• 전자통신동향분석
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• 제26권5호
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• pp.112-122
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• 2011

CPS(Cyber-Physical Systems)는 고수준의 신뢰성을 기반으로 네트워크를 통해 물리 시스템을 실시간 제어하기 위한 임베디드 시스템이며 무인 주차, 항공, 스마트 그리드와 같이 다양한 의료, 군사, 교통, 로봇제어 분야에 활용 가능한 기술이다. 이러한 환경에서 시스템들 간의 실시간적이고 신뢰성 높은 데이터 통신을 제공하기 위하여 발행/구독 모델에 기반한 실시간 데이터 통신 미들웨어 표준인 DDS(Data Distribution Service)를 사용한다. 그러나, DDS는 임베디드 기기 또는 모바일 기기들이 동적으로 구성된 네트워크에 자유로운 참여, 탈퇴가 가능한 상황에서 실시간 데이터 통신에는 적합하지만 전송되는 데이터 도청, 재전송 등과 같은 다양한 네트워크 공격에는 취약하다. 따라서, 본 고에서는 DDS 보안상의 취약점과 보안강화를 위한 접근 방법에 대해 기술하고, 이후에 DDS 통신채널 보호를 위한 상용제품의 접근법과 안전 통신채널 제공을 위한 멀티캐스트 인증, 암호화에 관련된 접근방법에 대해 기술한다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제43권5호
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• pp.443-450
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• 2009

목적: 기존의 영상 재구성은 간소화된 투사 물리 모델을 사용하고 있다. 하지만 3D 재구성과 같은 실제적인 물리 모델은 시간이 많이 걸려서 임상에서 모든 데이터에 적용하기 힘들고, 복잡한 물리모델을 설명하기 위해 큰 메모리를 사용하면 한대의 일반적인 재구성 머신으로는 불가능하다. 개인 컴퓨터들에서도 큰 규모의 기술을 가능하게 하기위해, 병렬 연산을 이용한 빠른 재구성의 현실적인 분산메모리 모델을 제시한다. 대상 및 방법: 실제로 구현하는 가능성을 보기 위해 가상 컴퓨터들을 이용하여 선행 연구를 진행하였고, 다양한 가능성을 테스트하기 위해 상용서비스를 하고 있는 슈퍼컴퓨터(Tachyon)에서 성능 테스트를 하였다. 가장 많이 사용되는 2D 투사 영상과 실제적인 물리 모델인 3D 응답라인을 이용한 기댓값 최대화 알고리즘을 테스트하였다. 스터디 중 특정 반복횟수 이후에 속도가 최대 6배까지 느려지는 현상이 발견되어 컴파일러 최적화를 통해 병렬 효율의 극대화를 꾀하였다. 결과: Linux에서 MPICH와 NFS를 이용하여, 여러 컴퓨터에서 하나의 프로그램으로 분산 연산이 가능하였다. 병렬 연산을 했을 때 동일한 반복 연산에서 재구성된 영상간의 차이가 실수의 유효숫자(6bit) 정도임을 확인하였다. 2배의 연상장치를 사용했을 때 1.96배의 좋은 병렬화 효율을 보여주었다. 반복 연산 횟수가 증가함에 따라 느려지는 현상은 SSE를 이용한 Vectorization 방법을 사용했을 때 해결할 수 있었다. 결론: 이번 연구를 통해 일반 컴퓨터들을 이용한 현실적인 병렬 컴퓨터 시스템을 구성하여, 작은 메모리의 단일 일반 컴퓨터로는 불가능한 간단화 할 수 없는 복잡한 물리 과정도 영상 재구성 방법에 사용 가능하게 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1378-1383
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• 2008

