• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.395-402
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• 2002

본 연구는 강상판교량의 합리적인 설계를 위한 다목적 최적설계 방법을 제안하였다. 다목적 최적설계 방법은 기존의 제작비용만을 목적함수로 사용하는 최적설계와는 달리 제작비용과 처짐을 동시에 고려함으로써 보다 합리적인 설계를 유도하고자 하였다. 강상판교량은 많은 부재를 가지고 있고 구조거동이 복잡한 이유로 기존의 최적설계 알고리즘을 이용하면 매우 비효율적이다. 따라서, 매우 효율적인 다단계 최적설계를 이용하였다. 강상판교량의 합리적이고 경제적인 설계를 위해 최적의 제작비용과 처짐과의 관계를 파레토 곡선으로 표현하고 이를 이용하여 합리적인 설계 수준을 정하는 척도로 사용하였다. 이러한 방법은 기존의 단일목적 최적설계에 비해 매우 합리적인 설계결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.893-904
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• 2013

NSGA-II와 함께 크리깅 메타모델기반 다목적최적설계 전략을 3차원 CFD 시뮬레이션을 통해 액셜 피스톤 펌프의 밸브 플레이트 형상을 최적화하는데 적용하였다. 펌프의 압력 변동을 저감하고 수력 효율을 최대화하기 위한 최적설계 과정은 두 단계, 즉 (1) 밸브 플레이트 상의 6개 형상 설계 변수를 선정하고 각 설계변수의 변화에 따른 CFD 해석을 수행하며, (2) CFD 데이터를 이용한 NSGA-II에 기반한 다목적최적설계 접근방식으로 최소 맥동 압력과 펌프 효율 설계에 대해 파레토 프론트를 평가하는 것으로 구성된다. 이들 결과로부터 최소 맥동 압력을 가지며 액셜 피스톤 펌프의 목표 효율에 도달하는 최적 절충해를 선택할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.153-163
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• 2004

본 연구에서는 구조물의 최적설계에서 나타나는 여러 가지 불확실성을 고려하기 위해 퍼지이론을 도입한 다목적 강구조 퍼지 최적설계에 관한 연구로, 다목적 퍼지 최적설계가 단일 목적의 최적설계보다 합리적인 설계가 됨을 보이는데 목적이 있다. 최적설계에 시용된 목적함수는 구조물의 중량과 처짐을 최소화하는 다목적 함수로 취하였고, 제약조건은 하중저항계수설계법(AISC-LRFD, 1994)의 설계규준을 따랐으며, 구조해석은 기하학적인 비선형을 고려한 유한요소해석법을 이용하였다. 성질이 서로 다른 다목적을 가지는 최적문제를 다루기 위하여 소속중요도 적용법과 목적중요도 적용법을 이용하여 다양한 최적해를 구함으로써, 사용자에게 현실여건에 알맞는 합리적인 최적 해를 선택할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.783-791
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• 2002

본 논문에서는 지진하중을 받는 강뼈대구조물의 표준단면에 대한 다목적 최적설계 정식화 방법을 제안하였다. 다목적 최적화 문제는 강재중량, 변형에너지, 안전성을 목적함수로 구성하였다. 표준단면제원을 이용한 다목적 최적설계 문제를 효율적으로 해결하기 위하여 전역기준법(Global Criterion Method)을 이용하였다. 실제적인 대형구조물의 다목적 최적설계 문제를 효율적으로 해결하기 위해 전체 구조계와 구조 요소계로 나누는 다단계 알고리즘을 적용하였고 자동미분을 이용하여 매개변수에 대한 민감도해석을 이용한 근사재해석 기법을 사용하였다. 또한 전체 구조계와 구조 요소계의 연결을 위해 표준단면을 이용하여 단면 2차 모멘트와 단면적, 단면상수와의 관계를 희귀분석 하였다. 수치해석 결과 안정성을 고려한 강 뼈대 구조물의 최적설계 방법은 기존의 방법보다 합리적인 설계를 유도할 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.503-513
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• 2000

본 연구에서는 구조물의 최적설계문제를 다를 때 나타나는 퍼지성을 고려하는 동시에 대립되는 기준들을 다루기 위해 중요도를 적용 유전자알고리즘 및 퍼지이론에 의한 이산형의 다목적 함수를 갖는 트러스구조물의 최적화를 시도하는 다목적 이산화 최적화 프로그램을 개발하였다. 그리고 개발된 프로그램을 적용하여 10부재철골트러스에 대한 설계 예를 들어 비교 고찰하였다. 본 연구를 통해 평면트러스구조물에대한 응력해석 및 최적설계가 일률적으로 처리될 수 있는 통합 시스템화된 퍼지-유전자알고리즘에 의한 다목적최적 구조설계가 가능하게 되었다. 특히 일반최적설계에서 처리되지 않는 불확실한 제약조건에 대한 경우에 대하여도 피지이론을 도입함으로써 가능하게 되어 보다 구조물의 합리적인 최적설계가 가능하게 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.490-490
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• 2021

