• 디지털산업정보학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.99-109
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• 2020

In the past, conservative concepts have been applied in terms of the characteristic of nuclear power plants(NPPs), resulting in analog-based equipment and closed networks. However, as digital technology has recently been applied to the design, digital-based facilities and communication networks have been used in nuclear power plants, increasing the risk of cybersecurity than using analog-based facilities. Nuclear power plant facilities are divided into a safety system and a non-safety system. It is essential to identify the difference and cope with cybersecurity threats to the safety system according to its characteristics. In this paper, we examine the cybersecurity regulatory guidelines for safety systems in nuclear power plant facilities. Also, we analyze cybersecurity threats to a programmable logic controller of the safety system and suggest cybersecurity requirements be applied to it to respond to the threats. By implementing security functions suitable for the programmable logic controller according to the suggested cybersecurity requirements, regulatory guidelines can be satisfied, and security functions can be extended according to other system requirements. Also, it can effectively cope with cybersecurity attacks that may occur during the operation of nuclear power plants.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권6호
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• pp.697-708
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• 2012

The majority of instrumentation and control (I&C) systems in today's nuclear power plants (NPPs) are based on analog technology. Thus, most existing I&C systems now face obsolescence problems. Existing NPPs have difficulty in repairing and replacing devices and boards during maintenance because manufacturers no longer produce the analog devices and boards used in the implemented I&C systems. Therefore, existing NPPs are replacing the obsolete analog I&C systems with advanced digital systems. New NPPs are also adopting digital I&C systems because the economic efficiencies and usability of the systems are higher than the analog I&C systems. Digital I&C systems are based on two technologies: a microprocessor based system in which software programs manage the required functions and a programmable logic device (PLD) based system in which programmable logic devices, such as field programmable gate arrays, manage the required functions. PLD based systems provide higher levels of performance compared with microprocessor based systems because PLD systems can process the data in parallel while microprocessor based systems process the data sequentially. In this research, a bistable trip logic in a reactor protection system (RPS) was developed using very high speed integrated circuits hardware description language (VHDL), which is a hardware description language used in electronic design to describe the behavior of the digital system. Functional verifications were also performed in order to verify that the bistable trip logic was designed correctly and satisfied the required specifications. For the functional verification, a random testing technique was adopted to generate test inputs for the bistable trip logic.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권4호
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• pp.265-269
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• 2009

정형명세기법은 안전최우선시스템 소프트웨어의 안전성을 일정 수준 이상 보장할 수 있는 기법으로서, 원자력 발전소의 디지털 제어시스템의 개발에 사용되고 있다. 정형명세기법 NUSCR로부터 Programmable Logic Controller(PLC) 시스템을 구현하기 위한 소프트웨어인 Function Block Diagram(FBD) 프로그램을 자동으로 생성하는 기법[1]이 개발되었으나, 이를 지원하는 자동화 도구가 없어 이 기법이 널리 사용되지 못하였다. 본 논문에서는 이어 자동생성 기법을 지원하기 위하여 개발된 자동화 도구 NuSCRtoFBD를 소개한다. 본 연구에서 제안하는 NuSCRtoFBD 도구를 사용하여 NuSCR로부터 FBD를 자동생성 함으로써, 기존의 수동 프로그래밍 작업에서 발생했던 다수의 오류들을 줄일 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.447-454
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• 2009

This paper is a technical review of the research and development results of the Korea Nuclear Instrumentation and Control System (KNICS) project and Nu-Tech 2012 program. In these projects man-machine interface system architecture, two digital platforms, and several control and protection systems were developed. One platform is a Programmable Logic Controller (PLC) for a digital safety system and another platform is a Distributed Control System (DCS) for a non-safety control system. With the safety-grade platform PLC, a reactor protection system, an engineered safety feature-component control system, and reactor core protection system were developed. A power control system was developed based on the DCS. A logic alarm cause tracking system was developed as a man-machine interface for APR1400. Also, Integrated Performance Validation Facility (IPVF) was developed for the evaluation of the function and performance of developed I&C systems. The safety-grade platform PLC and the digital safety system obtained approval for the topical report from the Korean regulatory body in February of 2009. A utility and vendor company will determine the suitability of the KNICS and Nu- Tech 2012 products to apply them to the planned nuclear power plants.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (C)
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• pp.220-222
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• 2006

본 논문은 안전등급 제어기기(Safety-Grade Programmable Logic Controller)에서 사용하는 프로세서모듈 운영체제에 대한 컴포넌트 시험에 대해 기술한다. 디지털 소프트웨어에 대한 NRC(Nuclear Regulatory Commission)의 지침에 따라 운영체제는 소프트웨어 생명주기에 따라 개발되고 있으며 요구사항과 설계명세, 그리고 구현코드를 가지고 다양한 시험을 수행하고 있다. 컴포넌트 시험은 구현된 코드가 테스트 커버리지를 만족하는 지 파악하는 시험이다. 이를 위해 설계명세서를 참조하여 시험대상을 구분하고 각각의 시험대상에 대한 시험항목을 세분화한 이후 시험방법과 절차, 그리고 시험환경을 구축한 후 컴포넌트 시험을 수행한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 가을 학술발표논문집 Vol.31 No.2 (1)
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• pp.655-657
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• 2004

