• 지능정보연구
• /
• 제26권4호
• /
• pp.127-148
• /
• 2020

데이터 센터는 컴퓨터 시스템과 관련 구성요소를 수용하기 위한 물리적 환경시설로, 빅데이터, 인공지능 스마트 공장, 웨어러블, 스마트 홈 등 차세대 핵심 산업의 필수 기반기술이다. 특히, 클라우드 컴퓨팅의 성장으로 데이터 센터 인프라의 비례적 확장은 불가피하다. 이러한 데이터 센터 설비의 상태를 모니터링하는 것은 시스템을 유지, 관리하고 장애를 예방하기 위한 방법이다. 설비를 구성하는 일부 요소에 장애가 발생하는 경우 해당 장비뿐 아니라 연결된 다른 장비에도 영향을 미칠 수 있으며, 막대한 손해를 초래할 수 있다. 특히, IT 시설은 상호의존성에 의해 불규칙하고 원인을 알기 어렵다. 데이터 센터 내 장애를 예측하는 선행연구에서는, 장치들이 혼재된 상황임을 가정하지 않고 단일 서버를 단일 상태로 보고 장애를 예측했다. 이에 본 연구에서는, 서버 내부에서 발생하는 장애(Outage A)와 서버 외부에서 발생하는 장애(Outage B)로 데이터 센터 장애를 구분하고, 서버 내에서 발생하는 복합적인 장애 분석에 중점을 두었다. 서버 외부 장애는 전력, 냉각, 사용자 실수 등인데, 이와 같은 장애는 데이터 센터 설비 구축 초기 단계에서 예방이 가능했기 때문에 다양한 솔루션이 개발되고 있는 상황이다. 반면 서버 내 발생하는 장애는 원인 규명이 어려워 아직까지 적절한 예방이 이뤄지지 못하고 있다. 특히 서버 장애가 단일적으로 발생하지 않고, 다른 서버 장애의 원인이 되기도 하고, 다른 서버부터 장애의 원인이 되는 무언가를 받기도 하는 이유다. 즉, 기존 연구들은 서버들 간 영향을 주지 않는 단일 서버인 상태로 가정하고 장애를 분석했다면, 본 연구에서는 서버들 간 영향을 준다고 가정하고 장애 발생 상태를 분석했다. 데이터 센터 내 복합 장애 상황을 정의하기 위해, 데이터 센터 내 존재하는 각 장비별로 장애가 발생한 장애 이력 데이터를 활용했다. 본 연구에서 고려되는 장애는 Network Node Down, Server Down, Windows Activation Services Down, Database Management System Service Down으로 크게 4가지이다. 각 장비별로 발생되는 장애들을 시간 순으로 정렬하고, 특정 장비에서 장애가 발생하였을 때, 발생 시점으로부터 5분 내 특정 장비에서 장애가 발생하였다면 이를 동시에 장애가 발생하였다고 정의하였다. 이렇게 동시에 장애가 발생한 장비들에 대해서 Sequence를 구성한 후, 구성한 Sequence 내에서 동시에 자주 발생하는 장비 5개를 선정하였고, 선정된 장비들이 동시에 장애가 발생된 경우를 시각화를 통해 확인하였다. 장애 분석을 위해 수집된 서버 리소스 정보는 시계열 단위이며 흐름성을 가진다는 점에서 이전 상태를 통해 다음 상태를 예측할 수 있는 딥러닝 알고리즘인 LSTM(Long Short-term Memory)을 사용했다. 또한 단일 서버와 달리 복합장애는 서버별로 장애 발생에 끼치는 수준이 다르다는 점을 감안하여 Hierarchical Attention Network 딥러닝 모델 구조를 활용했다. 본 알고리즘은 장애에 끼치는 영향이 클 수록 해당 서버에 가중치를 주어 예측 정확도를 높이는 방법이다. 연구는 장애유형을 정의하고 분석 대상을 선정하는 것으로 시작하여, 첫 번째 실험에서는 동일한 수집 데이터에 대해 단일 서버 상태와 복합 서버 상태로 가정하고 비교분석하였다. 두 번째 실험은 서버의 임계치를 각각 최적화 하여 복합 서버 상태일 때의 예측 정확도를 향상시켰다. 단일 서버와 다중 서버로 각각 가정한 첫 번째 실험에서 단일 서버로 가정한 경우 실제 장애가 발생했음에도 불구하고 5개 서버 중 3개의 서버에서는 장애가 발생하지 않은것으로 예측했다. 그러나 다중 서버로 가정했을때에는 5개 서버 모두 장애가 발생한 것으로 예측했다. 실험 결과 서버 간 영향이 있을 것이라고 추측한 가설이 입증된 것이다. 연구결과 단일 서버로 가정했을 때 보다 다중 서버로 가정했을 때 예측 성능이 우수함을 확인했다. 특히 서버별 영향이 다를것으로 가정하고 Hierarchical Attention Network 알고리즘을 적용한 것이 분석 효과를 향상시키는 역할을 했다. 또한 각 서버마다 다른 임계치를 적용함으로써 예측 정확도를 향상시킬 수 있었다. 본 연구는 원인 규명이 어려운 장애를 과거 데이터를 통해 예측 가능하게 함을 보였고, 데이터 센터의 서버 내에서 발생하는 장애를 예측할 수 있는 모델을 제시했다. 본 연구결과를 활용하여 장애 발생을 사전에 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국조경학회지
• /
• 제42권6호
• /
• pp.21-30
• /
• 2014