댐 저수지에서 지속적인 탁도를 유발하는 물질은 쉽게 침강되지 않는 $20{\mu}m$이하의 작은 부유물질(SS)이며, 가을 수직혼합 시기까지 침강되지 않은 부유물질은 다시 재부상하는 경우도 발생한다. 저수지내 탁수의 장기 체류는 수자원 이용과 하류하천의 수생태계에 다양한 문제를 야기하고 있어 일부 댐에서는 실시간 탁도 감시 장치를 설치하고 취수설비를 개선하는 등의 탁수저감 대책의 노력을 기울이고 있으나, 시설의 최적 운영을 지원할 수 있는 탁수 거동 및 탁도 예측에 관한 연구는 아직 부족한 실정이다. 특히, 탁도는 물 속에 존재하는 부유물질의 광학적 특성(light attenuation)을 나타내는 지표로써 SS와는 물리적인 물성이 달라 실시간 계측자료(탁도)와 모델의 모의 변수(SS)가 다른 문제점 때문에 모델링에 어려움이 있었다. 지금까지 탁도 모델링은 대부분 탁도와 SS의 상관관계를 이용하는 방법을 사용하였다. 그러나 이 방법은 탁도-SS 관계가 실측지점과 입자크기분포에 따라 달라지는 특성 때문에 변환과정에 예측결과의 불확실성이 내재한다는 지적을 받아왔다. 본 연구의 목적은 저수지로 유입한 탁수의 보다 과학적이고 정확한 탁도 예측을 위해 탁도를 유발하는 부유물질의 입자크기 분포와 공간적으로 변하는 탁도-SS의 상관관계를 고려할 수 있는 표준화된 탁도 모델링 방법을 개발하고, 실측자료를 사용하여 제시된 탁도 모델링 방법의 예측 성능을 평가하는데 있다. 부유물질의 이송-확산-침강 모델은 2차원 횡방향 평균 수리 모델과 연결(coupling)되어 수행되며, 저수지 수면을 통한 열 교환, 바람과 바닥 조도에 의한 난류혼합과 성층해석, 하천 유입수의 저수지내 밀도류 유동, 그리고 입자 크기별 부유물질의 독립침강을 해석한다. 부유입자의 크기분포와 공간적으로 서로 다른 탁도-SS 관계를 고려한 탁도 예측모델은 기존의 탁도를 종속변수로 사용한 예측 방법 또는 단일 입자크기를 사용한 모델보다 개선된 모의결과를 보여주었다. 본 연구에서 제시된 탁도 예측 알고리즘은 실시간 탁수감시와 예측 모델링, 그리고 댐 방류수 탁도 관리를 위한 선택취수 설비의 운영을 위한 의사결정지원시스템에 적용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국전자거래학회지
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• 제9권3호
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• pp.113-128
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• 2004

지금까지 조직의 정렬에 관한 대다수 연구는 비즈니스 전략과 정보기술 간의 정렬에 집중되어 왔다. 더구나 이러한 정렬은 조직의 관점, 시각, 범위 요소를 포함한 전사적이고 통합적인 정렬이기 보다는 관점 등 일부분의 요소를 중심으로 이루어져 왔다. 한편, 전사적 아키텍처는 조직의 구성요소와 이들 간의 상호관계를 전사적이고 통합적으로 제시한 청사진이다. 요즈음 많은 조직들은 이러한 전사적 아키텍처 개념을 기반으로 비즈니스 전략과 정보기술 간의 정렬을 시도하고 있다. 그러나 이러한 전사적 정렬 방법은 아직 개념적이고 추상적인 수준에 머무르고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문은 기존의 부분적인 정렬보다 구조화된 전사적 정렬 방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여 기존의 연구 결과를 분석하고, 전사적 아키텍처 개념을 기반으로 관점, 범위 및 시각 등 3차원 요소를 포함한 전사적 정렬을 위한 개념적 모델, 논리적 모델 및 물리적 모델들을 제안한다. 마지막으로 제안된 모델이 기존의 모델들 보다 조직의 구성요소를 전사적으로 정렬하는데 적합함을 비교 및 평가를 통하여 보여주고 있다.

