• 대한교통학회지
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• 제22권2호
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• pp.65-76
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• 2004

교통망설계문제란, 교통시스템을 최적상태로 만들기 위한 최적의 설계변수를 결정하는 문제이다. 대표적인 교통망설계문제로는 도로를 신설하거나 확장하는 문제가 있으며, 이외에 교통신호시간의 결정, 교통정보의 제공, 혼잡통행료 부과, 새로운 교통수단의 도입 등 여러 교통정책분야가 교통망설계문제에 포함된다고 볼 수 있다. 일반적으로 교통망설계문제는 bi-level 구조로 구축되는데, 기존 대부분의 연구들은 상위문제와 하위문제를 서로 협력없이(Noncooperative) 자신들만의 목적을 최적화시키는 Cournot-Nash게임형태로 구성하여 풀고 있으나, 실제 교통분야에서 다루는 문제들은 리더(leader)와 추종자(follower)가 존재하는 Stackelberg게임에 가깝다고 할 수 있다. 기존 bi-level 문제들이 Cournot-Nash게임형태로 구성되어 풀고 있는 이유는 Stackelberg게임으로 구성할 경우 풀기가 어렵기 때문이다. 이런 측면에서 본 연구는 리더와 추종자가 존재하는 Stackelberg게임으로 교통망설계문제를 구성하며, 설계 변수값에 따른 통행자의 행태변화도 인지오차(perceived error)를 고려한 확률적 통행배정문제로 구성하여 좀더 현실적인 결과를 도출하도록 한다. 제시된 모형을 풀기 위하여 민감도분석(Sensitivity analysis)을 이용하며, 설계문제의 해를 구하는 알고리듬도 제시한다. 또한, 이 기법을 일반 도로교통망(general transportation road network)에 적용할 수 있도록 민감도(sensitivity) 유도과정을 자세히 기술하였다. 개발된 모형을 평가하기 위하여 2개의 예제 교통망을 대상으로 모형을 적용한 결과, 합리적인 값들을 도출하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.619-627
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• 1999

다분야 통합 시스템의 설계문제는 다량의 설계변수와 구속조건으로 구성되며 다수의 공학적 현상으로 연관되어 있다. 다분야 통합 최적설계 문제를 효과적으로 다루기 위해서는 다양한 해석분야의 공학적 설계원리를 동시에 고려하여 균형 있고 유기적인 방법으로 최적의 설계를 결정하는 체계적인 설계자동화기술이 요구된다. 다분야 통합 설계문제를 위한 효율적인 설계방법론으로 분리기반 최적화 기법이 적용되는데 이 방법은 한 단위의 대규모 설계문제를 여러 개의 하부시스템으로 분리하여 독립적으로 최적화를 수행하고 각 하부 시스템으로부터의 설계해 사이의 중재 및 통합화를 거쳐 최종적으로 수렴된 최적설계를 찾는 방법이다. 본 논문에서는 분리기반 최적화기법을 다분야 통합최적 설계문제에 적용하는데 필요한 시스템분리기법을 유전알고리즘 및 다층 역전 파 신경회로망을 이용하여 정립하였다. 시스템분리기법을 검증하기 위해 최근 미국 Boeing사에서 개발중인 고속 민간항공기인 HSCT의 시뮬레이션기반 설계문제를 이용하였다. 대규모 설계시스템의 분리결과는 전체 설계문제의 특성을 파악하기 위한 자료로 활용되며 향후, 분리기반 최적화과정에서 최종적으로 통합된 최적설계를 탐색하는데 필요한 기반구조를 제공한다.

