가동중인 터빈로터의 계속운전/보수/교체여부 등을 판단하기 위해 해외에서는 결정론적 방법외에 확률론적 파괴역학 해석방법을 이용하여 잔여수명을 평가하고 있다. 한편 국내에서는 현재까지 결정론적 방법을 주로 활용하고 있으며, 향후 확률론적 평가방법의 도입이 예상된다. 이러한 배경에서 본 논문에서는 터빈로터의 수명평가에 확률론적 파괴역학 해석기법을 이용하기 위한 기초연구로 터빈로터를 대상으로 응력해석, 결정론적 파괴해석 및 확률론적 파괴해석을 수행하였다.
이 연구에서는 토착 문화심리학을 토대로 사고와 안전에 대한 확률론적인 시각과 결정론적인 시각을 비교 분석하였다. 한국뿐만 아니라 대부분의 선진국이나 개발도상국에서 사고로 인한 사망과 재해는 예방이 가능하다. 이 연구의 첫 번째 부분에서는 사회과학과 응용과학에서 채택되어온 선형의 결정론적인 모형의 한계에 대해 설명하였다. 가정 직장과 사회에서 발생하는 사고와 안전의 확률론적인 속성에 대한 이해를 위해, 토착 문화심리학에서 주장되어온 상호작용 모형이 제안되었다. 두 번째로는 사고와 안전에 관련된 요소들을 검토하였다. 세 번째로는 한국사회에서 사고를 예방하고 안전을 증진하기 위해 확률론적 모형의 활용에 대해 설명하였다.
이 글에서 필자는 결정론적 인과를 토대로 속성 수준의 인과와 사건 수준의 인과의 연관성을 주장하는 하우스만(Hausman 1998)의 이론을 비판하고 두 수준의 인과의 관계를 바르게 이해하는 데 무엇이 필요한지를 제시한다. 하우스만은 결정론과 배경 조건의 다양성을 토대로 그리고 비결정적 상황에서는 확률에 대한 결정론적 인과를 토대로, 속성 수준의 인과는 사건 수준의 인과에서 도출된다는 의미에서 속성 수준의 인과는 사건 수준의 인과의 일반화라고 주장한다. 필자는 그 관계에 대한 문제를 제기하고 이 문제는 사건 수준의 인과에 본질적인 인과 연결을 주목하지 않은 채 변수들 간의 의존 관계만으로 두 수준의 인과의 관계를 단순히 해명하는 데에 있다고 지적한다. 필자는 두 수준의 인과의 관계는 단순히 한 가지 관점이나 방식으로 파악될 수 없고 해명, 설명, 예측 둥 다양한 관점에서 복합적으로 파악되어야 한다고 주장한다. 특히 사건 수준의 인과는 속성 수준의 인과에 개념적으로 의존하는 관계를 주목한다.
콘크리트 구조물의 내구수명평가는 주로 해석 변수의 변동성을 고려하지 않은 결정론적 방법과 변동성을 고려한 확률론적 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 해안으로부터의 거리와 높이에 따른 내구수명 평가를 위해 일본토목학회에서 제안한 해안으로부터 거리에 따른 표면염화물량과 실태조사를 통한 높이에 따른 표면염화물량을 적용하였다. Fick's $2^{nd}$ Law에 기반을 둔 Life-365를 이용한 결정론적 방법과 MCS을 이용한 확률론적 방법을 수행하여 내구수명을 평가하였다. 평가결과 확률론적 방법이 결정론적 방법보다 낮은 내구수명이 평가되었으며, 이는 기존에 연구된 확산계수, 피복두께, 표면염화물량 등의 변동계수뿐 아니라 낮은 목표내구적 파괴확률을 설정하였기 때문이다. 결정론적 방법에서는 해안가 250m 이내에서는 높이 60m 이상에서, 500m에서는 염해에 의한 피해를 고려하지 않아도 되는 것으로 평가되었다. 또한 확률론적인 방법에서는 전 구간에서 60m 이상의 지역, 250m 이내에서는 40m 이상의 구조물은 염해에 대하여 안전한 것으로 평가되었다.
결정론과 양립가능론은 그동안 자유의지론이 과학적인 견해와 맞지 않다고 생각해왔다. 이 논문은 친-과학적인 입장을 견지하면서 자유의지가 존재한다는 것이 아무런 문제나 모순을 발생시키지 않으며, 오히려 결정론이 과학적, 논증적 근거가 부족하다는 것을 논증한다. 먼저, 자아와 물리적인 신체(두뇌)의 동일론을 가정함으로써 이원론적인 자아를 거부한다. 자유의지는 다수실현이 가능한 기능적 개념이자 속성이다. 그래서 외계인이나 로봇의 행동 관찰을 통해서도 그들의 자유의지 유무를 판별할 수 있다. '자유의지'는 '소화' 처럼 기능류어이다. 우리가 소화기능을 가진다는 것을 아는 것처럼, 인간-자유의지의 미시적 구조를 파악해서 존재의 필연성을 알기 전이라도 우리에게 자유의지가 있다는 것은 알 수 있다. 어떤 개체가 자유의지 기능을 가지는가의 판단은 그것이 특정한 행동들을 가지는가에 달려있다. 그러한 행동은 상황에 맞게 행동을 조절하고 절제하며, 미래를 예측하고, 정교한 조건문을 만드는 등의 행동이다. 자유의지의 실체는 그러한 행동을 만들어내는 기능의 물리적인 담당자이다. 결정론은 갖가지 오해와 착각에 기초하고 있다. 결정론자들은 종종 물리법칙의 필연성과 결정론을 혼동한다. 또 다른 큰 착각은 자유의지가 한 시점에서 동일한 조건과 서로 다른 결과를 가진다고 생각한 것이다. 그러나 자유의지는 그 두 시점이 다르다는 것을 가정한다. 결정론은 종교의 영향을 받은 불필요한 추가적 가설이므로 오컴의 면도날에 따라 제거되어야 한다.
