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공학적안전설비는 그 기능의 중요성을 감안하여 신뢰성 확보를 위해서 다중성, 다양성, 독립성, 고장시 안전한 방향으로 작동, 연동장치 등의 설계 원칙을 지켜야 한다.

다중성(redundancy)은 발생할 수 있는 기기 또는 계통의 고장에 대비하여 안전기능의 수행에 필요한 수량보다 여유있게 기기 또는 계통을 설치하는 것이다.

어느 한 계열(train)이 기능을 상실했을 때에도 나머지 다른 계열이 본래의 설계기능을 충분히 발휘할 수 있도록 하기 위해서, 같은 기능을 수행하는 계열이 두 계열 이상으로 구성되도록 설계된다. 최근에는 해당 계통의 안전기능 수행에 필요한 수량에 더하여 한 계통의 고장과 다른 계통의 보수작업을 고려하여 설치하기도 한다.

다양성(diversity)은 기기나 계통이 다중성을 확보하더라도 작동 원리가 같을 경우 공통원인고장에 의하여 한꺼번에 작동이 되지 않을 수 있으므로, 작동원리가 서로 다른 기기나 계통을 설치하는 것이다.

예로써 보조급수계통을 전동기구동 급수펌프와 증기터빈구동 급수펌프로 설치하여 전원이 상실되더라도 작동원리가 다른 증기터빈구동 급수펌프는 그 기능을 수행할 수 있도록 설계하는 것이다. 또한 원자로정지를 위하여 원자로 제어봉의 삽입과 이와 작동 원리가 전혀 다른 중성자흡수체인 독물질의 주입을 위한 설계를 하는 것이다.

독립성(independence)은 어느 한 기기 또는 계통의 사고가 동일한 기능을 수행하는 다른 계통 또는 기기에 영향을 미치지 않도록 물리적, 전기적으로 상호 분리되도록 설하는 것이다.

여기서 물리적 독립성은 화재, 홍수 등의 외적 요인으로 동시에 기능을 상실하는 가능성을 방지하기 위하여 설비 간에 충분한 거리를 유지하거나 차단벽을 설치하여 물리적으로 격리하는 것이다. 또한 전기적 독립성은 다중성 개념으로 설치된 계통이나 기기에 각각 별개의 독립된 전원을 공급하도록 설계한다.

고장-안전성(fail-safe)은 계통이나 기기가 고장이나 전원상실 등으로 그 기능을 상실했을 경우 외부에서 특별한 조치가 없어도 자동적으로 안전에 유리한 상태로 작동되게 설계하는 것이다.

연동장치(interlock) 기능은 일부 계통과 기기는 미리 설정한 조건에서만 작동하도록 하여 운전원의 오작동 등에 의한 사고의 발생가능성을 배제할 수 있도록 설계하는 것이다.