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인공신경망을 이용한 강박스거더의 유효온도 산정 (Calculation of Maximum Effective Temperature of Steel Box Girder Bridge Using Artificial Neural Network)

  • 이성행
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권3호
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    • pp.96-103
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    • 2018
  • 교량의 온도 설계하중의 기준이 되는 유효온도는 통계적 방법에 의한 분석이 일반적으로 사용된다. 본 연구에서는 통계적 방법을 개선할 수 있는 인공신경망을 구축하여 유효온도를 산정하였다. 강상자형교 시험체를 폭 2.0m, 높이 2.0m, 길이 3.0m, 상부슬래브 0.2m로 제작하였다. 21개의 온도 게이지를 부착하여 3년간(2014~2015) 온도를 측정하였다. 2014~2015년 측정된 온도데이터를 바탕으로 인공신경망을 학습시키고, 그 결과를 Euro code와 비교하였다. Euro code와 통계분석값과의 오차율은 전체 측점에 대하여 4.1%로 분석되었다. 2016년 측정된 온도데이터를 이용하여 인공신경망을 검증하고, 교량 유효온도를 산정하였다. 이 결과는 통계분석 값과 약 3.97%의 차이를 보였다. 이 정도의 오차율은 인공신경망에 의한 분석이 공학적인 측면에서 수용할 수 있는 크기인 것으로 판단된다. 인공신경망은 교량의 온도하중 설계 시 그 지역의 최고 대기온도, 교량 형식, 상부 아스팔트 두께 등 입력 값만 알면 교량의 유효온도를 간편히 예측해 줄 수 있다.

SSQUSAR : Apache Spark SQL을 이용한 대용량 정성 공간 추론기 (SSQUSAR : A Large-Scale Qualitative Spatial Reasoner Using Apache Spark SQL)

  • 김종훈;김인철
    • 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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    • 제6권2호
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    • pp.103-116
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    • 2017
  • 본 논문에서는 Apache Spark SQL을 이용하여 임의의 두 공간 객체들 간의 위상 관계와 방향 관계를 나타내는 새로운 정성 공간 지식을 효율적으로 추론해내는 대용량 정성 공간 추론기의 설계와 구현에 대해 소개한다. Apache Spark SQL은 Hadoop 클러스터 컴퓨터 시스템에서 다양한 데이터들 간의 매우 효율적인 조인 연산과 질의 처리 기능을 제공하는 분산 병렬 프로그래밍 환경이다. 본 공간 추론기에서는 정성 공간 추론의 전체 과정을 지식 인코딩, 역 관계 추론, 동일 관계 추론, 이행 관계 추론, 관계 정제, 지식 디코딩 등 크게 총 6개의 작업들로 나누고, 논리적 인과관계와 계산 효율성을 고려하여 작업들 간의 처리 순서를 결정하였다. 지식 인코딩 작업에서는 추론의 전처리 과정으로서 XML/RDF 형태의 입력 지식을 보다 간략한 내부 형태로 변환함으로써, 추론 대상인 지식 베이스의 크기를 축소시켰다. 일반적으로 이행 관계 추론 작업과 관계 정제 작업의 반복은 정성 공간 추론에 필요한 가장 많은 계산 시간과 기억 공간을 소모한다. 이 작업들을 효율화하기 위해 본 공간 추론기에서는 공간 추론에 필요한 최소한의 이접 관계들을 찾아내고, 이들을 기반으로 이행 관계 추론을 위한 조합표를 큰 폭으로 축소하고 관계 정제 작업도 최적화하였다. 대규모 벤치마킹 공간 지식 베이스를 이용한 실험을 통해, 본 논문에서 제안하는 대용량 정성 공간 추론기의 높은 추론 성능과 확장성을 확인하였다.

k 사다리꼴 셋의 영역 중심 비교 알고리즘 (A Region-based Comparison Algorithm of k sets of Trapezoids)

