• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• 제14권2호
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• pp.95-107
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• 2002

A reliability analysis on sliding of monolithic vertical caisson of composite breakwaters is extensively carried out in order to make the basis for the applicability of reliability-based design method. The required width of caisson of composite breakwaters is determined by the deterministic design method including the effect of impulsive breaking waves as a function of water depth, also studied interactively with the results of reliability analyses. It is found that the safety factor applied in current design may be a little over-weighted magnitude for the sliding of caisson. The reliability index/failure probability is also seen to slowly decrease as the water depth increases for a given wave condition and a safety factor. In addition, optimal safety factor can roughly be evaluated by using the concept of target reliability index for several incident waves. The variations of optimal safety factor may be resulted from the different wave conditions. Finally, it may be concluded from the sensitivity studies that the reliability index may be more depended on the incident wave angles and the wave periodsrather than on the bottom slopes and the thickness of rubble mound.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• 제38권11호
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• pp.1067-1074
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• 2010

In this study, RBDO(Reliability Based Design Optimization) was performed for a supersonic double-wedge inlet. By considering uncertainty of design with given design space, the pressure recovery was transformed into the probabilistic constraint while the inlet drag was considered as a deterministic objective function. To save computational analysis cost and to search good design space, Latin-Hypercube design of experiment and the Kriging model were incorporated and then RBDO was performed. Monte-Carlo simulation was performed to verify the accuracy of AFORM(Advanced First Order Reliability Method). It was found that AFORM result agreed very well with the Monte-Carlo simulation result. The system reliability was guaranteed by considering uncertainty of the design variables. In case of considering diverse uncertainty of system design, RBDO was found to be useful.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• 제8권2호
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• pp.162-170
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• 1984

대부분의 동적댐퍼들은 주구조물의 진동진폭을 정해진 주파수 변위내에서 최대로 줄이는 것을 목 표로 한다. 그러나 공작기계의 안정성은 시편과 공구사이의 상대변위와 절삭력에 의해 결정되는 전달함수의 최대크기에 의해서보다는 실수부분의 최소치에 의해 결정된다는 것이 잘 알려져 있 다. 본 논문에서는 이 사실에 착안하여 공작기계에서 발생하는 채터를 흡수하기 위한 최적의 댐 퍼를 설계하는 절차를 제시하고 1 자유도로 대표될 수 있는 구조물의 경우에 대하여 구체적인 방 법을 예시하였다. 종래의 최적 댐퍼의 성질을 구하는 방법에 비해 수학적인 절차가 약간 복잡해 지기는 하나 전산기를 이용하여 큰 어려움이 없이 최적의 설계자료를 얻을 수 있다. 댐퍼 질량이 정해졌을 때 감쇠율과 스프링 계수를 변수로 하는 목표함수가 하나의 식으로 유도될 수 없기 때 문 에 간단한 최적화 방법으로 이변수 황금분할법을 사용하였다. 수치적인 예를 통하여 종래의 다른 방법에 의한 결과와 비교하고 제안된 방법론의 타당성을 입증하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• 제34권8호
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• pp.24-32
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• 2006

Using a deterministic design optimization, the effect of uncertainty can result in violation of constraints and deterioration of performances. For this reason, design optimization is required to guarantee reliability for constraints and ensure robustness for an objective function under uncertainty. Therefore, this study drew Monte Carlo Simulation(MCS) for the evaluation of reliability and robustness, and selected an artificial neural network as an approximate model that is suitable for MCS. Applying to the aero-structural optimization problem of aircraft wing, we can explore robuster optima satisfying the sigma level of reliability than the baseline.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.229-229
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• 2023

강화학습은 에이전트(agent)가 주어진 환경(environment)과의 상호작용을 통해서 상태(state)를 변화시켜가며 최대의 보상(reward)을 얻을 수 있도록 최적의 행동(action)을 학습하는 기계학습법을 의미한다. 최근 알파고와 같은 게임뿐만 아니라 자율주행 자동차, 로봇 제어 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 상수도관망 분야의 경우에도 펌프 운영, 밸브 운영, 센서 최적 위치 선정 등 여러 문제에 적용되었으나, 설계에 강화학습을 적용한 연구는 없었다. 설계의 경우, 관망의 크기가 커짐에 따라 알고리즘의 탐색 공간의 크기가 증가하여 기존의 최적화 알고리즘을 이용하는 것에는 한계가 존재한다. 따라서 본 연구는 강화학습을 이용하여 상수도관망의 구성요소와 환경요인 간의 복잡한 상호작용을 고려하는 설계 방법론을 제안한다. 모델의 에이전트를 딥 강화학습(Deep Reinforcement Learning)으로 구성하여, 상태 및 행동 공간이 커 발생하는 고차원성 문제를 해결하였다. 또한, 해당 모델의 상태 및 보상으로 절점에서의 압력 및 수요량과 설계비용을 고려하여 적절한 수량과 수압의 용수 공급이 가능한 경제적인 관망을 설계하도록 하였다. 모델의 행동은 실제로 공학자가 설계하듯이 절점마다 하나씩 차례대로 다른 절점과의 연결 여부를 결정하는 것으로, 이를 통해 관망의 레이아웃(layout)과 관경을 결정한다. 본 연구에서 제안한 방법론을 규모가 큰 그리드 네트워크에 적용하여 모델을 검증하였으며, 고려해야 할 변수의 개수가 많음에도 불구하고 목적에 부합하는 관망을 설계할 수 있었다. 모델 학습과정 동안 에피소드의 평균 길이와 보상의 크기 등의 변화를 비교하여, 제안한 모델의 학습 능력을 평가 및 보완하였다. 향후 강화학습 모델을 통해 신뢰성(reliability) 또는 탄력성(resilience)과 같은 시스템의 성능까지 고려한 설계가 가능할 것으로 기대한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• 제12권4호
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• pp.619-627
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• 1999

