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[국내논문] 원전 안전-필수 소프트웨어의 품질향상을 위한 최적화된 확인 및 검증 방안
An Optimized V&V Methodology to Improve Quality for Safety-Critical Software of Nuclear Power Plant 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.24 no.4, 2015년, pp.1 - 9  

구서룡 ,  유영제 (두산중공업(주) 원자력I&C BU)

초록
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원자력 분야에서 안전관련(safety-related) 소프트웨어의 활용이 점차 확대됨에 따라서, 그에 상응하는 소프트웨어 안전과 신뢰도 향상을 위한 방안 연구가 지난 10여년 전부터 활발히 진행되고 있다. 원전 계측제어시스템(MMIS)은 원자력 발전소의 두뇌와 신경망에 해당하는 기능을 수행하고 있고 첨단 디지털 장비들로 구성된다. 따라서 원전 계측제어시스템의 소프트웨어 오류는 원자력 발전소 운전에 지장을 초래할 수 있고, 오동작으로 인한 발전소 정지로 경제적 손실을 초래할 수 있다. 소프트웨어 확인 및 검증(verification and validation, V&V)은 소프트웨어 품질을 향상시킬 수 있는 소프트웨어 공학의 분야로 알려져 있고, 원자력 산업계에서는 소프트웨어 생명주기에 따른 철저한 V&V 활동을 이행하고 준수할 것을 법규로 규정하고 있다. V&V 활동은 소프트웨어 전 생명주기에 따라 분석과 시험 활동들의 조합으로 다른 품질관련 공학 업무를 보완하는 역할을 한다. 본 논문에서는 명세 평가, 요건 추적, 소스코드 리뷰, 및 소프트웨어 시험을 통한 최적화된 안전관련 소프트웨어 V&V 방법론에 기반한 소프트웨어 품질 향상 방안과 단계별로 적합한 도구를 활용하여 효율성을 확보할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 제안된 방법론은 실제 신한울 1,2호기 원자력발전소 MMIS 시스템에 적용되어 입증되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the use of software is more wider in the safety-critical nuclear fields, so study to improve safety and quality of the software has been actively carried out for more than the past decade. In the nuclear power plant, nuclear man-machine interface systems (MMIS) performs the function of the brain ...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 대표적인 안전-필수 시스템인 원전 계측제어 시스템 소프트웨어의 안전성 및 신뢰성을 향상하기 위한 소프트웨어 개발 생명주기별 최적화된 V&V 방법을 제안하고, 각 단계별 방법을 지원하는 도구 체계를 함께 구현함으로써 검증에 대한 신뢰성 확보 및 업무의 효율성을 도모하고 이를 통한 국제적 품질 경쟁력을 갖춘 원전 소프트웨어를 만드는 기초가 되고자 한다.
  • 3절에서는 소프트웨어 수명주기 단계 전반에 걸친 결함관리 절차를 제시한다. 각 절에서는 제안하는 방법론을 지원하기 위한 효율적인 CASE 도구를 제시하고자 한다.
  • 또한, 소프트웨어 코딩에 대한 전문 지식을 가진 설계자들이 부족한 한계로 인해, 시스템 고장을 일으킬 수 있는 잠재적 오류가 포함될 수 있는데, 소스코드 리뷰 과정을 통해 이와 같은 잠재적 오류를 발견하고 정확한 코딩 가이드라인을 제시한다. 본 연구에서는 수명주기 전반부 문서검증을 위한 체크리스트와 유사하게 Table 1과 같이 NUREG/CR-6463 기반의 소스코드 리뷰 체크리스트를 수립하여 활용하는 것을 제안한다.
  • 특히, 안전-필수 시스템 소프트웨어는 개발 초기부터 유지보수 단계까지 그 결함에 대한 이력(history) 확보 및 검증이 핵심적으로 필요하고 수명주기별 V&V 활동의 품질유지 및 향상을 위해서는 정확한 결함 이력의 유지/관리 및 향후 경험지식(Lessons Learned)로 활용하는 것이 소프트웨어 재사용성 향상의 측면에서도 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 소프트웨어 개발과 확인 및 검증 참여자 간의 명확한 의사소통 및 결함 이력 관리를 위해서 Fig. 8과 같은 결함관리 절차를 구축하여 제안한다.
  • 본 논문에서는 원전 안전-필수 소프트웨어의 전반적인 품질을 향상시키고 업무의 효율성을 증대시키기 위한 방안으로써 최적화된 소프트웨어 확인 및 검증(V&V) 방법론에 기반 한 원전 안전관련 소프트웨어 안전성 및 신뢰도 향상 방안을 제시하고, 수명주기별로 상세한 검증 방법론 및 활용 CASE 도구를 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
안전-필수(safety-critical) 시스템의 예는 어떤 것이 있는가? 대표적인 안전관련 소프트웨어인 원자력발전소 계측제어(instrumentation and control) 시스템의 소프트웨어는 오류 발생 시 원자력발전소 운전의 심각한 피해를 초래할 수 있기 때문에 소프트웨어에 대한 안전성 및 신뢰성 등이 반드시 고려되어야 한다. 이와 유사한 시스템을 안전-필수(safety-critical) 시스템이라고 하며, 항공, 위성, 국방 제어시스템 등이 그 좋은 예가 된다[1, 2, 3]. 최근 원자력 발전소는 기존 아날로그 기반 기기들의 부품들이 노후화되고 단종 되어 더 이상 수급이 어려워짐에 따라서 디지털 기반 기기로의 업그레이드가 이루어지고 있다.
원자력발전소 계측제어 시스템의 소프트웨어에 대한 안전성 및 신뢰성 등이 반드시 고려되어야 하는 이유는? 대표적인 안전관련 소프트웨어인 원자력발전소 계측제어(instrumentation and control) 시스템의 소프트웨어는 오류 발생 시 원자력발전소 운전의 심각한 피해를 초래할 수 있기 때문에 소프트웨어에 대한 안전성 및 신뢰성 등이 반드시 고려되어야 한다. 이와 유사한 시스템을 안전-필수(safety-critical) 시스템이라고 하며, 항공, 위성, 국방 제어시스템 등이 그 좋은 예가 된다[1, 2, 3].
최근 원자력 발전소는 기존 아날로그 기반 기기들의 부품들이 노후화되고 단종 되어 더 이상 수급이 어려워짐에 따라서 디지털 기반 기기로의 업그레이드가 이루어지고 있는데 그 대표적 국내 사례는? 최근 원자력 발전소는 기존 아날로그 기반 기기들의 부품들이 노후화되고 단종 되어 더 이상 수급이 어려워짐에 따라서 디지털 기반 기기로의 업그레이드가 이루어지고 있다. 대표적으로 국내에서는 원전 계측제어시스템(man-machine interface systems, MMIS)에 대한 디지털 국산화 개발을 2001년부터 준비하여 현재 신한울1,2호기 발전소에 최초 국산화를 성공하여 납품이 진행되고 있다. 원전 MMIS는 약 2,000여 개의 프로세서 및 컴퓨터로 구성되어 각 계통들은 응용 소프트웨어 기반으로 기능이 구현되어 있고, 이런 응용 소프트웨어의 안전성 및 신뢰성 확보를 위해 철저한 V&V 절차가 이행되어야 한다.
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참고문헌 (7)

