• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.920-926
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• 2014

본 연구에서는 지하굴착공사에서 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 기법에 관하여 역해석 알고리즘을 이용하여 현장시공사례에 적용하고 그 타당성을 검증하고자 한다. 이를 위해 IT 분야의 정보 처리 지식이 필요하고 전공융합의 필요성이 대두되어 건설 분야에 알고리즘의 적용을 시도하고자 한다. 본 연구의 기법에서 예측변위형상도는 굴착시공 시 연속벽체에 작용하는 토압과 연관이 있으며 이는 앵커 제거 후 시공하는 연속벽체의 안정성에 영향을 미치기 때문에 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 것은 아주 중요한 문제이다. 본 연구에서는 이를 위해 3곳의 지하연속벽을 사용한 현장에 반복적 역해석 알고리즘 기법을 세 단계로 적용하여 최종굴착 시 계측변위와 비교하였다. 그 결과 계측치와의 변위형상도가 잘 일치하고 있어 본 연구의 해석기법에 대한 타당성이 있음을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.802-803
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• 2008

본 연구에서는 변압기의 권선간 전계 및 절연안전율 예측알고리즘을 개발하였으며, 이를 활용하여 극초고압 변압기의 절연구조개선 연구를 수행하였다. 개발된 알고리즘을 사용하면 한 번의 기본모델의 수치해석 결과만을 이용하여 다양한 권선간 거리 및 고체절연물의 개수 변화에 따른 전계 및 절연안전율의 예측이 가능하다. 본 알고리즘을 극초고압 변압기 주권선부 개선에 적용시킨 결과, 권선간 고체 절연물 개수를 조절하면 절연신뢰성 저하없이 주권선부 거리를 단축시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 본 예측 알고리즘의 활용가능성을 검증하고자 개선 모델의 절연안전율을 수치해석적 방법으로 계산하여 이를 예측 결과와 비교하였다. 그 결과, 본 예측 알고리즘으로 계산된 결과는 수치해석적 방법에 의한 결과에 비해 약 $1{\sim}2%$ 정도의 작은 차이가 발생하는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구를 통하여 개발된 전계분포 및 절연안전율 예측기법을 실제 설계에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권11호
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• pp.165-170
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• 2013

2차원 영상으로부터 3차원 모델을 형성할 때, 계산량을 줄이거나 비선형 알고리즘의 초기화를 위해서 선형 알고리즘이 종종 사용된다. 하지만 기존의 선형 알고리즘은 표면적으로는 선형구조의 형태를 갖지만, 실제적으로는 SVD (Singular Value Decomposition)을 사용하여 문제를 풀어야 하는데, 이 SVD 역시 초기화를 필요로 하는 수치해석 알고리즘을 통해 구현된다. 또한 SVD 분해를 사용하는 형태의 해는 닫힌 형태의 해 보다 분석이 어렵다. 이러한 기존 방법의 사용이 불편한 수치해석적인 알고리즘을 피하고, 해의 분석이 편리하도록 본 논문에서는 닫힌 형태의 해석적인 해를 제공하는 편리한 선형방법을 제안한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1055-1062
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• 2012

본 논문에서는 액체로켓엔진의 추력제어 알고리즘 설계를 위한 선행 연구로서, 추력제어밸브에 대한 수학적 모델 및 제어 알고리즘 연구결과를 정리하였다. 개발된 수학적 모델을 이용하여 추력제어 모사시스템 해석을 수행하였으며 해석결과와 실험결과가 일치함을 보임으로써 수학적 모델의 타당성을 검증하였다. 추력제어 모사시스템에 대한 해석 및 실험을 통해 액체로켓엔진의 추력제어 알고리즘 개발을 위한 기초 데이터를 획득하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.112-115
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• 2012

현재 전 세계적으로 물 부족 현상이 대두되는 가운데 그 양상은 더욱 심해지고 있다. 이러한 물 부족 현상의 악화됨에 따라 수자원 관리의 중요성이 부각되고 있다. 효율적인 수자원의 관리를 위해서는 근본적으로 물 순환 과정인 수문현상의 이해가 필요하다. 수문현상은 증발산, 강우, 침투, 유출 등의 일련의 과정을 말하는 것으로 이를 해석하기 위해서는 많은 수문 인자들의 정확한 관측이 필요하다. 특히 지표와 대기간의 에너지 및 물의 교환에 대한 중요한 요소인 토양수분은 수문현상의 해석을 위해 필수적인 인자이다. 따라서 수문현상의 정확한 해석을 위해서는 토양수분의 관측이 필요하며, 이에 대한 많은 관측이 이루어져 왔다. 최근에는 원격탐사의 기술의 발달로 토양수분의 관측에 대해 시공간적인 장점을 가지는 인공위성을 이용하고 있다. 토양수분관측에 있어서 많은 위성들이 이용되고 있으나 대다수의 경우 발사시점이 오래되었으며, 현재 2009년 ESA (European Space Agency) 의 지구관측 미션의 일환으로 발사된 SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) 가 이용기간이 남아있다. 단, SMOS는 한국을 포함한 동아시아 및 유럽지역에 대해 RFI (Radio Frequency Interference) 의 전파방해로 우리나라의 경우 토양수분 Product의 직접적인 이용이 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 SMOS의 Product인 밝기온도를 이용하여 복원알고리즘을 통해 토양수분을 복원하였다. 또한 복원된 알고리즘의 정확성을 평가하기 위해 한반도의 지점관측된 토양수분 데이터를 이용하여 본 알고리즘을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.119-128
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• 2020

