• 문화기술의 융합
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• 제4권2호
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• pp.197-204
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• 2018

현재 우리가 사는 21세기에서 가장 핫한 이슈중 하나는 AI이다. 농경사회에서 산업혁명을 통해 육체노동의 자동화를 이루었듯이 정보사회에서 SW혁명을 통해 지능정보사회가 도래햇다. Google '알파고'의 등장으로 인해 컴퓨터가 스스로 학습하고 예측하는 machine learning (머신러닝) 사례를 보면서 이제 바둑의 세계 까지 인간이 컴퓨터를 이길 수 없는, 다시 말하면 컴퓨터가 인간을 뛰어넘는 시대가 왔다. 기계학습ML(machine learning)은 인공 지능 분야로, 인공지능 컴퓨터가 인간을 뛰어넘는 시대가 도래했다. 기계학습ML(machine learning)은 인공지능의 분야로, 인공지능 컴퓨터가 혼자 학습 하도록 알고리즘 기술 개발을 하는 뜻을 의미하는데, 많은 기업들이 머신러닝을 바둑의 세계까지 인간이 컴퓨터를 이길 수 없는, 다시 말하면 컴퓨터가 인간을 뛰어넘는 시대가 왔다. 많은 기업들이 머신러닝을 용하는데 그 예로는 Facebook에서 이미지를 계속 학습하여 나중에 그 이미지가 누구인지 알려주는 것도 머신러닝의 한 사례이다. 또한 구글의 데이터 센터 최적화를 위해서 효율적인 에너지 사용 모델 구축을 위해 neural network(신경망)을 활용하였다. 또 다른 사례로 마이크로소프트의 실시간 통역 모델은 번역 학습을 통해 언어관련 인풋 데이터가 증가할수록 더 정교한 번역을 해주는 모델이다. 이처럼 많은 분야에 머신러닝이 점차 쓰이면서 이제 우리 21세기 사회에서 앞으로 나아가려면 AI산업으로 뛰어들어야 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.47-51
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• 2017

본 논문에서는 공사현장의 지반 변형을 계측한 값을 바탕으로 지반의 물성 값을 재산정하는 "적응형 관리 기법"의 핵심인 역해석을 통한 물성 값의 최적화 알고리즘을 구현하였다. 적응형 관리 기법은 공사 중 모니터링을 통해 설계와 시공을 업데이트하는 프레임워크를 일컫는다. 최적화 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 실내시험과 가상의 굴착현장 두 경우에 대해 Hardening Soil 모델을 사용하여 전산해석을 실시하였다. 최적화 알고리즘을 적용할 구성모델의 입력변수는 복합민감도 값이 큰 입력변수를 선정하여 효율성을 고려하였다. 실내시험의 전산 해석은 비배수상태에서의 삼축압축시험과 삼축인장시험에 대해 시료의 파괴까지 수행하였다. 실제 시카고 연약 점성토로 수행한 삼축시험 결과인 전단응력-변형률과 과잉간극수압-변형률 관계를 관측 값으로 사용하였다. Hardening Soil 모델에 대하여, 관측 값을 가장 잘 모사할 수 있는 물성 값을 산정하기 위해 최적화 알고리즘을 적용하였다. 알고리즘을 적용한 결과, 관측 값을 잘 모사할 수 있는 물성 값을 성공적으로 찾을 수 있었다. 가상의 굴착현장에서는 삼축시험으로부터 산정한 지반의 물성 값을 현장의 대표 물성 값으로 가정하였고, 이때의 굴착 지지벽체의 수평 변위를 주요 관측 값으로 사용하였다. 다양한 초기 물성 값을 사용하여 전산해석을 수행하였고, 이 결과에 최적화 알고리즘을 적용하면 전산해석 결과가 현장 계측 값으로 수렴하는지 평가하였다. 최적화 알고리즘을 적용한 결과, 현장 계측 값으로 전산해석 결과 값이 거의 동일하게 일치함을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.177-189
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• 2014

