본 논문에서는 ESS를 이용한 전력 계통의 Peak-Shaving 제어 알고리즘 수립에 대한 연구 결과를 제시한다. 과거의 요일별 전력수요 데이터를 이용하는 경우 ESS가 포함된 전력 시스템의 연결점(PCC)에서 전력 및 에너지 평형 방정식을 수립할 수 있고, ESS의 전력 및 에너지 용량에 따른 전기요금 최소화를 목적 함수로 한 선형 계획법 문제를 정식화할 수 있다. 선형 계획법 문제 해결을 통해 ESS가 추가되는 경우에 대한 경제성을 분석할 수 있고, 이로부터 ESS의 적합한 용량도 선정할 수 있다. 또한 부하 크기 및 시간대별 ESS 최적 전력 이용 패턴을 확인할 수 있기 때문에 실 운용 로직 설계를 위한 가이드로 결과를 활용할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 방법을 설명하기 위한 일 예시로서, 시간대별 전력 부하 패턴의 기존 연구 결과로부터 도출한 부하 전력 곡선을 이용하여 선형 계획법을 이용한 Peak-Shaving 최적 제어 결과를 제시하고, 이를 기반으로 실시간 운전 가능한 규칙 기반 알고리즘을 설계하여 ESS의 적용에 따른 요금 절감 효과를 제시한다.
본 논문에서는 분기형 관수로 설계방법의 모델을 제시하기 위하여 선형계획법(LP)을 도입한 설계를 연구하였다. 실제 사업지구인 전남해남군 간척사업지구의 자료를 토대로 LP 수식화에 필요한 자료를 수집하여 파이프 관경과 펌프마력설계를 최적화하였다. 연구결과 기존의 관망설계와 비교해 보았을 때 파이프 관경과 펌프마력등에서 더 경제적인 결과를 얻을 수 있었고, 수리모의모형을 사용한 기존의 설계방법보다 객관적이고 효율적인 설계가 가능했다. 이러한 결과를 바탕으로 본 논문에서 연구된 선형계획법을 이용한 분기형 관망설게의 모형이 실무에서도 효율적으로 적용될 수 있음을 알 수 있었다.
노선 계획이란 열차종별 수요를 만족하는 최적의 열차 운행 횟수를 결정하는 단계를 말한다. 이러한 노선계획의 주요 입력자료는 통행배정 모형으로부터 산출된 열차종별 구간 통행량이다. 그러나 대부분의 통행배정 모형 또한 노선계획을 통해 구한 열차 운행 횟수 혹은 시격을 입력요소로 요구하므로, 수요예측(통행배정)-노선계획의 단계적 접근은 두 계획간의 상호 모순을 초래하여 부정확한 열차종별 수요 및 노선계획을 도출할 수 있다. 본 연구는 이 두 가지 문제를 통합적으로 고려할 수 있는 최적화 모형과 이에 대한 선형 근사해법을 제시하고, 전체 한국 철도 네트워크에 적용한 실험결과를 제시한다.
이 연구에서는 탄소저장 및 목재생산효과를 동시에 고려하여 최적 산림경영계획을 수립하기 위한 다목적 선형계획수식모형을 개발하고, 사례연구를 통해 탄소저장과 목재생산효과의 선호도에 따른 최적 산림수확계획의 변화 경향을 분석하였다. 연구대상지로는 홍천의 가리산 지역을 선정하였으며, 선형계획수식모형에는 비감소수확, 수확벌채량 및 수확면적의 최대, 최소범위, 계획기간말의 임상구조 등을 제약하는 다수의 조건들을 포함시켰다. 또한 탄소저장 및 목재생산효과와 같이 상충적인 요소를 경영계획에 반영하기 위한 합리적 절충방안의 하나로 경영목적의 선호도에 따른 결합생산가능곡선을 제시하였다.
