• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.49-49
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• 2010

용접은 산업계의 기계 조립 및 접합을 위한 공정의 주요한 작업으로 조선, 중공업, 건설 등 산업현장에서 사람에 의한 수동적인 작업으로 대부분 수행된다. 이러한 용접 작업을 수행하는 용접 기술자는 산업 현장 훈련원과 직업 교육 학교에서 양성되지만 용접 훈련 과정은 실습 초보자에게 위험하고, 장시간 교육하기에 어려울 뿐 아니라 재료 낭비, 의사 소통의 한계, 즉석 결과 평가의 한계, 공간부족 등 다양한 문제가 있다. 그러므로, 안전하고 반복적인 실습 환경 제공하고 장시간 및 다수 교육참여 지원 등이 가능한 시스템을 구축하여 숙련된 우수 인력 조기 확보와 훈련 비용을 절감할 필요가 있다. 본 논문에서는 실제와 동일한 상호작용을 제공할 뿐만 아니라 고품질로 훈련 환경을 가시화하여 용접 상황을 동일하게 모사하는 가상 현실 기반 용접 훈련 시뮬레이터를 제시한다. 이 시스템은 용접의 형상과 환경의 고품질 가시화, 경험 DB를 통한 용접의 비드 형상 데이터 획득, 용접 토치를 이용하는 사용자 상호작용, 용접 훈련 결과 평가 및 최적 작업 가이드, 용접 콘텐츠 저작, 다양한 용접 훈련을 가시화하는 하드웨어 플랫폼으로 구성된다. 고품질 가상 용접 가시화는 경험 DB 기반 비드 형상 데이터와 신경회로망을 이용한 비드 형상 예측을 통해 실시간 비드 표현이 이루어지며 쉐이더 기반 고품질 모재 및 비드 표현, 아크 불꽃 효과 표현을 포함한다. 사용자 상호작용은 현장 작업 도구와 일치된 토치 인터페이스와 위치추적을 이용하여 토치의 작업각, 진행각, 속도, 거리 등을 반영할 수 있으며 진동과 소리 등 용접 훈련의 사실적 상호작용도 재현하였다. 용접 훈련 평가 및 최적 작업 가이드는 훈련자의 용접속도, 거리, 각도 등의 사용자 작업 결과를 그래픽으로 표현하고, 애니메이션을 통한 훈련 자세를 추후 분석할 수 있도록 하였고, 가상토치, 기준선, 수치계기 등을 이용한 최적 작업 훈련 가이드 제시하였다. 훈련 콘텐츠 저작은 메뉴UI 기반으로 용접의 전류, 전압 등의 조건과 상황을 선택하도록 제시하였고, 하드웨어 플랫폼은 워크벤치형 입체 디스플레이 방식으로 용접 환경을 가시화하였고, 위, 정면, 아래보기 등 다양한 용접 자세 변경을 지원 할 수 있도록 구축하였다. 이러한 가상현실 기반 훈련 시뮬레이터는 아크열 발생에 따른 장시간 훈련의 어려움을 극복할 수 있고, 다양한 실습 환경을 바꾸어 가며 반복적인 훈련이 가능하고, 실 재료를 사용하지 않아 재료의 낭비를 줄일 수 있는 환경 친화적인 안전하고 효율적인 훈련 실습 환경을 제공할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권10호
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• pp.5-19
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• 2020

해상(또는 수상) 구조물 시공수요가 증가됨에 따라 해양구조물 시공을 용이하게 하는 임시구조물 수요가 증가하고 있다. 가물막이(cofferdam)는 임시구조물로 해상 작업 시 외부로부터 물을 막아 육상과 동일한 작업환경을 제공한다. 하지만, 물 유입을 차단하기 위한 별도의 시공공정이 필요하기 때문에 공사지연과 건설비 증가의 주원인이 되고 있다. 최근 재래식 가물막이의 문제점을 해결하고 경제성을 높이기 위해 석션압(suction pressure)을 이용해 신속하고 경제적으로 시공이 가능한 대구경 원형강관 가물막이 공법이 제안되었다. 본 공법은 원형강관 가물막이 상부가 수면위로 노출된 상태에서 석션압을 이용해 해저면에 관입되고, 시공 후 내부의 물을 외부로 배출하여 강관자체를 가물막이로 활용한다. 본 연구에서는 원형강관 가물막이 공법을 검증하기 위해 직경 5m인 원형강관 가물막이를 제작하고 새만금 지역에서 실증실험을 실시하였다. 실험 중 원형 강관에 작용하는 석션압, 연결부 누수유무, 수직도(경사도), 구조체의 변형을 각각 계측하였으며 실험결과를 분석하였다. 본 연구를 통해 석션압을 이용한 원형강관 가물막이 공법을 검증하였으며, 석션 설치공법이 다양한 해양 구조물 시공에 활용 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 1979년도 추계학술대회 심포지움
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• pp.234-236
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• 1979

