• 제목/요약/키워드: Design and analysis

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이진 분류문제에서의 딥러닝 알고리즘의 활용 가능성 평가 (Feasibility of Deep Learning Algorithms for Binary Classification Problems)

  • 김기태;이보미;김종우
    • 지능정보연구
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    • 제23권1호
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    • pp.95-108
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    • 2017
  • 최근 알파고의 등장으로 딥러닝 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 딥러닝은 향후 미래의 핵심 기술이 되어 일상생활의 많은 부분을 개선할 것이라는 기대를 받고 있지만, 주요한 성과들이 이미지 인식과 자연어처리 등에 국한되어 있고 전통적인 비즈니스 애널리틱스 문제에의 활용은 미비한 실정이다. 실제로 딥러닝 기술은 Convolutional Neural Network(CNN), Recurrent Neural Network(RNN), Deep Boltzmann Machine (DBM) 등 알고리즘들의 선택, Dropout 기법의 활용여부, 활성 함수의 선정 등 다양한 네트워크 설계 이슈들을 가지고 있다. 따라서 비즈니스 문제에서의 딥러닝 알고리즘 활용은 아직 탐구가 필요한 영역으로 남아있으며, 특히 딥러닝을 현실에 적용했을 때 발생할 수 있는 여러 가지 문제들은 미지수이다. 이에 따라 본 연구에서는 다이렉트 마케팅 응답모델, 고객이탈분석, 대출 위험 분석 등의 주요한 분류 문제인 이진분류에 딥러닝을 적용할 수 있을 것인지 그 가능성을 실험을 통해 확인하였다. 실험에는 어느 포르투갈 은행의 텔레마케팅 응답여부에 대한 데이터 집합을 사용하였으며, 전통적인 인공신경망인 Multi-Layer Perceptron, 딥러닝 알고리즘인 CNN과 RNN을 변형한 Long Short-Term Memory, 딥러닝 모형에 많이 활용되는 Dropout 기법 등을 이진 분류 문제에 활용했을 때의 성능을 비교하였다. 실험을 수행한 결과 CNN 알고리즘은 비즈니스 데이터의 이진분류 문제에서도 MLP 모형에 비해 향상된 성능을 보였다. 또한 MLP와 CNN 모두 Dropout을 적용한 모형이 적용하지 않은 모형보다 더 좋은 분류 성능을 보여줌에 따라, Dropout을 적용한 CNN 알고리즘이 이진분류 문제에도 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

그린기술 채택에의 디지털 지식풍부성의 역할: 디지털 옵션 이론 관점에서 (The Role of Digital Knowledge Richness in Green Technology Adoption: A Digital Option Theory Perspective)

  • 유호선;이남연;권오병
    • 한국정보시스템학회지:정보시스템연구
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    • 제24권2호
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    • pp.23-52
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    • 2015
  • 연구 목적 본 연구의 목적은 그린 기술의 채택 현상을 디지털 지식의 제공 여부로 이해하는 것이다. UTAUT2를 이론적 기반으로 하되 디지털 옵션 이론과 결합하였다. 특히 일반적인 UTAUT2 관련 연구들이 IT자체에 대한 수용 현상을 설명하기 위해 사용된 것과는 달리 본 연구에서는 IT의 산물인 디지털지식이 그린 기술이라는 대상을 채택하는데 긍정적인 영향을 주는지에 대해서 초점을 두었다. 연구설계/방법론/접근법 UTAUT2를 근거로 하되 그린 기술의 채택 현상을 설명하는데 유용한 요인들을 파악하기 위하여 내용분석을 실시하였다. 그 결과로 본 연구에서는 그린기술을 위한 수정된 UTAUT2 모형을 개발하였으며 그에 맞는 36개의 설문 문항을 개발하였다. 각 문항의 측정은 리커트 7점 척도를 채택하였다. 한 기관의 패널 자료로부터 총402명의 유효한 설문을 획득하였다. 사전 검증을 마치고 획득한 설문결과를 PLS 2.0M3와 SPSS 20.0을 이용하여 분석하였으며 가설검증을 위해 구조방정식 분석을 수행하였다. 결과 통계분석 결과 개발된 UTAUT2 수정 모형은 수요자들의 그린기술 채택 현상을 적절히 설명하는 것으로 실증분석 결과 나타났다. 사회적 영향은 전통적인 UTAUT나 UTAUT2에서 사용하는 효용가치나 쾌락가치보다 그린기술의 채택하는 맥락 하에서의 수용 행위를 더 잘 설명하고 있었다. 또한 디지털 지식과 그린기술의 채택, 즉 환경 친화적 제품에 대한 태도에 영향을 주는 요인들 사이의 인과관계는 유의한 것으로 판정되었다. 아울러 디지털 지식은 어떤 잠재적 사용자들이 그린기술을 잘 활용하고 있는 그들의 동료들로부터 학습하기 위해서 유용한 매체인 것으로 밝혀졌다.

