최근에는 열유체, 물리, 화학, 구조동역학, 전산설계 등의 응용과학 분야의 교육 및 연구에 실제 실험이 아닌 슈퍼컴퓨터 및 고성능 네트워크 기반의 사이버 인프라에서 과학적 가정에 의해 복잡한 공학문제를 수치적 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 해결하는 계산과학을 이용하는 최적의 방법론 및 기법들의 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 논문에서는 컴퓨팅 시뮬레이션 기법을 활용한 실험 체험형 교육의 일환으로, 이공계 교수, 학생, 연구자, 산업체 인력 등이 사이버 인프라스트럭처 기반으로 최신 시뮬레이션 SW를 활용하여 차세대 교육 연구를 융합할 수 있는 EDISON 개방형 통합 플랫폼을 제시한다. EDISON 플랫폼은 사용자들에게 보다 쉽고, 편하고, 효과적인 서비스 제공을 위해 3계층(EDISON 응용 프레임워크, EDISON 미들웨어, EDISON 인프라 자원)으로 구성되고 5개 분야(열유체, 화학, 물리, 구조동역학, 전산설계) 문제해결 환경을 위한 교육 연구용 웹 포털 서비스를 제공한다.
도시화로 인한 불투수면 증가에 따른 물 순환 왜곡 현상이 발생하고 있으며, 이에 따라 물관리를 위한 저영향개발 기법이 국내외에서 적극 도입되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 강우입력에 따라 LID 해석이 가능한 저영향개발 디지털트윈 분석 시뮬레이터를 개발하였다. LID DT 분석 모듈은 LID 시설 해석에 특화된 모형으로 시나리오 강우 기반 시뮬레이션 및 실시간 강우량 연동을 통한 모의가 가능하며, LID 시뮬레이션을 위해 개별적으로 활용함과 동시에 실시간 강우량 연계 시뮬레이션이 가능하도록 개발하였다. 유역유출 계산은 SWMM 모형의 비선형 저류방정식을 기반으로 유출해석 및 기본 LID 해석은 EPA SWMM 엔진으로 해석하며 저수지 추적이 요구되는 빗물이용시설의 경우 별도의 모듈을 적용하였으며, SWMM LID 해석 결과의 시설별 상세 결과 표출이 가능하도록 개발하였다. 현재 LID DT 모형의 시범 지구 적용은 세종시 6-4 생활권 해밀마을을 대상으로 하였다. 소유역 24개소, 우수관로 27개소, 소유역 24개소 및 유역면적 51ha로, 총 64개의 LID 시설을 시설형식을 구분하여 소유역별로 적용하였다. LID 시설의 강우 발생일에 대한 첨두유량과 관측 결과를 비교하여 정상 상황과 비정상 상황의 유량 오차 발생 시 점검 경보 알림 기준을 설정하였으며, 이를 통해 LID 시설의 유지보수 정보를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 실시간 강우 모의를 통해 빗물이용시설의 저류조 용량 대비 현재 빗물저류량을 계산하여 빗물이용시설의 빗물저류량에 대한 정보를 제공하여 물부족 발생알림을 제공 가능할 것으로 예상된다. 따라서 LID DT 시뮬레이터에 및 빗물이용시설 운영에 대한 의사결정 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문은 학교현장에서 학습자의 창의력 신장을 위해 멀티미디어 교육을 지원하는 웹 기반 실시간 교육 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 교수 학습자간의 실시간 상호작용과 개별학습, 학습자의 학습일탈을 방지하기 위한 강제화면 분배를 지원할 수 있게 설계되었다. 본 시스템은 UML을 적용하여 다중 사용자 환경에서의 실시간 메시지 교환과 관리를 위한 모듈을 두어 효율적인 상호작용이 가능하게 하였으며, 학습자의 실험 실습을 위한 시뮬레이션이 이루어지고 실험이 방법과 결과분석 등에 대한 질의 응답을 지원한다. 학습자의 학습진행과 지식형성을 위해 시스템의 교육적 기반을 구성주의에 두었다.