  1. N.G. Leveson (1995), "Safeware - System Safety and Computers," Addison-Wesley. 

  2. Storey N (1996), "Safety-Critical Computer Systems," Addison-Wesley. 

  3. Dyer M (1992), "The Cleanroom Approach to Quality Software Development," John Wiley & Sons. 

  4. S. Koo, P. Seong, J. Yoo, S. Cha, and Y. Yoo (2005), "An Effective Technique for the Software Requirements Analysis of NPP Safety-Critical Systems, Based on Software Inspection, Requirement Traceability, and Formal Specification", Reliability Engineering and System Safety, Vol. 89, No. 3, pp. 248-260. 

  5. S. Koo, P. Seong (2006), "Software Design Specification and Analysis Technique(SDSAT) for the Development of Safety-Critical Systems Based on a Programmable Logic Controller(PLC)", Reliability Engineering and System Safety, Vol. 91, Issue 6, pp. 648-664. 

  6. S. Koo, P. Seong, J Yoo, S Cha, C Youn, H Han (2006), "NuSEE: an integrated environment of software specification and V&V for NPP safety-critical systems," Nuclear Engineering and Technology, Vol. 38, No. 3, pp. 259-276. 

  7. IEEE (1998), IEEE Standard 1012 for software verification and validation, an American National Standard. 

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