최근, 에너지, 정보통신, 방위산업, 정부, 금융 등 국가기반시설(national critical infrastructures)들에 대한 사이버 보안 위협이 급격히 증가하고 있으며 이에 대응하기 위해 미국을 비롯한 주요 국가에서는 감시제어 및 데이터 취득 시스템(SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition)에 대한 사이버 보안에 많은 노력을 기울이고 있다. 특히, 주요 국가 기반시설은 다양한 실시간 분산 제어시스템 및 네트워크를 통해 사이버 세계(cyber world)와 물리적 세계(physical world)를 연계한다. 하지만 이 같은 역동성(dynamic), 확장성(scalability), 다양성(diversity)으로 특징지어질수 있는 실시간 분산 제어시스템간의 상호연결과 연동을 통해 구성되는 해당시설은 기존의 보안기술 적용을 통해 보안성향상을 기대할 수 없다. 따라서 본고에서는 실시간 분산 제어시스템과 다양한 네트워크로 구성되는 기반시설들을 대상으로 하는 여러 가지 보안 위협 및 특징을 소개하고 이에 대응하기 위한 전략 및 연구기술 동향을 간략히 서술한다.
본 고에서는 분산제어 시스템의 일반적인 요건 및 기능, 시스템 구조에 대하여 정리해 보고, 발전소용 분산제어 시스템으로써 국내 최초의 개발품이 될 KEDIC 시스템의 구성과 기능들을 살펴본 후 선진제품과 대등한 수준 더 나아가 앞서 수준으로 가기위해 노력해야 할 향후 과제들을 설정해 보았다. 기술 대형화 및 종합화 측면에서 분산제어 시스템의 기구 기술, 아날로그 및 디지탈 하드웨어 기술, 현장의 엔지니어링 기술, 프로세스 제어기술, Field Bus 및 LAN(Local Area Network)등의 통신기술, GUI로 대표되는 MMI(Man-Machine Interface) 기술, 기타 소프트웨어적으로 현장 데이타 및 운전 지원 데이타 관리에 필요한 데이타베이스 관리 기술과 실시간 처리기술 등이 통합되어 있다. 따라서 요소기술의 확보 혹은 기술 수준의 향상에 꾸준한 관심을 기울여야 함은 물론이거니와 무엇보다도 요소기술 변화에 대응할 수 있는 시스템 통합기술력 배양에 노력을 기울여야 할것이다.
무선 센서네트워크는 환경 모니터링과 같은 다양한 어플리케이션을 갖고 있는 향상된 기술이다. 이를 구성하는 각각의 노드들은 특정지역에 분산되어 네트워크를 구성해서 해당 지역의 이벤트나 정보를 주기적으로 사용자에게 전달한다. 이때 토폴로지 제어는 네트워크의 수명과 통신에 중요한 영향을 미치는 요인이다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반의 분산형 토폴로지 제어기법을 제안한다. 이 기법은 먼저 네트워크를 클러스터 기반의 계층적인 구조로 구성한 후, 각각의 클러스터 내에서 최소 신장트리 (Minimum Spanning Tree)를 이용하여 토폴로지 제어를 수행한다. 이를 통해 무선센서 네트워크는 에너지 효율적이며 분산된 토폴로지 제어를 수행할 수 있고, 결과적으로 네트워크의 수명을 연장할 수 있다.
하수처리 프로세스의 과제로는 우수침수, 수질보존, 자원의 유효이용이 그 주요내용이다. 이에 대응하기 위해 기상, 우량, 하천정보 시스템의 구성, 지식공학응용 우수펌프 운전제어, 하수의 고도처리기술 등의 방법이 행해지고 있다. 하수도는 생활환경의 개선, 침수의 방지, 공공 용수 지역의 수질보존의 측면뿐만 아니라 최근에는 하수도를 자원으로써 이용하는 관점으로부터 시서르이 공간이용, 처리수 및 슬러지의 다목적 활용도 중요한 과제로 되고 있다. 하수도 plant의 전기, 계장 기술을 구성하는 요소 기술은 전기(E), 계장(I), computer(C) 관계하는 기술을 종계로써 하고, 시스템설계로부터 시공까지의 engineering기술을 횡계로 한 통합 시스템 기술이다. 하수도 분야에 있어서의 감시제어 시스템은 종래의 계층화된 수직분산 방식에 덧붙여 계층마다 기능을 나누어 수평분산방식이 진행되고 있고, 최근에는 수직분산, 수평분산의 감시제어 시스템으로 이행하고 있다.