온실 ICT융복합 실태조사와 복숭아형 랙피니언천창 적용 단동온실 및 CFD 유동해석 (Survey of ICT Apply to Plastic Greenhouse, Rack·Pinion Adaption to Single Span and CFD Analysis)

  • 조규정;김기영;양원모
    • 생물환경조절학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.308-316
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    • 2015
  • 최근 관심이 집중되고 있는 스마트온실의 기술적용 실태와 문제점을 파악하고 이를 토대로 단동온실의 ICT 기술적용 장애요인 극복과 생산성을 제고하기 위하여 실험을 수행하였다. 자동화 시설의 도입 장애요인으로는 시설비 부담(24%)이 높았으며, 설치업체 사후관리 미흡(19%), 잦은 고장(16%), 관리기술 미흡(15%), 기능 미흡(13%), 소득향상기여 미흡(12%) 순이었다. ICT 도입필요성은 노동력절감(15%)이 가장 높았다. 자동화 온실에서 문제가 발생되는 부분은 온실구조, 구동기제어, 복합환경제어기, 센서기술이 각 14%로 비슷하였고, 원격제어기술 13%, 작물관리기술 12%, 에너지절감기술 10%, 소프트웨어활용 8%이었다. 온실구조 측면에서의 문제점은 천창개선이 18%로 가장 많았다. 효율적인 온도 및 환기 제어를 위해 농촌진흥청 고시 10-단동-7형 온실에 랙피니언 천창을 추가하였으며, 지붕형태를 복숭아형으로 변경하였다. 온실내 환경의 균일성을 위해 공기 유동팬은 6대를 설치하도록 하되 필요에 따라 증설 가능하도록 하였으며, 에너지 절약을 위해 1, 2중은 두께 0.1mm필름을 사용하고 3중은 5겹보온커튼을 설치하였다. CFD 유동해석 결과, 측창이 열린조건에서는 풍상 방향의 평균 유속이 빠르고 온도가 낮았으며, 풍하 방향으로 멀어 질수록 평균 유속이 점차 느려지고 온도는 높게 나타났다. 반면, 측창이 닫힌조건에서는 평균 유속이 낮으며, 구역별로 큰 편차는 없었다. 다만 풍상 풍하의 천창이 모두 열린 조건에 비하여 풍하 방향의 천창만 열린조건이 영역별 평균 유속에서 더 높은 값을 보였다. 측창을 닫은 조건에서는 외기의 유동이 아닌 온실 내 설치된 환기용 유동팬에 의해 유속이 발생하며 외부 환기가 없는 조건에서 유동팬에 의한 순환은 실내 전체 공간의 유동 편차를 줄여 줄 수는 있지만 전체적인 온도에는 영향을 미치지 못하였다. 저측고의 영역별 평균 온도는 고측고보다 균일하게 나타났다. 겨울철 3중 다겹보온커튼 여닫음에 관계없이 유동팬 근처에서 유속이 높고 유동팬에서 멀어지면 유속이 거의 없는 것으로 나타났다. 또한, 시간경과에 따른 평균 온도는 3중다겹보온커튼 열림상태에서 약 2시간 후에 외부온도와 같아졌으나 닫힘상태에서는 5시간 이후에 외부온도와 같아져, 3중 다겹보온커튼의 보온효과가 뚜렷하였다. 같은 조건에서 열용량의 차이로 인해 저측고 온실이 고측고 온실에 비하여 온도 하강 속도가 빨랐다.