인구의 도시집중과 고도산업사회 건설에 필연적으로 수반되는 도시하수 및 산업폐수등은 하천을 심각하게 오염시켜 하천수가 지니고 있는 자정능력 한계를 초과하고 있어 재생될수 없는 상태이므로 수자원의 보호가 요청된다. 이런 상황의 하천오염 증가 추세와 주요 오염원 및 오염물에 대하여 고찰하고 대책에 방향을 제시한다. 먼저 전국의 급수 현황과 장래를 보면 다음과 같다. 한편 수도권 한강수계를 오염시키는 주요 오염원인 폐수를 보면 주거지의 생활하수, 상업행위로 발생되는 폐수와 공장의 산업폐수로 대별할 수 있으며 수도권 한강에 유입 되는 지천 수질을 보면 다음과 같다. 위와 같은 상태의 총폐수량은 280만톤인데 비하여 청계, 중량하수처리장과 서부 북부 동부분뇨처리장의 일일 처리능력은 16.4%에 불과하다. 한편 서울지역 오염원구성비를 보면 다음과 같다. 이런 계속적인 오염물은 1977년 경우 갈수기에 80~100t/sec의 하천유량으로 희석되고 있어 자정능력 한계를 벗어나서 하류의 물은 혼탁하고 용존산소의 고갈현상을 초래하고 있다. 그러므로 도시 하천에서는 수류침체로 인한 하상퇴적을 방지하여 국소적 오염의 심화를 방지하며 유량을 증가 시켜야 한다. 수도권 한강 수계의 수질의 일부는 다음과 같다. 한편 생활수준의 향상과 더불어 수요가 급증되며 처리장의 효율과 하천수의 수질을 악화시키는 합성세제의 총생산량은 1971년에 21000톤이던 것이 1978년에는 약 50,000톤에 이르고 있으며 이중 55~60%가 서울지역에서 소모되는 것으로 추산되어 진다' 결과 한강수에서 검출되는 합성세제의 오염 현황을 보면 다음과 같이 이미 몇개 지점에서는 세계 보건기구의 허용량인 0.5ppm을 초과 하고 있는 실정이다. 또한 오염의 연쇄현상을 나타내는 중금속의 일종인 csduium의 검출 정도를 보면 다음과 같다. 이상의 하천오염에 따른 수중생태계의 변화는 물리적 화학적 생물학적 환경요인이 복합적으로 작용하는 세부적 기계에 대하여는 규명되지 않은 문제가 아직도 많으며 지표생물의 표현형은 중요한 가치를 부여하고 있다. 식물성 plankton의 우점종의 출현 빈도에 따른 수질계급을 보면 뚝섬지역 BOD 3.3~5.3 빈부수성 $~\alpha$ 중부수성, 보광동 BOD 6.0~10.3중부수성, 제 2한강교 BOD10~28 $\alpha$ 강부수성, 난지도 BOD29 $\beta$ 강부수성 등이며 이와 상이한 결과도 보여주고 있다. 이상으로 볼 때 1) 가정하수의 질을 높이기 위하여 분뇨정화조 의 효율증대 2) 산업폐수의 공정별 폐수량의 조절 및 폐수성 상에 따른 총량규제에 대비한 효율증대 3) 하천의 오염부하와 자정능력 최대한 부여 4) 폐수처리를 위한 미생물제개발 및 오염지표 종 연구와 오염내성 생물의 연구등이 종합적 으로 수행되어야 한다. 5) 이상의 모든 조사와 연구결과를 객관적으로 표기할 수 있도록 하천의 이정표가 정해져야 하겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.318-318
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• 2011