본 연구는 쾌적한 온열환경을 제공하는 공원을 계획하기 위한 방안을 모색하고자, 전형적인 녹지유형인 수림지와 잔디밭의 여름철 열환경을 측정 및 평가하였다. 이를 위해 함양 상림공원을 연구대상지로 하였으며, 대상지 내 녹지유형을 대표하는 수림지와 잔디밭 그리고 대조구로서 포장지에서 열환경을 조사하였다. 기상장비를 활용한 3일 동안(2014년 8월 21~23일, 29~30일)의 정점관측을 통해 열환경 변수인 기온, 상대습도, 풍속 그리고 6방향(동, 서, 남, 북, 하향, 상향) 장파 및 단파 복사를 측정하였다. 측정한 복사량을 근거로 6방향의 향별 가중치를 적용하여 인체가 흡수한 복사량을 구한 후 이를 평균복사온도로 환산하였다. 산정된 평균복사온도와 측정된 기온, 상대습도, 풍속을 바탕으로 PET는 Rayman 1.2, UTCI, OUT_SET$^*$는 UTCI Calculator와 Thermal Comfort Calculator of Richard DeDear로 산정한 후 수림지, 잔디밭 그리고 대조구의 온열쾌적성을 평가하였다. 열환경 및 온열쾌적지수의 평가 결과, 수림지는 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 $5.9^{\circ}C/35^{\circ}C$ 낮추는 냉각효과를 나타냈으며, 상대적으로 낮은 풍속과 높은 상대습도를 나타냈음에도 불구하고, 온열쾌적지수 개선효과는 매우 크게 나타났다. 반면에 잔디밭은 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 $0.9^{\circ}C/3^{\circ}C$ 낮추는 미미한 냉각효과를 나타냈으며, 잔디밭의 온열쾌적지수 개선효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 한편, 야간(21:00~04:00)의 미기상 및 복사 환경은 일사 부재, 풍속 감속, 상대습도 증가로 인해 수림지, 잔디밭 및 포장지가 비슷하게 나타났다. 이러한 결과는 수림지의 차양 및 증발산 효과는 잔디밭의 증발산 효과에 비해 매우 크기 때문이라 판단되며, 공원의 온열쾌적성을 확보하기 위해서는 녹지의 면적보다 녹지의 용적에 주력해야 한다는 것을 시사하는 것이다. 본 연구는 수림지와 잔디밭에서 공원의 이용자가 체감하는 온열쾌적성을 정량적으로 평가하고, 수림지 및 잔디밭이 가진 온열쾌적지수 개선효과를 규명함으로써 향후 공원계획시 이용자를 고려한 쾌적한 온열환경을 조성하는데 기여할 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권4호
• /
• pp.555-560
• /
• 2018