최근 강재의 고강도화를 통한 부재 단면 사이즈의 절감은 종종 강성의 부족으로 이어져 과도한 처짐이나 진동문제를 야기한다. 따라서 적절한 설계나 예방을 통해 구조물의 바닥진동에 대한 보완이 필수적이다. 이러한 바닥진동 문제를 해결하기 위해 동조질량감쇠기가 종종 쓰이고 있다. 동조질량감쇠기는 바닥의 진동수에 대해 정확히 설계되었을 때에는 효율적으로 바닥진동을 제어할 수 있다. 하지만 바닥질량의 크기와 외부하중의 특성에 따라 바닥의 진동수가 수시로 변하는 경우에는 그 효율이 급격히 낮아질 가능성이 있다. 이러한 현상을 동조이탈이라고 한다. 본 연구는 실제 바닥에 가해지는 하중의 변화에 따라 바닥의 진동수가 달라지는 양상을 실험을 통해 고찰한다. 실험 바닥에 기존의 단일동조질량감쇠기를 적용하여 단일동조질량 감쇠기의 한계인 동조이탈현상을 확인한다. 또한, 바닥진동제어의 강건성을 확보하기 위해 진동수의 불확실성을 반영한 비대칭 동조질량감쇠기의 활용을 제안한다. TMD의 강건성이란 진동수가 변화하는 상황에서 바닥진동제어 성능이 얼마나 지속되느냐를 뜻한다. 제안된 비대칭 TMD는 두 개의 비대칭 강성을 가지고 있기 때문에 병진운동과 회전운동을 하면서 진동에너지를 소산한다. 제안된 비대칭TMD의 최적화 결과, 비대칭TMD는 기존 STMD에 비해 28%이상의 진동제어성능을 확보하였으며, 외부의 환경 변화에 대한 강건성은 약 1.4배 개선되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제13권4호
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• pp.209-216
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• 2004

본 연구에서는 폐쇄형 식물 생산시스템 내에서 생체정보에 의한 최적 환경제어와 식물의 환경스트레스 판단을 위하여 엽록소형광 분석법으로 광합성효율 모델을 만들었으며, 광합성효율 모델에 유전알고리즘을 적용하여 재배환경 최적화 프로그램의 응용성을 평가하였다. 6가지 미기상 요인 중 5가지는 고정하고 1가지씩만 변화시켜 가며 측정한 Fv'/Fm'이 최대가 되는 환경조건은 기온 $21^{\circ}C,\;CO_2$농도 $1,200\~1,400ppm$, 상대습도 $68\%$, 기류속도 $1.4m{\cdot}s^{-1}$, 배양액온도 $20^{\circ}C$이었으며 PPF가 $140{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 보다 증가할수록 광합성 효율은 감소하였다. 광합성효율모델의 오차는 평균 $2.5\%$였다. 재배환경 최적화 프로그램으로부터 계산된 밀폐형식물 생산시스템내에서 상추의 최적재배환경조건은 기온 $22^{\circ}C$, 배양액온도 $19^{\circ}C,\;CO_2$농도 1,400ppm, 기류속도 $1.0m{\cdot}s^{-1}$, PPF $430{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 상대습도 $65\%$이다. 이상의 연구 결과로부터 광합성 효율 모델을 이용하여 식물 생산시설의 환경모니터링 시스템과 식물 생체정보에 의한 최적제어시스템의 개발이 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.25-31
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• 2020

정보전송시스템의 백본 역할을 하고 있는 광시스템에서는 시스템의 성능평가 및 최적화를 위해 신호와 잡음의 통계 특성에 대한 평가가 필수적이다. 광 수신시스템에서는 수신감도를 개선하기 위해 광 검출기 전단에 광증폭기를 채용하여 수신감도를 개선하고 있으나 광 검출기의 출력부에 첨가되는 ASE 잡음으로 인해 광수신기에서 광신호에 대한 전자신호의 대역폭이 비가 변화되는 문제점 또한 존재한다. 이러한 신호들의 대역폭의 비의 변화 문제는 출력단에 존재하는 필터의 통과대역 특성에 따라 변화하게 되는데, 주파수 응답 효과는 무한대의 차수를 갖는 필터를 구성하면 해결할 수 있으나 이를 실제 구현하는 것은 거의 불가능하므로 본 논문에서는 버터 워쓰 필터를 구현하여 필터의 차수에 따른 광 수신시스템의 주파수 응답 특성을 평가하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 Butter-Worth 필터의 차수 N이 증가하면 필터의 수신감도가 증가됨을 확인 할 수 있었다. 또한 다양한 n_sp값의 변화에 대한 시뮬레이션 결과 n_sp가 증가할수록 수신감도가 증가함을 확인할 수 있었다. 즉, n_sp에 따라 광전류의 평균치는 증가하고 분산은 감소하기 때문인 것으로 평가할 수 있다.

