화장품, 비료 등 다양한 분야에서 사용되는 2,3-butanediol (2,3-BDO) 는 고부가가치 물질로 그 수요가 점차 증가하고 있다. 미생물의 발효로부터 생산된 2,3-BDO는 발효의 부산물을 포함하고 있을 뿐만 아니라 발효 조건에 따라 피드 조성의 변동이 심하여 생산물의 목표 순도에 도달하기 위한 분리 공정의 효율적인 운전이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 바이오 기반 2,3-BDO 증류 공정의 동적 최적화를 통해 피드의 농도가 변화할 때 하단 생산물의 2,3-BDO 농도를 99 wt% 이상으로 제어할 수 있는 최적의 제어 경로를 탐색하였다. 정상 및 동적 상태 공정 모사와 Proportional integral (PI) 제어기 설계 후 동적 최적화를 차례로 수행하였다. 그 결과 하단 생산물의 2,3-BDO 농도와 설정점 사이의 오차가 75.2% 감소하였다.
전파형 역산은 석유가스 탐사를 위한 탄성파 자료처리 분야에서 지층의 속도 모델을 추정하는데 사용되는 역산 기법이다. 최근 탄성파 자료처리에 딥러닝 기술의 활용이 급격하게 증가하고 있는데, 전파형 역산 기술도 마찬가지로 다양한 연구가 이루어지고 있다. 초기에는 머신러닝 기술을 활용한 자료처리 기법이 전파형 역산을 위한 입력자료의 전처리 목적으로 활용되는 수준이었으나, 딥러닝 기술을 통해 전파형 역산을 직접적으로 구현하는 연구가 등장하기 시작하였다. 딥러닝 기술을 활용한 전파형 역산은 순수 데이터 기반 접근법, 물리 기반 신경망 활용법, 인코더-디코더 구조 활용법, 신경망 재매개변수화를 이용한 구현법, 물리정보 기반 신경망 기법 등으로 구분할 수 있다. 이 논문에서는 딥러닝 기반 전파형 역산 기법을 발전 과정 순서로 체계화하여 각각의 접근법에 대한 이론과 특징을 설명하였다. 전파형 역산 기술에 딥러닝 기법을 도입한 초기에는 데이터 과학의 기본 원리에 충실하게 대량의 학습자료를 준비하고 순수 데이터 기반 예측 모델을 적용하여 속도 모델을 역산하는 연구로 시작하였다. 최근 연구 동향은 탄성파 자료의 잔차나 파동방정식 자체의 물리정보를 심층 신경망에 활용하여 순수 데이터 기반 접근법의 단점을 보완해 나가는 방향으로 진행되고 있다. 이러한 발전으로 대량의 학습자료가 필요하지 않고, 전파형 역산의 태생적 한계점인 주기 놓침 현상을 완화하며 계산 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 딥러닝 기반 전파형 역산 기술이 등장하고 있다. 딥러닝 기술의 도입으로 전파형 역산 기술은 탄성파 자료처리 분야에서 가치가 더 높아질 것으로 생각된다.
본 연구의 배경 및 목적은 다음과 같다. 서울성곽의 4소문 중 하나인 광희문은 서민을 대표하는 공간으로 조선시대 축성 기술의 변천 과정을 보여 주는 소중한 문화유산으로서 역사와 문화가 한데 어우러지는 소통의 장(場)으로서 역할이 기대되는 곳이다. 그러나 현재 광희문은 주변 환경 낙후와 시설의 노후로 인한 주변 재정비가 요구되며, 지역적 특색이 부각된 새로운 전통 공간 활성화가 필요한 실정이다. 본 연구는 다음과 같은 연구방법 및 내용과 그 결과를 도출하였다. 광희문과 관련된 역사·문화적 배경을 바탕으로 아이덴티티를 수립하고 전통문화유산 광희문으로서 공간 활성화 콘텐츠를 제시하여 놀거리와 볼거리, 즐길거리가 있는 역사문화 공간을 창출하고자 하였다. 이에 광희문의 역사문화적 특성을 바탕으로 달빛거리라는 아이덴티티를 부여하고, 광희문 정비계획, 성곽복원계획, 성안마을, 성밖마을, 패션예술거리라는 다섯 가지 공간 활성화 콘텐츠를 개발·제시하였다. 공간 활성화 콘텐츠는 구체적인 도시재생의 개발 방법으로 그 의미가 있으며, 전통 문화재를 중심으로 주변 지역의 브랜드 아이덴티티를 형성하여 거주자와 방문자 모두의 문화적 삶의 질을 향상시킬 수 있는 개발 방향으로 활용이 기대된다.
