Handbook for I&C System Development Process using Systems Engineering Approach

〈원전 전문가가 전 세계 젊은 원자력 인재에게 보내는 퇴임 선물〉

38년간 원자력 분야에서 일해온 계측제어 전문가가 자신의 경험을 집대성한 한 권의 책을 발간하였다. 한전국제원자력대학원대학교(이하 KINGS)에서 원자력을 가르치고 있는 정재천 교수가 그간의 경험과 학생들과 공부해온 내용을 엮어 한 권의 영어교재로 만든 것이다. 전 세계 30개국에서 보내온 500여 명의 인재에게 원자력발전소 시스템의 설계와 구현 프로세스가 '왜' 필요한지를 가르치는데 힘을 기울여온 정교수는 자신의 경험지식을 이 한 권의 책에 녹여 내었다. 책 제목은 'Handbook for I&C System Development Process using Systems Engineering Approach'이고 도서출판 GS인터비전을 통해 출간되었다.
저자는 KINGS에 부임하기 전 한전과 한국원자력연구원, 한전기술(주)에서 27년간 원자력발전 실무경험을 쌓은 후 지난 2010년 KINGS의 교수로 임용되어 내년 2월 정년을 앞두고 있다. 저자는 이 책이 전 세계에서 원자력 분야 계측제어공학을 전공하는 대학원 과정 학생뿐 아니라, 원전 설계 및 개발에 참여하는 실무전문가들이 바로 사용할 수 있는 핸드북으로 쓰였음을 강조한다. 원자력발전이 탄소 제로사회를 위한 에너지원인 '그린 텍사노미'으로 분류되면서 SMR(중소모듈형 원자로)에 대한 개발 열풍이 세계적으로 거세지고 있는 이때 본 교재에 대한 수요는 더욱 높아질 것이다.
KINGS는 2010년 개교한 이래 프로젝트 기반의 실무교육을 하고 있으며 국제화된 교육을 위해 전 과정을 영어로 강의하고 있다. 저자는 국제원자력기구 IAEA를 통해 이 교재를 전 세계 학생과 기술자들에게 전파하겠다는 계획도 갖고 있다. 그간 퇴직 교원들이 자신의 연구업적을 엮어 문집을 발간하는 경우는 많았으나 실무경험과 이론적 지식을 모아 세계인을 위한 영어 핸드북을 발간한 경우는 흔하지 않아 이번 출판물이 갖는 의미가 더욱 각별하다.

PART 1. PLANNING PHASE
Chapter 1. OVERVIEW OF MAN-MACHINE INTERFACE SYSTEM (MMIS)
Chapter 2. SYSTEMS ENGINEERING APPROACH
2.1 Definition of a System
2.2 Definition of Systems Engineering Approach
2.3 Effectiveness of Systems Engineering Approach
2.4 Management Aspect of System Engineering Approach
Chapter 3. TECHNICAL PROCESS FOR MMIS DEVELOPMENT
3.1 Technical Process Overview
3.2 Business Requirements for MMIS Development
3.3 Perspective of Systems Engineering
3.4 Stakeholder Requirement Definition
3.5 Requirements Analysis
3.6 System Architecture and Design Analysis
3.7 System Analysis
Chapter 4. SAFETY CRITICAL MMIS
4.1 Overview of the Safety Critical Systems
4.2 Plant Protection System
4.3 Engineering Safety Features Component Control System(ESF-CCS)
4.4 Core Protection Calculator System
4.5 System Interfaces
Chapter 5. SAFETY SYSTEM CRITERIA
5.1 Overview of Safety System Criteria
5.2 Single Failure Criterion
5.3 Independence
5.4 Common Cause Failure
5.5 Diversity
5.6 Redundancy
5.7 Deterministic Design
5.8 Reliability

PART 2. DESIGN & DEVELOPMENT
Chapter 6. STAKEHOLDER NEEDS AND REQUIREMENTS DEFINITION
6.1 Stakeholder Requirements
6.2 Requirements Traceability Analysis
Chapter 7. SYSTEM ANALYSIS FOR ARCHITECTURE AND DESIGN
7.1 System Analysis Overview
7.2 Functional Analysis
7.3 Trade-off Analysis between PLC & FPGA based PPS and ESF-CCS
7.4 Analytical Method for PPS and ESF-CCS
Chapter 8. PPS REQUIREMENTS AND ARCHITECTURE DEFINITION
8.1 PPS Requirement Analysis
8.2 PPS Functional Architecture Definition and Analysis
8.3 Design Architecture
Chapter 9. ESF-CCS REQUIREMENTS & ARCHITECTURE DEFINITION
9.1 ESF-CCS Requirement Analysis
9.2 ESF-CCS Functional Architecture Definition
9.3 Detailed Design
Chapter 10. CPCS REQUIREMENTS AND ARCHITECTURE DEFINITION
10.1 CPCS Requirements Analysis
10.2 CPCS Functional Architecture
10.3 Detailed Design
Chapter 11. IMPLEMENTATION OF FPGA BASED SYSTEMS
11.1 Field Programmable Gate Array Development Process
11.2 FPGA Based System Implementation Using MATLAB
11.3 Simulation, Synthesis and Implementation
11.4 Integration
Chapter 12. VERIFICATION AND VALIDATION
12.1 Overview of FPGA Verification and Validation
12.2 Coverage Analysis
12.3 Equivalence Checking
12.4 Static Timing Analysis
12.5 Acceptance Testing

PART 3. NON-SAFETY SYSTEMS
Chapter 13. NUCLEAR STEAM SUPPLY SYSTEM (NSSS)
13.1 Introduction
13.2 Nuclear Regulations, Codes & Standards
13.3 Safety Classification of System Structures
13.4 Functional Group and Segmentation
13.5 Performance Analysis of NSSS Control System
13.6 Basic Control Functions
13.7 Power Control System (PCS)
13.8 NSSS Process Control System (NPCS)
13.9 Control System CCF Analysis
Chapter 14. A BUMPLESS CONTROL TRANSFER AND AN ANTI-WINDUP SCHEME FOR THE FEEDWATER CONTROL SYSTEM USING MIGO METHOD
14.1 Design of the PI controller of the FWCS
14.2 Development of a Bumpless Control Transfer and an Anti-Windup Scheme
Chapter 15. IMPROVED RRS LOGICAL ARCHITECTURE USING GENETIC ALGORITHM
15.1 RRS Function
15.2 Problem Statement
15.3 Genetic Algorithms
15.4 Review Result of DCD Chapter 7 (Instrumentation and Control)
15.5 Review Result of DCD Chapter 15 (Transient and Accident Analyses)
15.6 Theories and Solution Methods
15.7 Simulation Results of the Improved RRS
Chapter 16. CYBER SECURITY
16.1 Cybersecurity Requirements for Safety Control Systems
16.2 Requirements Elicitation
16.3 Design
16.4 Testing
Chapter 17. HUMAN SYSTEM INTERFACE (HSI)
17.1 Overview of the HSI
17.2 Human Factor Concerns in NPP Systems
17.3 Situational Awareness
17.4 Design Practice

정재천