개발제한구역 관리에 대한 공무원 인식 분석 - 서울특별시를 대상으로 - (A Study on the Analysis of Officials' Cognition on the Management of Green Belt - With Special Reference to Seoul Metropolitan City -)

  • 맹치영;조세환
    • 한국조경학회지
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    • 제36권6호
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    • pp.126-133
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    • 2009
  • 본 연구는 개발제한구역 관리에 대한 담당 공무원들의 인식을 실태조사하여 향후 개발제한구역 관리제도 개선에 대한 기초 자료 제시를 목적으로 수행되었다. 사례조사는 2000년도 이래 서울특별시 개발제한구역 관련 발생된 민원분석과 공원녹지 담당 등 개발제한구역 관리 관련 공무원을 대상으로 본청 3개과, 25개 구청, 1본부, 5개 사업소의 관련 공무원을 대상으로 수행하였다. 연구과정은 1단계로 개발제한구역 관련 민원 접수 내용을 분석하고, 2단계로 그 내용을 중심으로 심층 면접하였다. 3단계로 1, 2단계에서의 도출된 문제점을 문항으로 하여 설문조사를 실시하여 분석한 결과, 다음과 같은 연구결과가 도출되었다. 첫째, $2000{\sim}2005$년까지 서울특별시에 제기된 개발제한구역 관련 민원은 시설물 및 건축물의 신 증 개축에 관련된 것이 가장 많았고, 무단적치, 토지형질변경 등의 순서로 빈도가 높았다. 둘째, 공무원 인터뷰 결과, 이러한 3가지 종류의 문제가 관리상 어려움이 많은 것으로 나타났다. 셋째, 특히 관리상 문제 가 많이 발생하는 점은 축사. 콩나물 재배사 등 농 수산용 시설물 및 건축물의 불법전용, 농 수산물 가공창고의 타 용도로의 불법 전용, 주택 또는 근린생활시설 건축 시 필로티(pilotie)를 건축하고 이를 불법적인 타용도로 전환하는 행위, 넷째, 불법적 토지형질 변경 및 무단 적치 등이 심각한 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 개발제한구역의 지정 및 관리에 관한 특별조치법 제12조 제1항 제1호 나목과 다목, 제4호, 제7호, 제8호 등과, 이 와 관련한 동법시행령 제13조(허가대상 건축물 또는 공작물의 종류 등)와 관련하여 농 수산업용 창고 등 허가 시 '임차 토지는 경작 면적에 미포함 시켜야 한다는 점', 또한, '농 수산업용 창고 허가 시 경작 면적이 일정면적 미만일 경우엔 불허가해야 한다는 점', 특히, '농 수산업용 창고 등 허가 시 $10,000m^2$ 이하의 경작 면적지에 대해서도 면적 기준에 따라 창고의 허용 면적을 지정해야 한다는 점'에 대한 개선이 논의되어야 할 필요성이 있음을 시사하고 있다.

고등학교 생물 '물질대사' 단원에서 협동학습의 효과: STAD 모형의 적용 (The Effects of Cooperative Learning to Study the Unit 'Metabolism' in High School: Application of STAD Model)