• 한국진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.62-68
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• 2012

건재 일체형 태양광발전(BIPV) 응용을 위해 광 입사각에 따른 태양전지의 변환 효율은 중요하다. 양자효율은 태양전지의 파장별 전자 수집효율을 말하며, 입사각별 양자효율 측정으로 입사각에 따른 태양전지 출력 변화 요인을 분석할 수 있다. 이러한 입사각별 양자효율은 태양전지 종류에 따라 차이를 보인다. 본 연구에서는 가장 많이 쓰이는 벌크형 단결정 실리콘 태양전지와 박막형 비정질 실리콘 태양전지의 입사각별 양자효율을 비교하였다. 그 결과, 단결정 실리콘 태양전지에서는 광 입사각이 증가함에 따라 전 파장영역에서 양자효율이 감소했다. 반면, 비정질 박막 실리콘 태양전지에서는 단파장 영역에서는 결정질 실리콘과 동일하게 감소하였으나, 그 이후의 흡수 영역에서 약 $40^{\circ}$의 입사각까지 증가 또는 일정한 양자효율을 보이다가 이후에 급격히 감소하는 결과를 얻었다. 이는 비정질 박막 실리콘 태양전지에서 입사각이 증가함에 따라 특정 파장 영역에서 산란과 박막 구조의 영향으로 예상된다. 따라서, 태양전지의 구조 및 광학 구조 최적화 등으로 BIPV 적용에 유리한 구조 태양전지 제작이 가능할 것으로 보인다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권1호
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• pp.90-100
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• 2011

본 연구에서는 연산 부하가 매우 큰 Bio-FET 시뮬레이션을 위해 낮은 비용으로 대규모 병렬처리 환경 구축이 가능한 최신 그래픽 프로세서(GPU)를 이용해서 선형 방정식 해법을 수행하기 위한 병렬 Bi-CG(Bi-Conjugate Gradient) 방식을 제안한다. 제안하는 병렬 방식에서는 반도체 소자 시뮬레이션, 전산유체역학(CFD), 열전달 시뮬레이션 등을 포함한 다양한 분야에서 많은 연산량이 집중되어 전체 시뮬레이션에 필요한 시간을 증가시키는 포아송(Poisson) 방정식의 해를 병렬 방식으로 구한다. 그 결과, 이 논문의 테스트에서 사용된 FDM 3차원 문제 공간에서 단일 CPU 대비 연산 속도가 최대 30 배 이상 증가했다. 실제 구현은 NVIDIA의 태슬라 아키텍처(Tesla Architecture) 기반 GPU에서 범용 목적으로 병렬 프로그래밍이 가능한 NVIDIA사의 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 환경에서 수행되었으며 기존 연구가 주로 32 비트 정밀도(single floating point) 실수 범위에서 수행된 것과는 달리 본 연구는 64 비트 정밀도(double floating point) 실수 범위로 수행되어 Bi-CG 해법의 수렴성을 개선했다. 특히, CUDA는 비교적 코딩이 쉬운 반면, 최적화가 어려운 특성이 있어 본 논문에서는 제안하는 Bi-CG 해법에서의 최적화 방향도 논의한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.69-78
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• 2004