$NaCl-KCl-ZnCl_2$ 혼합물(NaKZn-Chloride)의 열물성을 조사하여 열저장 매체로서의 잠재성을 평가하였다. 고온용 축열물질로 이용하기 위해서는 축열온도 범위에서 안정된 열물성을 유지하여야 하는데, 사전실험 결과 해당 혼합물은 알려진 고온안정온도인 $850^{\circ}C$ 보다 훨씬 낮은 온도에서 급격한 분해가 진행되었다. 이에 본 연구에서는, 흡수된 수분에 의해 축열물질의 열적 성질이 변화되는지 확인하고자 하였다. 혼합물의 수분함량에 따라 열물성이 변화되는 지를 열물성 장비로 측정하였으며, 가열-냉각 반복실험을 통해 다시 한 번 확인하였다. 그 결과 녹는 점의 경우 흡수된 수분에 관계없이 일정하지만, 고온 안정성의 경우 흡습한 샘플에서 다소 낮아지는 것을 알 수 있었다. 본 연구결과에 따라 흡습성을 가지는 고온 축열물질을 사용하는 시스템에서 수분과의 접촉을 줄임으로써 축열물질의 손실을 줄일 수 있다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.51-52
• /
• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.1-7
• /
• 2014

자동차의 엔진룸의 내부를 살펴보면 여러 가지의 장치 및 장비가 복잡하게 설치되어 있고 각종 오일 등의 인화물질을 포함하고 있어 재발화 가능성이 매우 높다. 또한, 폭발가능성도 높기 때문에 운전자나 탑승자가 보닛을 열고 엔진룸에 직접 분말 소화기를 분사하는 방식으로는 한계가 있다. 따라서 엔진룸 내부에서 화재를 감지하여 소화약제를 분사한 뒤, 화재를 진화하는 소화시스템과 엔진룸 내부의 고열에 견딜 수 있고, HFC-227ea를 포함하는 충분한 점성을 가진 폼 형태의 소화약제를 개발 및 시험하였다. 그리고 포소화약제가 가지고 있는 소화원리인 질식 및 냉각효과와 HFC-227ea가 가진 부촉매효과를 동시에 이끌어 내고, 소화 후에도 분말 소화기처럼 잔존물에 의한 2차 피해가 없는 맞춤형 소화약제를 개발하였으며, 차량을 이용한 충돌실험을 통하여 방출이 완료된 후에도 이물질 없이 소화약제를 제거할 수 있는 장점이 존재하는 실험결과를 획득하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제21권4호
• /
• pp.481-492
• /
• 2004

Nb/Al Superconducting Tunnel Junction(STJ) 소자를 제작하여 I-V 특성곡선을 측정하고 제작된 STJ 소자의 초전도체 특성 및 성능 파라미터 값들을 구하였다. 크기가 각각 20, 40, 60, 그리고 $80{\mu}m$인 4종류의 STJ소자를 제작하였으며 각 소자는 총 5층의 Nb/A1/AlOx/Al/Nb 다결정(polycrystalline) 박막으로 구성된 SIS(Superconductor Insulate. Superconductor) 방식의 조셉슨 접합 구조를 갖는다. 이 연구에서 제작한 STJ 소자는 $Tanner^{TM}$ L-Edit 8.3 프로그램으로 설계하였으며 한국표준과학연구원의 SQUID 제조실험실에서 제작하였다. 5층의 STJ 박막은 DC magnetron sputtering, reactive ion etching, CVD(Chemical Vapor Deposition) 장비를 이용해 생성되었다. 제작된 STJ 소자는 액체헬륨으로 냉각(4K)시킨 후 I-V 특성곡선을 측정하여 초전도 특성을 확인하였고, STJ 소자의 성능을 결정하는 파라미터인 energy gap, normal resistance, normal resistivity, dynamic resistance, dynamic resistivity, 그리고 quality factor를 계산하였다. Nb/Al STJ 소자의 FWHM 에너지 분해능 계산 결과, 순수 Nb STJ 소자보다 $11\%$ 우수한 에너지 분해능 특성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권12호
• /
• pp.69-75
• /
• 2019