본 연구는 실시간 교통정보시스템 설계최적화의 핵심사항인 동적교통정보제공에 따른 운전자 경로선택 행위를 효과적으로 분석하기 위해서 개발된 시뮬레이션툴을 실제 도시부네트워크에 적용하였다. 활용의 용이성과 조사범위의 확장을 위하여 인터넷환경에 적합한 웹기반조사툴(WATiSim)을 본 연구에 활용하였는데, 웹기반조사기법은 실제통행의 time pressure와 같이 설문내용을 응답자에게 효과적으로 전달하지 못하는 기존 SP설문조사기법의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 국내의 견고한 If기반시설을 바탕으로 한 인터넷망을 활용하여 대규모, 저비용의 조사를 수행할 수 있다는 장점이 있다. 사례연구를 통해 서울 도심부 네트워크에 도로전광표지(VMS)를 이용한 실시간 교통정보제공시스템을 구축하는 상황을 WATiSim으로 구현한 후에, 다양한 교통상황정보하에서 운전자들의 경로선택자료를 수집하여 그들의 의사결정구조를 분석하였고 수집된 자료를 토대로 교통상활, 통행목적, 통행상태 등으로 구성된 경로선택 로짓모형을 산출할 수 있었다. 연구결과, 운전자들은 실시간 교통정보제공에 따른 교통상황을 직관적으로 잘 이해하는 것으로 나타났으며, 교통상황, scheduled delay, 통행목적과 통행료 등에 따라 선택행위를 크게 달리하는 것으로 나타났다.
본 논문은 웹 기반 3D 패션몰 설계 기법 및 구현 방법에 대해 제한한다. 웹 3D 패션몰은 마우스 조작이 쉬운 Web3D 저작툴인 ISB로 구현하였고, 3D 인체 모델과 의상 아이템 모델은 3D MAX를 이용하여 로폴리곤 모델링으로 제작하였고, 생성된 3D 인체 모델과 의상 아이템 모델을 XML 형식으로 출력시켜 저장한 후, Direct3D를 이용하여 제작된 ActiveX 컨트롤을 사용하여 웹상에서 3D 인체 모델과 의상 아이템 모델의 정합과 애니메이션을 구현하였다. 또한 텍스타일 팔레트를 제작하여 의상 아이템 모델에 맵핑하는 과정을 알파블렌딩 기법을 적용하여 구현하였다.
인터넷 서비스에 대한 요청의 기하학적인 증가와 그 요구의 양과 질에 대한 다양성은 이질적인 능력을 지닌 서버들로 구성된 웹 서버 클러스터를 구축하게 되었다. 클러스터 환경에서 가장 결정적인 역할을 하는 요청 대 서버의 맵핑 기법이 최근 활발히 논의되고 있다. 기존의 맵핑 방식은 요청의 수를 기반으로 서버들이 동일한 양의 부하를 할당받는 것을 목적으로 한다. 하지만, 최근의 다양한 서비스의 증가로 인해 단순한 부하의 균등화만으로 적절한 지연 시간을 기대할 수 없게 되었다. 이에 요구되는 내용을 기반으로 맵핑을 수행하여 응답 시간을 단축하고 전체 서버들의 캐시 적중률도 높이는, 내용-기반 맵핑(content-based mapping)이 최근의 인터넷 환경에서 매우 긍정적으로 평가받고 있다. 이에 본 논문에서는 내용-기반 맵핑 방식을 이질적 환경에 적합하도록 개선시킨 우선 순위 최상 임의 가중치 맵핑(Prioritized Highest Random Weight Mapping, PHRW Mapping)을 제안하였다. 요구되는 내용을 기반으로 맵핑하며, 이질적 서버들에 대해 능력에 따라 우선 순위를 부여하여 높은 성능의 서버가 많은 요청들을 처리하는 방식이다. 이를 통해 이질적인 서버들로 구성된 클러스터에서 매우 효과적으로 적용하며, 특히 지연 시간에 제한을 갖고 있는 실시간 데이타 서비스의 지연 시간을 효과적으로 감소시킨다. 알고리즘과 시뮬레이션을 통하여, 제안된 기법을 사용하는 경우 짧은 지연 시간을 보장하여 전체 시스템의 성능이 향상됨을 증명하였다.
