• Nuclear Engineering and Technology
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• 제45권4호
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• pp.477-488
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• 2013

The PLC (Programmable Logic Controller) has been widely used to implement real-time controllers in nuclear RPSs (Reactor Protection Systems). Increasing complexity and maintenance cost, however, are now demanding more powerful and cost-effective implementation such as FPGA (Field-Programmable Gate Array). Abandoning all experience and knowledge accumulated over the decades and starting an all-new development approach is too risky for such safety-critical systems. This paper proposes an RPS software development process with a platform change from PLC to FPGA, while retaining all outputs from the established development. This paper transforms FBD designs of the PLC-based software development into a behaviorally-equivalent Verilog program, which is a starting point of a typical FPGA-based hardware development. We expect that the proposed software development process can bridge the gap between two software developing approaches with different platforms, such as PLC and FPGA. This paper also demonstrates its effectiveness using an example of a prototype version of a real-world RPS in Korea.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권3호
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• pp.484-494
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• 2017

In industrial plants such as nuclear power plants, system operations are performed by embedded controllers orchestrated by Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) software. A targeted attack (also termed a control aware attack) on the controller/SCADA software can lead a control system to operate in an unsafe mode or sometimes to complete shutdown of the plant. Such malware attacks can result in tremendous cost to the organization for recovery, cleanup, and maintenance activity. SCADA systems in operational mode generate huge log files. These files are useful in analysis of the plant behavior and diagnostics during an ongoing attack. However, they are bulky and difficult for manual inspection. Data mining techniques such as least squares approximation and computational methods can be used in the analysis of logs and to take proactive actions when required. This paper explores methodologies and algorithms so as to develop an effective monitoring scheme against control aware cyber attacks. It also explains soft computation techniques such as the computational geometric method and least squares approximation that can be effective in monitor design. This paper provides insights into diagnostic monitoring of its effectiveness by attack simulations on a four-tank model and using computation techniques to diagnose it. Cyber security of instrumentation and control systems used in nuclear power plants is of paramount importance and hence could be a possible target of such applications.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권6호
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• pp.475-479
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• 2021

There are many difficulties in the applications of smart manufacturing technology in the era of the 4th industrial revolution. In this paper, a test bed was built to aim for acquiring smart manufacturing technology, and the test bed was designed to acquire basic technologies necessary for PLC (Programmable Logic Controller), HMI, Internet of Things (IoT), artificial intelligence (AI) and big data. By building a vehicle maintenance lift that can be easily accessed by the general public, PLC control technology and HMI drawing technology can be acquired, and by using cloud services, workers can respond to emergencies and alarms regardless of time and space. In addition, by managing and monitoring data for smart manufacturing, it is possible to acquire basic technologies necessary for embedded systems, the Internet of Things, artificial intelligence, and big data. It is expected that the improvement of smart manufacturing technology capability according to the results of this study will contribute to the effect of creating added value according to the applications of smart manufacturing technology in the future.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권12호
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• pp.5654-5668
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• 2018

Driven by security and real-time demands of Internet of Things (IoT), the timing of fog computing and edge computing have gradually come into place. Gateways bear more nearby computing, storage, analysis and as an intelligent broker of the whole computing lifecycle in between local devices and the remote cloud. In fog computing, the edge broker requires X-aware capabilities that combines software programmability, stream processing, hardware optimization and various connectivity to deal with such as security, data abstraction, network latency, service classification and workload allocation strategy. The prosperous of Field Programmable Gate Array (FPGA) pushes the possibility of gateway capabilities further landed. In this paper, we propose a software-defined gateway (SDG) scheme for fog computing paradigm termed as Fog Computing Zero-Knowledge Gateway that strengthens data protection and resilience merits designed for industrial internet of things or highly privacy concerned hybrid cloud scenarios. It is a proxy for fog nodes and able to integrate with existing commodity gateways. The contribution is that it converts Privacy-Enhancing Technologies rules into provable statements without knowing original sensitive data and guarantees privacy rules applied to the sensitive data before being propagated while preventing potential leakage threats. Some logical functions can be offloaded to any programmable micro-controller embedded to achieve higher computing efficiency.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제18권2호
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• pp.46-55
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• 2021