자연수를 가압(4~5기압)하면서 물과 공기의 비를 4:1~3:1로 혼합하면 수체 내 초미세기포(Diameter $3{\sim}10{\mu}m$)가 발생하는데 이를 산소용해수라 하며 수질정화시설 또는 양식장 등에 널리 사용되고 있다. 산소용해수의 특징은 기포의 비표면적이 넓고 10시간 이상 포화 농도를 유지하여 수체에 잔류하는 시간이 길기 때문에, 일반 산기석을 활용한 포기나 순산소 용해 등의 타 방법과 구별된다. 산소용해수의 산소전달효율은 기존 방법과 큰 차이를 보이기 때문에 실제 적용시에는 대상수를 이용하여 산소전달계수($K_{L}a$)를 사전에 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 한국건설기술 연구원의 안동 수자원 환경실험센터 내 실외형 콘크리트 사각반응수조에 산소용해장치 및 확산장치를 결합한 일체형 시스템을 적용시켜 2010년 9월~2011년 1월의 5개월간 결과를 분석, 본 장치의 $K_{L}a$를 산정 후 수질정화의 활용 면에서 검토하였다. $K_{L}a$의 산정에는 다양한 방법이 이용되나 용존 산소 농도의 제어에 한계가 있는 실외 대형실험장에 적합한 Lewis and Whitman의 Two-film 이론에 근거한 정상포기법을 적용하였다. 체적 $80m^3$의 수조 내에서 현장 유지용수를 대상으로 실험한 결과 산소전달계수는 $0.324\pm0.050$/min, 포화농도는 8.64 mg $O_2$/L, 도달시간은 11 /min이 산정되었으며, 이는 기존 산기석 포기의 산소전달계수 범위인 $0.105\pm0.019$ /min보다 약 3.1배 높은 결과를 보였다. 또한, 확산장치의 수류 순환 방향 및 정도를 검토하기 위하여 실험수조에서 1m단위로 격자를 구성한 후 초음파 유속계로 실측한 결과 0.0~2.5 m/s 의 평면적 유속범위를 도출하였다. 그리고 전체 순환을 고려했을 때 용존산소는 약 8시간 후 8.64 mg $O_2$/L 값에 도달하여 안정화 되었으며, 강한 수류순환과 산소용해수에 의해 하상에 존재하는 퇴적물들의 이송 및 산화촉진을 유도하였다. 이를 근거로 실험수조의 체적과 기준 가동시간인 8시간을 적용시켰을 때, 실험구 수질은 대조구와 비교하여 COD, T-N, T-P가 모두 25~35% 개선되었다. 이 결과는 여과공정 없이 단순 순환만을 고려한 물리적 수질정화 방법의 단독 활용 가능성을 나타내며, 기존 연구에서 나타난 SOD (Sediment oxygen demand) 저감 능력을 감안할 때 향후 폐쇄성 수역의 수질관리에도 효율적으로 활용할 수 있음을 시사한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권5호
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• pp.419-427
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• 2018

본 연구는 철 생산 공정 중에 발생되는 철강슬래그를 재활용하는 것으로 매립에 의존하는 철강 슬래그를 건설용 재료로 사용하는 것이다. 철강 슬래그는 물과 반응할 경우 팽창 붕괴되어지는 문제로 인하여 에이징 처리를 실시하고 있다. 이런 문제점을 해결하기 위하여 개발된 SAT 공법은 철강슬래그의 팽창 붕괴에 대한 안전성을 갖는다. 이에 본 연구에서는 SAT 공법에 의해 제조된 환원슬래그와 전기로 산화슬래그, 실리콘 망간 슬래그를 사용하여 도로용 긴급 보수모르타르에 관한 실험적 연구를 실시하였으며 다음과 같은 결론을 도출하였다. 환원슬래그는 초속경 시멘트에 대해 대체할 경우 속경성을 갖는 것으로 나타났으며, 대체율 15%까지는 동등하게 나타났다. 전기로 산화슬래그는 천연 골재에 대해 100% 대체하여도 동등한 특성을 갖는 것으로 나타났으며, 이런 전기로 산화슬래그에 대해서 실리콘 망간 슬래그를 대체할 경우 15-30%까지 대체가 가능한 것으로 나타났다. 이상의 배합으로 도로용 긴급 보수 모르타르의 배합 설계가 가능하였다. 이런 슬래그를 재활용은 시멘트와 천연 골재의 사용량을 저감시켜 이산화탄소 발생의 감소와 폐기물인 슬래그를 재활용으로 녹색 산업에 이바지가 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.122-128
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• 2005

