개미 집단 시스템은 조합 최적화 문제를 해결하기 위한 메타 휴리스틱 탐색 방법으로, 그리디 탐색뿐만 아니라 긍정적 피드백을 사용한 모집단에 근거한 접근법으로 순회 판매원 문제를 풀기 위해 처음으로 제안되었다. 본 논문에서는 이전 전역 최적 경로와 현재 전역 최적 경로의 중복 간선을 고려한 탐색 방법을 제안하였다. 이 방법은 이전전역 최적 경로와 현재 전역 최적 경로에서의 중복 간선은 최적 경로로 구성될 가능성이 높다고 판단하고, 해당 중복 간선에 대해 페로몬을 강화시켜 최적 경로를 구성할 확률을 높이게 하였다. 그리고, 실험을 통해 ACS-3-opt 알고리즘, ACS-Subpath 알고리즘, ACS-Iter 알고리즘에 비해 최적 경로 탐색 및 평균 최적 경로 탐색의 성능이 우수함을 보여 주었다.
개미 알고리즘은 조합 최적화 문제를 해결하기 위한 메타 휴리스틱 탐색 방법으로, 그리디 탐색뿐만 아니라 긍정적 피드백을 사용한 모집단에 근거한 접근법으로 순회 판매원 문제를 풀기 위해 처음으로 제안되었다. 본 논문은 개선된 $AS_{rank}$ 알고리즘을 제안한다. 기존 $AS_{rank}$ 알고리즘은 최적 경로로 구성될 가능성이 높은 경로에 대해서만 페로몬 갱신을 수행하고 최적 경로를 구성할 가능성이 낮은 경로에 대해서는 전혀 고려하지 않는다. 이것을 고려해 본 논문에서는 최적 경로로 구성될 가능성이 낮은 경로(에이전트들이 구성한 경로 중 최악 경로)에 대해 페로몬을 증발시켜 다음 탐색 과정에서 해당 경로 탐색을 줄이고자 하였다. 이를 통해 다음 사이클에서 에이전트들이 해당 간선의 선택 확률을 줄여줌으로써 기존 ACS 알고리즘에 비해 평균 탐색 시간과 평균 반복 횟수를 줄일 수 있음을 보여준다.
점착성 유사는 응집 현상을 겪는 유사로, 응집 현상(Flocculation Process)는 응집 과정(Aggregation Process)와 파괴 과정(Breakup Process)의 경쟁으로 이루어진다고 여겨진다. 응집 현상을 통해 점착성 유사는 물과 점착성을 띠는 작은 입자들의 덩어리인 플럭(Floc)을 형성하여 흐름 내에서는 대부분이 플럭의 형태로 이동한다. 점착성 유사의 응집 모형 중 하나인 플럭 성장모형(Floc Growth Model, FGM)은 상미분 방정식으로 시간에 따른 플럭의 크기를 계산하는 모형이다. 응집과 파괴의 평형 상태에서 평균 입경을 얻는다. 이러한 FGM은 낮은 수치 계산 비용으로 합리적인 계산 결과를 얻을 수 있으며, 유사 이동 모형 혹은 흐름 모형과의 결합이 수월한 장점을 가진다. 또한, 닫힌 계(Closed System)에서 질량이 보존되는 특징이 있다. 반면, 결정론적인 특성을 띠면서 특정 플럭 크기만을 계산하기 때문에 점착성 유사의 입도 분포에 대한 정보를 얻을 수 없다. 결정론적 특성을 띠는 FGM에 추계학적 방법을 적용함으로써 특정 확률 분포형을 가지는 플럭의 입도 분포를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 기 개발된 추계학적 FGM과 유사 이동 모형의 결합을 통해 변화하는 유수동역학적 조건에서 플럭의 입도 분포를 산정하고자 한다. 이전의 많은 실험실 실험 결과들은 부유가 발생한 상태를 유지하면서 수행되는 것으로, 특정 난류 특성(난류 소산 매개변수)와 특정 유사 농도 조건에서의 입도 분포를 얻는다. 그러나 하구부 및 하천의 하류는 조류의 영향을 받는 구간으로, 점착성 유사의 특성을 분석하기 위해서는 변화하는 유수동역학적 특성에 관한 고려가 필수적이라 할 수 있다. 결합된 점착성 유사 입도 분포 모형은 플럭의 침강과 재부유를 고려할 수 있는 특징을 가지며, 실측자료와의 비교를 통해 입도 분포를 합리적으로 모의하는 것으로 나타난다. 본 연구에서 개발된 점착성 유사 입도 분포 모형은 나아가 비점착성 유사의 입도 분포 모형과의 결합을 통해 두 종류의 유사가 혼재하는 구간에서도 합리적인 입도분포와 유사의 이동을 모의할 수 있을 것으로 예측된다.