A forklift is a powered industrial vehicle used to lift and move materials over short distances. Nowadays, almost all forklifts are equipped with an automatic transmission due to its improved operator comfort and increased productivity. Thanks to marked improvement of transmission control unit equipped with highly-advanced microcontrollers, recently developed automatic transmission for forklift have various auxiliary functions such as creep, auto retardation, and automatic shift with excellent shift quality. This paper deals with the creep function which enables one to maneuver a forklift at the designated low speed by slip control of clutches. The design of creep function was based on four modes of creep operation depending on the status of the operator's shift lever and accelerator pedal. Control algorithms and control parameters for each mode were designed to achieve the desired static and dynamic performance. Vehicle test for the designed creep function was carried out with an independently developed embedded controller. Test results confirmed good creep speed control without speed error at a steady state with a mild shift shock during mode changes by stepping or releasing the accelerator.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제19권4호
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• pp.29-35
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• 2022

In this paper, we developed a workload index for monitoring the durability test using operation information of an excavator. First, the acceleration and cylinder pressure were selected as load factors by analyzing operation data. Through load correlation analysis according to each load factor, Root Mean Square (RMS) and Work Load Range (WLR) were respectively derived as a load feature representing mechanical load. In addition, the workload index was used to quantify load features. For applying the workload index to monitoring, a real-time monitoring system consisting of sensors and embedded controller was installed on the excavator and the system was integrated with a remote monitoring environment using a wireless network. Results of load monitoring and analysis verified that the developed workload index was effective from the viewpoint of the relative comparison of the workload.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.870-877
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• 2020

석션버켓기초는 20m 이상의 수심 조건에서 경제적인 시공이 가능한 건설 공법이다. 석션버켓기초는 내부가 비어 있는 양동이가 뒤집어진 형태의 구조물을 목표지점에 위치시킨 후, 버켓 내의 공기나 물을 흡입하여 내/외부의 수압차이에 의한 관입력으로 기초를 설치한다. 안정성 확보를 위해 버켓의 수직도 확보는 필수적이다. 그러나 해저지반의 불균질성이나 편심으로 인하여 버켓의 기울어짐이 발생할 수 있다. 석션버켓기초는 현재 시공과정에서 관입/인발 작업 반복을 통해 수직도를 확보하는 방법이 일반적으로 적용되고 있다. 그러나 이 방법은 현장 작업자의 경험 및 숙련도에 의존적이며 수직도 확보에 비교적 장시간이 소모된다. 본 논문에서는 실시간 석션버켓 수직도 모니터링 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 수직도 데이터를 수집하는 센서부, 수집된 데이터를 처리하여 무선 전송해 주는 컨트롤러부, 원형강관의 수직도 정보를 실시간으로 보여주는 디스플레이부로 구성되어 있다. 제안된 시스템은 기울기 센서와 임베디드 컨트롤러를 활용하여 구현되었다. 제안된 시스템의 실험 결과 roll/pitch가 0.028% 이내의 오차로 측정이 가능함을 확인하였다. 또한, 제안된 시스템을 석션버켓기초 모형실험에 적용하여 수직도 정보의 실시간 확인이 가능함을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.75-80
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• 2009