다분야 통합 시스템의 설계문제는 다량의 설계변수와 구속조건으로 구성되며 다수의 공학적 현상으로 연관되어 있다. 다분야 통합 최적설계 문제를 효과적으로 다루기 위해서는 다양한 해석분야의 공학적 설계원리를 동시에 고려하여 균형 있고 유기적인 방법으로 최적의 설계를 결정하는 체계적인 설계자동화기술이 요구된다. 다분야 통합 설계문제를 위한 효율적인 설계방법론으로 분리기반 최적화 기법이 적용되는데 이 방법은 한 단위의 대규모 설계문제를 여러 개의 하부시스템으로 분리하여 독립적으로 최적화를 수행하고 각 하부 시스템으로부터의 설계해 사이의 중재 및 통합화를 거쳐 최종적으로 수렴된 최적설계를 찾는 방법이다. 본 논문에서는 분리기반 최적화기법을 다분야 통합최적 설계문제에 적용하는데 필요한 시스템분리기법을 유전알고리즘 및 다층 역전 파 신경회로망을 이용하여 정립하였다. 시스템분리기법을 검증하기 위해 최근 미국 Boeing사에서 개발중인 고속 민간항공기인 HSCT의 시뮬레이션기반 설계문제를 이용하였다. 대규모 설계시스템의 분리결과는 전체 설계문제의 특성을 파악하기 위한 자료로 활용되며 향후, 분리기반 최적화과정에서 최종적으로 통합된 최적설계를 탐색하는데 필요한 기반구조를 제공한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• 제4권3호
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• pp.242-247
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• 2003

This paper deals with an optimal design methodology for an automatic transmission lever using a genetic algorithm. A component of an automatic transmission lever has been designed sequentially in the industry, but the study presents a new design method to consider the design parameters of components simultaneously. A genetic algorithm approach is described to determine a set of design parameters for an automatic transmission lever. We have attempted to model the design problem with the objective of minimizing the angle variation of detent spring subject to constraints such as modulus of elasticity of steel, geometry of shift pipe. and stiffness of spring. The proposed method can give the better design alternative.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• 제37권5호
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• pp.589-599
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• 2013

The concept of robust optimization is based on Taguchi's method. Especially, robustness indices of objective function pursue an insensitive and conservative design when there are variations on design variables and parameters. To accomplish the purpose, various robustness indices on the objective function have been developed. However, it can be caused limitations to develop the robustness index, because there is difference between the Taguchi's method and robust optimization. In this paper, an investigation is performed to identify the characteristics and the drawbacks of the previous studies. To achieve the purpose, evaluations are conducted by using the examples which have both a deterministic optimum and a robust optimum. Moreover, a new viewpoint as well as a robustness index using a supremum value of the objective function is proposed based on the investigation.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• 제52권10호
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• pp.719-728
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• 2019

Valve in water distribution network (WDN), that controls the flow in pipes, is used to isolate a segment (a part of WDN) under abnormal water supply conditions (e.g., pipe breakage, water quality failure event). The segment isolation degrades pressure and water serviceability in neighboring area during the water service outage of the segment. Recent hydraulic and water quality failure events reported encouraging WDN valve installation based on various abnormal water supply scenarios. This study introduces a scenario-based optimal valve installation approach to optimize the number of valves, the amount of undelivered water, and a shortest water supply path indicator (i.e., Hydraulic Geodesic Index). The proposed approach is demonstrated in the valve installation of Pescara network, and the optimal valve sets are obtained under multiple scenarios and compared to the existing valve set. Pressure-driven analysis (PDA) scheme is used for a network hydraulic simulation. The optimal valve set derived from the proposed method has 19 fewer valves than the existing valve set in the network and the amount of undelivered water was also lower for the optimal valve set. Reducing the reservoir head requires a greater number of valves to achieve the similar functionality of the WDN with the optimal valve set of the original reservoir head. This study also compared the results of demand-driven analysis (DDA) and the PDA and confirmed that the latter is required for optimal valve installation.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• 제25권6호
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• pp.477-485
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• 2012

Geometric configurations such as hull shape, wall thickness, stiffener layout, and type of construction materials are the key factors influencing the structural performance of pressure hulls. Traditional theoretical approach provides quick and acceptable solutions for the design of pressure hulls within specific geometric configuration and material. In this paper, alternative approaches that can be used to obtain optimal geometric shape, wall thickness, construction material configuration and stiffener layout of a pressure hull are presented. CAE(Computer Aided Engineering) based design optimization tools are utilized in order to obtain the required structural responses and optimal design parameters. Optimal elliptical meridional profile is determined for a cylindrical pressure hull design using metamodel-based optimization technique implemented in a fully-integrated parametric modeler-CAE platform in ANSYS. While the optimal composite laminate layup and the design of ring stiffener for a thin-walled pressure hull are obtained using gradient-based optimization method in OptiStruct. It is noted that the proposed alternative approaches are potentially effective for pressure hull design.