• Spatial Information Research
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• 제22권2호
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• pp.53-62
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• 2014

Floor Field Model(FFM)은 실내에서 보행자의 움직임을 모델링하기 위한 CA기반 미시적 보행모델이며, static과 dynamic floor field를 이용하여 보행자의 움직임을 표현해낸다. 다만, 실제 보행자의 크기와 모양은 타원체나 직사각형과 유사한데, FFM에서는 정사각형 형태의 보행자를 설정하고 있다. 이로 인해 보행자들의 회전효과 부여에 어려움이 있으며, 보행자들끼리 발생하는 충돌, 끼임 등의 영향을 반영하기에 한계가 있다. 또한, 보행자의 자세 시야의 변경에 따른 영향들도 효과적으로 반영되고 있지 않다. 본 연구에서는 FFM이 가진 한계점을 개선하기 위해 보행자의 크기, 모양 등의 물리적 특성을 반영한 보행모델을 제시한다. 본 모델에서는 정사각형이 아닌 직사각형 형태로 보행자를 정의하며, 한국인의 실제 신체크기에 가깝도록 하였다. 또한, 보행자의 자세정보를 추가하였으며, 보행자들 간에 발생하는 충돌, 끼임 등의 영향을 반영할 수 있도록 정의하였다. 제안된 모델을 이용한 시뮬레이터를 개발하였으며, 개선된 모델과 기존 모델간의 비교 분석을 통해 차이점을 분석하였다. 이를 통해 기존 모델에서 발생하던 dynamic value 적용문제의 해결과 대피상황에서 발생하는 패닉현상의 반영을 확인할 수 있었다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제11권4호
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• pp.463-471
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• 2010

하수 처리장은 화학적, 물리적, 생물학적 처리가 복합적으로 연계된 공정으로 구성 되는데, 각각의 단위공정과 전체시스템의 처리 성능 및 운영 상태의 정도를 파악 하려면 처리공정의 수학적 모델을 빠르게 연산 할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이터를 이용하면 편리하다. 주어진 물리적 환경에서 처리공정의 오염물질, 화학물질, 생물학적 매체의 질량 수지를 계산하는 컴퓨터 시뮬레이터는 데이터의 입출력 과정과 수학모델의 연산과정을 효율적으로 수행하는 응용 소프트웨어로써 처리조 내부에서 일어나는 반응의 상태를 정량적으로 추산하는 도구이다. 이러한 시뮬레이션 소프트웨어는 처리시설의 성능 및 효율을 예측하여 운용자에게 최적 관리를 위한 의사결정의 타당성을 제공하게 되는데, 시뮬레이션 소프트웨어를 처리시설에 적합하도록 시나리오를 설정하고 데이터 수집 시스템에 연결하면 실시간으로 처리시설의 분석이 가능한 자동화 운영 시스템의 역할을 수행한다. 본 논문에서는 통합전산망에서 수집되는 데이터를 시뮬레이션 소프트웨어에서 운용, 실제 운영 상태와 시뮬레이션 결과를 실시간 비교, 분석하여 최적의 운전인자를 도출할 수 있는 시나리오 운영 소프트웨어 "WEC-Sim"의 설계 및 구현에 대하여 논한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제57권1호
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• pp.8-14
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• 2020

The implosion phenomena of pressure vessels operating in deep water under extremely high external pressure have been well known. The drastic energy release to ambient field in the form of pressure pulse is accompanied with catastrophic collapse of shell structure. Such a proximity shock wave could be a serious threat to the structural integrity of adjacent submerged body and several suspected accidents have been reported. In this study, basic research for the occurrence and development of shock wave due to implosion was carried out. The mechanism of pressure pulse generation and energy dissipation were investigated, and a simplified kinematic model to approximate the collapse modes of circular tubes which can be generated by external pressure and implosion was examined. Using the simplified kinematic model, the process of energy dissipation was formulated, and the magnitude of released pressure shock wave was estimated quantitatively. To investigate the validity of developed kinematic model and shock wave estimation process, the results from a nonlinear FE analysis code and collapse test carried out using pressure chamber were compared with the results from the developed kinematic model.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.104-104
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• 2022