본 연구에서는 구조물 유지관리에서의 정확한 미세먼지 농도 계측을 위한 새로운 알고리즘을 제안하고 검증한다. 기존 광산란법 미세먼지 측정기의 측정 오차를 보완하기 위해 초음파 다중 산란 알고리즘을 제안하였으며, 산란자의 배치와 산란 반경을 구현하기 위해 표준입자 및 실제 미세먼지의 SEM 촬영을 진행하였다, 초음파 다중 산란 이론식을 통해 초음파 신호의 주파수별 감쇠율과 산란 반경으로 미세먼지의 개수밀도를 나타내는 알고리즘을 도출하였고, 이론식과 수치해석을 통해 총 12가지의 미세먼지 형상에 대한 산란 반경을 도출하였다. 유한차분법을 기반으로 다중 산란 이론을 적용한 2-D 시간 이력 해석을 통하여 알고리즘을 검증하였으며, 신호 해석을 위한 신호 처리 기법을 나타내었다. 결과, 산란 반경에 해당하는 알고리즘의 오차는 개수밀도 단위 최소 19(1%), 최대 3455(52%)로 계산되었다. 산란반경 외에 실제 미세먼지 형상에 대한 부피를 반영하여야 하는 추후 연구가 필요함을 토의하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.279-282
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• 2009

본 논문에서는 행렬응축기법 및 부구조기법을 이용하여 가변형 입체 복합 공간 구조물을 효율적으로 해석할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 최근 구조공학의 발전과 더불어 다양한 사회적 경제적 요구에 의해 가변형 입체 복합 공간 구조물에 대한 연구가 진행되고 있다. 가변형 입체 복합 공간 구조물은 많은 구조부재가 필요 하며, 부재 수가 많아짐에 따라 각 절점이 가지는 자유도수가 크게 증가하여 초기 해석 과정에서 많은 시간이 요구된다. 또한 구조물이 변경되는 경우에는 변경되는 부분의 강성의 변화에 따라 전체 구조물의 강성이 변경되므로 이에 따른 전체 구조물의 재해석 과정이 필요하다. 이러한 점에서 구조물의 자유도수를 줄여주는 행렬응축기법과 반복적인 해석과정을 줄여주는 부구조기법은 가변형 입체 복합 공간구조물을 효율적으로 해석 할 수 있는 방법이 될 수 있다. 본 논문에서는 행렬응축기법과 부구조기법을 이용하여 가변형 입체 복합 공간 구조물을 효율적으로 해석할 수 있는 해석기법을 제안하고, 이를 토대로 구체적인 알고리즘을 작성하였다. 또한 알고리즘을 구체화시켜 가변형 입체 복합 공간 구조시스템에 적합한 구조해석 프로그램을 개발하여 예제 구조물에 대하여 구조해석을 수행하였으며, 구조해석 결과를 상용프로 그램의 구조해석 결과와 비교하여 해석기법에 대한 정확성 및 효율성을 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.13-20
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• 2024

본 논문에서는 유동체를 해석할 수 있는 수치해석기법 중 하나인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)의 병렬해석 알고리즘이 소개된다. 무요소법(meshless method)의 SPH는 연속체 거동을 입자기반으로 표현하기 때문에 컴퓨팅하는데 높은 자원을 요구한다. 그래서 병렬해석 알고리즘은 SPH 시뮬레이션에서 필수적으로 고려되어야 한다. 계산영역을 일정한 간격으로 분할시켜 독립적으로 해석하는 영역분할 알고리즘은 병렬해석 알고리즘 중에 가장 대표적인 방법이다. 그리고 그 중 Cartesian 좌표계의 영역분할 방법은 입자들의 좌표를 빠르고 편리하게 검색할 수 있는 장점이 있어, DEM(Discrete Element Method)이나 MD(Molecular Dynamics)에서 대중적으로 사용되고 있다. 그러나 SPH의 경우 입자들이 smoothing 길이 이내의 주위 입자 정보가 필요하기 때문에 분할 영역 간의 입자정보 공유가 중요하다. 그리고 이에 따른 CPU의 로드밸런스가 중요하다. 본 연구에서는 직교 영역분할의 크기를 동적으로 미소화 시켜 잉여 CPU가 발생하지 않도록 하는 높은 병렬효율성의 알고리즘이 제안되었다. 그리고 수치해석 모델을 통하여 효율성을 검증하였다. 유동체 모델에 대해 총 30 CPU까지 제안된 방법의 병렬효율성을 검토하였고, 28개의 물리적 코어 수까지 90%의 병렬효율성을 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.237-247
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• 2001

강상판교는 부재수가 많고 구조적 거동이 복잡하여 재래적인 단일수준 (CSL) 알고리즘을 이용하여 최적화하는 것이 매우 어렵기 때문에 본 연구에서는 강상판교를 효율적으로 최적화하기 위해 다단계 최적설계 (MLDS) 알고리즘이 제안되었다. 강상판교를 주형과 강상판으로 나누기 위해 등위법이 사용되었고, 시스템 최적화를 위하여 설계 변수를 줄이는 분해법이 사용되었다. 효율적인 최적설계를 위해 다단계 최적설계 알고리즘은 제약조건 소거기법(Constraint Deletion)과 응력 재해석 같은 근사화 기법을 도입하였다. 변위해석을 위한 제약조건 소거기법은 교량의 최적화에 효율적인 것으로 검증되었고, 제안된 응력 재해석 기법 또한 설계민감도 해석을 필요로 하지 않으므로 매우 효율적이다. MLDS 알고리즘의 적용성과 강건성은 다양한 수치예제를 사용하여 기존의 단일수준 알고리즘과 비교하였다.