본 연구는 능동텐던을 이용 지진을 받는 구조물의 최적 능동제어 방법에 관한 수치해법 적용 및 프로그램 개발에 목적이 있다. 능동텐던 시스템에 의한 제어이론을 적용하기 위해서 Ricatti 폐회로 알고리즘을 이용하였으며, 시간지연 문제를 고려하였다. 최적제어의 정식화를 위해서 SUMT기법의 최적화에 의해 성능지수를 최소로 하는 최적 가중치행렬을 추정토록 하였다. 구조물에서의 능동텐던의 최적 위치 선정을 위해서 가제어지수에 의한 방법을 소개하였다. 수치 예를 통해, 제어기의 최적 위치선정을 고려한 능동최적제어가 지진하중을 받는 구조물의 성능제어에 우수한 효과를 나타내는 것으로 평가되었다.
본 연구는 하천의 DO 기준을 유지하기 위해 하천유역내의 각 처리장에 요구되는 폐수처리의 최적효율과 최소처리비용의 조합을 결정하는 선형계획법에 있어서 제약조건의 제식(inventory equations)으로 이용되는 Camp-Dobbinstlr과 Streeter-Phelps 식에 의한 최적수질관리의 해를 상호 비교분석하였다. 그 결과 상관관계가 0.997로 강상관관계를 보여 주었고 측정하기 어려운 R, A, K$$의 파라메터를 영으로 가정한 Streeter-Phelpstlr을 선형계획법의 제약조건의 제식으로 사용하여 최적해를 구하여도 만족함을 줄 수 있음을 알았으며 이 결과로 실제 하천유역을 대상으로 하여 하천유역의 최적수질 관리의 해를 구하였다.
본 연구는 거래비용이 최적 소비 및 투자결정에 미치는 영향을 다루고 있다. Constantinides (1986), Davis와 Norman(1990) 그리고 Shreve와 Soner(1994) 등은 위험이 없는 하나의 유동성 자산과 현금배당이 지급되지 않는 하나의 비유동성 자산이 존재하는 경우에 있어서 소비와 포트폴리오 선택문제를 연구한 바 있다. 본 연구는 이러한 기존연구들을 확장하여 다수의 유동자산과 현금배당이 지급되는 하나의 비유동성 자산이 존재하는 경우의 최적 소비 및 투자결정 문제를 다루고 있다. 투자자의 비유동성 자산에 대한 잠재가치(implicit value)평가와 소비 및 투자결정간의 관계식을 구하여 이를 적용해 본 결과, 투자자의 최적 소비 및 위험부담(risk taking) 수준은 일반적으로 그들의 포트폴리오상에 유동성 자산의 비율이 증가할수록 증가한다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 거래비용이 존재하는 경우에는 기업의 배당정책이 투자자의 최적 소비 및 투자결정에 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
최근 효율적 에너지 소비를 위하여 마이크로그리드의 최적운영에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 최적운영은 전력과 열에너지를 통합적으로 관리하기 위한 에너지 관리 시스템(Energy managem ent system, EMS)의 핵심 기술이며, 최적운영에 대한 기술은 추후 스마트그리드 및 마이크로그리드의 실 시스템에 많은 도입이 예상된다. 본 논문에서는 전력 시스템과 폐열 활용의 열에너지 시스템이 함께 고려된 마이크로그리드 최적운영 모델을 수립하고 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하고자 한다.
최근 유가인상, 운임하락, 온실가스규제 등의 복합적인 요인으로 선박의 운항 효율 관리를 위한 직 간접적인 방법이 개발되고 있으며, 실제로 이를 지원하는 시스템의 탑재사례가 늘고 있다. 본 논문에서는 이러한 경제운항지원시스템들 중에서 실시간 기상정보와 그에 기초한 선박의 부가저항을 고려한 최적의 추천경로를 제공하는 최적 항로 지원 시스템에 대해 기술하고자 한다. 본 시스템은 주어진 ETA (Estimated Time of Arrival) 범위 내에서, 기상예보를 바탕으로 연비관점에서의 최적의 경로 및 엔진출력을 제안하며, 추천경로 및 실제운항경로 사이의 효율비교와 함께 항해정보분석까지 가능한 것을 특징으로 한다. 이러한 시스템은 선박의 연료절감과 함께 운항경로 전반에 대한 포괄적인 이해에 도움을 줄 것으로 기대한다.
