• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1753-1763
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• 2013

본해상교량 프로젝트의 설계단계에서 선박충돌 문제는 주로 교량 하부구조의 단면 결정에 관여하게 되며, 위험도 평가와 충돌 시뮬레이션 등을 통해 설계를 수행하게 된다. 선박의 충돌위험은 다양한 확률모델에 의해 평가되며 대체로 AASHTO Guide(2009)의 Method II와 유사하다. 그러나 해당기준에서 사용되는 일부 요소는 내륙수로에 국한되어 있거나 지역적인 요인이 강하여 설계자의 판단이 요구되므로 관련 기준이나 연구결과 등을 참고하여 결정해야 한다. 본 연구에서는 2010년 선박운항데이터를 사용하여 인천대교에 대한 위험도평가를 수행하고 기존 하부구조 및 방호구조물에 대한 위험도 및 내충돌 성능을 검토하였다. 그리고 AASHTO Guide의 Method II를 기준으로 하여 위험도평가에 필요한 요소들의 추정 방법과 적용 사례, 관련 연구결과에 대한 고찰을 수행하였다. 이로부터 위험도평가에 필요한 요소들의 적절한 가변영역을 정의하고 해당 구간에 대한 민감도 분석을 수행하였으며 설계단계에서 설계자가 주의하여 적용해야 하거나 지역적인 데이터의 직접 분석이 필요한 요소들이 확인되었다. 이번 연구는 해상교량에 대한 선박충돌을 고려한 설계시 위험도 분석과 관련하여 기본적인 참고자료가 될 것으로 판단된다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.77-95
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• 2023

본 연구에서는 반복 설계를 통한 틸트 + 정지로터형 전기추진 수직이착륙 항공기(eVTOL)의 개념설계를 수행하였다. 현대자동차의 S-A1을 기준 형상으로 하여 도심항공모빌리티(UAM)의 개념을 사용하여 임무 형상을 정의하고 OpenVSP, XFLR5 소프트웨어를 사용하여 형상 설계와 공력해석을 수행하였다. 설계된 형상을 바탕으로 필요 동력을 추정한 뒤 배터리의 요구성능과 최대 이륙 중량(MTOW)을 계산하였다. Microsoft Excel과 Visual Basic Application을 사용해 반복적으로 계산하였으며, 이 과정에서 전기모터의 중량 추정식을 새롭게 고안하였다. 또한 자동화된 프로그램을 이용하여 eVTOL의 설계변수별 민감도 분석을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2011

이상호우, 사막화, 빙하융해, 생태계 먹이사슬 변화, 이상기온 등 기후변화의 행태는 지구 곳곳에서 다양하게 발발되고 있으며 그로인해 발생되는 인적 물적 피해가 심각하다. 1996년 집중호우에 의한 연천댐체 파괴, 2002년 8월의 낙동강 유역 장기홍수, 2002년 태풍 루사 및 2003년 태풍 매미 등 국내에서는 기후변화 중에서도 주로 이상호우로 인해 발생하는 피해가 많았으며 이들은 주기성이나 특성을 갖지 않아 예측이 어려운 관계로 망양보뢰 식의 후처리에 급급한 실정이었다. 최근 기후변화에 따른 지역별 홍수량, 가뭄량 등에 관한 연구가 가속화되고 있으며, 이와 더불어 해당 기후모델 발현 시 기존 구조물에 미치는 영향에 대한 연구도 필수적이다. 나아가 기존 구조물 뿐 아니라 새로 시공되는 구조물의 설계에서 기후변화에 대한 안정성을 위해 추가적으로 포함해야 할 요소가 있는지에 대한 연구도 필요하다. 본 연구에서는 가상 기후모델에 대해 그 모델이 예측하는 홍수량이 실제 발현되었을 경우를 가정하여, 기존 수공구조물의 안정성에 미치는 영향을 살펴보고 영향인자의 민감도를 분석하고자 한다. 대상 수공구조물은 붕괴 시 영향력이 큰 정도를 기준으로 필댐, 콘크리트차수벽형석괴댐(CFRD), 콘크리트중력식댐, 제방으로 그 범주를 제한 하였으며 대상유역은 한강으로 가정하였다. 구조물의 안정성 검토방법은 각 구조물의 종류에 따라 상이하다. 흙이 주 재료인 제방과 필댐의 경우, 침투(Piping)와 비탈면(Sliding)에 대한 안정성 평가가 이루어지며 CFRD는 댐체와 벽체로 나누어 안정성평가를 하며 댐체 안정성 평가방법은 필댐과 유사하다. 본 연구에서는 하천설계기준(2009)과 댐설계기준(2005)에 따라 각 구조물의 기준안전율을 책정하였으며 점착력, 내부마찰각, 단위중량 등의 물성치는 해당 지역의 토질특성에 따라 여러 문헌을 참고하여 설정하였고 이를 SEEP/W, SLOPE/W 프로그램을 이용하여 구조해석을 실시하였다. 콘크리트중력식댐은 활동, 전도, 지지력에 대해 각각 안정성을 평가하며 MIDAS와 ABAQUS 프로그램을 병행하여 해석하였다. 민감도(Sensitivity)란 안정성에 영향을 미치는 설계인자들의 변화에 따라 안정성이 어떻게 변화하는 지를 말한다. 기후변화에 의한 수공구조물 설계인자 민감도 연구를 통해 기존 설계과정 또는 안정성 검토 시 해당인자의 기여도를 높이거나 새로운 설계인자를 추가하여 미래 상황에 대한 구조물의 위험 정도를 과거대비 상세히 예측할 수 있으며 나아가 적절한 대응 방안 제시에 기여하여 기후변화에 따른 피해를 감소할 수 있을 것이라고 생각된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.389-395
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• 1995

