• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.160-160
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• 2017

자동화 기술을 통한 한국형 스마트팜의 발전이 비약적으로 이루어지고 있는 가운데 무인화를 위한 지능적인 스마트 시설환경 관찰 및 분석에 대한 요구가 점점 증가 하고 있다. 스마트 시설환경에서 취득 가능한 시계열 데이터는 온도, 습도, 조도, CO2, 토양 수분, 환기량 등 다양하다. 시스템의 경계가 명확함에도 해당 속성의 특성상 타임도메인과 공간도메인 상에서 정확한 추정 또는 예측이 난해하다. 시설 환경에 접목이 증가하고 있는 지능형 관리 기술 구현을 위해선 시계열 공간 데이터에 대한 신속하고 정확한 정량화 기술이 필수적이라 할 수 있다. 이러한 기술적인 요구사항을 해결하고자 시도되는 다양한 방법 중에서 공간 분해능 향상을 위한 다지점 계측 메트릭스를 실험적으로 구성하였다. $50m{\times}100m$의 단면적인 연동 딸기 온실을 대상으로 $3{\times}3{\times}3$의 3차원 환경 인자 계측 매트릭스를 설치하였다. 1 Hz의 주기로 4가지 환경인자(온도, 습도, 조도, CO2)를 계측하였으며, 계측 하는 시점과 동시에 병렬적으로 공간통계법을 이용하여 미지의 지점에 대한 환경 인자들을 실시간으로 추정하였다. 선행적으로 50 cm 공간 분해능에 대응하기 위하여 Kriging interpolation법을 횡단면에 대하여 분석한 후 다시 종단면에 대하여 분석하였다. 3 Ghz에 해당하는 연산 능력을 보유한 컴퓨터에서 1초 동안 획득한 데이터에 대한 분석을 마치는데 소요되는 시간이 15초 내외로 나타났다. 이는 해당 알고리즘의 매우 높은 시간 복잡도(Order of $O=O^3$)에 기인하는 것으로 다양한 시설 환경의 관리 방법론에 적절히 대응하기에 한계가 있다 할 수 있다. 실시간으로 시간 복잡도가 높은 연산을 수행하기 위한 기술적인 과제를 해결하고자, 근래에 관심이 증가하고 있는 NVIDIA 사에서 제공하는 CUDA 엔진과 Apple사의 제안을 시작으로 하여 공개 소프트웨어 개발 컨소시엄인 크로노스 그룹에서 제공하는 OpenCL 엔진을 비교 분석하였다. CUDA 엔진은 GPU(Graphics Processing Unit)에서 정보 분석 프로그램의 연산 집약적인 부분만을 담당하여 신속한 결과를 산출할 수 있는 라이브러리이며 해당 하드웨어를 구비하였을 때 사용이 가능하다. 반면, OpenCL은 CUDA 엔진이 특정 하드웨어에서 구동이 되는 한계를 극복하고자 하드웨어에 비의존적인 라이브러리를 제공하는 것이 다르며 클러스터링 기술과 연계를 통해 낮은 하드웨어 성능으로 인한 단점을 극복하고자 하였다. 본 연구에서는 CUDA 8.0(https://developer.nvidia.com/cuda-downloads)버전과 Pascal Titan X(NVIDIA, CA, USA)를 사용한 방법과 OpenCL 1.2(https://www.khronos.org/opencl/)버전과 Samsung Exynos5422 칩을 장착한 ODROID-XU4(Hardkernel, AnYang, Korea)를 사용한 방법을 비교 분석하였다. 50 cm의 공간 분해능에 대응하기 위한 4차원 행렬($100{\times}200{\times}5{\times}4$)에 대하여 정수 지수화를 위한 Quantization을 거쳐 CUDA 엔진과 OpenCL 엔진을 적용한 비교한 결과, CUDA 엔진은 1초 내외, OpenCL 엔진의 경우 5초 내외의 연산 속도를 보였다. CUDA 엔진의 경우 비용측면에서 약 10배, 전력 소모 측면에서 20배 이상 소요되었다. 따라서 우선적으로 OpenCL 엔진 기반 하드웨어 가속 기술 최적화 연구를 통해 스마트 시설환경 실시간 시뮬레이션 기술 도입을 위한 기술적 과제를 풀어갈 것이다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.201-206
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• 2006