본 논문에서는 역해석 방법 중 직접법의 성능에 큰 영향을 미치는 최적화 과정을 인공지능의 한 기법인 유전자알고리즘을 이용하여 역해석 프로그램을 구성하였다. 유전자 알고리즘 및 역해석 기법의 효용성을 검증하기 위하여 과거 역해석 연구 사례 중의 하나인 Gens et al(1987)과 동일한 암반조건을 가진 모델에 대한 역해석을 실시하여 그 결과를 비교${\cdot}$검토하였다. 경부고속철도 터널 현장의 내공변위 및 천단침하에 대한 계측자료로부터 최종 내공변위의 예측함수를 결정하는 방법으로 터널의 총 변위를 분석하였다. 이를 역해석에 필요한 입력자료로 활용하여 역해석을 실시하고 터널 주변 암반의 거동을 반영할 수 있는 지반의 특성치를 구하였다. 각 현장 시험에서 얻어진 지반의 특성치와 비교한 결과 본 연구에서 적용된 유전자 알고리즘을 이용한 역해석 방법이 유의한 수준의 결과를 도출하고 있다는 사실을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제11권1호
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• pp.22-29
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• 1996

고정상곰팡이를 이용하여 세포내 축적 이차대사산 물인 cyclosporin A (Cy A)를 연속적으로 생산하 기 위해 perfusion 고정상연속배양을 수행하였다. 이를 위해 균사형성 생산균주인 T. inflaum을 ce­l lite에 고정화하는 데 필요한 공정을 획기적으로 단 순화시키는 방법을 제시하였다. 교반식 Perfusion 생물반응기 (Immobilized Perfusion Reacter S System, 이후 IPRS로 표기 내에 제한유지 된 고밀 도 고정상균체는 매우 높은 희석속도($0.1hr^{-1}$)에서 도 유리세포를 생산해내는 세포생생기의 역할을 훌 륭하게 수행하였으며, IPRS의 배출구를 통해 연속 적으로 유출되는 고농도의 유리세포(1.0g/$\ell$/hr)는 이차대사 결과 세포내에 축적되는 CyA를 연속생산 하는 데 이용될 수 있었다. 이러한 IPRS공정 운영 은 고정상균체를 배양액으로부터 효과적으로 분리시 키는 decanting column의 개발로 가능했요며, 이로 인해 기존의 연속현탁배양에서 문제시되었던 높은 희석속도에서의 wash-out현상이 극복될 수 있었다. 또한 유출되는 유리세포(relesed-free cell)의 mor-phology를 원형의 conidiospore나 잘게 부서진 my­c celial cell로 구성되어 배양액의 rheology가 뉴튼유 체화될 수 있도록 IPRS공정을 운영함으로써, 기존 의 균사형성 미생물의 현탁배양시 나타나는 배양액 에서의 물질전달 감소현상이 뚜렷하게 개선될 수 있 었다. 유출되는 높은 균체생산성(1.0g/R/hr)을 감안할 때, 균주개발과 production배지의 최척화가 본 IPRS공정개발과 병행되는 경우 기존의 회분식배양 또는 연속현탁배양에 비해 훨씬 효과적 인 생산성 증 대를 기대할 수 있을 것으로 보인다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권4호
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• pp.353-358
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• 2011

본 논문에서는 환형 영구자석을 이용한 스러스트 베어링의 최적설계에 대하여 기술하였다. 영구자석형 스러스트 베어링은 두 조의 환형 영구자석으로 이루어지며, 한 조의 영구자석이 다른 한 조의 영구자석 내부에위치한다. 영구자석간의 축방향 변위 (엇갈림)에 의해 축방향 힘이 발생하고 이를 통해 스러스트 베어링 역할을 하게 된다. 최소한의 영구자석으로 베어링 부하용량을 만족하는 베어링 설계 파라미터를 구하기 위해 본 논문에서는 등가전류판 방법을 이용하여 해석적 설계식을 유도하고, 적절한 제한 조건을 설정하여 최적 설계를 수행하였다. 최적 설계 결과는 3 차원 유한요소해석을 통해 검증하였다. 본 논문에서 고려한 축방향 배열과 Halbach 배열의 스러스트 베어링 중 Halbach 배열이 축방향 배열에 비해 동일한 부피의 영구자석으로 더 큰 부하용량을 얻을 수 있음을 확인하였다. 등가전류판 방법의 유효성을 3 차원 유한요소해석을 통해 검증하였고, 축방향 배열보다Halbach 배열이 등가전류판 방법의 가정에 좀 더 민감하게 영향을 받는 것을 알 수 있었다.