현재 국내 에너지 설비의 안전에 대한 관심이 고조되면서 안전 관련 기술(수명, 정비, 사고 관련 모든 기술)의 개발, 도입이 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 많은 경우 기반기술 연구에 집중되어 있어 이를 융/복합하여 현장에 활용할 수 있는 응용기술 개발이 요구되고 있다. 에너지 플랜트 설비(발전, 석유화학 및 정유 플랜트 등)의 최적 안전 관리를 위해서는 설비의 위험도(risk)에 근거한 관리가 가장 이상적이며, 이를 위해서는 기준이 될 수 있는 위험도 기반 검사(risk-based inspection, RBI) 가이드라인과 사용자가 쉽고 효율적으로 위험도를 관리할 수 있는 도구 즉 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 위험도 기반 검사 가이드라인과 IT(information technology) 기술을 융/복합하여 사용자가 쉽고 효율적으로 사용할 수 있는 GUI(graphic user interface) 기반의 위험도 기반 설비 관리 시스템을 연구 개발 하였다.
우리는 국가 경쟁력의 한 분야인 사업관리에 있어 계획, 수행, 성과관리, 개선에 최적의 프로세스 보유가 요구된다. 그러나 Project관리체계의 현 실태는 일정관리, 범위관리, 비용관리에 초점을 맞춘 일정관리체계, WBS(Work Breakdown Structure) 및 OBS(Organizational Breakdown Structure)관리, 비용관리체계의 부분 통합 혹은 서로의 연계 정도이다. 본 연구는 최적의 사업관리를 위하여 계약관리에 체계공학을 연계하여 계약 전에 WBS, IMP/IMS(Integrated Master Plan)/(Integratcd Master Schedule), TPM(Technical Performance Measurement) 등의 SEP(Systems Engineering Plan)와 계약 후의 이행을 검증 할 수 있는 과정의 Guideline을 제시하고, IEEE 1220, ANSI/EIA 632 순기 의거 개념설계부터 통합시험에 이르는 체계공학 순기에 따른 비용예측이 가능한 USC(University of Southern CalIfornia) 대학의 COSYSMO (Constructive Systems Engineering Cost ModeI)를 소개하고 적용 가능성을 고찰하며, Project의 전순기에 걸쳐 TPM 혹은 Quality를 비용과 일정에 통합하여 관리하는 PBEV(Performance Based Earned Value)모델을 소개하고 적용 가능성을 제시한다. Project 관리에 있어 System 차원을 강조한 SE(Systems Engineering), 비용예측의 CM(Cost Management), 성과관리를 위한 EVM(Earned Value Management)의 통합은 사업 관리에 역량을 강화하며 경쟁력을 향상 시킬 수 있는 적절한 접근으로 사료된다.
2002년 현재 서울시는 99.99%에 이르는 높은 상수도 보급율에 비하여 유수율은 선진국의 수준에 이르지 못하고 있는 실정이다. 이는 정수장에서 배수지까지 연결되는 송수관과 배수지에서 각 가정으로 보낼 때 사용되는 배급수관에서의 누수 발생이 주 원인이며, 이는 곧 체계적인 관망 설계 및 운영이 미흡하기 때문인 것으로 지적되고 있다. 상수관로의 누수현상을 해결하고 효과적인 관리를 위한 근본적인 대책으로 노후관로의 교체가 필요하게 된다. 또한 노후관망 교체 등 유사시에 안정적인 상수의 공급을 위해 배수지간을 연결하는 대안 관로를 둘 필요가 있으며, 이러한 관망의 경로를 적절하게 설계해야 하는 것도 주요한 상수 공급 문제 중의 하나이다. 2000년 서울시 수도 정비 기본 계획의 관망 정비계획에 따르면 배수관리를 원활하게 하고 누수를 효율적으로 탐지·방지하기 위한 가장 이상적인 관망구성은 배수지 중심의 블록 시스템으로 보고 있다. 이와 같은 문제점들을 기반으로 하여, 본 연구는 GIS를 이용하여 효과적으로 노후관망을 관리하고, 대안 관망경로를 구축하는 시스템을 제안하였다. 본 연구에서는 배수지를 중심으로 한 블록 단위기반의 관망 노후도를 체계적으로 분석하는 시스템과 함께, 유사시를 대비한 최단/최적의 대안 경로를 산출하는 시스템을 구현하여 이를 서울 일부지역에 적용하여 그 유용성을 점검하였다. 상수도 관망의 설치 계획은 상수도 시설의 규모의 확장과 시설계량에 있어 대규모의 비용과 시간이 요구되는 특성을 가지고 있기 때문에 시설투자에 있어 정확한 예측과 분석을 통해 이루어져야 한다. 본 연구에서는 이러한 예측과 분석의 의사결정을 지원할 수 있는 상수도 배수 블록 노후도 관리 시스템과 최단/최적 연결 경로 산출 시스템을 구현해 봄으로써 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 상수도의 관망 노후도의 분석을 화면상에서 다양한 요소별로 하게 함으로써 넓은 공간에서의 관망의 관리를 효과적으로 할 수 있게 해준다. 2. 또한 이와 함께 대안 관망들을 사용자가 직접 대화식으로 빠르게 설계하고 이들의 경로와 공사비용 등을 산출해 봄으로써, 후보 최적 경로들을 공간적, 정량적으로 비교하는 것이 용이하다.