  • 정영란;이혜원
    • 한국과학교육학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.35-46
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    • 2003
  • 문제 해결 능력의 신장은 과학 교육의 중요한 목표로 간주되어 왔고 현 사회의 교육이 담당해야할 중요한 과제이다. 그러나 오래 동안 과학 수업을 받은 후에도 학생들의 문제 해결 수준은 향상되지 않았고 이에 효과적인 교수 방법으로 학생들의 능동적인 참여와 토론을 기반으로 긍정적 상호 의존성을 기르면서 문제 해결 능력의 향상을 가져올 수 있는 협동학습이 제안되었다. 그러나 고등학교 생물 분야에서는 타 과학 과목에 비해 협동학습을 적용한 충분한 연구가 수행되지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 인문계 고등학교 자연계 생물II의 'II. 물질대사' 단원에 대하여 협동학습을 실시한 후. 학업 성취도 및 과학 학습 태도에 대한 효과를 전통적 수업과 비교하여 분석하였다. 연구 대상은 서울시 소재 여자 고등학교 2학년 자연계 학생들 100명이며, 2개 학급 중 한 학급의 협동학습을 실시하고 나머지 한 학급은 전통적 수업을 하였다. 본 연구의 검사도구는 학업 성취도 검사지의 경우 단원의 내용 및 수업 목표를 근거로 객관식 24문항으로 구성되었고 과학 학습 태도 검사 도구는 김인희(1994) 연구에서 개발된 총 40개의 리커어트 척도 문항으로 구성되었다. 본 연구는 사전-사후 검사 통제 집단(pretest-posttest control group) 설계에 기초하여 협동학습의 모형 중 STAD모형을 적용하였고 5주 동안 총 13차시에 걸쳐 실시되었다. 협동학습은 학업성취도를 향상시키는데 전통적 수업보다 더 효과적이지 않았다(p> .05). 협동학습은 상위 및 중위 수준의 학생들에게 효과가 없었으나 학위 수준의 학생들에게는 전통적 수업보다 더 효과적이었다.(p< .05). 협동학습은 전통적 수업에 비해 학생들의 과학 학습 태도 변화에 있어서 더 효과적이었다.(p< .05). 과학 학습 태도에서 4개의 하위 영역 중 '과학에 대한 태도', '과학의 사회적 의미', '과학 교과에 대한 태도'의 영역에서는 협동학습이 전통적 수업 보다 효과가 없었으나(p> .05) '과학 교과에 대한 태도' 영역에서는 협동학습이 효과적이었다(p< .05). 협동학습은 상위 및 중위 수준의 학생들의 과학 학습태도를 변화시키는데 효과가 없었으나 하위 수준의 학생들에는 효과적이었다(p< .05).

다중 파괴모드에 의한 혼성제 케이슨의 단면 산정 및 제체에 대한 시스템 신뢰성 해석 (Determination of cross section of composite breakwaters with multiple failure modes and system reliability analysis)

  • 이철응;김상욱;박동헌
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제51권9호
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    • pp.827-837
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    • 2018
  • 혼성제 케이슨에서 발생 가능한 활동, 전도 그리고 편심 경사하중에 의한 마운드 지지력에 대한 안정성을 다중 파괴모드 개념으로 해석하였다. 먼저 결정론적 해석에서는 활동 및 전도 그리고 마운드 지지력에 대한 한계 상태방정식을 이용하여 최소 안전율을 만족하는 혼성제 케이슨의 최소 단면을 산정할 수 있는 식을 유도하였다. 입사조건 및 마루높이 그리고 설치수심에 따른 결정론적 해석 결과에 의하면 활동 파괴모드와 마운드 지지력 파괴모드간 상충이 발생되었다. 따라서 혼성제 케이슨의 설계단면을 결정론적으로 산정하는 경우에도 활동뿐만 아니라 전도와 마운드 지지력에 대한 다중 파괴모드를 동시에 고려하여야 한다. 한편 확률론적 해석에서는 활동에 의하여 결정된 단면에 대하여 다중 파괴모드에 대한 시스템 신뢰성 해석을 수행하였다. 혼성제 케이슨의 다중 파괴모드에 의한 제체의 시스템 파괴확률이 입사조건에 따라 매우 다르게 거동하는 것을 알 수 있었다. 또한 마루높이와 설치수심이 증가하여도 제체의 시스템 파괴확률이 증가하는 경향이 나타났다. 특히 시스템 신뢰성 해석의 일차 해석모형과 이차 해석모형의 결과들은 본 연구에서 수행된 조건들에서는 일치되는 거동 특성을 나타냈다. 그러나 파괴모드 사이의 상관성을 올바로 고려할 수 있는 이차 해석모형의 결과가 더 높은 정도를 갖는다. 다만 파괴모드 사이에 파괴확률이 상대적으로 크게 차이나는 경우에는 일차 해석모형도 간편하게 사용할 수 있다.

