시스템모델링기반의 선택형 직류보호계전시스템 설계 및 제작요구사항 개발 연구

초록

도시철도분야에서는 무엇보다도 시스템의 안정성 및 신뢰성이 강조되어야 한다. 그 중에서도 도시철도의 직류 급전시스템에서 지락고장 발생시 전위상승으로 인해 기존의 보호기법으로는 대규모 정전이 발생할 우려가 있어 안정적인 전동차 운전을 위해 사고구간만을 차단하는 보호기법이 필요하다. 또한, 레일전위 상승으로 인해 설비 및 인체에 위험전압이 야기될 우려가 있어 레일전위 상승에 대비한 설비 역시 필요하다. 현재 개별적으로 독립되어 설치된 각종 계전기는 서로의 정보를 공유하지 못함으로써 계전기간 협조에 어려움이 있고, 설치 및 유지보수에 있어서도 어려움이 있었다. 이러한 단점을 보완하여 다수의 계전장치를 통합하고 통합 DC 보호계전장치를 개발하여 도시철도 시스템의 신뢰성과 경제성을 동시에 향상시키기 위한 연구를 진행하고 있다. 이러한 선택형 직류보호계전기를 효율적으로 개발하기 위하여는 개발초기부터 시스템엔지니어링방법론에 의한 기능분석이 필요하다고 할 수 있다. 시스템엔지니어링 방법론은 ISO 15288에 여러가지 절차가 제시되어 있으나 본 연구에서는 핵심장치의 요구사항을 정의하기 위한 기능분석을 주로 다루었다. 기능분석을 수행하면 개발하고자 하는 시스템의 요구사항이 기능적으로 명확히 정의되어 있는 지를 파악할 수 있고 기본설계단계에서 향후 발생할 수 있는 문제점을 사전에 제거함으로써 설계오류를 최대한 줄이며 시스템개발 참여자간의 의사소통을 원활히 함으로써 시스템을 효율적으로 개발할 수가 있는 것이다. 선택형 직류보호계전기의 기능분석은 요구사항을 명확히 정의하고 정의된 요구사항의 기능을 시나리오로 구현하며 이 시나리오를 시스템엔지니어링 도구를 사용하여 FFBD를 구현하고 분석하는 절차에 따라 기능분석을 수행하였다.