철도교통사업의 계획 및 시행 가능 여부를 판단 하는 데 있어, 다양한 의사결정 과정이 필수적으로 요구되며, 그 결과로 총사업비, 운영비 등을 포함한 LCC(Life Cycle Cost) 값을 예측한다. 본 연구에서는 철도교통사업 의사결정 및 LCC 도출과정을 지원하기 위한 모델링 및 시뮬레이션 기반의 분석 방식을 제안한다. 먼저, 수치적 데이터 기반의 분석이 가능하도록 기존 다양한 철도교통사업 자료를 취합하여 Cost Analysis 모델을 구성하였으며, 실험계획법 및 반응표면법 기반의 근사모델링 기법을 통해 시뮬레이션을 수행, 결과를 도출하여 분석하였다. 모델 구성 및 시뮬레이션을 효과적으로 수행하기 위해 전문적인 상용 소프트웨어 도구를 사용하였다. 연구 결과 검증을 위해 실제 추진되고 있는 철도교통사업을 선정하여 분석결과를 비교하였고, 이를 각 분야 전문가 검증 과정을 거쳐 연구 성과의 신뢰성을 검토하였다.
본 연구는 2차원 도면 표기의 본질적 한계가 지적되는 지구단위계획의 수립지침 중에서 '건폐율·용적률·높이 등 건축물의 규모'에 대해 절차적 모델링을 활용하여 3차원 지구단위계획의 시뮬레이션을 개발하였다. 이를 위한 개발의 도구로 에스리(Esri)사의 시티엔진(CityEngine 2020.0), 아크GIS 프로(ArcGIS Pro 2.6.2), 웹 씬(Web Scene)을 활용하였으며, 연구대상지로 최근 5년간 필지의 약 25%가 개발된 송파구 이면부 상업지역을 선정하였다. 본격적인 시뮬레이션 개발을 위해, 파라미터를 선정한 이후 자료(Data)-정보(Information)-지식(Knowledge)의 3단계 과정에 따라 개발을 진행하였다. 본 연구는 시뮬레이션 개발 과정에서 다음의 단계별 결과물을 생성하였다. 우선 자료(Data) 단계에서 공공 및 민간 데이터 공유 플랫폼을 활용하여 2·3차원 자료를 획득하여 구축하였다. 다음 정보(Information) 단계에서 구축한 자료를 형상문법에 따라 다양한 절차적 모델들을 생성하였으며, 이후 애플리케이션을 활용해 레이어를 통합하였다. 마지막 지식(Knowledge) 단계에서 통합된 레이어를 활용하여 3차원 공간분석 및 스토리텔링 컨텐츠를 생산하였다. 결과적으로 본 연구는 다음의 세 가지 단계별 시사점을 제시한다. 첫째, 개발에 필요한 자료 정확도의 향상 및 공유 플랫폼 개선 등 절차적 모델 개발을 위한 환경 개선의 필요하다. 둘째, 지구단위계획 수립지침은 공간적 특성을 제도적으로 규정한 지침이기 때문에 형상문법 스크립트로 개발되기 용이하다. 셋째, 절차적 모델링은 지구단위계획 작성 과정에서 심의, 자문, 주민 의견 수렴 등 의사소통 및 정보전달의 대안적 도구로 활용 기대효과가 크다.
본 연구에서는 통합모형인 GCAM을 활용한 국내수송부문을 모델링에 대해 논의한다. GCAM은 IPCC 5차 보고서 평가에도 활용된, 국제적으로 널리 쓰이는 모형이다. 그럼에도 불구하고 이를 국내수송부문에 그대로 적용하는 데 상당한 문제가 있다. 첫째, GCAM의 기준년도(2010년) 수송 서비스수요가 국가통계와 일치하지 않다는 점. 둘째, 수송부문 시뮬레이션 결과가 관련 부문별 서비스수요의 과거추이를 제대로 반영하고 못하고 있다는 점이다. GCAM을 활용한 국내 수송부문 모델링에서 가장 중요하게 영향을 미치는 수송서비스수요 항등식을 상세히 점검함으로써, 기준년도의 서비스수요를 국가통계와 일치시키도록 노력하였다. 또 GCAM의 시뮬레이션 결과가 과거 통계추이를 제대로 반영할 수 있도록 기존모형을 점검, 수정하였다. 점검 및 수정결과, 기존 GCAM의 시뮬레이션 결과와 어떤 부분에서 문제가 있는지, 또 수송부문별 과거 서비스 수요의 추이가 어떻게 제대로 반영되고 있는지를 상세히 보고하였다. 본 연구는 향후 수송부문의 정책, 기술평가 및 온실가스저감 대책 마련 등을 위한 시나리오 분석의 기본분석도구로 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 보인다.