• 대한교통학회지
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• 제27권6호
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• pp.157-166
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• 2009

교통망설계문제(network design problem, NDP)는 교통체계(transportation system)을 최적화시키는 설계변수(design parameter, design variable)를 구하는 문제이다. 본 연구에서는 교통망설계문제를 조금 변환시킨 목표지향 교통망설계문제(target-oriented network design problem, target-oriented NDP)를 제시하고 이를 풀기 위한 기법도 제시한다. 목표지향 교통망설계는 교통운영자(traffic operator) 또는 관리자(travel manager)가 특정 교통정책 목표(target)를 미리 설정하고 이를 달성하기 위한 최적 설계변수를 찾는 문제이다. 즉, 일반적인 교통망설계문제(general NDP)는 총통행비용이나 순편익 등 특정목적함수를 최적화시키는 설계변수를 찾는데 반해, 목표지향 교통망설계(target NDP)는 사전에 설정된 목표수준(target level)을 달성하기 위한 설계변수를 구하는 문제이다. 본 연구에서 제시된 목표지향 교통망설계모형을 교통수단분담문제에 적용하여 모형을 평가한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권4호
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• pp.7-16
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• 2005

항공 설계분야에 있어서 최적설계는 방법론적인 요소와 방법론을 수행하는 소프트웨어인 설계프레임워크가 연구되어 왔다. 이러한 설계프레임워크는 효율적인 시스템으로 인식되어 많은 산업체 문제를 해결하여 왔지만 실제 산업체문제의 복잡성은 단일 최적화수준에서 다분야에 걸친 복잡한 비정형화된 최적설계 문제의 해결을 요구하고 있으므로 한계성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 복잡한 설계문제인 다분야통합최적설계문제를 위해서 유연성이 높은 새로운 설계문제 모델링 기반의 설계 프레임워크를 제안 하였다. 본 연구에서 제안하는 설계문제 모델링 방법은 기존의 설계프레임워크들이 절차적으로 생성하는 스크립트 기반의 모델링 기법이 아닌 설계문제 도메인의 형태에 맞추어 최적화문제를 정의하는 시스템이다. 또한 시스템의 구조는 클라이언트 서버 구조가 아닌 P2P 구조의 시스템으로 개발되었으며 헬기 설계문제와 인공심장 문제를 적용하여 개발된 시스템의 유연성과 효율성을 보였다.

• 공학교육연구
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• 제9권4호
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• pp.46-62
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• 2006

이 연구의 목적은 공과대학생의 설계 문제에 대한 문제해결 특성을 확인하는 것이다. 연구 목적을 달성하기 위하여 공과대학생을 대상으로 설계 문제 해결 과정을 심층적으로 분석하고 문제해결 결과에 따라 구분된 효율적인 문제해결자와 비효율적인 문제해결자 간의 문제해결 과정을 비교 분석하였다. 이 연구를 통하여 도출된 결론은 다음과 같다. 첫째, 설계 문제의 해결 과정은 비선형적 형태로 수행되며 개인에 따라 다양한 형태를 보인다. 둘째, 각 단계별 소비 시간의 차이보다 각 단계 수행의 질적 수준에 따라 문제해결 결과에 차이가 발생한다. 셋째, 설계 문제의 해결 과정에서 설계 개요 확인하기 활동과 요구사항 확인하기 활동, 해결 방안 모색하기 활동과 아이디어 모델링하기 활동이 주된 활동이다. 넷째, 설계 문제의 전체 해결 과정에서 만들기 활동이 가장 빈번히 발생하며 가장 많은 시간을 소비하며, 해결 방안 모색하기 활동은 문제해결 결과와 관련성이 있다.

• 한국가정과교육학회지
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• 제31권2호
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• pp.155-175
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• 2019