우리나라 유아들이 비소에 노출된 경우의 인체위해성에 대한 상관관계 연구가 미비한 실정이다. 본 연구는 우리나라 광신인근 지역에서 생산된 백미의 섭취를 통한 비소의 노출을 유아기(1-6세)와 타 연령군으로 나누어 평가하고 해당 연령군의 인체위해성 평가를 확률적 접근법을 이용해 실시하였다. 우리나라 광산인근 지역에서 생산된 백미 섭취를 통한 D아기의 비소 노출량은 체중을 기준으로 했을 때 타 연령군에 비해 높게 나타났다. 피부암에 대한 초과발암위해의 경우 1-2세 군과 3-6세 군의 50% percentile값이 각각 만명 당 1.76명과 3.16명으로 나타났다. 어린이와 같은 아만성기간 동안의 비소 노출에 대한 비발암 기준 참고치(0.005 mg/lg/day)를 적용한 결과 비발암위해도의 평균값 뿐 아니라 고섭취군을 나타내는 95% percentile 값 또한 규제수치인 1.0 이하로 나타났다.
만성으로 비소에 노출될 경우 암을 비롯하여 인체에 심각한 악영향이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 우리나라의 광신인근에서 재배된 벼의 백미시료 300점에 함유된 총 비소를 분석하고, 이 백미 시료만을 섭취했을 경우의 인체위험도를 확률적 접근법을 이용하여 평가하였다. 300점의 백미에 함유된 총 비소의 함량은 0.09 mg/kg으로 lognormal 분포형태를 나타내었다. 우리나라 전체인구와 성별로 나눠 이 백미시료만을 섭취했을 경우 1일 총비소 노출량을 평가하였으며, EPA의 발암력과 기준참고치를 그거로 발암위해와 비발암위해를 정량화하였다. 광산인근 백미 섭취를 통한 발암위해의 평균은 만명기준 남성 2.16명, 여성 1.83에서 1.0 이하로 나타났다. 광산인근 백미만을 섭취하는 경우 전체 인근의 10% 미만이 비발암위해를 보이는 것으로 나타났다. 그러나, 이는 우리나라 광산인근에서 재배된 300점 백미시료에 대한 자료를 근거로 도출된 결과로서 우리나라 모든 광신인근 지역의 백미를 대표할 수 없는 한계가 존재한다.
본 연구는 국가산림자원조사(NFI) 고정표본점 자료를 기반으로 우리나라에 분포하는 강원지방소나무와 중부지방소나무의 진계생장 추정식을 개발하기 위한 목적으로 수행되었다. 이를 위해 5년 동안의 진계생장량을 파악할 수 있는 정보를 제공하는 제5차 및 제6차 NFI의 동일 표본점 자료를 활용하였다. 진계생장 추정식 개발을 위한 2단계 접근법에 따라 첫 번째 단계에서는 진계생장 발생확률을 추정하기 위해 로지스틱 회귀모형을 이용하여 분석을 수행하였으며, 두 번째 단계에서는 진계생장이 발생한 표본점만을 대상으로 회귀식을 이용하여 진계생장량을 추정하였다. 또한 최적 모형의 선정은 회귀계수가 추정된 후보모형에 대해 모형의 평균편의(MD), 모형의 정도(SDD), 그리고 모형의 표준오차(SED)의 3가지 평가통계량을 분석한 결과에 근거하여 도출하였다. 그 결과 진계확률 추정식은 진계가 발생하지 않은 표본점 수에 기반한 로지스틱 회귀모형(모형 VI)이 선정되었고, 진계생장량 추정식에는 수종구성(SC) 변수를 포함한 지수함수식(모형 VII)이 최적모형으로 분석되었다. 이상과 같이 개발된 진계생장 추정식은 다양한 임분조건에 대해 추정능력을 평가하였으며, 적합도나 활용적인 측면에서 문제가 없는 것으로 평가되었다.
오늘날의 도시공원은 도시자연경관 보호, 도시민의 건강 휴양 및 정서생활 향상 등의 본원적 역할뿐만 아니라, 이론적으로는 도시의 공간구조를 재조정하는 도시시스템으로써의 역할을 기대한다. 본 연구는 도시시스템으로써의 도시공원의 역할이 이론뿐만 아니라, 과연 현실에서 실증적으로 작동하고 있는지를 계량적으로 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 본 연구에서는 도시공원으로 인해 야기되는 젠트리피케이션 현상을 도시공원이 도시공간구조를 변화시키는 과정이라 여기고, 젠트리피케이션 지수를 통해 도시공원 조성과 도시공간구조 변화와의 관계를 실증적 계량적으로 분석하였다. 실증분석의 대상은 '서울숲'이 위치한 성동구이다. 서울숲은 서울을 대표하는 초대형 도시공원으로, 2005년 개장 이후 주변 지역에 젠트리피케이션 현상이 발생하고 있으며, 이에 따라 성동구의 도시공간구조가 변화하였을 것으로 예상된다. 분석 방법으로는 젠트리피케이션 지수 및 도시공원 접급성 지수를 조작적으로 정의하고 도시공원 조성 전과 후의 젠트리피케이션 지수의 변화, 그리고 젠트리피케이션 지수와 도시공원 접근성 지수와의 관계를 분석하였다. 자료는 서울숲이 위치한 성동구 지역의 491개 집계구의 2000년, 2005년, 2010년 통계자료를 이용하였으며, 분석 방법으로는 이중차분법과 선형확률모형을 실시하였다. 분석 결과, 서울숲의 조성으로 인해 성동구의 젠트리피케이션 지수의 분포양상 및 방향성이 역전되었으며, 도시공원과의 접근성이 향상될수록 젠트리피케이션 현상은 크게 나타났다. 결론적으로, 도시공원은 젠트리피케이션을 야기시키고 있으며, 도시공원으로 인한 젠트리피케이션은 도시공간구조를 변화시키는 동인이자 결과로 나타났다. 도시공원은 도시시스템의 일부로써 도시의 공간구조 및 형태를 만드는데 큰 영향을 끼치고 있음이 확인되었다. 본 연구의 의의는 인프라스트럭처로써의 도시공원, 또는 도시의 시스템 등 이론적으로 거론되던 도시공원의 역할들을 실제 사례와 자료를 가지고 실증적 계량적으로 분석했다는데 있다.