Earth sciences is undergoing a gradual but massive shift from description of the earth and earth systems, toward process modeling, simulation, and process visualization. This shift is very challenging because the underlying physical and chemical processes are often nonlinear and coupled. In addition, we are especially challenged when the processes take place in strongly heterogeneous systems. An example is two-phase fluid flow in rocks, which is a nonlinear, coupled and time-dependent problem and occurs in complex porous media. To understand and simulate these complex processes, the knowledge of underlying pore-scale processes is essential. This paper presents a new attempt to use pore-scale simulations for understanding physical properties of rocks. A rigorous pore-scale simulator requires three important traits: reliability, efficiency, and ability to handle complex microstructures. We use the Lattice-Boltzmann (LB) method for singleand two-phase flow properties, finite-element methods (FEM) for elastic and electrical properties of rocks. These rigorous pore-scale simulators can significantly complement the physical laboratory, with several distinct advantages: (1) rigorous prediction of the physical properties, (2) interrelations among the different rock properties in a given pore geometry, and (3) simulation of dynamic problems, which describe coupled, nonlinear, transient and complex behavior of Earth systems.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.28 no.1
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• pp.47-59
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• 2018

At present, there has been a wide range of studies on debris flow in Korea, more specifically, on rainfall characteristics that trigger debris flow including rainfall intensity, rainfall duration, and preceding rainfall. the prediction of landslide / debris flow relies on the criteria for landslide watch and warning by the Korea Forest Service (KFS, 2012). Despite this, it has been found that most incidents of debris flow were caused by rainfall above the level of landslide watch, maximum hourly rainfall, extensive damage was caused even under the watch level. Under these circumstances, we calculated a rainfall triggering index (RTI) using the main factors that trigger debris flow-rainfall, rainfall intensity, and cumulative rainfall-to design a more sophisticated watch / warning criteria than those by the KFS. The RTI was classified into attention, caution, alert, and evacuation, and was assessed through the application of two debris flow incidents that occurred in Umyeon Mountain, Seoul, and Cheongju, Inje, causing serious damage and casualties. Moreover, we reviewed the feasibility of the RTI by comparing it with the KFS's landslide watch / warning criteria (KFS, 2012).

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.23 no.3
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• pp.15-22
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• 2022

This study aims to observe the swelling representative rocks in Korea and to suggest improvements in the use of test methods and prior analysis in relation to the weathering of rocks. The swelling test and analysis were performed on the drilling cores obtained for the ground investigation at the domestic highway construction site. For the method of determining the absorption expansion index of rocks, the method proposed in "Standard Methods for Sample Collection and Specimen Preparation" of ISRM and Korean Rock Engineers Standard Rock Test Method was used. The specimen for the measurement of the expansion displacement was cylindrical with a height of 10 cm and a diameter of 5 cm. The existing swelling analysis method evaluates the sensitivity to weathering by using the maximum expansion displacement, but since the classification by bedrock grade is unclear, it is reasonable to use the rate of change of the expansion displacement according to the immersion time. It is necessary to conduct an experiment to distinguish between weathering and fault deterioration. In addition, long-term weathering prediction technology for each cancer type is needed through the expansion displacement analysis of the chemical weathering stage.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.11
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• pp.955-967
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• 2022

Existing particle tracking models predict vertical displacement of particles based on the terminal settling velocity in the stagnant water. However, experimental results of the present study confirmed that the settling velocity of particles is influenced by the turbulence effects in turbulent flow, consistent with the previous studies. The settling velocity of particles and turbulent characteristics were measured by using PTV and PIV methods, respectively, in order to establish relationship between the particle settling velocity and the ambient turbulence. It was observed that the settling velocity increase rate starts to grow when the particle diameter is of the same order as Kolmogorov length scale. Compared with the previous studies, the present study shows that the graphs of the settling velocity increase rate according to the Stokes number have concave shapes for each particle density. In conclusion, since the settling velocity in the natural flow is faster than in the stagnant water, the existing particle tracking model may estimate a relatively long time for particles to reach the river bed. Therefore, the results of the present study can help improve the performance of particle tracking models.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.1
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• pp.801-806
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• 2015