본 논문에서는 전력망 연계형 마이크로그리드의 분산에너지자원을 위한 에너지관리시스템의 구조에 대해 서술한다. 전력망 연계형 마이크로그리드의 분산에너지자원 에너지관리시스템은 분산에너지자원들의 상태나 시간대별 차등요금제와 같은 마이크로그리드 내외의 각종 정보들을 다양한 프로토콜들을 통해 수집한다. 에너지관리시스템은 수집한 정보들을 바탕으로 예측과 최적화 계산을 수행하고, 전기요금 절감이라는 마이크로그리드 최적운영 목표를 달성할 수 있도록 분산에너지자원들의 운전 스케줄을 도출한다. 최적운영 달성을 위하여 에너지관리시스템은 내부적으로 효과적 스케줄 도출을 위한 알고리즘을 포함하고 있어야하며, 도출한 스케줄을 외부의 분산에너지자원에 전달할 수 있는 프로토콜을 갖추어야 한다. 예측 과정에서 발생하는 실제와의 오차를 줄이기 위하여 에너지관리시스템은 rolling horizon controller로 작동한다. 도출된 운전 스케줄은 국제표준프로토콜을 통하여 실시간으로 분산에너지자원에 전달되어 마이크로그리드 최적운영을 가능하도록 한다.
댐·보 운영은 과거부터 많은 양의 데이터를 근간으로 분석 및 의사결정을 진행하였으나, 자연 현상의 복잡성 및 다양한 영향 관계로 인해 기술개발은 답보 상태에 머물러 있다. 또한 댐·보 운영의 기술개발은 개별적인 일부 요소기술에 국한되어 있는 실정으로 댐·보 운영의 전체 의사결정체계에 대한 미래의 방향성에 대한 전략이 부재한 상황이다. 이에 기후변화, 물관리일원화, 환경대응용수의 활용, 복합적 제약사항 도출 등 최적 댐·보 운영을 위한 의사결정지원 고도화에 대한 사회적 니즈가 증가를 반영하고, 기존의 재래적 의사결정지원 시스템 및 홍수분석기술에서 탈피하여 AI, Big Data 등 혁신 기술적용 및 최신기술 트렌드를 반영한 미래 물관리 로드맵의 제시가 필요한 상황이다. 본 연구의 목적은 홍수기 댐운영을 위해 기존 반복 분석하는 일련의 절차 자동화와 운영자의 경험에 따라 달라지는 운영방법의 일반화를 위한 AI의 도입에 있다. 기존 홍수분석체계를 살펴보면 저수지 홍수분석, 저수지 수위계산, 방류량 결정, 분석결과와 제약사항의 비교 같은 일련의 절차에 대해서 합리적인 결과가 도출될 때까지 반복 분석을 수행하여야 한다. 분석모형간 연계와 재래적 방법의 자동화를 도입하면 홍수분석에 소요되는 시간을 줄일 수 있어, 사전에 대비할 수 있는 시간을 추가적으로 확보할 수 있게 된다. 또한 홍수기 댐운영 방법이 운영자의 경험에 의존하다 보니 운영자마다 다른 운영방법을 도출하게 되는데, 과거사례의 최적 운영방안을 학습시킨 AI를 도입하게 되면 일관성있는 최적 댐운영이 가능할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 홍수분석 절차의 자동화, DB 및 통계모형 구축, 분석결과 및 제약사항의 직관적인 표출화, AI 도입을 통한 운영방안의 일반화 등 기존 재래기술의 개선을 통해 최적 댐운영 의사결정지원시스템의 고도화를 추진하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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