철근콘크리트 단순보의 유효 단면2차모멘트에 대한 모멘트 분포 형상의 영향 분석 (Analysis on the Influence of Moment Distribution Shape on the Effective Moment of Inertia of Simply Supported Reinforced Concrete Beams)

  • 박미영;김상식;이승배;김창혁;김강수
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.93-103
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    • 2009
  • 철근콘크리트 휨 부재의 처짐 산정에는 일반적으로 유효 단면2차모멘트의 개념이 적용되고 있으며, 콘크리트 구조설계기준에서는 처짐의 간편한 계산을 위하여 Branson이 제안한 유효 단면2차모멘트를 부재의 전 경간에 동일하게 대표값으로 사용하고 있다. 그러나, 기준에서 제시된 유효 단면2차모멘트는 등분포하중을 전제로 제안되었으므로 다른 하중상태에서도 기준식의 정확성에 대해 검증할 필요가 있다. 따라서, 이 연구에서는 모멘트 분포 형상이 처짐 계산에 필요한 유효 단면2차모멘트에 미치는 영향을 실험적으로 검증하기 위해 콘크리트 강도와 지점에서부터 가력점까지의 거리를 주요변수로 하여 총 6개의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하여 구조실험을 수행하고, 실험결과를 기준식 및 다른 연구자들이 제안한 식과 비교 분석하였다. 또한, 모멘트 분포형상을 고려할 수 있는 변분해석에 의한 처짐 산정 방법을 제안하였다. 실험 결과, 보의 유효 단면2차모멘트는 모멘트 분포 형상에 따라 다소 차이가 있었으나 기준식은 이를 반영하지 못한 것으로 나타났다. 이 연구에서 제안한 변분해석에 의한 처짐값과 실험값의 비율이 기준식에 비해 변동폭이 작게 나타났으며, 따라서, 모멘트 분포 형상의 영향을 고려한 부재의 처짐 산정에 유용한 방법이라고 판단된다. 그러나, 실험값과는 다소 차이가 있어 처짐 형상 함수의 개선을 통하여 이를 보완할 수 있는 추후 연구가 필요한 것으로 판단된다.

마분말 첨가 쿠키 제조조건 최적화 (Optimization of Cookie Preparation by Addition of Yam Powder)

