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문제 정의
- 본 연구에서는 안전 관련 시스템이 SIL4 기능을 수행하기 위해 달성해야 할 정량적 목표인 THR을 4x10-9/h로 설정한 상태에서 시스템이 입력 모듈, 출력모듈, CPU모듈, 전원 공급 장치로 구성되었을 때, 출력 모듈에 대하여 목표치를 달성하기 위한 설계 구조를 제시하였고, 각 내부 구성도의 정량적 목표치의 수준을 정의하였다. 또한 고안된 출력 모듈의 구성 블록에 대한 회로 설계를 실시하여 FTA를 수행한 결과 10년에의 시스템에 대한 고장빈도가 2.
- 10년의 수명주기를 설정하고, 전체 시스템의 THR을 4x10-9/h 로 설정하며, 시스템의 구조를 composite fail-safety 인 경우를 고려한다. 본 연구에서는 전압 레벨을 변경하여 출력하는 릴레이와 아날로그 신호를 출력하여 데이터를 전달하는 방식을 사용하는 출력 모듈의 구성을 제시할 것이다. 통신, 전류 신호, PWM 등 다른 출력 방식에 대해서는 본 연구의 범위에서 제외한다[2-3].
- 만일 소프트웨어까지 포함하고 있다면 IEC 62279도 고려해야 하지만, 본 연구에서는 하드웨어만으로 시스템이 구성되기 때문에 소프트웨어는 포함되지 않았다. 본 연구에서는 출력 모듈에 대하여 SIL4 기능을 수행하는 안전 관련 시스템에 적용할 수 있는 구조와 정량적 목표치를 제시하려고 한다. 출력 모듈의 내부 구조를 설계하여 제시하고[1-4], 설계된 출력 모듈구조의 부합성은 상세 설계로부터 획득한 신뢰성 데이터를 이용하여 증명하려고 한다.
가설 설정
- 일반적으로 안전 기능을 수행하는 출력 모듈의 경우, 릴레이나 스위칭 소자로 구성되기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 안전 기능이 릴레이의 출력과 아날로그 출력으로 이루어진 안전 기능으로 가정하였다. CPU module과의 인터페이스 또한 통신으로도 이루어질 수 있으나, 버스 형태로 인터페이스 되는 경우로 한정하였다.
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