본 연구는 실천적 문제 중심 수업을 설계할 때 보다 구체적이고 체계적으로 수업을 설계하는데 활용하고자 하는 목적으로 백워드 설계 모형에 기초하여 개발되었다. 연구의 목적을 달성하기 위해 본 연구에서는 분석, 설계, 개발, 평가의 단계를 거쳐 연구를 진행하였다. 분석 단계에서는 실과 실천적 문제 중심 수업설계 모형의 개발을 위한 이론적 기초가 되는 실천적 문제 중심 교육과정에 대한 문헌 고찰, 수업설계 모형에 대한 문헌 고찰, 2015 개정 실과 교육과정의 분석 등이 이루어졌다. 설계 단계에서는 분석단계의 문헌 고찰을 통해 실과 실천적 문제 중심 수업설계 모형의 단계와 하위요소 등의 내용을 선정하고, 템플릿을 구안하였다. 개발 단계에서는 설계 단계에서 디자인한 내용을 바탕으로 실과 실천적 문제 중심 수업설계 모형의 초안을 개발하였다. 평가단계에서는 개발한 실과 실천적 문제 중심 수업설계 모형의 초안에 대하여 전문가 집단의 검증을 통해 모형을 수정·보완하고, 최종적으로 실과 실천적 문제 중심 수업설계 모형을 완성하였다. 연구 결과, 실과 실천적 문제 중심 수업설계 모형은 '목표 설정하기, 평가 계획하기, 학습활동 계획하기'의 3단계로 구성된 모형의 초안에서 전문가 검증을 거쳐 '실천적 문제 설정하기, 목표 설정하기, 평가 계획하기, 학습활동 계획하기'의 4단계로 최종적으로 모형을 수정·보완하였다. 실과 실천적 문제 중심 수업설계 모형은 전문가 검증을 통해 교사들이 실천적 문제 중심으로 수업을 설계하고자 할 때 구체적인 가이드라인이 될 수 있는 체계적인 템플릿이라고 평가하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1996년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.190-201
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• 1996

설계자는 설계를 진행시켜 가면서 많은 의사 결정을 내려야 한다. 그 결정은 크게 선택 결정과 타협 결정으로 나뉘어질 수 있다. 선택 결정은 여러 평가 기준을 고려해 여러 대안들 중 하나를 선택하는 결정이며 타협 결정은 제한 조건과 목표들을 가장 잘 만족하는 설계 대안의 주요 치수를 결정하는 것이다. 이때 두 결정의 결과는 설계자의 의사에 크게 의존하게 된다. 따라서 설계자의 의사를 체계적이고 정확하게 반영시켜줄 필요가 있다. AHP 기법은 불분명한 선택 문제에 있어서 문제를 계층적으로 분석하여 평가함으로써 설계자의 의사를 체계적으로 반영시켜줄 수 있다. 또한 정성적인 성질들을 정량적인 판단 기준에 따라 평가함으로써 설계자의 의사를 보다 일관적으로 반영할 수 있다. 보통 공학 문제의 경우 하나의 설계 대안을 선택하고 또한 그 대안의 주요 치수를 동시에 결정해야 하는 결합된 문제이다. 이때 선택에 필요한 각 대안의 속성이 타협 문제 변수들의 함수로 표현되기 때문에 최적 과정 중에 계속 변화하게 된다. 또한 여러 속성을 고려할 경우 자릿수와 단위가 모두 다르기 때문에 속성들의 평가가 표준적으로 이루어져야 한다. 이 부분에 학습된 인공 신경망을 도입함으로써 변화하는 속성치를 자동적으로 평가할 수 있으며 설계자의 의사와 경험적인 지식도 반영할 수 있게 되었다.

• 디자인학연구
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• 제13권
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• pp.1-12
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• 1996