  • 주나미;이선미;정희선;박상현;송윤희;신지훈;정현아
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.49-57
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    • 2008
  • 마분말 첨가 쿠키의 가장 우수한 배합조건을 설정하고자 중심합성계획법에 의해 마분말, 설탕, 버터의 함량을 달리한 시료를 제조하여 마분말 첨가 쿠키의 관능적 평가와 물리적 특성을 반응표면분석법으로 분석하여 마분말 첨가 쿠키 제조 조건을 최적화하고자 하였다. 물리적 특성의 Color Value에서 마분말 함량이 많을수록 명도는 낮아졌고, 적색도(Color Value a)는 증가하는 경 향을 보였다. 퍼짐성은 설탕과 버터의 함량이 함께 증가하면 퍼짐성도 증가하는 경향을 보였고, 마분말, 설탕, 버터 세요인 모두 경도에 영향을 주는 요인으로 설탕과 버터의 함량이 적당할 때는 마분 말이 경도의 증가요인은 되지 않았다. 관능항목에서는 마분말 함량이 중심점으로부터 벗어나지 않으며 색과 향은 기호도가 낮지는 않았고 부드러움에 가장 영향을 주는 요인으로 마분말, 설탕보다는 버터에 더 민감하였고, 전반적인 기호도에 대한 배합비의 영향은 마분말, 설탕, 버터 모두 영향이 있었다. 마분말 첨가 쿠키의 관능적 최적점을 결정하기 위해 관능평가 항목 중 유의적이었던 색, 향, 부드러움, 전반적인 기호도에 대한 마분말과 설탕, 마분말과 버터, 설탕과 버터의 등고선 그래프를 교집합 형태로 유의적으로 나타난 관능항목을 모두 충족시키는 최적의 배합비율은 마분말 37.35g, 설탕 50.75g, 버터 78.40g으로 마분말 첨가 쿠키의 최적점을 구할 수 있었다. 마분말, 버터는 중심점에 매우 근접한 값이며 설탕은 중심점보다 낮은 값으로 부드럽고 담백한 마분말 첨가 쿠키를 선호하는 것을 알 수 있었다. 이는 밀가루 대체인 마분말을 첨가하여도 쿠키의 품질 특성에 부정적인 영향을 주지 않아 마분말을 쿠키의 밀가루대체로서 이용하여 쿠키의 독특한 향과 기능적인 면에서나 품질, 건강지향적인 측면에서 우수한 현대인의 기호에 맞는 형태의 식품을 개발하여 마 이용의 효율성을 증대시키고자 하였다.r sulfate 혼합처리의 경우 공히 균생장 억제효과가 나타나지 않았다. 본 실험의 결과는 효과적인 감자흑각병의 방제를 위하여 약제의 단일 사용보다는 혼합 사용하는 경우 더 높은 방제효과와 낮은 저항성균 유발효과가 있다는 것 을 보여주고 있다.ials. Once $NiO_x$ was formed, it was not removed in wet etching process and easily diffused into sidewall materials, which could lead to bridge effect of gate-source/drain.울국(麴)과 밀가루국(麴) 사이에 차(差)가 별(別)로 없었다.果)에서 총지질(總脂質)을 구성(構咸)하는 지방산(脂肪酸) 조성(組成)은 $C_{18:2}$산(酸), $C_{16:0}$산(酸)의 순(順)으로 그 함량(含最)이 맞은데 비(比)하여 각획분(各劃分)의 지질(脂質)을 구성(構成)하는 지방산(脂肪酸) 조성(組成)은 $C_{16:0}$산(酸), $C_{18:2}$산(酸)의 순(順)으로 그 함량(含量)이 많은 것으로 나타났으며 동결건조후(凍結乾燥後) 저장(貯藏)하는 동안에$C_{18:2}$산(酸), $C_{18:3}$산(酸)의 함량(含量)이 계속(繼續) 감소(減少)하고 있었다. 5. 4-monomethylsterol fraction에는 cycloartenol(20.6%)이 비교적(比較的) 높은 함량(含量)으로 함유(含有)되어 있었고, 그 외(外) cyclolaudenol, cycloeucalenol 및 citrostadienol 등이 함유(含有)되어 있었다. 6. 4-desmethylsterol fraction에 는 sitosterol (74.6%)이 주성분(主成分)을 이루고

업종별 산업폐수중 수질오염물질 배출 특성 및 개연성 평가 연구 (Study on Discharge Characteristics of Water Pollutants among Industrial Wastewater per Industrial Classification and the Probability Evaluation)

