Extensive efforts have been performed to reveal factors that largely affect to the safety of nuclear power plants (NPPs). Among them, human factors were known as a dominant cause of a severe accident, such as Three Mile Island and Chernobyl accidents. Thus a lot of efforts to resolve human factors related problems have been spent, and one of these efforts is an advanced control room (ACR) design to enhance human performance and the safety of NPPs.
There are two important trends in the design of ACRs. The first one is increasing automation level, and the second one is the development of computer based compact workstations for control room operations including intelligent operator aid systems.
However, several problems have been reported when another factors are not properly incorporated into the design of ACRs. Among them, one of the most important factors that significantly affect to operator performance is the design of human machine interfaces (HMIs). Thus, HMI evaluation should be emphasized to ensure appropriateness of HMI designs and the safety of NPPs.
In general, two kinds of evaluations have been frequently used to assess appropriateness of the proposed HMI design. The one is the static evaluation and the other is the dynamic evaluation. Here, the static evaluation is the one based on guidelines that are extracted from various researches on HMI designs. And the dynamic evaluation generally attempts to evaluate and predict human performance through a model that can describe cognitive behaviors of human or interactions between HMIs and human. However, the static evaluation seems to be inappropriate because it can't properly capture context of task environment that strongly affects to human performance. In addition, in case of dynamic evaluations, development of a model that can sufficiently describe interactions or cognitive behaviors of human operators is very arduous and laborious.
To overcome these problems, dynamic evaluation methods that can evaluate proposed HMIs in the aspect of situation awareness, task difficulty and information search efficiency are developed in this study. In addition, to ensure the appropriateness of developed methods, an advanced alarm system, hard-copy emergency operating procedures (EOPs) and a CRT (cathode ray tube) based information display system are evaluated because of following reasons.
First, because advanced alarm systems are typical intelligent operator aid systems included in ACRs, and because the major role of them is "inform the operator about the priority and the nature of process deviation," situation awareness should be emphasized in the evaluation of advanced alarm systems.
Second, hard-copy EOPs are evaluated in the aspect of task difficulty. Generally, computerized operating procedure systems are included in ACRs. Nevertheless, hard-copy EOPs should be prepared in ACRs to cope with failures of computerized operating procedure systems. Under this situation, hard-copy EOPs can be considered a kind of HMIs because they provide tasks to be performed with operators. Thus, task difficulty that are caused by tasks in hard-copy EOPs will be considered in the design of ACRs, since task difficulty is directly related with operators' workload.
For the last one, a CRT based information display system is evaluated in the aspect of information search efficiency, because operators should search needed information from it. In other words, if HMI designs of a CRT based information display system are complicated then operators' performance for process monitoring or control will decrease due to the increase of operators' workload for information search.
These evaluation results are compared with various experiment results obtained from expert judgments, subjective workloads and small-scale experiments to ensure the validity of developed methods. According to these comparisons, experiment results are reasonably agreed with evaluation results using developed methods. Thus, it can be said that developed methods can be properly used for the evaluation of proposed HMIs.
지금까지의 많은 연구 결과에 의하면, 발전소 운전원의 신뢰도가 원자력 발전소의 안전성에 가장 큰 영향을 미치는 인자들 중 하나로 밝혀졌다. 따라서 운전원의 신뢰도를 향상시키기 위한 여러가지 연구들이 수행되었고, 그중 대표적인 것으로는 최근 활발히 진행되고 있는 개량형 주제어실의 설계를 들 수 있다.
개량형 주제어실의 설계특징은 크게 자동화 수준의 증대와 지능형 운전원 지원 시스템을 표함하는 컴퓨터 기반의 운전원 작업반 설계의 두 가지를 들 수 있다. 그러나 무분별한 자동화 수준의 증가는 오히려 운전원들이 상황판단능력을 저하시킬 뿐 아니라, 컴퓨터 기반의 운전원 작업반에서는 필요한 정보들을 운전원이 일일히 찾아야 하는 정보탐색의 문제로 인해 오히려 운전원이 수행해야 하는 직무 외의 부수적인 작업부하가 발생할 수 있다. 특히 후자의 경우, 운전원은 인간기계연계계통을 통해 필요한 정보를 얻을 수 있기 때문에 인간기계연계계통의 설계는 개량형 주제어실의 설계에 있어 대단히 중요한 문제점으로 인식되고 있다. 따라서, 적절한 인간기계연계계통의 설계를 위해서는 인간기계연계계통 설계의 효율성을 설계초기 단계부터 적절히 평가할 수 있는 방법이 필수적으로 요구된다.
일반적으로, 인간기계연계계통의 평가는 정적인 평가와 동적인 평가의 두가지 방법을 통해 수행되어왔다. 여기에서, 정적인 평가란 인간기계연계계통에 관련된 지금까지의 연구결과들을 토대로 설계 및 평가에 도움을 줄 수 있는 지침들을 구성한 후, 이들을 바탕으로 현재 설계되고 있는 인간기계연계계통의 적절성을 평가하는 방법이다. 또한 동적인 평가란 직무 환경에 따라 변하는 인간기계연계계통과 인간의 행동을 동적으로 묘사할 수 있는 수학적 또는 서술적인 모델을 구성한 후, 이를 사용하여 인간기계연계계통의 적절성을 평가하는 방법이다. 그러나 정적인 평가의 경우 직무환경에 따라 변하는 인간의 효율을 적절히 반영하지 못한다는 문제점이 지적되고 있고, 동적인 평가방법의 경우 실제적인 평가에 사용하기가 어렵다는 단점이 지적되고 있다.
따라서 본 연구에서는 인간기계연계계통을 상황인식, 직무난이도 및 정보탐색효율의 측면에서 동적으로 평가할 수 있는 평가척도들을 개발하였고, 개발된 평가척도들을 바탕으로 개량형 경보시스템, 비상운전 절차서 및 CRT 기반 정보표시시스템을 평가하였다. 각각의 시스템에 대한 평가결과들은, 개발된 평가척도들의 적합성을 검증하기 위해, 실제적인 실험결과나 전문가 평가결과 등과 비교되었다. 이러한 비교의 결과로서, 제안된 평가척도를 사용해 얻은 평가결과들은 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 판정되었기 때문에, 제안된 평가척도들은 인간기계연계계통의 효용성 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