시대가 급변함에 따라 한 시대를 대변하는 문화는 보다 세분화되고 복잡해지고 있다. 문화적 다양성으로 인해 과거 공간 중심의 개별적인 분야에서 이해할 수 있었던 영향, 요인, 특성들이 단일 분야만의 관점으로는 이해할 수 없게 되었으며, 미래의 변화를 예측하고 대응하는 것 자체가 어려워지고 있다. 이렇게 정보와 지식 전달체계의 발전으로 공간을 형성하기 위한 여러 가지 문화 콘텐츠가 다양하게 생성되고 소멸되고 있으나, 한 가지 관점만으로 설명 또는 이해가 될 수 없는 부분들이 많다. 이러한 현상들을 살펴보기 위해 본 논문에서는 1995년 12월 유네스코 세계문화유산으로 지정된 종묘의 유·무형적 콘텐츠를 도출하여 공간의 형성에 주요한 요인이 된, 핵심적인 요소들을 살펴보고 그 관련요소들의 중요성을 고찰해 보고자 한다. 본 연구에서 분석 방법론으로 적용되는 텍스트 마이닝 분석 기법은 공간을 해석함에 있어 새로운 가치 판단과 관점이라 할 수 있다. 이에 본 연구는 과거로부터 현재까지 이어져 오고 있는 우리나라 전통공간의 다양한 유·무형 콘텐츠 영향 요인을 통해 공간을 다각적으로 해석하기 위한 틀을 제공하고자 새롭게 시도되는 연구이다.
폐굴껍질을 원료로 vaterite 형 침강성 탄산칼슘 제조 실험을 하였다. 굴껍질을 800℃의 온도에서 산화칼슘이 주성분인 소성 굴껍질을 제조하였다. 이 굴껍질을 질산이나 염산 용액에 녹여 0.1 M 질산칼슘이나 염화칼슘 수용액을 만들고, 여러 실험 조건에서 0.1 M 탄산나트륨 수용액과 탄산화 반응을 시켰다. 실험 조건은 aspatic acid 첨가량, 반응온도, 교반속도, NH4OH 첨가량, 반응시간, 용해 산 종류 등이다. XRD, SEM, Size 분석을 하고 vaterite 함유량을 계산하였다. 25℃, 600 rpm, aspatic acid 0.1몰/ 1몰 CaO과 2 cm3의 NH4OH를 첨가한 최적 조건에서 1시간 반응에서 vaterite 함유량 95.9%의 구형의 침강성 탄산칼슘을 합성하였다. 평균 입경은 12.11 ㎛이었다. 고 vaterite 함유 탄산칼슘은 의료용, 식용, 잉크첨가제 등 고부가가치 탄산칼슘으로 활용된다.
이용자들에게 이용성과 효용성이 높은 버스정보시스템 구축을 위해서는 이용자들이 원하는 정보종류와 이용수요를 파악하는 것이 필요하므로, 본 연구에서는 핸드폰 등에 버스정보를 제공했을 경우의 버스정보에 대한 선호도분석 및 이용수요를 예측하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구에서 얻어진 성과는 첫째, 컨조인트 분석에 의한 버스정보의 선호도 분석을 통하여 개별 속성 수준들에 대한 중요도, 부분효용 변화치의 가치를 평가할 수 있었다. 둘째, 이항 로짓 모형에 의한 버스정보 이용수요예측 모형을 구축하여 이용자의 이용여부에 영향을 미치는 요인들과 이용률을 파악할 수 있었다. 셋째, 순서형 프로빗 모형을 사용하여 버스정보 잠재 이용자를 대상으로 통화당 지불방식이나 월별 정액제의 지불방식별로 이용행태모형을 구축을 통하여, 이용료 지불방식별로 통화횟수, 민감도 분석을 통하여 이용료에 대한 단위 탄력점을 분석하고, 적정 이용료와 이용확률을 분석하였다. 본 연구는 이용자들의 정보에 대한 선호도 분석, 다양한 요구사항을 반영한 이용수요 예측과 적정 이용료 산정이 가능하므로, 향후 효율적인 버스정보정책과 버스정보 이용률을 제고시킬 수 있는 근거로 활용할 수 있을 것이다.
사장교의 장대화로 주탑 및 보강형과 더불어 사장 케이블의 동적 안정화에 많은 노력이 요구된다. 사장 케이블에서 동적 불안정은 주로 대칭 1모드와 역대칭 1모드에서 발생되며 대칭 1모드는 역대칭 1모드와 다르게 새그의 영향이 명확하게 나타나므로 기본진동수는 팽팽한 스트링으로부터 얻은 것과 상이한 결과를 제공하게 된다. 이러한 현상에 관해 Irvine, Triantafyllou, 안상섭 등은 해석적 기법을 통해 동적거동 분석을 수행하였다. 이들의 연구는 광범위한 영역의 Irvine Parameter에 대해 중요한 결과를 제시하였으나 특성점(Cross-Over Point 혹은 복합모드 형성점) 이후 영역에 대해서는 상이한 결과를 제시하였고 진동수방정식의 높은 비선형성으로 인해 해가 매우 민감한 난점이 있다. 본 연구는 사장 케이블 동적안정 문제에 주요한 모드들 중 새그의 영향이 가장 높은 대칭 1모드의 기본진동수에 초점을 맞추었으며 일반화된 역학적에너지에 경계조건을 만족시키는 진동형상을 적용하고 Rayleigh-Ritz 방법으로 해석적인 해를 제시하였다. 선행연구들과 다르게 본 연구는 선형적인 해를 제공하며 이에 따른 오차는 특성점 이내에서 3% 미만의 오차를 보였다. 또한, 사장 케이블이나 이에 준한 케이블은 특성점을 넘지 않으므로 공학적으로 충분한 가치를 갖는다고 볼 수 있다. 더불어 대칭 1모드에서 발생되는 갤로핑과 Parametric 공진대역을 분석하여 연구의 활용성을 확인하였다.