  • 정해재
    • 정보처리학회논문지A
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    • 제10A권6호
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    • pp.665-670
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    • 2003
  • 반도체 생산을 위한 마스크 자동 생성과 같은 기하 객체를 다루는 응용에서는, 사다리꼴로 분할된 수 많은 다각형으로 구성된 도면에 새로운 다각형을 추가하거나 삭제하기 위해 사다리꼴 삽입, 삭제, 및 검색 연산을 한다. 동일한 다각형에 대해 분할된 사다리꼴은 사용된 분할 알고리즘에 따라 모양, 크기 등에 있어서 다르게 된다. 사다리꼴로 구성된 기하 객체를 다루는 프로그램을 검증하는 것과 같은 예에서는 구성된 도면의 관심 부분을 나타내는 여러 사다리꼴 셋을 비교하는 알고리즘이 필요하다 본 논문에서는 k개 도면의 관심 영역으로부터 각각 추출된 사다리꼴로 구성된 k 셋이 주어졌을 때, 그 k 셋이 형성하는 기하 도형틀이 동일한지 아닌지를 비교하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 제시된 알고리즘은 각 셋이 공히 n개의 사다리꼴을 포함하고 있다고 가정할 때, O(2$^{k-2}$ $n^2$(log n+k))시간 복잡도를 가진다. 제시된 알고리즘은 입력셋의 수 k(<$n^2$ log n)를 가지며, 특히 k 셋이 동일하거나 대부분 동일한 사다리꼴들로 구성되어 있을 경우 훑기 중심 알고리즘보다 kn배까지 빠른 것은 나타났다.다.

탈착식 자전거 캐리어용 흡착 패드의 실험 및 전산적 방법을 활용한 구조해석 (Structural Analysis of a Suction Pad for a Removable Bike Carrier using Computational and Experimental Methods)

  • 서영성;임근원
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.622-628
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    • 2016
  • 자동차에 부착하여 사용하는 자전거 캐리어 지지용 흡착 패드는 운행 중 임의의 진동과 원심력과 같은 과도한 동적 하중을 받을 수 있어, 구조 안전성의 검토가 중요하다. 이를 위해서는 유체-구조 연계 유한요소해석을 이용하여 패드의 하부 압력이 패드에 가해지는 하중이나 모멘트의 변화에 따라 실시간으로 변화하는 것을 고려하여야 하나, 실제 상황의 모델링이 어렵고 계산을 위한 소프트웨어 비용이 높은 단점이 있기도 하지만, 정확한 결과를 얻기도 어렵다. 따라서 이 논문에서는 실험과 전산적인 방법을 조합하여 활용하는 새로운 방법을 제시한다. 이는 변화하는 하중에 따라 패드 하부의 압력과 접촉 면적을 실시간으로 측정하고 여기서 얻어진 데이터를 비선형 탄성 유한요소해석에 입력하여 활용하는 방법이다. 개발 단계의 제품 형상으로 실험 및 계산을 수행한 결과, 마운트 패드는 축 방향 하중에 대해서는 비교적 안전하나, 회전 하중이 과도하게 작용할 경우 패드가 바닥으로부터 분리되거나 패드 표면에 국부적인 손상이 일어날 수 있어 안전 여유가 많지 않음을 보여주었다. 작용하는 하중의 크기 및 형태에 따라 변화하는 접촉 거동을 예측하는 결과는 실험 결과와 잘 일치하였다. 본 연구에서 제안하는 해석 방법은 유사한 흡착 패드 시스템을 설계할 때 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

T1 이완시간의 영상화 (Construction of T$_1$ Map Image)

  • 정은기;서진석;이종태;추성실;이삼현;권영길
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제6권2호
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    • pp.83-92
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    • 1995
  • 인체내 구조물의 T$_1$ 영상화 (T$_1$ mapping)는 각각 다른 조직들사이 또는 정상/병변 조직들사이에 독특한 음영대조를 준다. 이 논문에서는 각각다른 TR의 몇 영상들로부터 비선형 curve-fitting을 이용하여 T$_1$을 만드는 방법을 기술하겠다. 일반적인 curve-fitting 알고리즘은 주어진 자료로부터 찾아내고자하는 변수들에 대한 초기시행치 (T$_{1}$$^{t}$ 와 M$_{0}$ $^{t}$ )를 요구한다. 본 연구에서는 이들 초기시행치를 입력하는 방법으로서 세 가지를 다른 방법들을 제시하고 각각의 정확도와 계산 속도를 비교하였다. Curve-fitting을 위하여 SUN 윅스테이션에서 ANSI C를 이용하여 프로그램하고 실행하였다. Curve-fitting의 정확성을 검증하기 위하여 몇가지 다른 농도의 Gd-DTPA/증류수는 혼합물 모형들을 만들었다. 이들 모형들을 이용한 MR 영상 하나를 이론적인 양성자 밀도영상으로 가정하고 T$_1$이 각각 250, 500, 1000msec인 영상들을 만들고, 각각의 군들에 대하여 1, 5, 10%의 임의잡음(random noise)을 첨가하였다. 이들 영상들을 이용하여 T$_1$ map을 계산하여 만들고, 계산되는 T$_1$ map에 자기공명영상 화시에 발생하는 잠음의 크기가 어떻게 영향을 미치는지 분석하였다.