지난 10년간, 복원력 상실로 인한 어선의 해양 사고는 지속해 증가하고 있다. 특히, 소형선박 사고의 대부분은 갑작스러운 바람이 주요 원인으로 지목되었다. 바람에 의한 소형선박의 갑작스러운 사고를 예방하기 위해서는 체계적인 분석기법 개발이 필요한 실정이다. 본 연구는 확률론적 극값 추정법을 기반으로 선박의 운동성능에 바람이 미치는 영향을 평가하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 운동 해석, 극값 추출, 운동 특성 분석 등의 연구를 수행하였다. 운동 해석은 Sea State 5의 파랑에서 파도, 파도와 균일 바람, 파도와 NPD풍속 모델 바람이 작용하는 3가지 조건을 적용하였다. 극값 추출은 Hysteresis 필터링 및 Peak-Valley 필터링 기법을 적용하였다. 추출된 극값을 이용하여 적합도 시험(Goodness of Fit Test)을 4가지 분포함수에 대해 수행하여 극값을 가장 잘 표현하는 최적의 분포함수를 선정하였다. 어선의 운동 특성은 3가지 주기 운동에 대하여 (Heave, Roll, Pitch)에 평가 후, 결과를 비교하였다. 선박의 운동성능 해석은 상용 솔버인 ANSYS-AQWA를 이용하였다.
현재 국내 표준열차하중은 일반철도와 고속철도로 나뉘어져 있으며, 일반철도의 경우 미국의 표준열차하중 혹은 과거 일본의 K하중을 기반으로 하는 L22, 고속철도의 경우 Eurocode의 LM71를 기반으로 하는 HL25 하중 모델을 적용하고 있다. 표준열차하중의 구조물 설계의 출발점이 되는 것으로 매우 중요한데 반하여 국내에서는 표준열차하중 개발과 관련한 연구가 진행된 바가 전무한 상황이다. 반면, 유럽과 일본에서는 선진 설계법 도입과 병행하여 합리적 표준열차하중에 대한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 최근 유럽에서는 새로운 표준열차하중인 LM2000 모델 개발 시 결정론적, 확률론적, 비용효과 분석 등 종합적이고 합리적인 방법에 의해 표준열차하중을 개발한 사례가 있다. 본 논문에서는 국내 표준열차하중 개발을 위한 단계적 접근 중 하나로서 결정론적 분석에 의한 표준열차하중 결정 과정을 분석하였다. 현재 국내 운행 중인 실열차를 기반으로 교량 단면력에 대한 여유도를 평가하여 합리적인 표준열차하중을 제시하고자 하였다.
최근 양자컴퓨터의 개발과 더불어 양자역학의 특성을 응용한 양자기반 탐색기법의 개발과 공학 문제에의 적용은 매우 흥미로운 연구주제 중 하나로 부각되고 있다. 이 알고리즘은 기본적으로 0과 1이 중첩되어진 양자비트를 이용하여 정보가 저장되고, 양자게이트 연산을 통해 해에 접근하게 된다. 이 과정에서 알고리즘은 탐사와 개척 두 가지 탐색 특성간의 균형이 자연스럽게 유지되며, 진화정보가 계속 누적된다는 장점으로 기존의 탐색법과 차별되어 새로운 알고리즘으로 평가되었다. 본 연구에서는 이와 같은 양자기반 진화알고리즘을 평면 트러스의 구조최적화에 적용하여 최소중량설계 기법을 제안하였다. 최적화 수리모형에서 비용함수는 최소중량이며, 제약함수는 변위와 응력에 관한 함수로 구성하였다. 진화정보의 누적과 수렴 과정을 알아보기 위해서 10부재 평면 트러스와 17부재 평면트러스 예제를 수치예제로 채택하여 결과를 분석하였다. 수치예제의 구조최적설계 결과에서 볼 때, 기존의 고전적 탐색기법의 연구결과와 비교해서 더 나은 최소중량 설계의 결과를 얻을 수 있었으며, 진화정보의 누적된 결과로 해의 정밀도를 관찰할 수 있었다. 또한 누적된 진화정보인 양자비트의 확률적 표현은 종료시점을 쉽게 판단할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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