본 연구에서는 공항 보안검색 프로세스를 분석하여 시뮬레이션 모델링 하며, 실제의 보안검색과 비교하여 시뮬레이션을 검증한다. 검증된 시뮬레이션을 활용해 현재 보안검색에서 소요되는 시간을 확인 하며, 이를 토대로 보안 검색에서의 문제점을 해소하기위한 대안을 제시한다. 대안으로는 이용객의 동선을 고려한 사항과 보안검색 시스템에 관한 대안으로 모두 4가지의 케이스를 실험하여 결과를 도출한다. 도출된 결과로 보안검색 소요시간이 크게 20.8% 감소하는 것으로 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 시뮬레이션은 새로운 보안검색 시스템의 도입 등 보안검색에서의 의사결정 지원도구로서 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
짧아진 제품의 주기, 고객의 다양한 제품선호 경향등에 대응하기 위해서, 제조업체들은 다품종 소량체제에 맞게 유연한 생산시스템을 갖추어야한다. 생산성과 유연성을 동시에 추구하고자하는 유연생산 시스템(Foexible Manufacturing System: FMA)의 도입에는 막대한 투자가 따르기 때문에 시스템의 가동률을 극대화하고 유휴시간( Nonproductive Time)을 최소화해야 단 기간내에 투자비를 상환할 수 있으므로, 생산시스템을 경제적 및 효율적으로 운용하는 것이 매우 중요하다. 한편 이산계 시뮬레이션(Discrete Event Simulation)기법은 시스템의 정적 및 동적인 거동 특성을 모델링하여 모의적 실험을 통해 시스템의 성능이나 특성을 예측할 수 있도록 개발된 유용한 해석 도구로서, 생산 시스템 설계 및 평가등의 분야에 이 기법을 적용한 연구가 매우 활발하게 이루어져 왔으며, 최근 FMS운용을 위한 생산계획, 일정계획등의 문제 해결에도 매우 중요한 해석도구로 인식되고 있다.
컴퓨터 시스템의 설계는 알고리즘 수준의 모델링에서부터 시제품 수준까지 시스템을 구체화해 나가는 일련의 과정이다. 시스템 구현의 구체화 과정에는 단순하고 반복적인 구현이 많이 포함되며, 이 과정에서 많은 오류가 발생한다. 이러한 오류는 개발자가 알고리즘 수준에서는 드러나지 않는 복잡하고 아키텍처 의존적인 하드웨어-소프트웨어 동기화 메커니즘의 개발과 같은 시스템 구현의 구체화 과정을 모두 떠안고 있기 때문에 발생하는 것이다. 이 논문에서는, 이러한 문제를 극복하기 위하여, 알고리즘을 데이터 플로우로 모델링하면 이로부터 합성 가능한 하드웨어 플랫폼과 동기화 로직, 그리고 동기화를 위한 드라이버 소프트웨어 일제를 자동 생성하는 설계 과정을 제시하고자 한다. 제시된 설계 과정은 자체 개발한 통합 설계 도구 상에 구현되었으며, 이를 통해서 개발된 H.263 디코더 예제를 상용의 RTL 통합 시뮬레이션 도구인 Seamless CVE와, SoC 프로토타이핑 환경인 Altera Excalibur 시스템 상에서 테스트하여 그 완성도를 검증하였다.