본 연구의 목적은 EV 경상용차에 적용되는 히트펌프 시스템에 대한 냉방 성능 특성을 실험적으로 분석하는 것이다. EV 경상용차가 운전되는 냉방 운전조건인 외기온도 35 ℃, 내기온도 25 ℃ 상황에서, 히트펌프 시스템의 냉방 특성을 분석하고자, 냉각수의 온도조건, 전동식 압축기 회전수 조건 변화에 대해서, 실험을 진행하였고, 그 결과를 분석하였다. 전동식 압축기 회전수가 증가할수록 냉방 성능이 평균 8.0 %가 증가하였고, 전동식 압축기 소비전력은 27 %가 증가하여서, 시스템 효율은 16.4 %가 감소하는 결과를 보여주고 있다. 전자장비 냉각을 위한 냉각수의 폐열을 활용하기 위하여서, 냉매랑 냉각수가 열교환 하는 칠러를 본 시스템에 적용하였다. 칠러에 적용되는 냉각수의 온도를 35 ℃에서 55℃로 변화시켰을 때, 응축 열원의 증가로 인하여서, 시스템 효율이 평균적으로 18.2 %가 떨어지는 결과를 보여주고 있다. 냉각수 유량 변화 측면에서, 운전 조건을 변화시켰지만, 냉방 성능에는 큰 변화를 보이고 있지 않았다. 향후, 냉각수 폐열을 사용하여서, 히트펌프 시스템에 대한 난방 성능 향상을 위한 연구가 필요한 상황에서, 관련 연구에 추가 할 예정이다.

• 태양에너지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.70-83
• /
• 1992

본 연구에서는 개방된 정사각형 공간안에 일정한 열유속을 방출하는 발열체가 존재할 때, 부력과 표면복사를 고려한 혼합대류특성을 수치적으로 연구하였다. 본 연구의 대상인 유입구를 통해 유체가 흘러들어와서 다시 유출구로 나가는 정사각형공간은 공냉식 전자장비를 모사한 것이다. 이러한 공간안에 존재하는 발연체는 전자칩과 같은 발열성 전자부품을 나타낸다. 본 연구에서 채택한 모델의 크기는 높이 X 넓이가 $0.1[m]{\times}0.1[m]$이며 공간내부는 2차원 층류유동으로 간주하였다. 공기의 유입속도는 0.07[m/s]이고, 유입온도는 $27^{\circ}C$이며, 유입구의 위치는 일정한 위치에 고정되어 있다. 주요 변수로는 발열체의 열유속, 유출구의 위치, 발열체의 위치, 그리고 벽면이 방사율을 선택하였다. 본 연구에서는 외부로부터 유입되어지는 찬공기와 발열체에 의해서 부력의 상승하는 뜨거운 공기의 혼합에 의한 유동특성 및 열전달특성을 복사를 고려하여 고찰하였다. 결과로써 가장 열전달이 활발한 발열체의 위치는 바닥의 좌측벽으로부터 0.075[m]일때이다. 이러한 연구는 실제적으로 전자부품 같은 것의 효율적인 냉각목적에 적용되어질 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.361-361
• /
• 2013