본 연구에서는 지능형 정수장 운영시스템 개발 연구의 일환으로 선형계획법(Linear Programming, LP)을 이용한 정수장 취수계획 최적화 모형을 개발하였다. 개발된 최적화 모형은 원수의 정수처리비용의 최소화를 목적함수로 설정하였으며, 취수 후 정수처리에 소요되는 지연시간과 시간별 전력단가를 고려하여 취수가능량, 예측수요량, 정수지 운영수위 등의 제약조건을 만족하는 최적 취수계획을 제시하였다. 국내 H 정수장을 대상으로 경제적이고 안정적인 정수장 운영을 위해 세 가지 최적화 전략을 적용하고, 그 결과를 경제성과 안정성 측면에서 비교, 분석하였다. 개발 모형은 국내 정수장의 보다 효율적인 취수계획 수립을 위한 의사결정 지원시스템의 형태로 실무에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
본 논문은 다수의 목표물과 다수의 임무가 존재하는 상황에서의 다수 무인항공기의 임무할당 문제를 다룬다. 다수 무인항공기의 임무할당 문제는 순회 세일즈맨 문제, 차량 라우팅 문제와 같은 조합최적화 문제의 일종으로 NP-hard의 계산 복잡도를 가지고 있다. 이런 성격의 문제는 문제의 크기가 커질수록 계산시간이 급격히 증가하는 특징을 지니기 때문에 문제를 효율적으로 풀기 위해서 근사화 방법 또는 발견적인 방법을 사용한다. 본 연구에서는 임무할당 문제를 혼합정수 선형계획 문제로 정식화하고, 혼합정수 선형계획법과 유전 알고리듬으로 해를 구하였다. 다수의 목표물, 다수의 임무, 장애물이 존재하는 환경에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하여 각 방법의 최적성과 효율성에 대해 검토하였다.
2013년에 개발된 지능형 철도선형계획 프로그램(ei-Rail)은 주로 해외의 신규 철도건설사업 사전 기획 분석 및 설계 결과 검증 등에 활용되어왔다. 그러나 한국 철도산업의 해외 진출 대상국인 개발도상국에서는 대규모 비용이 소요되는 신규 철도건설사업 보다는 기존 철도의 선형개량을 통한 증속, 또는 단선철도의 복선화 등의 사업이 보다 필요하고 실행가능성이 높은 것으로 판단되며, 이런 유형의 사업수요가 지속적으로 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 신규 철도건설 사업 분석기능 중심의 ei-Rail 프로그램에 철도복선화 사업 분석기능을 추가하고자, 철도 복선화사업 모듈을 개발하였다. 기존에 운행 중인 철도 선형자료를 기반으로 복선화 사업의 종류와 규모를 반영하고 대상 지역별 공종 단가를 적용하여 공사비를 산출하고 설계도면 제작을 자동화할 수 있도록 하였다. 그리고 해외의 사례 적용을 통하여 ei-Rail의 복선화 사업 분석기능을 검증하였다. 향후 해외를 대상으로 하는 철도 복선화 사업의 기획 및 분석결과 검증을 보다 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대한다.
자금 흐름 일치 문제(CFMP)는 T년도 간 지불해야 할 총액을 전액 현금으로 지불하지 않고 채권이나 은행 예금의 원금과 이자로 지급하여 초기 투자액을 최소화시키는 것이 목적이다. CFMP를 풀 수 있는 방법으로는 선형계획법(LP)이 유일하게 알려져 있다. 선형계획법은 T개의 선형함수를 최적화시키는 문제로 수기 식으로는 해결이 불가하여 선형계획법 해결사인 LINGO 등을 활용하는 실정이다. 본 논문은 LINGO의 도움 없이 오로지 수기 식으로 CFMP의 해를 구하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 만기 도래 일자가 최장기부터 단기의 내림차순으로 해당 채권이 차기 만기 도래 채권의 이전 년도까지 지급액을 커버하는 방법으로 채권 매수 량을 결정한다. 또한 최 단기 채권 만기 도래 이전 년도까지는 은행 예금의 원금과 이자로 충당하는 예금액을 결정하였다. 2개의 실험 데이터에 제안된 알고리즘을 적용한 결과 선형계획법에 비해 보다 정확한 결과를 얻을 수 있음을 보였다.
선형 제약 만족 최적화 문제는 선형식으로 표현 가능한 목적함수 및 복잡한 제약조건을 포함하는 조합 최적화 문제를 의미한다. 정수계획법은 이와 같은 문제를 해결하는 데 매우 효과적인 기법으로 알려져 있지만 문제의 규모가 커질 경우 준최적해를 도출하기까지 매우 많은 시간과 메모리를 요구한다. 본 논문에서는 지역 탐색과 정수계획법을 결합하여 탐색 성능을 향상할 수 있는 방안을 제시한다. 기본적으로 대상 문제의 해결을 위해 지역 탐색의 가장 단순한 형태인 단순 언덕오르기 탐색을 사용하되 이웃해 생성 시 정수계획법을 적용한다. 또한 부가적으로 초기해 생성을 위해 제약 프로그래밍을 활용한다. N-Queens 최대화 문제를 대상으로 한 실험 결과, 본 논문에서 제시한 기법을 통해 다른 탐색 기법들보다 훨씬 더 좋은 해를 도출할 수 있음을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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