본 논문은 안전등급 제어 기 기(Programmable Logic Controller) 에서 동작하는 실시간 운영체제의 안전성을 요구사항 단계에서 평가할 수 있는 검토항목을 개발하고 HAZOP(Hazard and Operability) 을 이용하여 현재 개발중인 PLC 운영체제에 적용한 경험 을 기술한다. HAZOP은 화학공장과 같은 산업에서 안전성을 평가하기 위한 방법으로 사용했던 방법론이다. 원자력발전소에 적용하기 위해 운영체제가 갖추어야 할 안전성 요건은 NUREG-0800의 BTP-14(Branch Technical Position)의 소프트웨어 기능특성 및 공정특성에 기술되어 있다. 이러한 기능적인 특성을 정확도, 신뢰성, 타이밍/사이징, 기능성, 강인성, 보안성 항목으로 나누고 세부적인 검토리스트를 만들어 HAZOP을 적용하여 평가하였다.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제1권4호
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• pp.438-451
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• 1994

프로그램 가능한 논리제어기(PLC : Programmable Logic Controller)의 활용을 위 한 낮은 복잡성과 결함탐색 기능을 갖는 컴퓨터 구조를 설계하였다. PLC의 반복적인 운영모드와 명세단계, 응용분야에 따라 표준화한 소프트웨어 기능모듈들의 상호연결 을 기본으로 하는 그래픽 프로그래밍 패러다임(paradigm)이 구조적으로 지원된다. 그러므로 설계과정에서 프로그래밍 단계와 가장 단순하면서도 엄격한 Diverse Back Translation 방법에 의해 응용소프트웨어의 안전성 인증을 가능케하는 컴퓨터 실행 (machine execution) 단계 사이의 의미상 격차(semantic gap)가 제거된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권4호
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• pp.570-581
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• 2018

Recently, a software program has been used in nuclear power plants (NPPs) to digitalize many instrumentation and control systems. To guarantee NPP safety, the reliability of the software used in safetycritical instrumentation and control systems must be quantified and verified with proper test cases and test environment. In this study, a software testing method using a simulation-based software test bed is proposed. The test bed is developed by emulating the microprocessor architecture of the programmable logic controller used in NPP safety-critical applications and capturing its behavior at each machine instruction. The effectiveness of the proposed method is demonstrated via a case study. To represent the possible states of software input and the internal variables that contribute to generating a dedicated safety signal, the software test cases are developed in consideration of the digital characteristics of the target system and the plant dynamics. The method provides a practical way to conduct exhaustive software testing, which can prove the software to be error free and minimize the uncertainty in software reliability quantification. Compared with existing testing methods, it can effectively reduce the software testing effort by emulating the programmable logic controller behavior at the machine level.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권2호
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• pp.365-375
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• 2019

PLC(Programmable Logic Controller)는 안전 지향 제어시스템(safety-critical control system)을 위한 실시간 임베디드 제어 애플리케이션들을 지원하는 고신뢰성의 산업용 디지털 컴퓨터이다. PLC의 실시간 제약조건을 만족시키기 위하여 uC/OS 등의 실시간 운영체제들이 구동되고 있다. PLC들이 산업제어 시스템 등에 널리 보급되고 인터넷에 연결됨에 따라, PLC 시스템을 대상으로 한 사이버 공격들이 증대되고 있다. 본 논문에서는, 통합 개발 환경(IDE)에서 개발된 프로그램이 PLC로 다운로드 되기 전에 실행 코드를 분석하여 취약성을 완화시켜 주는 "실행코드 새니타이저(sanitizer)"를 제안한다. 제안기법은, PLC 프로그램 개발 중에 포함되는 취약한 함수들과 잘못된 메모리 참조를 탐지한다. 이를 위해 취약한 함수 DB 및 이상 포인터 연산과 관련된 코드 패턴들의 DB를 관리한다. 이들 DB를 기반으로, 대상 실행 코드 상에 취약 함수들의 포함 여부 및 포인터 변수의 이상 사용 패턴을 탐지 제거한다. 제안 기법을 구현하고 실험을 통해 그 유효성을 검증하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.153-158
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• 1997

This paper describes a formal safety analysis technique which is demonstrated by performing empirical formal safety analysis with the case study of beamline hutch door Interlock system that is developed by using PLC(Programmable Logic Controller) systems at the Pohang Accelerator Laboratory. In order to perform formal safety analysis, we have built the Z formal specifications representation from user requirement written in ambiguous natural language and target PLC ladder logic, respectively. We have also studied the effective method to express typical PLC timer component by using specific Z formal notation which is supported by temporal history. We present a formal proof technique specifying and verifying that the hazardous states are not introduced into ladder logic in the PLC-based safety critical system.