Bistable & Coincidence Processor KER/ 두산 KER/ 포뉴텍 KER
연구개요 (4/4) 최종목표 CCF 대응다양성 / 심층방어안전계통시제품개발및적합성평가 상용제품완성 인허가신청용설계 / 검증문서완성 현재연구결과물 안전등급 FPG 제어기기안전등급다중화 PLC CCF 대응안전계통 6
연구결과 (1/4) 안전등급다중화 PLC 제어기기시제품개발 핵심모듈개발 : 프로세서, 운영체제, 버스, 통신 모듈특징비고 다중화 선택적다중화 ( 최대삼중화 ) Compact 구조 버스 Serial, 이중화 다중화유연성 프로세서모듈 266 MHz CPU 성능개선 통신모듈 20 Mbps, 64 노드이상 성능개선 ( 대용량 ) 운영체제 원전기반 Deterministic Supervisory 기능보유 ( 보안, 감시 ) 결정론성강화 안전감시기능추가 버스마스터 통신 백플레인 프로세서 7
연구결과 (2/4) 안전등급 FPG 제어기기시제품개발 서브랙, 버스, 연산모듈, 입출력모듈, 통신모듈 연산모듈 모듈특징비고 서브랙 / 버스 단일 / 멀티연산모듈 19 인치, 6U, 20 Slots/ 직렬버스 Flash FPG (CTEL), 80 MHz Clock 자연공랭식 / 최대 4 중멀티연산처리 복합연산모듈 /O/D/ 내장 독립적공정처리가능 입출력모듈 (,O/D,) 통신모듈 ( 데이터링크 / 네트워크 ) 16 채널 /32 채널, Fail-Safe 5~10 Mbps/100 Mbps 핫스왑기능, 자가진단 온라인 Calibration 연산모듈 D 모듈 모듈 버스 모듈 O 모듈 8
연구결과 (3/4) CCF 대응안전계통예비설계 개별제어기기기반안전계통예비설계 복합제어기기기반다양성안전계통예비설계 9
추후연구계획 (1/4) CCF 대응을위한안전계통 / 제어기기개발 CCF 대응안전계통 / 제어기기개발 PLC 기반제어기기완제품 / 인허가문서개발 FPG 기반제어기기완제품 / 인허가문서개발 CCF 대응안전계통시제품개발 / 적합성평가 인허가확보 / 검증기술개발소프트웨어확인 / 검증 (V&V) 및안전성분석품질보증형상관리 FPG 제어기기검증 PLC 제어기기검증 FPG 제어기기시제품 PLC 제어기기시제품 완제품품질보증및형상관리소프트웨어확인및검증상용기기인증 + CCF 대응안전계통시제품인허가 / 개발문서 CCF 대응안전계통적합성검증 10
추후연구계획 (2/4) CCF 대응안전계통 / 제어기기상세기술목표 항목목표기존 / 타제품수준평가방법 PLC 제어기기 FPG 제어기기 기능 - 단일랙상의선택적다중화 ( 최대삼중화 ) - 결정론적인스케줄링, 진단 / 감시기능 성능 - 5 ms scan resolution, 1ms tick - 64 노드, 20 Mbps 이상의데이터통신 기능 - 단일랙상의 4 중화멀티연산기능 - 입출력, 통신기능을포함한통합모듈 성능 - 장치가용도 0.995-10ms scan time, 1 ms scan resolution - CPU 이중화, 물리적삼중화 - 비결정론적 -10 ms, 2 m tick - 32 노드, 1.5 Mbps - 해당기능없음 - 100 msec 이하 (* 일반요건 ) - 0.99 이상 (* 일반요건 ) 세계최고 개발시험보고서및공인기관의시험성적서 독립검증시험보고서 인허가적합성심사 CCF 대응안전계통 다양성수준 1.2 이상 (NUREG/CR-7007 기준 ) 다양성수준 0.9 ~ 1.35 * 1.35 : Sizewell, 아날로그적용 * 울진 5&6 : 0.95 11
추후연구계획 (3/4) 추진전략 검증 개발 총괄품질보증 / 형상관리제어기기안정성분석안전계통검증 포멀웍스 ( 참여 ) 포뉴텍 ( 참여 ) KER ( 주관기관 ) 검증 확인및검증 확인및검증 PLC 제어기기개발 FPG 제어기기개발 KER ( 주관기관 ) 개발 단국대 ( 참여 ) 슈어소프트테크 ( 참여 ) 두산 ( 참여 ) 티보그 ( 참여 ) FPG 제어기기단위시험 12
추후연구계획 (4/4) 추진일정 1 차년도 2 차년도 3 차년도 System Design Component Design 기능 / 성능종합 / 기능 / 성능 1차시제품 2차시제품시험기기검증시험개발문서완료 Q/CM V&V Plan Safety Plan V&V (SRS/ SDS/Code) V&V (CT/T/ST) Safety nalysis V&V (SRS/ SDS/CT/T/ST) Safety nalysis 설계, 1 차시제품완성 설계확인 시험, 시제품보완 설계검증 종합시험, 문서완료 설계확인및검증완료
결론 CCF ( 공통원인고장 ) 로인해다중화된안전계통불능을방지하기위하여 서로다른동작방식을갖는 (PLC 기반 + FPG 기반 ) 제어기기를채택한 다양성및심층방어 (Defense-in-Depth & Diversity) 설계를통해 CCF 방지 개발조직 PLC 기반제어기기완제품 / 인허가문서개발 FPG 기반제어기기완제품 / 인허가문서개발 CCF 대응안전계통시제품개발 / 적합성평가 검증조직 소프트웨어확인 / 검증 (V&V) 및안전성분석품질보증형상관리 14
Korea tomic Energy Research nstitute 15