본 논문에서는 생애주기동안 발생하는 부식이나 일평균교통량 및 중차량의 통행량와 같은 사용환경에 의존하는 강교의 생애신뢰성에 기초한 생애주기비용(Life-Cycle Cost: 이하 LCC) 최적설계 방법론을 제안하였다. 강교 최적설계를 위한 LCC는 초기비용, 생애주기 기대유지관리비용, 생애주기 기대직접복구비용과 인적 혹은 물적손실비용, 도로이용자비용, 그리고 사회-경제 손실비용을 포함하는 간접복구비용을 현재가치의 합으로 정식화하였다. 이러한 LCC비용항목 중에서 생애주기 복구비용의 산정을 위해서는 하중과 저항이력에 의존하는 누적손상확률로부터 산정되는 연파손확률이 고려되어야한다. 이를 위해 본 논문에서는 Nowak의 활하중 모델(1993)과 부식개시, 부식률, 그리고 재도장영향을 고려한 수정된 부식모델을 제안하였다. 이와같이 본 연구에서 제안된 LCC 최적설계 방법론은 3 경간연속(40 m+50 m+40 m=130 m)의 실제 강박스거더교에 적용되었고, 강재종류, 부식환경, 교통량 및 할인율에 따른 LCC의 효율성에 대해 비교 고찰하였다. 적용예를 통해 부식환경, 일평균교통량, 그리고 중차량의 통행량, 할인율 등은 강교 LCC최적설계에 매우 중요한 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었으며, 이러한 교량의 사용환경인자들은 경우에 따라 LCC 최적설계에 대한 주요 변수로 고려되어야 할 것으로 판단된다.
우리나라에서 쌀(Rice, Orzya sativa L.)은 주식일 뿐만 아니라 다양한 가공식품원료로서 그의 가치가 높은 식품자원이다. 본 연구는 쌀맥주 제조 시 당화가 잘되는 쌀의 전처리 방법에 대해 탐색하고자 수행되었다. 쌀을 미세분쇄, 수침처리, 볶음처리, 호화처리, 팽화처리 후 맥아와 함께 당화를 한 결과, 팽화미를 함유한 맥즙이 가장 높은 당도(°Bx)를 나타내었다. 또한 액화 및 당화효소를 첨가하지 않고, 맥즙을 제조 시 쌀 30% 첨가했을 때 당도가 가장 높은 결과를 나타내었다. 볶은쌀과 팽화미를 이용하여 10, 20, 30% 첨가한 맥주를 제조한 결과 팽화미를 30% 첨가한 맥즙의 가용성고형분이 15.4 °Bx로 가장 높고 당화도 잘되었으며, 맥주의 알코올함량이 5.0-5.4%로 볶은쌀 첨가 맥주에 비해 높았으며, 탁도가 없었고 쓴맛도 적은 결과를 보였다. 팽화처리는 쌀의 당화를 개선 할 수 있는 좋은 가공방법이라고 생각되며, 팽화미를 첨가한 쌀맥주 제조방법은 편리하고, 좋은 품질의 맥주를 생산 할 수 있는 방법 중의 하나라고 기대된다.
본 연구에서는 1km 고해상도 앙상블 신기후변화 시나리오(공통사회 경제경로 시나리오) 자료를 기반으로 하여 남한을 포함한 한반도 전체의 벼 기후생산성(CYP) 변화를 평가하였다. 이때, 기후변화 시나리오자료에서 제공하는 제한적인 변수를 활용하기 위해 일조시간을 대신하여 일사량을 이용하였다. 연구 결과에 따르면, 현재 기후에 비해 온난화된 미래 기후조건에서 CYPmax 값은 감소하고 최적출수일은 점차 늦춰지는 경향이 나타났다. 이는 고도가 높은 한반도 북동부의 산악 지역을 제외하고 모든 지역에서 나타나는 현상이며, 특히 온난화가 빠르게 진행되는 SSP585시나리오 일수록 더욱 뚜렷하게 나타났다. 이러한 결과는 낮은 배출 시나리오의 이점을 보여주는 동시에 온실 가스 배출을 제한하기 위해 더 많은 노력을 기울일 필요가 있음을 강조한다. 한편, CYPmax의 시계열에서 넓은 폭의 앙상블 스프레드가 나타났는데, 이는 단일모형 혹은 작은 수의 모형을 선택하였을 때 미래 변화 분석에 내재된 불확실성을 보여주며 앙상블 예측의 중요성을 보여준다. 본 연구를 통해 분석된 장기간의 기온 및 일사 조건의 변화에 따른 기후학적 벼 생산성 변화 및 불확실성에 대한 분석은 기후변화 대응을 위한 기초정보로써 가치가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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