임진강 수계는 북측 지역이 다수를 차지하는 유역 특성으로 예고 없는 상류 급방류, 강우 등으로 인해 댐 운영에 근본적 어려움이 있으며, 이에 따라 홍수조절지 및 댐 하류 계측 가능 지역의 취득 자료를 고려한 하천 수위 변화에 대한 사전 예측을 필요로 하고 있다. 홍수기 하천 도달시간 및 수위예측 기법으로는 물리 기반 및 데이터 기반 모델들이 다양하게 연구되어 왔으며, 일부 연구성과들은 현업에 활용하고 있다. 물리기반 모델은 하천 지형 변화에 대한 자료 취득 및 분석에 많은 시간을 요하는 단점은 있으나, 설명 가능한 모델을 구현할 수 있을 것으로 사료 된다. 반면, 데이터 기반 인공지능 모델은 짧은 시간 및 비용으로 모델을 개발할 수 있으나, 복잡한 알고리즘구현 시 설명이 불가하여 일관성을 의심 받을 수 있다. 본 논문에서는 홍수 도달시간과 하류 수위 상승에 대하여 설명 가능한 인공지능 알고리즘 및 시뮬레이션 프로그램을 개발하고자 하였다. 홍수 도달시간 예측은 기존 조견표 방식에서 고려하지 않았던 홍수파의 영향을 추가 변수화 하고, 데이터의 전후처리를 통하여 도달시간을 예측하였다. 실시간 하류 수위 예측은 댐 방류량, 주변 강우, 조위 등을 고려하여 도달시간 후 수위를 예측할 수 있도록 구현하였으며, 자료 동화 기술을 일부 적용하였다. 미래 방류조건에 대한 시뮬레이션을 위해서는 미래 방류량, 예상 강우 입력 시 하천 지점별 수위 상승을 예측할 수 있도록 알고리즘 및 프로그램을 개발하였다. 이를 구현하기 위하여 다양한 인공지능 알고리즘을 이용한 학습, 유전자 알고리즘을 이용한 가중치 학습 제한 조건내 최적화, 수위파와 조위파의 중첩의 정리 등을 이용하여 예측 정확도 및 신뢰성을 제고 하였다. 인공지능 분석결과의 현업활용성 제고를 위하여 시뮬레이터 프로그램을 개발하여 현업에 적용하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.7-13
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• 2019

본 연구에서는 이종경량재료의 마찰교반용접을 모사할 수 있는 유한요소 해석모델을 개발하고, 이를 통해 기초분석과 실용적 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Coupled Eulerian Lagrangian 에 기반한 유한요소모델을 구성하였으며, 해석 모델은 외연적 시간적분을 이용하여 열-온도, 변위-응력 물리계로 이루어진 다중 물리계를 복합적으로 계산하며, 용접툴 표면과 피용접 재료 간 마찰, 극심한 소성변형으로 인한 열에너지 발생, 그리고, 밑면을 통한 열에너지 소산 등 열발생원과 열전달 메카니즘이 모두 고려되었다. Al6061T6와 AZ61 판재의 맞대기용접을 고려하였으며, 주요 용접변수인 용접 속도와 용접툴 회전속도를 변화시킨 세 가지 조건에 대해 해석을 실시하였다. 각 해석은 피용접물의 온도분포, 결함의 분포, 소성변형률 분포가 출력이 가능하였다. 구축한 모델을 이용한 해석 결과 알루미늄보다는 마그네슘부에서 더 높은 온도가 발생하였으며, 회전속도가 커질수록 최대 온도가 증가하기보다는 알루미늄쪽으로 높은 온도가 분산되어 가는 경향을 보였다. 또한, 회전속도가 커질수록 피용접물 재료가 위로 올라오는 플래시 결함의 경향 예측이 가능하였으나, 툴 주변 결함 형성예측은 메시가 세밀하지 못하여 정확한 결과를 산출하기에는 부족하다고 볼 수 있다. 본 모델은 마찰교반용접 중 발생 가능한 여러 물리계의 여러 물리적 현상을 실제에 가깝게 반영하고 있으며, 실험적으로 밝히기 어려운 기초 분석에 응용될 수 있으나, 1달이 넘는 해석소요시간을 감안하면 실용적으로 최적의 용접조건 도출에 응용되기는 어렵다고 판단된다.