환경을 고려하는 제품개발에 대한 시대적 요구는 자연스럽게 그린 디자인 개념을 형성하게 되었고, 이러한 그린 디자인에 대한 관심이 디자인의 가치기준을 근본적으로 변화시켜 나갔다. 또한 소비촉진을 부추겨 환경파괴에 일익을 담당했던 디자인은 환경문제를 고려한 새로운 디자인철학을 바탕으로 환경을 위한 실천노력이 요구되는 시점이다. 이에 본 논문에서는 환경문제를 고려한 실천노력의 하나로 플라스틱을 주요 소재로 사용하는 제품 디자인의 제품설계단계에서 폐기물을 사전에 줄이고, 발생된 폐기물 중 재생 및 재활용이 가능한 재료를 최대한 회수하여 효율적으로 자원화 할 수 있도록 구체적인 재활용 설계방법을 모색해 보았다. 연구의 진행은 재활용 설계 시 고려해야 할 요소를 재료에 관한 문제, 구조에 관한 문제, 2차 가공에 관한 문제로 나누어 진행하였다. 재료의 문제는 플라스틱 재료의 재활용 범위를 검토해보고 재활용을 가능하게 하는 재료의 선택 및 활용방법을 제시해 보았으며, 재활용 재료의 분류를 돕는 재료표시방법에 대하여 살펴보았다. 이어서 구조의 문제를 생산 및 재활용 시 조립과 분해를 용이하게 하기 위한 임시고정구조와 영구 조임 구조의 디테일 설계방법을 정리하였고, 제품완성단계에서 필요한 2차 가공방법이 재활용에 미치는 영향을 검토해 보았다. 이상과 같이 세 가지 연구방향을 토대로 재할용 설계를 위한 종합적 가이드라인을 추출하여 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.581-587
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• 2008

본 연구에서는 철도건설로 인한 네트워크 효과를 고려할 수 있는 철도망 설계문제(Railway Network Design Problem, RNDP)를 제안하고 이를 풀기 위한 알고리듬을 제시코자 한다. 이를 위하여 bi-level 프로그램으로 모형을 구축하며, 상위문제는 총 통행비용을 최소화시키는 설계변수(design variable)를 구하는 문제이고, 하위문제(lower level problem)는 이에 따른 철도 승객의 철도선택 문제로 표현된다. 따라서, 본 연구의 철도망 설계문제는 철도건설로 인한 승객들의 노선변화를 고려할 있는 장전이 있으며 이점이 기존 철도망설계문제와의 차이점이다. 본 연구에서 제안된 모형과 알고리듬을 2개의 예제 철도망에 적용해 본 결과, 합리적인 해를 산출하여 향후 철도망 계획분야에 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.196-196
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• 2021

상수관망은 많은 관을 통해 물의 수요가 있는 곳으로 물을 공급해주는 역할을 하는 사회기반 시설물이다. 상수관망 설계의 요점은 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째 요점은 다양한 종류의 관배치로 인한 상수관망 설계안의 많은 경우의 수이다. 두 번째 요점은 상수관망 내 절점의 최저 요구수압 등의 제약조건이다. 두 가지 요점이 있는 상황에서 상수관망 설계비용의 최소화를 위한 상수관망 최적설계는 많은 계산이 요구된다. 많은 계산이 요구되기 때문에 상수관망 최적설계에 최적화 기법을 적용할 수 있다. 본 연구에서 상수관망 최적설계를 위해 적용된 최적화 기법은 Hybrid Rate(HR)를 개선한 Hybrid Vision Correction Algorithm(HVCA)이다. HVCA는 Vision Correction Algorithm(VCA)을 기반으로 추가적인 전역탐색을 실행하는 Centralized Global Search(CGS)의 적용 및 자가적응형 매개변수인 Hybrid Rate(HR)를 적용하여 사용성과 성능을 개량한 알고리즘이다. HVCA의 기존 HR은 선형적으로 증가하는 형태이다. 선형적으로 증가하는 HR로 인해 HVCA는 최적해 탐색과정에서 지역해에 빠지는 문제가 발생하였다. HVCA의 문제를 해결하기 위해 HR을 비선형적으로 증가하는 형태로 개량하였다. HR이 개량된 HVCA를 수자원공학 문제인 상수관망 최적설계 문제에 적용하여 결과를 비교하였다. 적용결과 HR이 개량된 HVCA가 기존의 HVCA보다 낮은 설계 비용을 나타내었다. 상수관망 최적설계 적용결과를 바탕으로 HR이 개량된 HVCA는 상수관망 최적설계 이외의 수자원공학 문제에도 적용가능할 것이다.