실체 유물론과 인과 결정론이 개인의 자유와 동일성을 실질적으로 열어주려면 사건 원인 외에 행위자 원인의 여지를 허용해야 한다. 그 두 가지 원인은 법칙적 일반적 결정의 개념과 합리적 개성적 결정의 개념을 지니고 있다. 개성의 인과적 역할은 법칙화할 수 없는 물질성의 여지를 남긴다. 바로 그 가능성이 인간의 자유와 동일성의 실질적 복권의 가능성이다.
염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 평가는 크게 결정론적 방법과 확률론적 방법으로 분류할 수 있으며, 다양한 설계인자에 따라 내구수명은 크게 변화한다. 본 연구에서는 시간의존성 확산계수 및 내부영향인자(기본확산계수, 임계염화물량, 시간지수)를 고려하여 변화하는 내구적 파괴확률과 이에 따른 내구수명을 도출하였다. 임계 염화물량이 133.3% 증가할 때, 내구수명은 결정론적 방법에서 134.0~145.4%의 증가비를 나타내었으며, 확률론적 방법에서는 149.2%~152.5% 증가비를 나타내었다. 시간지수가 200% 증가할 경우, 내구수명의 증가비율은 결정론적 방법에서 323.8%, 확률론적 방법에서 346.0%로 증가하였다. 시간의존성 확산계수를 사용하여 과다설계를 방지할 수 있는 합리적인 확률론적 내구설계를 수행할 수 있었으며, 혼화재료를 사용하여 시간지수를 증가시키는 것이 매우 효과적인 내구수명 연장방안임을 알 수 있었다.
Kim, Kyu-Tae;Yoo, Jong-Sung;Kim, Ki-Hang;Kim, Young-Jin
Nuclear Engineering and Technology
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제26권1호
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pp.100-107
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1994
가압경수로용 핵연료붕 내압을 계산하는 데 있어 현재의 결정론적 방법에 의한 과다한 보수성을 줄이기 위하여 통계적 계산 방법론을 개발하였다. 개발된 통계적 방법론은 반응표면 분석 방법과 Monte Carlo 계산 방법을 이용하였다. 반응표면 분석 방법을 이용하여 핵연료 제조관련 변수와 성능관련 변수를 고려하여 회귀식을 유도하였으며, 이 식의 검증은 F-test, $R^2$ 및 $C^{p}$-test 방법을 사용하여 수행하였다. 회귀식으로 부터 예측된 봉내압은 결정론적 방법을 사용하여 계산된 값과 잘 일치하였다. Monte Carlo 계산으로 구한 핵연료봉 내압의 분포는 거의 정상분포로 나타났다. 본 연구에서 개발된 통계적 방법론으로 구한 95/95 봉내압과 현재 사용되고 있는 결정론적 방법론의 봉내압과 비교한 결과 결정론적 방법론의 과다한 보수성을 크게 줄일 수 있었다.다.
건축개발사업은 목적물을 완성시킴으로써 이윤을 창출하는 사업이고, 프로젝트의 성공을 좌우하는 것은 프로젝트 초기에 사업타당성을 정확히 분석하고 예측하는 것에 달려있다. 사업타당성 분실은 본질적으로 현재시점에서 미래예측이라는 불확실성을 내포하고 있으므로 불확실한 상황 하에서 의사결정을 할 수밖에 없다. 이러한 불확실성 하에서의 의사결정방법은 통계학의 확률이론에 기초하고 있지만, 지금까지 사업 타당성 분석은 확률론적 결정방법에 의한 타당성 분석이 아니라 결정론적 방법에 의한 타당성분석을 적용하여 왔다. 따라서 본 연구에서는 초기 사업 타당성 분석 시 프로젝트의 성공을 위해 확률론적 방법에 의한 의사결정을 함으로써, 의사결정 자에게 좀 더 정확하고 신뢰성 있는 자료를 제공할 수 있는 시뮬레이션을 이용한 확률론적 분석방법을 제시한다. 본 연구 결과 확률론적 시뮬레이션 기 법은 건축개발사업의 재무적 타당성 분석 기법으로 적합하다. 중요한 사업 또는 신중한 의사결정시 이 방법을 활용함으로서 정확성과 신뢰성에 근거하여 효율적인 판단이 가능해 질 것이므로 그 활용성이 기대된다.
본 연구에서는 표준압밀, 방사형 일정변형속도 압밀, 로우셀압밀, 복합통수능 및 교란영역시험을 수행하여 연직배수공법의 신뢰성 설계를 위한 파라미터를 산정하였다. 또한 방사형 압밀이론에 대한 민감도 해석, 결정론적 해석 및 확률론적 해석이 수행되었다. 시험 결과를 이용한 방사형 압밀이론의 확률론적 해석 결과와 결정론적 해석 결과를 비교, 분석 하였으며, 그로부터 배수재 배치간격은 확률론적 방법보다 결정론적 방법에서 더 넓게 산정됨을 제시하였다. 이는 결정론적 해석에서는 지반 불확실성을 고려하지 못하였기 때문이다. 두 방법을 이용하여 산정된 배치간격간의 차이는 목표 압밀도에 도달할 수 있는 확률과 수평압밀계수의 변동계수에 영향을 받는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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