The incidence of flood damage by global climate change has increased recently. Because of the increased frequency of flooding in Korea, the technology of flood prediction and prevalence has developed mainly for large river watersheds. On the other hand, there is a limit on predicting flooding through the most present flood forecasting systems because local floods in small watersheds rise quite quickly with little or no advance warning. Therefore, this study estimated the flood warning rainfall using a flood forecasting model at the two alarm trigger points in the Suamcheon basin, which is an urban basin with backwater effects. The flood warning rainfall was estimated to be 25.4mm/120min ~ 78.8mm/120min for the low water alarm, and 68.5mm/120min ~ 140.7mm/120min for the high water alarm. The frequency of the flood warning rainfall is 3-years for the low water alarm, and 80-years for the high water alarm. The results of this analysis are expected to provide a basic database in forecasting local floods in urban watersheds. Nevertheless, more tests and implementations using a large number of watersheds will be needed for a practical flood warning or alert system in the future.

• Journal of Korean Society of Transportation
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• v.33 no.5
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• pp.461-469
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• 2015

The next generation high-speed train, HEMU-430X, was developed and is now being tested. However, the existing mode choice models based on the guidelines for feasibility studies do not consider a high-speed train with a higher speed than KTX. This limitation might result in inaccurate demand forecasting. In this research, a stated preference survey was conducted in order to supplement the problem by considering the characteristics of HEMU-430X. Based on the survey results, this research developed two mode choice models, including a multinomial logit model and a nested logit model. For this purpose, the utility functions of travel time and travel costs were estimated using a Limdep 8.0 NLOGIT 3.0 package. After comparing the two models, it was concluded that the nested logit model is appropriate. The paper suggested a plan to implement the nested logit model and presented a policy implication.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.10
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• pp.182-188
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• 2016

A decoy is a weapon system that can protect vessels from an enemy's torpedo. Thus, the decoy should be able to operate in the field without any failure. Because the decoy can be inoperable once its sealing is broken and water permeates inside the system, the hermetic sealing capability considering the operational environment is mandatory. To be hermetically sealed, a rubber-type O-ring is generally used in a decoy system. The sealed performance of rubber-type products, however, tends to age and deteriorate with time. Therefore, the O-ring needs to be maintained or changed periodically. This paper proposes a method to estimate the proper maintenance period using the hardness and elongation percentage, which represents the performance of the O-ring product and test data from Accelerated Life Test (ALT) of the product. The O-ring used in this paper is a NBR type, and the temperature was chosen to be the main accelerating factor as referenced in many studies. The criteria for the failure of the O-ring was set for the product to be 50% degraded compared to the initial performance. In addition, the Korean standard KS M 6518 was adopted and referenced for the preparation of test samples and the calculation of estimates. The O-ring's predicted life was simulated by analyzing the test results from a computer program, and the optimized maintenance period for the product was determined.

• Journal of Internet Computing and Services
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• v.25 no.1
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• pp.109-121
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• 2024

In various manufacturing processes such as textiles and automobiles, when equipment breaks down or stops, the machines do not work, which leads to time and financial losses for the company. Therefore, it is important to detect equipment abnormalities in advance so that equipment failures can be predicted and repaired before they occur. Most equipment failures are caused by bearing failures, which are essential parts of equipment, and detection bearing anomaly is the essence of PHM(Prognostics and Health Management) research. In this paper, we propose a preprocessing algorithm called SWT-SVD, which analyzes vibration signals from bearings and apply it to an anomaly transformer, one of the time series anomaly detection model networks, to implement bearing anomaly detection model. Vibration signals from the bearing manufacturing process contain noise due to the real-time generation of sensor values. To reduce noise in vibration signals, we use the Stationary Wavelet Transform to extract frequency components and perform preprocessing to extract meaningful features through the Singular Value Decomposition algorithm. For experimental validation of the proposed SWT-SVD preprocessing method in the bearing anomaly detection model, we utilize the PHM-2012-Challenge dataset provided by the IEEE PHM Conference. The experimental results demonstrate significant performance with an accuracy of 0.98 and an F1-Score of 0.97. Additionally, to substantiate performance improvement, we conduct a comparative analysis with previous studies, confirming that the proposed preprocessing method outperforms previous preprocessing methods in terms of performance.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.161-161
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• 2017