기존의 천이노심 DNBR 벌점 평가 방법을 개선하여 불확실도를 줄이고 신뢰도를 향상시키며, 적용범위를 확대함으로써 보다 실제적인 DNBR 벌점 평가 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 영광 1호기 JDFA-V5H 의 천이노심을 대상으로 하는 일련의 분석이 수행되었다. 먼저 균일노심과 천이노심을 모형화 한 기준 제어군에서의 상대적인 물성치의 변화와 축방향에서의 DNBR 거동을 분석하였고 이에 따른 최소 DNBR 의 상대적 차이로부터 최대 럴점 조건 및 벌점이 적용되는 집합체를 선정하였다. 변수 민감도 분석 결과, 최대 벌점 조건은 과출력 (120% 출력), 고압 (2420 psia) 그리고 상부노심에서 상대출력이 많은 축방향 출력 분포를 갖는 조건이 선정되었고 천이노심 벌점은 V5H에만 부과된다. 천이노심 DNBR 벌점은 배열 민감도 분석을 통하여 노심내 V5H 분율의 함수로 표현됨을 알 수 있었으며, 기존의 보수적인 방법론에 비해 최소 3% 이상의 천이노심 벌점이 감소되는것으로 나타나 추가적인 여유도의 확보로 인한 설계의 탄력성을 기대할 수 있다. 이 결과는 IFM이 존재하는 원전연료 집합체 상부에 대하여 노심의 V5H 분율이 0.02 부터 1.0 까지의 정상 및 과도상태 노심에 대하여 적용할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.498-509
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• 2008

본 논문에서는 안벽구조물에 대한 지지력, 전도 및 활동에 대한 파괴모드별 수준 I, II & III의 신뢰성 해석을 수행하였다. 파괴모드에 따른 적절한 설계기법을 적용하여 민감도 분석을 실시하고 케이슨식 안벽 설계시 확률변수가 신뢰지수에 미치는 영향을 분석하였다. 신뢰지수 산정결과, 최대위험시의 사례연구 I의 경우, Level II와 III 방법 모두 1.416, 사례 II의 경우, 각각 2.201과 1.880로써 Level II (FORM) 및 Level III의 시뮬레이션 방법이 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 대체로 케이슨식 안벽은 주요 파괴모드중 지지력과 활동에 대한 파괴확률이 비교적 크고 전도에 대한 파괴확률이 가장 낮은 것으로 나타났다. 민감도 분석 결과, 신뢰지수에 가장 큰 영향을 미치는 확률변수는 활동, 전도 및 지지력 파괴모드에서 각각 마찰계수, 잔류수압 및 저항모멘트로 나타났다. 특히, 지진시 변동계수가 큰 관성력 및 동수압은 민감도 변화가 크지 않아 변동계수와 민감도에 관련된 기존의 연구와 유사한 결과를 얻었다.