최근의 인터넷환경은 다양한 형태의 가상 및 원격 교육이 가능한 기반을 제공하고 있으며, 대학 및 교육기관에서는 이를 활용한 새로운 교육용 도구의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 논문은 시공간의 제약 없이 실험을 수행할 수 있도록 하여 학습자들에게 반복 학습이 가능하도록 하였고, 유량제어를 실현 할 수 있는 비선형 시스템의 이중탱크 기구를 이용하여 다양한 제어이론을 실험할 수 있는 웹기반 실험실을 구현하였다. 전체 시스템은 SISO 시스템과 MIMO 시스템을 학습자가 선택하여 실험할 수 있도록 하였다. 유량제어 방식은 수동, PID, FUZZY 제어로 실험할 수 있도록 하여 학습자들에게 여러 가지 제어이론을 다양하게 학습할 수 있도록 구성하였으며, 릴레이 자기 동조법을 구현하여 학습자들로 하여금 PID변수를 확인할수 있도록 하였다. 또한 Web-Cam을 통하여 실험화면을 실시간으로 확인하면서 시뮬레이션을 동시에 실행하여 비교할 수 있도록 구현하였다.
최근 LED를 이용한 IT 기술이 많은 관심을 받고 있으며, 특히 무인시설물에서는 효율적으로 LED를 관리해야하기 때문에 통신 및 조명 제어기술에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그러나 LED 특성상 FOI(Filed of Illumination)의 제약이 따르기 때문에 서비스의 범위와 커버리지가 제한적이라는 한계를 가지며, LED 제어의 경우 최근 스마트단말을 이용한 기술이 많이 보급되고 있으나 수많은 스마트단말의 OS 플랫폼에 종속적으로 프로그램을해야만 하는 번거로움이 있기 때문에 개발 비용적인 측면에서도 매우 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 LED 기반 IT기술의 서비스 이용범위를 유연하게 넓힐 수 있는 LED 지향각의 원격제어 기술을 제안하고, 단말환경에 독립적으로 효과적인 LED제어를 가능하게 하는 차세대 웹표준인 HTML5(Hypertext Mark-up Language 5)기반의 시스템을 제안하였으며, 제안 기술의 핵심 프로그램을 제시하고 시뮬레이션을 수행함으로써 유용성을 입증하였다.
Purpose: This study was designed to develop and evaluate the a web-based simulation program on patient rights education using integrated decision making model into values clarification for nurse students. Methods: The program was designed based on the Aless & Trollip model and Ford, Trygstad-Durland & Nelms's decision model. Focus groups interviews, surveys on learning needs for patient rights, and specialist interviews were used to develop for simulation scenarios and decision making modules. The simulation program was evaluated between May, 2011 and April, 2012 by 30 student nurses using an application of the web-based program evaluation tools by Chung. Results: Simulation content was composed of two scenarios on patient rights: the rights of patients with HIV and the rights of psychiatric patients. It was composed of two decision making modules which were established for value clarifications, behavioral objective formations, problems identifications, option generations, alternatives analysis, and decision evaluations. The simulation program was composed of screens for teacher and learner. The program was positively evaluated with a mean score of $3.14{\pm}0.33$. Conclusion: These study results make an important contribution to the application of educational simulation programs for nurse students' behavior and their decision making ability in protecting the patient rights.
최근, 슈퍼컴퓨터 시스템은 교육, 의료, 국방 등은 물론 계산과학 시뮬레이션까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히, 슈퍼컴퓨터, 클라우드 등 이종의 계산 자원을 연동하는 시뮬레이션 환경은 시간, 공간적 한계를 극복하는 차세대 연구 환경으로서 다양한 응용 분야에서 큰 각광을 받고 있다. 그러나 기존의 이종 슈퍼컴퓨팅 환경은 API(Application Programming Interface)의 부재로 터미널 접근을 통해 계산 작업을 수행하는 단조로운 형태를 띠고 있으며, 이는 이종 컴퓨팅 자원의 접근성 및 활용성을 저해하는 주요 요소이다. 이러한 문제점을 해결하고, 슈퍼컴퓨팅 서비스의 다양성을 확보하기 위해, 본 논문에서는 계산과학 시뮬레이션을 위한 웹 기반 HPC (High Performance Computing) 작업 관리 프레임워크의 설계 및 구현에 대해 기술한다. 제안한 프레임워크는 슈퍼컴퓨터, 클라우드, 그리드 등의 다양한 이기종 자원을 활용하여 시뮬레이션 계산 작업을 수행할 수 있도록 플러그-인 기반 표준 인터페이스 및 번들 플러그-인을 제공하며, 플러그-인 관리자를 통해 손쉽게 자원 확장이 가능하다. 또한 시뮬레이션 작업의 생성, 제출, 제어, 상태 모니터링 등의 전주기적인 작업 라이프사이클 관리를 위해 HTTP 표준 방식의 RESTful endpoints들을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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