스마트 시설환경의 제어 요소는 난방기, 창 개폐, 수분/양액 밸브 개폐, 환풍기, 제습기 등 직접적으로 시설환경의 조절에 관여하는 인자와 정보 교환을 위한 통신, 사용자 인터페이스 등 간접적으로 제어에 관련된 요소들이 복합적으로 존재한다. PID 제어와 같이 하는 수학적 논리를 바탕으로 한 제어와 전문 관리자의 지식을 기반으로 한 비선형 학습 모델에 의한 제어 등이 공존할 수 있다. 이러한 다양한 요소들을 복합적으로 연동시키기 위해선 기존의 시퀀스 기반 제어 방식에는 한계가 있을 수 있다. 관행의 방식과 같이 시계열 상에서 획득한 충분한 데이터를 이용하여 제어의 양과 시점을 결정하는 방식은 예외 상황에 충분히 대처하기 어려운 단점이 있을 수 있다. 이러한 예외 상황은 자연적인 조건의 변화에 따라 불가피하게 발생하는 경우와 시스템의 오류에 기인하는 경우로 나뉠 수 있다. 본 연구에서는 실시간으로 변하는 시설환경 내의 다양한 환경요소를 실시간으로 분석하고 상응하는 제어를 수행하여 수학적이며 예측 가능한 논리에 의해 준비된 제어시스템을 보완할 방법을 연구하였다. 과거의 고성능 컴퓨팅(HPC; High Performance Computing)은 다수의 컴퓨터를 고속 네트워크로 연동하여 집적적으로 연산능력을 향상시킨 기술로 비용과 규모의 측면에서 많은 투자를 필요로 하는 첨단 고급 기술이었다. 핸드폰과 모바일 장비의 발달로 인해 소형 마이크로프로세서가 발달하여 근래 2 Ghz의 클럭 속도에 이르는 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor)가 등장하기도 하였다. 상대적으로 낮은 성능에도 불구하고 저전력 소모와 플랫폼의 소형화를 장점으로 한 AP를 시설환경의 실시간 제어에 응용하기 위한 방안을 연구하였다. CPU의 클럭, 메모리의 양, 코어의 수량을 다음과 같이 달리한 3가지 시스템을 비교하여 AP를 이용한 마이크로 클러스터링 기술의 성능을 비교하였다.1) 1.5 Ghz, 8 Processors, 32 Cores, 1GByte/Processor, 32Bit Linux(ARMv71). 2) 2.0 Ghz, 4 Processors, 32 Cores, 2GByte/Processor, 32Bit Linux(ARMv71). 3) 1.5 Ghz, 8 Processors, 32 Cores, 2GByte/Processor, 64Bit Linux(Arch64). 병렬 컴퓨팅을 위한 개발 라이브러리로 MPICH(www.mpich.org)와 Open-MP(www.openmp.org)를 이용하였다. 2,500,000,000에 이르는 정수 중 소수를 구하는 연산에 소요된 시간은 1)17초, 2)13초, 3)3초 이었으며, $12800{\times}12800$ 크기의 행렬에 대한 2차원 FFT 연산 소요시간은 각각 1)10초, 2)8초, 3)2초 이었다. 3번 경우는 클럭속도가 3Gh에 이르는 상용 데스크탑의 연산 속도보다 빠르다고 평가할 수 있다. 라이브러리의 따른 결과는 근사적으로 동일하였다. 선행 연구에서 획득한 3차원 계측 데이터를 1초 단위로 3차원 선형 보간법을 수행한 경우 코어의 수를 4개 이하로 한 경우 근소한 차이로 동일한 결과를 보였으나, 코어의 수를 8개 이상으로 한 경우 앞선 결과와 유사한 경향을 보였다. 현장 보급 가능성, 구축비용 및 전력 소모 등을 종합적으로 고려한 AP 활용 마이크로 클러스터링 기술을 지속적으로 연구할 것이다.