• 한국생산제조학회지
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• 제18권4호
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• pp.355-361
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• 2009

In this paper, an analysis technique is presented for performing the effective design of bus structure. Sensitivity analysis is carried out for the natural frequency of component structures consisting of bus B.I.W. Local vibration modes of substructure, which large affect on the global vibration mode of the bus B.I.W., are obtained through the sensitivity analysis technique using the mathematical chain rule. And also the design variables, which are determined from the sensitivity analysis, are redesigned through optimum design process. The proposed analysis technique shows that the bus structure can be effectively designed considering the vibration characteristics.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.604-604
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• 2015

급속한 도시화와 산업화로 보수 및 유수기능이 감소하였고, 세계적인 기후변화로 국지성호우가 빈번히 발생하여 기존 우수관망시스템의 문제점이 야기되고 있다. 최근 발생하는 도시유역의 홍수 피해는 대부분이 내수에 의한 침수 피해로 이러한 피해를 감소시키기 위해서는 도시하천에 적합한 강우-유출모형을 이용하여 침수 위험 유역을 정확히 예측하여 사전 보강 및 예 경보를 수행하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 최근들어 잦은 침수피해가 발생한 도림천 유역을 대상으로 강우-유출모형인 XP-SWMM을 이용하여 민감도 및 미래 유출 특성변화 분석을 수행하였다. 첫 번째로, 지형자료 및 관거 자료, 2014년에 완공된 저류지 및 펌프시설 자료를 모두 적용하여 유역의 특성을 최대한 반영한 모형을 설계하고 실측유량과 모형유량을 비교하여 최적화된 모형임을 확인하였다. 두 번째로, 최적화된 모형의 매개변수를 기준으로 인자별 민감도 분석을 수행하여 현재 도림천의 유출특성을 살펴보았다. 마지막으로 미래 경향을 예측할 수 있는 인자인 강우량과 불투수율의 경향성을 반영하여 도림천 유역의 미래 유출특성(첨두유출량, 침수심, 침수면적, 홍수위)의 변화를 검토하였다. 민감도 분석결과 강우량을 20% 감소시켰음에도 최대 침수심과 침수면적이 3.772m, 침수면적이 $5.027km^2$로 여전한 내수침수가 발생하고 있어 도림천 유역이 치수로 부터 취약한 지역임을 확인하였다. 비정상성 빈도해석으로 강우를 산정하고 log형 회귀식으로 불투수율을 산정하여 도림천 유역의 미래 유출특성을 모의한 결과 2020년과 2030년의 최대침수심이 각각 4.9352m, 4.9954m로 현재의 최대 침수심(4.8093m)보다 평균 0.156m 증가하였다. 마지막으로 현재와 미래의 홍수위와 여유고를 이용하여 제방안전성 평가를 수행한 결과, 현재에도 전체구간이 안전구간으로 이루어져 있지 않으며 2030년으로 갈수록 안정단면은 평균 8.5% 감소하고 위험단면은 평균 17% 증가함을 확인하였다. 향후 본 연구의 결과를 이용하여 추후 침수피해 저감을 위한 대응방안 및 효과적인 대피소, 대피경로 수립 등에 활용 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.542-549
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• 2023

대안 모델링에 대한 관심이 커진 이후 데이터 기반의 기계학습을 이용하여 비선형 화학 공정을 모사하고자 하는 연구가 지속되고 있다. 그러나 기계 학습 모델의 black box 성질로 인하여 모델의 해석 가능성에 한계는 산업 적용에 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 모델의 정확도가 보장된 상태에서 해석력을 부여하는 개념인 설명 가능한 인공지능(explainable artificial intelligence, XAI)을 이용하여 화학 공정 분석을 시도하고자 한다. 기존의 화학 공정 민감도 분석이 변수의 민감도 지수를 계산하고 순위를 매기는 데에 그쳤다면, XAI를 이용하여 전역적, 국소적 민감도 분석뿐만 아니라 변수들 간의 상호작용에 대하여 분석하여 데이터로부터 물리적 통찰을 얻어내는 방법론을 제안한다. 사례 연구의 대상공정인 암모니아 합성 공정에 대하여 첫번째 반응기로 향하는 흐름에 대한 예열기(preheater)의 온도, 세 반응기로 향하는 cold-shot의 분배 비율을 공정 변수로 설정하였다. Matlab과 Aspen plus를 연동하여 공정 변수를 바꿔가면서 암모니아의 생산량과 세 반응기의 최고 온도에 대한 데이터를 얻었으며, tree 기반의 모델들을 훈련시켰다. 그리고 성능이 좋은 모델에 대하여 XAI 기법 중 하나인 SHAP 기법을 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 전역적 민감도 분석 결과, 예열기의 온도가 가장 큰 영향을 미쳤으며 국소적 민감도 분석 결과에서 생산성 향상 및 과열 방지를 위한 공정 변수들의 범위를 규정할 수 있었다. 이처럼 화학 공정의 대안 모델을 구축하고 설명 가능한 인공지능을 이용해 민감도 분석을 진행하는 방법론을 통해 공정 최적화에 대한 정량적, 정성적 피드백을 제안하는 데 도움을 줄 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.446-446
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• 2023