  • 안태웅;김원기;손대희;염익태;김재훈;유순주
    • 대한환경공학회지
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    • 제38권1호
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    • pp.14-24
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    • 2016
  • 업종별 수질오염물질 배출 목록은 산업폐수 배출시설을 인허가할 때, 해당 시설 또는 업종에서 관리해야 하는 배출 가능한 수질오염물질을 정확히 검토하기 위함은 물론이고, 오염방지시설의 설계에도 필수적인 가장 기초적인 자료이다. 본 연구에서는 우리나라 폐수배출시설 3개 업종을 대상으로 수질오염물질 배출목록을 작성하기 위하여 해당 사업장의 일반현황 및 처리시설 운영 등에 대한 기초자료 수집과 해당 사업장에서 배출하고 있는 산업폐수중 특정수질유해물질을 비롯한 수질오염물질에 대한 수질 분석을 수행하였다. 본 연구의 조사대상 업종별 수질오염물질 배출목록을 확정하기 위해서 정상적인 시설운영 과정에서 해당물질이 폐수중으로 실제 배출될 수 있는 개연성을 확인하였다. 이를 위해, 먼저 원폐수 및 최종 배출수의 시료 분석에서 검출된 모든 수질오염물질을 평가대상으로 하고, 검출되지 않은 물질은 대상에서 제외한다. 다음으로 이들 평가대상 수질오염물질에 대하여 제조공정상에서 사용하는 각종 원료, 부원료, 불순물 등에서 포함될 가능성을 확인하고, 여기에서 확인될 경우 수질오염물질 배출목록으로 확정한다. 본 연구에서는 3개 업종을 대상으로 하였으며, 석유화학계 기초화합물 제조시설은 조사대상 물질 42종 중 특정수질유해물질 16종을 포함한 31종, 기타 기초유기화합물 제조시설은 특정수질유해물질 14종을 포함한 30종, 화력발전시설은 특정수질유해물질 8종을 포함한 20종의 수질오염물질이 배출목록으로 확정되었다. 본 연구에서는 수질분석과 개연성 평가를 통해 보다 객관적이고 타당성 있는 업종별 수질오염물질 배출목록을 작성하였다.

라만증폭기의 효율적인 성능분석을 위한 라만방정식의 적분형 전개와 수치해석 알고리즘 (Closed Integral Form Expansion for the Highly Efficient Analysis of Fiber Raman Amplifier)

  • 최락권;박재형;김필한;박종한;박남규
    • 한국광학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.182-190
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    • 2005
  • 본 논문은 효율적으로 라만 증폭기의 이득을 예측하고 잡음 특성을 분석하기 위해서 라만 증폭기 상관된 상미분방정식 (Ordinary Differential Equation: ODE)을 유효거리(Effective Length) 기반의 상관된 적분형(closed integral form)방정식 및 매트릭스로 전개하고 이 전개를 활용한 라만 증폭기 모델링 및 수치해석 알고리즘을 기술한다. 광섬유 라만 증폭기는 유연하고 넓은 이득 대역폭 및 낮은 잡음 등의 장점 때문에 최근 광통신 시스템에서 핵심기술로 각광받고 있으며, 특히 멀티채널 펌핑구조에서 성능예측을 위해 많은 라만 증폭기 모델링 방법들이 연구되어 왔다. 그러나 기존의 많은 연구들은 라만 증폭기 상관된 상미분방정식의 해를 "fiber propagation axis"를 기반으로 구해왔기 때문에 광섬유 길이에 의존적이고 복잡한 계산으로 상당히 많은 시간이 필요했으며, 실제 전송 시스템에서의 활용이 어려웠다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 논문에서는 기존의 상관된 상미분방정식을 접근이 용이한 "유효거리" 기반의 적분형 방정식으로 전개하고 매트릭스 및 벡터 형태로 알고리즘을 공식화하여 빠른 라만 이득 계산과 "iteration axis"를 이용한 해의 도출을 통해 새로운 라만 증폭기 모델링 방법과 수치해석 알고리즘을 제시하였다. 제안한 수치해석 알고리즘을 전방, 후방 및 양방향 펌핑구조의 라만 증폭기가 도입된 시스템에 적용하는 컴퓨터 모의실험을 수행한 결과 기존의 "Average power method와 비교하여 라만 이득과 광선로 내의 펌프 및 신호 광의 진행정도를 18배 이상의 정밀도에서 0.03 dB 이내의 매우 작은 오차범위 및 100배 이상 단축된 짧은 시간으로 정확히 예측하였다. 또한, 수치해석 알고리즘을 통해서 얻은 신호 광 파워의 분포를 바탕으로 Amplified Spontaneous Emission(ASE), 후방 ASE의 레일레이 산란 및 신호의 이중 레일레이 산란과 같은 라만 증폭기 잡음 요소들을 분석하였다. 새롭게 제안한 수치해석 알고리즘은 실제 광통신 시스템에 적용되어 신속하고 효율적으로 라만 증폭기 성능을 예측하고 분석할 수 있을 것으로 기대된다.