비냉각 적외선 검출소자는 빛이 전혀 없는 환경에서도 사물을 감지하는 열상장비의 핵심소자이다. 마이크로볼로미터 적외선 검출기는 상온에서 동작하며, 온도안정화를 위해 TEC를 장착하여 진공패키지로 조립된다. 패키지는 진공을 유지할 수 있도록 일반적으로 메탈로 제작되며, 단가 감소 및 생산성 증대를 위해 wafer level packaging 방법을 이용한다. 마이크로볼로미터의 특성은 패키지의 진공 변화에 매우 민감하다. 센서의 감도를 증가시키기 위해서는 진공환경을 유지해야 한다. 볼로미터 소자의 특성은 상압에서 열전도는 기판과 멤브레인 사이의 에어갭을 통해 열손실을 야기하므로 센서의 반응도가 현저히 줄어든다. 에어갭이 1 um 정도 되더라도 그 사이에 존재하는 열전도가 가능하므로 진공을 유지하여 열고립 상태를 증대시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 소자의 동작시 압력, 즉 진공도가 볼로미터 소자의 반응도 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 마이크로볼로미터 소자는 $2{\times}8$ 어레이 형태로 제작하였으며, metal pad를 각 단위셀에 배치하였으며, 공통전극으로 한 개의 metal pad를 넣어 설계하였다. 흡수체로써 VOx를 사용하였으며, 열 고립구조를 위해 2.5 um 공명 흡수층의 floating 구조로 멤브레인을 형성하였다. 진공패키지는 메탈패키지를 제작하여 볼로미터 칩을 TEC 위에 장착하였으며, 신호의 감지를 위해 가변저항을 매칭시켰다. 반응도는 신호 대 잡음 값을 획득하여 소자에 도달하는 적외선 에너지에 대해 반응하는 값을 계산에 의해 얻어내는 것이다. 픽셀 크기는 $50{\times}50$ um이며, 패키지 조립 공정 후 온도변화에 따른 저항 측정을 통해 TCR 값을 얻었다. 이때 TCR은 약 -2.5%/K으로 나타났다. $2{\times}8$의 4개 단위소자에 대해 측정한 값은 균일하게 TCR 값이 나타났다. 광반응 특성은 볼로미터 단위소자에 대해서 먼저 고진공(5e-6 torr) 하에서 측정하였으며, 반응도는 25,000 V/W의 값을 나타내었고, 탐지도는 약 2e+8 $cmHz_{1/2}$/W로 나타났다. 패키지의 압력 조절을 위해 TMP 및 로터리 펌프를 이용하여 100 torr에서 1e-4 torr의 범위에서 압력조절 밸브를 이용하여 질소가스의 압력으로 진공도를 변화시켰다. 적외선 반응신호는 압력이 증가함에 따라 감소하였으며, 2e-1 torr의 압력에서 신호의 크기가 감소하기 시작하여 5 torr에서 반응도의 1/2 값을 나타냄을 알 수 있었다. 30 torr 이상에서는 신호가 잡음값 과거의 동일하여 신호대 잡음비가 1로 나타남을 알 수 있었다. 또한 진공도 변화에 대해, 흑체온도에 따른 반응도 및 탐지도의 특성을 조사한 결과를 발표한다. 반응도의 증가를 위해 진공도는 진공도는 1e-2 torr 이하의 압력을 유지해야 함을 본 실험을 통해 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제21권1호
• /
• pp.35-42
• /
• 2008

원자력발전소에서는 열교환 파이프에서 발생하는 열피로 균열을 비파괴 탐상장비를 이용하여 조기에 발견하는 것이 안전을 위해 매우 필요하며, 따라서 이를 모사한 인공균열시편 제작에 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 이러한 균열은 일반 기계가공으로 제작하는 것이 불가능하여 실제 조건과 유사한 열 반복하중 하에서 제작될 수밖에 없는데, 이를 위해 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 크랙성장 시뮬레이션 기법을 이용하여 이러한 균열 제작시간을 단축하기 위한 최적의 열하중 조건을 찾고자 하였다. 이를 위해 임의조건에서 시뮬레이션 및 열피로균열 발생 기초실험을 수행하여 균열 초기수명과 진전수명을 검증하였고, 이를 바탕으로 다양한 가열 및 냉각시간을 시뮬레이션 함으로써 제작시간을 최소화하는 열하중 조건을 구하였다. 시뮬레이션에서는 응력해석을 위해 상용 소프트웨어 ANSYS를 초기균열수명 계산을 위해 수치계산용 소프트웨어 ZENCRACK을 이용하여 코딩을 균열진전수명 평가를 위해 ZENCRACK 소프트웨어를 이용하였다. 그 결과 1mm 균열 제작에 소요되는 시간은 초기의 418시간에서 319시간으로 24% 단축되는 것으로 예측되었다.