본 연구에서는 구조용강 SM520을 사용하여 교량용 박스 제작시 플럭스 코어드 아크용접법에서 가스실드방식과 셀프실드방식의 두 공정으로 제작된 용접부를 건전성, 기계적 성질 및 미세조직에서 비교하였다. 그 결과 두 용접 프로세스에 의해 제작된 용접부들은 매크로 조직 및 비파괴 검사 결과 건전성이 입증되었고, 항복 및 인장강도가 각각 $462{\sim}549\;MPa$와 $548{\sim}640\;MPa$였고, CVN 충격치는 $-20^{\circ}C$에서 요구값인 40J을 충족하였다. 결과적으로, 고속철도나 고속도로 건설시 사용되는 교량용 SM520강 박스 제조시 고소 및 강풍 조건하에서 용접할 때 셀프실드 아크용접법은 기존의 가스실드 아크 용접법과 비교하여 대등한 용접 특성들을 보였기 때문에 현장 시공시 적용 타당성이 있다고 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.150-155
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• 2015

최근 전세계적인 액화천연가스(LNG) 수요의 증가로 인해 LNG 터미널의 건설이 크게 늘어나고 있으며 기존의 LNG 터미널도 저장시설을 확장하고 있는 추세이다. 이에 따라 LNG 터미널의 다수의 저장탱크가 존재할 때 LNG를 송출하게 될 탱크와 각 송출량을 선택하는 것은 전체 공정 운전에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 전체 송출량이 정해져 있을 경우 레벨이 각기 다른 탱크들에 대해 발생하는 BOG 양을 최소화 할 수 있도록 각 탱크의 송출량을 최적화하는 연구를 수행하였다. 저장 탱크의 특성과 구조에 맞게 벽면과 바닥면에서 유입되는 열과 탱크 재질의 열전도도를 고려한 동적모델을 구성하였고, 레벨을 변화시켜 각 레벨에 따른 BOG 양을 계산하여 얻은 BOG 발생량을 탱크 레벨에 따라 지수함수로 회귀분석하였다. 이를 통해 탱크의 특성과 레벨에 따라 BOG 발생량을 예측할 수 있는 BOR(Boil-off Rate) 모델을 얻을 수 있었다. 개발한 BOR 모델을 이용하여 BOG 발생량을 최소화하는 목적함수를 설정하고 요구되는 송출량, 탱크내 레벨 제한, 탱크 당 가능한 송출량을 제한조건으로 설정하여 각 탱크의 최적 송출량을 결정하는 운전 최적화를 수행하였다. 이를 실제 운전되고 있는 인천 LNG 터미널의 18개 저장탱크에 적용하여 다양한 레벨이 분포되어 있고 총 송출량이 80,000 m3/day(최대 송출량)이 요구되는 시나리오에 대해 최적화를 수행하여 가정한 기존의 운전방법과 비교하였을 때 BOG 양을 약 9% 감소시킬 수 있었다.

• 플랜트 저널
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• 제10권1호
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• pp.47-53
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• 2014

1887년 경복궁 건천궁에서 최초로 전기점등 행사를 시행한 이후 2012년 11월 기준의 대한민국 발전설비 용량은 81,737 MW, 그리고 2012년도 최대전력 수요는 71,230 MW로 이전기록을 경신한 바 있다. 이렇게 급속하게 증가하는 전력수요를 충족하기 위하여 정부에서는 대용량 유연탄 화력과 원자력발전소를 건설하여 운영 중에 있으나 전력수요는 주중에 집중되고 주말에는 급감하여 주말의 예비률이 40% 이상을 상회하고 있어 양수발전기를 이용하여 주말수요를 창출하는 한편 감소된 주말의 전력수요에 맞추어 서울화력발전소을 포함한 고원가 발전소에 대한 주말정지를 시행하고 있다. 서울화력발전소는 전력수요지의 중심지인 수도 서울에 위치하였음에도 발전원가가 높아 2008년도 이후 매년 30회 이상의 주말정지를 시행함으로 기동정지 과정에서 많은 비용을 지출하고 있어 본 연구에서는 1969년 준공하여 열병합설비로 개조한 서울화력발전소 제5호기를 대상으로 온간기동 과정에서 보일러 강제순환펌프 입구 관수온도 상승률을 증가시켜 온도상승 공정에 소요되는 시간을 약 35% 단축하고 기동시간 종합관리 프로그램을 구성하여 운영함으로써 전체적으로 온간기동 시간을 23% 단축할 수 있음을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제25권3호
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• pp.29-36
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• 2016