번인 시험(burn-in test)은 초기 장애가 예측되는 반도체 소자들을 제거하기 위한 시험으로서, 보통 소자에 전압, 온도 및 시간 등의 가혹 조건을 가하며 행해진다. 이런 번인 시험을 위해서는 시험할 소자들을 가진 번인 보드들을 해당 슬롯(slot)들에 삽입할 필요가 있다. 이런 슬롯들의 집합을 존(zone)이라 부른다. 한 존을 구성하는 슬롯들은 동종 반도체 소자들을 가진 번인 보드들만을 가질 수 있다. 따라서 많은 이종 반도체 소자들의 시험을 위해서는 존 수가 많도록 번인 시험 시스템을 구성하는 것이 바람직하다 존을 제어하는 존 컨트롤러는 번인 시험을 수행하고 결과를 수집하는 장치이다. 기존 시스템의 경우, 각 존 컨트롤러는 일정 수의 슬롯들로 구성된 한 존의 시험을 담당한다. 대개, 존 컨트롤러는 번인 시험의 전반을 통제하는 한 워크스테이션 내에 내장되어 있으므로 이들의 추가는 물리적 공간의 제약을 받는다. 본 논문은 이런 문제들의 해결이나 완화를 위한 한 방법으로서 존의 슬롯 수를 동적으로 할당할 수 있는 동적 존 시스템을 제안한다. 이 시스템은 존의 슬롯 수를 가변시켜 빈 슬롯을 최소화함으로써 시스템의 운영 효율을 극대화한다. 또한 기존 시스템의 경우에는 정비를 위해 진행 중인 시험을 모두 중지시켜야 하지만, 동적 존 시스템의 경우에는 시스템에 전력을 공급하는 주 전원이 문제가 되지 않는다면 슬롯별로 개별적인 유지보수가 가능하다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권4호
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• pp.59-67
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• 2016

각종 계량기, 웨어러블 디바이스 등의 사물에 통신기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 사물인터넷 (Internet of Things or IoT) 기술의 발전과 함께, 이에 사용 가능한 소면적 임베디드 프로세서에 대한 수요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 이러한 사물인터넷 분야에 사용 가능한 소면적 32-bit 파이프라인 프로세서인 Juno를 소개한다. Juno는 즉치 값 확장이 편리한 EISC (extendable instruction set computer) 구조이며, 파이프라인의 데이터 의존성을 줄이기 위해 2/3단 파이프라인 구조를 택하였다. PC (program counter) 레지스터와 두 개의 파이프라인 레지스터만을 컨트롤함으로써 전체 파이프라인을 컨트롤할 수 있는 간단한 구조의 소면적 파이프라인 컨트롤러를 갖는다. 무선 통신에 필요한 암호화 등의 연산을 수행하기 위한 $32{\times}32=64$ 곱셈 연산, 64/32=32 나눗셈 연산, $32{\times}32+64=64$ MAC 연산, 32*32=64 Galois 필드 곱셈 연산을 모두 지원하지만, 모든 연산기를 선택적으로 구현하여 필요에 따라서는 면적을 줄이기 위해 일부 연산기를 제외하고도 프로세서를 재합성할 수 있다. 이 경우 정수 코어의 gate count는 12k~22k 수준이고, 0.57 DMIPS/MHz와 1.024 Coremark/MHz의 성능을 보인다.

• 정보보호학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.745-756
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• 2020

산업제어시스템이란 전력, 수처리, 교통과 같은 주요기반시설이나, 자동화 공장, 화학 플랜트와 같이 산업분야의 프로세스를 안전하고 효율적으로 모니터링 및 제어하는 시스템을 말한다. 이러한 산업제어시스템을 대상으로 하는 사이버 공격이 성공한다면 큰 인명 피해, 경제적 피해를 유발할 수 있어, 국가단위 해커 집단들의 주요 공격 대상이 될 가능성이 높다. Stuxnet, Industroyer, TRITON과 같은 사이버 공격은 이러한 우려가 실제 현실로 드러난 사례이며, 사이버 공격으로 실제 물리적 피해를 발생시키기 위해 대상 제어시스템에 대한 깊은 지식을 기반으로 개발된 것으로 확인되었다. 따라서 산업제어시스템의 사고조사를 위해서는 사고분석가 역시 제어시스템 운영 프로세스에 대한 지식을 보유하고 제어시스템에 특화된 사고조사 기술을 확보해야 한다. 이를 위해 사이버와 물리적 경계에 위치한 임베디드 제어기기와 같이 사이버 공격의 대상이 될 수 있지만, IT분야에서 사용되지 않아 즉시 활용할 기술이 없는 장치들을 대상으로 하는 사고조사 기술 개발이 필요하다. 이러한 연구 개발의 첫 단계로써 대표적인 임베디드 제어기기인 PLC(Programmable Logic Controller) 4종을 대상으로 PLC의 로깅 기능 및 본 논문에서 제안한 공격 시나리오에서 사고조사에 활용 가능한 로그 생성 여부를 분석한 결과를 제시한다.