컴퓨터 기술이 발달되면서, 3D 가상현실을 구현할 수 있는 여러 가지 도구들이 웹이나 개인용 컴퓨터에서 운용되고 있다. 또한 3D 가상현실 기술은 새로운 컴퓨터 응용분야로 전자상거래, 기업홍보, 교육, 의료, 시뮬레이션, 그리고 컴퓨터 게임까지 널리 활용되고 있다. 하지만 설계자들이 3D 모델링을 하기 위해서는 많은 시간과 노력이 요구된다. 따라서 새로운 3D 모델을 개발하는 대신에 기존의 모델을 효과적으로 재사용할 수 있다면 많은 노력과 시간을 절약 할 수 있을 것이다. 하지만 이러한 것이 가능하려면 사용자에 의해 정의된 3D 객체를 데이터베이스로부터 관련성이나 유사성이 높은 객체를 찾을 수 있어야한다. 이 논문에서는 에이전트 기법을 사용하여 메타데이터와 온톨로지 정보를 참고하여 3D 모델을 추천하는 시스템을 설계 및 구현 하였다.
본 연구는 선박 추진시스템 설계를 위한 제품정보관리(Product Data Management, PDM) 시스템의 구현 사례를 소개하였다. 객체 지향 모델링 언어(Unified Modeling Language, UML)를 이용하여 중소형 선박 추진성능 추정 시스템을 설계하였으며, 프로펠러의 3차원 디지털 모크업(Digital Mock-Up, DMU)을 중심으로 제품정보를 구축하였다. 또한 설계 과정에 필요한 모델링 및 시뮬레이션(Modeling & Simulation, M&S) 기술을 PDM 시스템과 통합하기 위한 방안을 제안하고, 추진기 및 축계 설계 검증 모델을 동시에 구현하였다. 시스템 개발에는 Open Scene Graph(OSG) 라이브러리 및 객체 지향 시스템 개발 도구를 사용하였다. 최종적으로는, 설계 검증용 M&S 소프트웨어와 PDM 시스템을 연동한 구현 사례를 보임으로써 추진성능 추진 시스템의 개발환경 구축 방안을 제시하였다.
본 연구는 물리 기반의 자동차 애니에이션 기술을 연구하였으며, 일반인도 손쉽게 차량 애니에이션을 제작할 수 있도록 직관적인 저작도구를 제안하였다. 사용자가 직접 차량의 이동 경로 및 속도를 지정하면, 이동 경로의 방향적 특성에 기반한 시뮬레이션 구간 분할과 피드백 기반 주행 경로 탐색 기법을 통해 기존 연구보다 빠르고 정확한 주행 시뮬레이션을 수행하도록 하였다. 결과적으로 차선 변경 및 추월을 포함한 단순 주행 애니메이션뿐만 아니라 기존 관련 연구에는 없었던 차량 충돌 애니메이션 또한 제작할 수 있다. 아울러 차체 모델을 실제 차량과 유사하게 설계하였기 때문에, 제동 시 차량이 미세하게 혼들리는 현상이나 추돌 시 차량이 찌그러지는 현상 등 실제에 가까운 차량의 웅직임을 묘사할 수 있다.
HLA (High Level Architecture) 는 모델링과 시뮬레이션 분야에서 상호 이질적인 서비스에 따른 어플리케이션의 상호운용성(interoperability)과 재사용성(reusability)을 증진시키기 위해 필요한 infrastructure를 개발하기 위한 청사진이다. RTI(RunTime Infrastructure)는 HLA 의 소프트웨어적 도구로써 IibTRI, FedExec, RTIExec의 세 가지 컴포넌트로 구성되어 있다. RTI는 분산환경에서 동적으로 다수대다수간의 통신을 제공하는 미들웨어 (middleware)이다. 대규모의 분산 시뮬레이션의 실행은 지리적으로 퍼져있는 많은 양의 컴퓨팅 자원을 필요로 할 수 있는데 이러한 환경이 가지는 보안과 동적 자원 할당이라는 문제점을 Globus Toolkit3(GT3)안의 Open Grid Service Arcitecture(OGSA)를 사용해서 해결할 수 있는 RTI-G를 개발해 왔고 이를 service-oriented RTI-G라 부른다. 이 논문에서는 service-oriented RTI on Grid 의 구조와 앞에 제시된 문제점들의 해결방안을 제시하고 실험한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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