폐콘크리트의 순환자원화 과정에서 발생되는 슬러지의 활용 방안을 찾기 위하여, 기본특성 분석과 고알칼리 상등수의 pH 중화실험을 수행하였다. 슬러지의 평균입도(d50)는 $42.4{\mu}m$이며, -$45{\mu}m$ (-325 mesh) 크기의 미립자가 전체 슬러지 질량의 60% 이상을 차지한다. 미립자의 주요광물은 백운모와 탄산염광물이었으며, 미립으로 갈수록 탄산염 광물의 비율이 늘어났다. 또한 미립으로 갈수록 중금속의 함량이 증가했는데, 토양오염 우려기준의 2지역 기준값 보다는 낮았다. 고액분리를 위한 응집제의 사용은 기존 공정에서 과량의 응집제를 사용하고 있어서 별다른 효과를 관찰할 수 없었다. 슬러지 pH (약 12)가 높기 때문에 산 첨가에 의한 중화효과가 미미하였지만, 슬러지가 포함하고 있는 높은 농도의 Ca이온으로 인해 $CO_2$ 가스를 주입하는 방법으로 8.5 미만으로 중화가 가능하였다. 또한 침전물에 대한 XRD 분석 결과는 고순도의 $CaCO_3$로 회수될 수 있음을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.118-118
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• 2012

수자원의 효율적 이용 및 관리는 심화되고 있는 기후변화에 선제적으로 대응하고 발생가능한 물위기에 대비하기 위한 필수조건이다. 그 중 가장 핵심이 되는 요소는 댐에 저수된 물을 효과적으로 이용하는 것, 즉 댐 건설목적에 따라 시간 및 공간별로 적절하게 할당시키는 것이라고 할 수 있다(Kim, 1998). 그러나 단일 댐의 운영과는 달리 수계내 댐군의 연계 운영은 매우 복잡하고 어려운 문제이다. 연계된 댐들간 저수 상황을 고려하여 유역내 시 공간적인 용수 수요의 지속적인 충족을 위하여 유입량 예측의 정확성을 높이도록 하고, 상류 댐에 최대한 저류하도록 하며, 여수로 방류 같은 불필요한 방류를 최소화 하고, 서로 상충되는 목표를 갖고 있지만, 홍수용량 및 발전수위를 최대로 확보하도록 하여야 한다. 이처럼 댐 운영을 위한 실제 상황은 단일 목적에 의한 최적화와는 달리 여러 상충되는 목적 및 구성 요소들간의 타협, 조정을 필요로 한다. 댐군의 연계운영 문제는 1960년대 초부터 현재까지 활발히 연구가 진행되어 온 분야 중 하나이나 문제의 복잡성과 어려움으로 인해 아직까지도 최선의 방안을 제시하기 어려운 문제이다(ReVelle, 2000). 이를 위한 방법은 시뮬레이션 모형 활용기법과 최적화 모형 활용기법으로 대별할 수 있으며 각 방법의 서로 다른 구조적 특성과 장단점으로 인하여 이원화된 체계로 사용되는 것이 현재의 국내 실정이다. 대부분의 실무에서는 이해도도 쉽고, 비교적 결과를 빨리 도출할 수 있는 시뮬레이션 기반의 모형을 활용하며 대표적으로 HEC-5, K-ModSim, HEC-ResSim 등이 활용되어왔다. 반면, 학계에서는 DP, MIP, SLP, SDP 등 최적화기법을 댐운영에 활용 할 것을 제안하고 있지만, 활용에 대한 거부감이 남아있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 시뮬레이션과 최적화기법의 원론적 비교를 통해 각 방법의 장단점과 한계점을 분석하고, 왜 이원화된 사용체계로 되었는지에 대한 고찰과 이에 대한 해결책으로 시뮬레이션모형의 장점과 최적화기법의 장점을 결합한 모형을 제안한다. 국내에는 Kim and Park(1998)이 시뮬레이션 기반의 최적화 모형 CoMOM(Coordinated Multi-Reservoir Operating Model)을 개발하였으며, 이후 21C프론티어 연구사업(2001-2011)에서 모형의 보완수정 검증을 통해 실무 활용도를 높여 왔다. 본 연구를 통하여 거부감의 원천을 추적해 보고, 타당한 이유가 있는지 대한 것을 심층 분석해보고, CoMOM모형과 시뮬레이션 모형, 다른 최적화 기법들과의 원론적 비교를 통해 각 방법들의 효율적인 활용방안과 최적화모형의 구체적인 활용방안을 제시하고자 한다.