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고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 이용한 한국인 성인여성 복셀팬텀 VKH-Woman 개발 (Development of a Korean Adult Female Voxel Phantom, VKH-Woman, Based on Serially Sectioned Color Slice Images)

  • 정종휘;염연수;한민철;김찬형;함보경;황성배;김성훈;이동명
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제23권3호
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    • pp.199-208
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    • 2012
  • 전신에 대해 방사선에 민감한 주요장기가 미리 정의된 인체 전산팬텀(compuational human phantom)은 의료분야에서 방사선 치료에 의한 이차암 위험도 평가 및 진단방사선에 의한 유효선량 평가 등에 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 한국인 여성사체에 대한 고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 이용하여 장기 및 조직을 전신에 걸쳐 약 2 mm 간격으로 정밀하게 분할하였고, 이를 이용하여 몬테칼로 전산모사에 사용될 수 있는 VHK-Woman 복셀팬텀을 개발하였다. VKH-Woman 복셀팬텀은 키 160 cm, 몸무게 52.72 kg으로 한국인 여성의 표준체형에 가까우며, 유효선량을 계산할 수 있도록 ICRP 103에 제시된 27개 장기 및 기타 관심장기 12개를 포함한다. VKH-Woman의 복셀 해상도는 $1.976{\times}1.976{\times}2.0619mm^3$이며 복셀행렬의 크기는 $261{\times}109{\times}825$이고, 몬테칼로 코드에 입력하여 사용될 수 있도록 이진파일과 ASCII 파일 형식으로 데이터화되었다.

Radar Target Extractor에 의한 선박운동정보의 추출에 관한 연구 (Extraction of the ship movement information by a radar target extractor)

  • 이대재;김광식;변덕수
    • 수산해양기술연구
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    • 제38권3호
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    • pp.249-255
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    • 2002
  • 소형 레이더 신호를 정량적으로 분석하여 해상물표의 운동정보를 실시간으로 추출 및 표시하기 위한 radar target extractor(RTX)를 개발하고, 이 장치를 소형 레이더 장치에 부착시켜 소형 연근해 어선에서도 타선의 진운동정보나 충돌회피정보와 같은 각종의 항해정보를 활용토록 하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 개발한 RTX는 IBM PC 의 ISA bus를 통해 데이터를 입출력할 수 있도록 설계된 신호처리장치로서, 일반 선박용 레이더에서 출력되는 video signal, trigger, antenna bearing pulse, antenna heading mark를 직접 입력할 수 있도록 하였다. 이 장치는 레이더 펄스신호가 해상에 존재하는 물표로부터 반사되어 수신될 때, 그 물표의 신호정보 및 위치좌표정보를 PC 의 CPU 에 의해 처리하지 않고 RTX 자체에 내장된 전용 DSP를 이용하여 실시간으로 처리하도록 하였다. 이 장치에 서 video 신호는 analog devices 사의 AD9042 (12 bit, 40 MHZ monolithic A/D converter)를 이용하여 digital 신호로 변환되고, 그 화상 신호는 CRT에 PPI 방식으로 표시되었다. 이 때 안테나가 회전하면서 탐지한 레이더 물표의 echo 신호는 echo 신호의 강도가 증가하면서 다른 물표의 위치와 구별되면 하나의 물표로서 판정한다. 이 경우, 표적식별 알고리즘은 물표가 미리 설정한 물표포착영역(target acquiring zone)내에 있고, 해당 물표의 크기와 다른 물표와의 거리등에 대한 데이터가 식별기준을 만족하는가에 대한 처리를 수행하도록 개발되었다. 본 연구는 현재 소형어선에 탑재되고 있는 소형레이더의 성능 향상에 크게 기여할 것으로 판단되고, 또한 소형어선용 저가형 ARPA 시스템의 국산화에 필요한 기반기술을 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