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에게 수질적으로 안전한 물을 안정하게 공급하는 것을 목표로 한다. 초기의 상수도 관망의 최적 설계는 비용만을 고려함으로써 미래의 불확실한 상황에 대한 대처가 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못하였다. 또한, 유량과 안정적인 수질 공급을 고려하는 설계는 몇몇 비선형적 요소를 포함하고 있으며, 특히 사용자의 수요 패턴에 따른 잔류 염소 농도가 설계 기준에 부합하지 못하는 문제가 되는 경우 사용자의 심미적, 심리적 불편을 초래할 수 있다. 이는, 수질의 안전성과 직결되는 문제이다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망의 설계에 대하여 수질과 수리학적 특성을 고려한 상수도 관망 다목적 최적 설계를 수행하였다. 상수도 관망은 수질적인 측면을 고려하기 위해 수원에서 수용가까지 용수를 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위하여 염소를 주입한다. 또한, 유리 잔류 염소의 평상시 기준을 (1.0-4.0mg/L) 유지하도록 규정하였다 (수도법 시행규칙 제22조의2). 하지만 사용자의 사용패턴, 체류 시간에 따라 잔류염소량이 달라진다. 따라서, 본 연구에서는 상수도 관망의 설계 비용과 염소 주입량을 동시에 설계 인자로서 고려하기 위해 Multi-objective Harmony Search를 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 이러한 상수도 관망의 수질 인자와 설계 비용을 고려한 최적 설계안은 경제적 측면 뿐만 아니라 사용자의 수질 측면의 안전성을 충족하는 방안을 제시할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.26-38
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• 2020

자기 충전형 콘크리트의 배합물 설계는 전형적인 다기준의사결정의 과정이다. 본 연구에서는 실험설계법과 반응표면법을 이용하여 SCC 배합물 전산 설계가 가능하도록 재료성능 및 비용모델을 생성하고, 요구조건을 반영한 여러 성능 사이의 상대적 중요도를 산정하여 가중 다목적 설계문제로 정식화하여 수치최적해를 계산함으로써 비용효율을 고려한 SCC최적설계를 수행하였다. 실험비용과 시간을 고려하여 SCC의 수많은 요구성능 중 압축강도, 철근충전성, 재료분리저항성, 비용정보 등을 다목적 최적화의 목적함수로 설정하였다. 재료경제성을 최적재료설계프로세스에 합리적으로 반영함으로써 경제적 콘크리트배합설계를 수행할 수 있었으며, 본 연구 결과 실험점 계획에서부터 최적해 산출에 이르는 과정을 객관적인 프로세스로 구성함으로써 콘크리트 범용 최적재료설계기술 및 전산화를 기대할 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.9-22
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• 2008

이 논문에서는 구조물의 내진성능 향상을 위한 방법으로서 구조부재 및 수동형 감쇠기의 통합최적설계기법을 제시한다. 이는 구조부재 및 감쇠기의 최적배치를 다루는 최적화기법이다. 통합시스템의 최적설계를 위하여 다목적최적화기법을 도입하고, 이를 보다 효율적으로 다루기 위하여 목표신뢰성 제한조건을 갖는 다목적최적화문제로 재구성하였다. 수치해석 예제를 통하여 다양한Pareto 최적해를 제시하였으며, 이들이 기존 설계방법에 상응하는 순차적 설계방법 및 가중합방법에 따른 단일목적함수 최적화방법을 포괄함을 검증하였다. 여러 Pareto 최적해로부터 강성 및 감쇠장치의 사용량을 달리하는 3가지 대표설계안을 선택하고 이들의 내진성능을 다양한 지진하중에 대하여 비교 분석하였다. 이로부터 제시하는 방법이 구조물의 내진성능 향상을 위한 설계방법으로서 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.209-209
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• 2015

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에 이르기까지 안정적으로 유량을 공급하는 것을 목표로 한다. 상수도 관망의 최적설계는 요구되는 절점의 수압, 관로의 유속 등 수리학적 제약조건을 만족시키는 범위 안에서 비용을 최소화하는 설계안을 얻어내는 것을 목표로 시작하였다. 하지만 비용만을 고려한 과거의 상수도 관망 최적설계는 미래의 불확실한 조건에 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못한다. 이 때문에 현대의 상수도 관망의 설계시 다양한 설계인자의 고려와 함께 효율적인 최적설계기법 적용의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망 최적설계에 다양한 설계인자를 동시에 고려하기 위해 다목적 최적 설계기법인 Multi-objective Harmony Search 알고리즘을 적용하였다. 또한 다목적 최적설계의 효율성 증대를 위하여 매개변수 자동보정 기법 중 하나인 Parameter-Setting-Free (PSF) 기법(Geem and Sim, 2010)을 사용하였다. PSF 기법은 최적화 알고리즘의 매개변수 설정의 번거로움을 없애고, 반복수행을 통한 해 탐색이 진행됨에 따라 가장 효율적으로 작용하는 매개변수를 자동으로 설정하여 탐색효율을 강화하도록 고안된 기법이다. 본 연구에서는 제안된 기법을 실제 상수도관망의 최적설계에 적용하였고 그 결과를 분석하였다. 그 결과 제안된 기법을 통해 관망의 비용을 포함한 다양한 설계인자를 동시에 만족시키는 최적설계안을 효과적으로 도출 할 수 있었으며, 매개변수 자동보정 기법의 적용을 통해 해 탐색의 효율성과 편의성을 향상시킬 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제46권4호
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• pp.409-416
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• 2009

The structural design problems are acknowledged to be commonly multi-criteria in nature. The various multi-criteria optimization methods are reviewed and the most efficient and easy-to-use Pareto optimal solution methods are applied to structural optimization of a truss and a beam. The result of the study shows that Pareto optimal solution methods can easily be applied to structural optimization with multiple objectives, and the designer can have a choice from those Pareto optimal solutions to meet an appropriate design environment.