초광대역 장거리 전송 링크를 구현하기 위해서는 색 분산과 비선형 Kerr 현상에 의한 광 신호 왜곡을 보상해야 한다. 본 논문에서는 왜곡된 파장 분할 다중 채널을 보상하기 위한 분산 제어와 광 위상 공액을 결합한 링크를 제안하였다. 제안하는 분산 제어 링크에서의 분산 맵 프로파일은 일정한 주기로 반복하는 형태이고, 이러한 분산 제어 링크에서 광 위상 공액기는 전체 전송로 중간뿐만 아니라 여러 다양한 곳에 위치시켰다. 시뮬레이션 결과 제안하는 분산 제어 링크에서 중계 구간의 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)을 비교적 큰 값으로 선택하면 광 위상 공액기가 전체 전송로 중간이 아닌 non-midway OPC 시스템에서 왜곡된 파장 분할 다중 채널의 보상을 전통적인 구조의 분산 제어 링크에서 보다 개선시킬 수 있는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 EJB 서버에 대한 제어 시스템 구현 방법에 관한 것으로써, 원격지에 분산되어 있는 EJB 서버를 관리 도구상에서 분산되어 있는 EJB 서버들을 마치 로컬상에서 제어하는 것과 동일하게 구동하고, 정지하며, 상태 정보를 모니터링 할 수 있는 원격 제어 시스템 구현에 대해 설명한다.
발전소 보일러 제어시스템 관련 기술은 분산처리 소프트웨어 기술, 네트워크기술, MMI(Man Machine Interface) 기술, 실시간 처리기술, 데이터베이스 기술, 하드웨어 개발기술 등을 총 망라하는 복합기술로써, 선진국들이 기술이전을 기피하는 고급기술이다. 현재 국내에서 사용하고 있는 발전소 보일러 제어시스템은 전부가 Bailey, ABB, Siemens, Westinghouse 사 등의 외국설비로써 보일러 본체와 일괄계약형태로 제어시스템 전체가 외국회사의 설계에 의해서 도입 설치되어 운용되고 있다. 이러한 상황에서 국산 제어시스템의 개발기술 확보와 기술자립 차원에서 오래된 아날로그 제어시스템을 디지털 분산제어시스템으로의 개체작업에 국산 개발 제어시스템을 중용량 석탄화력발전소에 최초로 실용화 적용하고 그 적용사례를 본 논문에서 소개한다.
본 논문에서는 축적프로그램 제어시스템이 분산구조형인 경우 이에 적합한 새로운 과부하 제어 방법을 제안한다. 분산구조에서 호 처리 기능의 대부분은 가입자 제어 프로세서(SP)에 분산되어 있지만, 번호 번역과 루팅제어와 같은 몇가지 기능들은 중앙 프로세서(CP)에 집중되어 있으므로 중앙 프로세서의 성능은 교환시스템에서 매우 중요하다. 그러므로 과부하시 CP의 적절한 동작을 보증하는 과부하 제어 방법이 필요하다. 제안한 과부하제어 방식의 성능을 평가하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통하여 제안한 과부하 제어 방법이 매우 효율적임을 입증하였다.
스마트 스페이스 환경은 유무선 네트워크기반과 다중 센서 기반이며 많은 제어기를 필요로 한다. 이러한 환경을 위해서 본 논문에서는 멀티레이트 디지털 분산 제어 제어기를 제안한다. 제안된 제어기 설계 방법은 디지털 재 설계 기법을 적용하는 것이다. 구체적으로 제안된 기법은 delta-operator와 멀티레이트를 기반으로 하며 선형 행렬 부등식형태로 나타난다. 제안된 기법의 우수성을 검증하기 위해서 스마트 스페이스에서 널리 사용되는 Heating, ventilating, and alt conditioning (HVAC) 시스템에 대해서 모의실험을 하였다.
본 논문은 휴머노이드 로봇 ISHURO의 분산 제어를 위한 네트웍 구현에 대해 다루고 있다. 일반적으로 휴머노이드형 로봇은 기구학적으로 유연한 동작을 위해 다수의 자유도가 필요하다. 이를 구현하기 위해서는 중앙에서 일괄적으로 처리 하는 것 보다 간결 하면서도 유연성을 줄 수 있는 분산 처리 방법이 선호되고 있다. 분산 처리를 위한 제어기를 구성할 때는 로봇의 모터를 독립적으로 제어하기 위한 제어기가 별도로 필요하며 모듈 간에는 정해진 시간 내에 데이터를 교환할 수 있는 통신 기법이 필요하다. ISHURO의 각 관절은 자체 내에 독립된 DSP를 내장하고 있으며 CAN 네트웍을 이용하여 모듈간의 통신을 하여 구동기를 재어하거나 센서의 값을 모니터링 할 수 있게 되어 있다. 본 논문에서는 이를 위한 통신 구조를 제안하고 필요한 전송 메시지를 정의하고, 전송시간을 분석하여 로봇 분산 제어기 구조에 적절한 전송 프로토콜을 제시하였다. 모든 과정은 Matlab을 이용하여 컴퓨터모의실험을 수행하였고 실제 휴머노이드 로봇에 적용하여 보행실험을 통해 검증 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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