두경부암의 6MV 광자선 치료 시 표면선량 증가를 위한 Spoiler의 유용성 평가

  • 이강혁;김원택;이화중;김대영
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.41-47
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    • 2002
  • 1.목적 두경부암(head and neck Ca)과 쇄골상부(Supraclavicular)에 6MV 광자선으로 치료 시 치료부위(Target volume)가 피부에서 대략 $1^{\sim}2mm$정도 깊이에 위치할 경우, 6MV 광자선의 선량분포는 표면선량이 낮아서 치료에 적합하지 않기 때문에 Bolus와 같이 사용하지만 Skin Sparing(피부보호)효과의 손실로 피부의 손상이 발생할 수 있다. 이러한 이유로 피부의 보호와 치료 시 표면선량의 증가를 위해 Spoiler(산란판)를 제작하여 측정 후 그 특성을 이해하고 선량의 분포를 통하여 Bolus와 비교한 후에 Spoiler의 유용성에 대해 평가하고자 하였다. 2.방법 Siemens사 선형가속기(PRIMUS)의 6MV 광자선을 사용하여 Spoiler의 사용여부 및 Spoiler의 사용 시에는 조사면의 크기를 $5{\times}5,\;7{\times}7,\;10{\times}10,\;15{\times}15,\;20{\times}20cm^2$로 하고 Spoiler와 표면과의 거리는 6, 10, 15cm로 바꾸어 가면서 물팬톰(PTW. 독일)을 이용해 깊이와 측방에 따른 선량분포를 Markus 전리함(PTW. 독일)으로 측정하였으며 전리함의 방수를 위해 씌어진 방수 캡 때문에 표면선량을 별도의 고형 팬톰으로 측정하였다. 표면의 측정선량은 전리함의 측면 벽 등에 의한 선량 측정치의 증가 현상으로 과 반응을 보였으며 이를 교정하였다. 그리고 측정된 데이터를 치료계획 시스템(Pinnacle 6.0m)으로 비교, 분석하였다. 3.결과 Spoiler의 사용 시 3cm깊이 측정선량 백분율과 Spoiler를 사용하지 않은 해당 치료 조사면의 3cm깊이 선량의 백분율에 일치하도록 하여 가상의 치료 깊이인 2mm에서 측정값을 비교하여 본 결과 조사면 $5{\times}5,\;10{\times}10,\;20{\times}20cm^2$에서 OPEN시 62, 64, $70\%$, Bolus는 97, 97, $99\%$로 Spoiler의 사용 시 표면과의 거리가 6cm에서 82, 98, $103\%$, 10cm에는 72, 89, $101\%$, 15m에 65, 79, $96\%$로 나타났으며 표면에서의 측정값을 비교하여 본 결과 OPEN시 11, 17, $27\%$, Bolus는 84, 84, $86\%$, Spoiler의 사용 시 6cm에서 40, 71, $93\%$, 10cm에는 25, 50, $81\%$, 15cm에 18, 36, $67\%$를 나타내었다. 또한 3m깊이에서의 측방 선량분포에서 Spoiler의 거리변화(6, 10cm)는 심부선량의 변화에 영향을 주지 않는 것으로 확인할 수 있었다. 그리고 위의 실험측정치를 치료계획 시스템에 입력하여 선량분포를 확인한 결과 Spoiler를 사용하는 경우 OPEN에 비해 선량분포 영역을 표면으로 끌어 올릴 수 있으며 Bolus 보다 피부 보호효과는 어느 정도 유지가 되는 것을 보여주었다. 4.결론 이와 같이 Spoiler는 Bolus와 비교하여 6MV 광자선의 build up 영역을 표면으로 증가시키는 동시에 Skin Sparing(피부보호)효과를 유지할 수 있으며 두경부암의 치료에서 Spoiler의 사용이 가능한 조건으로는 조사면이 $5{\times}5cm^2$에서 Spoiler와 표면과의 거리가 6cm일 때, $7{\times}7cm^2$에서 6cm, 10cm였고 $10{\times}10cm^2$는 10cm, 15cm로, $15{\times}15cm^2$는 15cm의 간격으로 평가되었다. 또한 $20{\times}20cm^2$의 조사면, Spoiler가 6cm 간격 인 경우 Bolus를 사용한 것 보다 더욱 높은 표면선량을 나타내었다. 그러나 Spoiler와 표면간의 거리를 다르게 함으로써 깊이에 따라 선량분포를 다양하게 나타낼 수 있기 때문에 표면선량의 증가와 피부의 보호를 위해 환자의 피부 두께, 실제 치료 부위의 깊이 등을 고려한다면 Spoiler를 사용하는 것이 bolus를 사용하는 것보다 더 유용하게 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