우리나라는 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률에 따라 수자원의 지속 가능한 이용을 목적으로 빗물이용시설의 설치 및 운영을 법·제도적으로 의무화하고 있으며, 위 법에 근거하여 지방자치단체에서는 빗물이용시설의 설치를 장려하기 위한 재정 지원 정책을 시행하고 있다. 환경 투자사업의 일환인 빗물이용시설 설치 사업은 장기간에 대한 경제성 분석이 요구되며, 분석에 이용된 경제성 분석 방법 및 사회적 할인율에 따라 분석 결과가 상이할 수 있다. 이에 따라, 이 연구에서는 순현재가치와 편익-비용 비율을 비교·검토하여 빗물이용시설의 경제성 분석에 적합한 방법을 제시하였으며, 경제성 분석에서 불확실한 요소인 사회적 할인율과 물가상승률에 대한 민감도 분석을 통해 두 요소의 불확실성을 평가하였다. 분석 대상 시설은 인천 청라지구 1공구에 계획된 빗물이용시설이며, 경제성 분석 기간은 지방공기업법 시행규칙에 제시된 건축물의 내용 연수인 30년으로 하였다. 편익-비용 비율을 이용하여 빗물이용시설의 경제성을 분석한 결과, 저류용량이 285 m³에서 최대 수익률이 나타났으며, 순현재가치는 저류용량이 1105 m³일 때 최대 수익이 발생하는 것으로 분석되었다. 분석 대상 지역의 경우에 285 m³에 대한 양적 신뢰도는 7.3%로 빗물이용시설의 효과를 기대하기 어려운 결과이며, 이와 같은 결과는 편익-비용 비율이 사업의 경제성을 수익률로 평가함에 따라 투자 규모를 반영하지 않는 한계로 인한 것으로 판단된다. 사회적 할인율과물가상승률에 대한 민감도 분석 결과, 사회적 할인율이 낮아지고 물가상승률이 높아짐에 따라 빗물이용시설의 저류용량과 그에 상응하는 최대 순현재가치가 커지는 경향을 보였다. 이는 미래가치를 높게 평가할수록 빗물이용시설의 저류용량이 크게 설계될 수 있음을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.153-153
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• 2011

강변저류지 설계를 위해 주로 사용되고 있는 방법은 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS의 Storage 기법이다. HEC - RAS의 Storage 기법을 이용할 경우 설계자는 유입부 설계제원과 저류용량 외에 두 개의 매개변수를 결정해 주어야 한다. 하나는 하천의 조도계수이며, 다른 하나는 횡월류 위어의 유량계수이다. 그 중 횡월류 위어 유량계수는 강변저류지 홍수조절효과에 직접적으로 영향을 주는 저류량과 관련되어 있다. 따라서 저류량을 결정하기 위한 유량계수는 기존 연구자들에 의해 다양한 산정식들이 제시되어 있다. 하지만 횡월류 유량계수가 동일한 흐름 조건에서도 산정식별로 차이를 보이고 있어서, 설계자가 어떤 유량계수를 선택하느냐가 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 홍수시 발생 가능한 유량계수의 범위를 결정한 후 설계 인자별로 유량계수의 변화에 따른 강변저류지 홍수조절효과를 분석하였다. 분석 결과 유량계수에 따라 크게는 최대홍수량 대비 약 5 ~ 6% 정도의 차이를 보였다. 이는 가장 작게 산정된 홍수조절효과의 범위가 약 15 ~ 20% 정도인 것과 비교하면 큰 차이를 보이는 것으로 확인하였다. 따라서 강변저류지 홍수조절효과 산정시 발생 가능한 다양한 유량계수를 적용하여 보수적으로 설계하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.