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균일 격자 구조 탐색을 이용한 마이크로어레이 반점 주소 결정 알고리즘 (An Algorithm for Spot Addressing in Microarray using Regular Grid Structure Searching)

  • 진희정;조환규
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제31권9호
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    • pp.514-526
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    • 2004
  • 최근 마이크로어레이 실험기술의 개발로 인해서 생물학자들은 한꺼번에 수천 혹은 수만 개의 유전자 발현실험이 가능하게 되었다. 마이크로어레이를 이용한 유전자 발현 패턴 분석에 필요한 이미지의 분석 작업은 사용자의 많은 수작업이 필요하며, 올바른 결과를 얻기 위해서 많은 주의가 필요하다. 그러므로 사용자의 수작업을 최소화하고 정확한 발현결과를 얻기 위해서 마이크로어레이 이미지의 자동 분석 방법이 필요하다. 일반적으로 마이크로어레이 데이타는 반점(spot) 위치의 변동이나 모양, 크기가 고르지 않는 것과 같은 다양한 문제로 인하여 자동 분석이 어렵다. 특히 블록과 반점의 주소를 결정하는 것은 마이크로어레이 분석 중 어려운 단계이며, 대부분 상용 프로그램에서는 수작업을 통해서 해결하거나, 수작업이 필요한 반자동시스템을 이용하고 있다. 본 논문에서는 균일 격자(regular grid) 구조 탐색을 이용하여 새로운 블록과 반점의 주소를 결정하는 알고리즘을 소개한다. 본 알고리즘에서는 입력된 반점들의 중심점을 이용하여, 균등 일직선 서열(equally spaced and collinear sequence)을 생성하고 이를 통하여 이미지의 기울기와 단위길이를 계산한다. 계산되어진 기울기와 단위길이를 이용하여 가상점을 허용한 균등 일직선서열을 다시 생성하고, 이를 이용하여 마이크로어레이의 주소를 결정한다. 실험 결과 다양한 실험 데이터에 대하여 매우 안정적이며, 신뢰성이 높은 결과를 얻을 수 있었다. 본 알고리즘에 대한 자세한 정보는 http://jade.cs.pusan.ac.kr/~autogrid에 정리되어 있다.

스트림 데이타 예측을 위한 슬라이딩 윈도우 기반 점진적 회귀분석 (Incremental Regression based on a Sliding Window for Stream Data Prediction)

  • 김성현;김룡;류근호
    • 한국정보과학회논문지:데이타베이스
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    • 제34권6호
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    • pp.483-492
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    • 2007
  • 최근 센서 네트워크의 발달로 실세계의 많은 데이타가 시간 속성을 갖고 실시간으로 수집되고 있다. 기존의 시계열 데이타 예측 기법은 모델 갱신 없이 예측을 수행하였다. 그러나 스트림 데이타는 매우 빠르게 수집이 되고 시간이 지남에 따라 데이타의 특성이 변경될 수 있으므로 기존의 시계열 예측 기법을 적용하는 것은 적절하지 않다. 따라서 이 논문에서는 슬라이딩 윈도우와 점진적인 회귀분석을 이용한 스트림 데이타 예측 기법을 제안한다. 이 기법은 스트림 데이타를 다중 회귀 모델에 입력하기 위해 차원 분열을 통해 여러 개의 속성으로 분열(Fractal)하고, 변화되는 데이타의 분포를 반영하기 위해 슬라이딩 윈도우 기법을 사용하여 점진적으로 회귀 모델을 갱신한다. 또한 고정 크기 큐를 이용하여 최근의 데이타로만 모델을 유지한다. 이전 데이타의 유지 없이 최소 정보를 갖는 행렬을 통해 모델을 갱신하므로 낮은 공간 복잡도를 갖고 점진적으로 모델을 갱신함으로써 에러율의 증가를 방지한다. 제안된 기법의 타당성은 RME(Relative Mean Error)와 RMSE(Root Mean Square Error)를 이용하여 측정하였고, 실험 결과 다른 기법에 비해 우수하였다.