본 논문에서는 개발된 범용 분자 시뮬레이션 시스템에 대해 기술하고자 한다. 본 연구에서 개발된 분자 시뮬레이션 시스템의 가장 큰 장점은 다른 무엇보다도 Langevin dynamics simulation이나 dissipative particle dynamics simulation 기법을 도입하여 all-atom 모델뿐만 아니라coarse-grain 모델까지도 다룰 수 있도록 설계하였고 따라서 미시영역은 물론 중간영역에서 일어나는 현상까지도 시뮬레이션 할 수 있도록 설계하였다는 점이다. 이를 통해 하나의 통합된 분자 시뮬레이션 시스템으로 생체막 내에서 마취제의 분포, 단백질 접힘 현상, 마이크로 채널 내에서 생체고분자의 구조와 유동 특성 등과 같이 미시영역에서부터 중간영역에 이르는 다양한 현상을 연구할 수 있게 되었다 개발된 시스템을 이용하면 molecular dynamics simulation에 기반한 분자 시뮬레이션 시스템으로는 불가능한 여러 중요한 바이오/나노 시스템을 시뮬레이션 할 수 있을 것으로 기대한다 마지막으로 벤치마크 결과를 통해 개발된 분자 시뮬레이션 시스템의 성능을 측정하였고 성능 최적화를 위한 병목지점을 조사하였다.
세라믹/금속기지 복합재료에서 횡방향의 단축인장하중을 받는 경우, 복합재료의 특성에 관한 시뮬레이션 결과이다. 세라믹과 금속기지간 계면에 강한 결합이 존재하는 복합재와, 계면에서의 결합이 약한 복합재의 두 경우에 대하여 횡방향 평균응력과 평균변형율에 대한 관계를 계산하였다. 복합재료의 미시역학적개념과 유한요소해석법을 적용하여 세라믹체적분율의 변화에 따라 각기 해석되었다. 본 연구에서 계산된 횡방향 탄성계수는 문헌에 알려져 있는 미시역학개념으로 유도된 식에 의한 횡방향탄성계수값과 잘 일치되었다. 계면에서 강한 결합이 있는 복합재와는 달리, 약한 결합의 복합재는 인장하중에 의하여 세라믹/금속계면에서 금속재료와 세라믹간의 분리가 발생된다. 이 분리는 전체복합재의 강성을 감소시키며, 금속의 부피분율이 감소될수록 (즉, 세라믹의 부피분율이 증가할수록) 횡방향 평균응력의 평균변형율에 대한 감소로 나타났다. 미시역학의 개념을 적용한 유한요소해석기법을 통하여, 이미 알고 있는 복합재 각 성분의 특성으로부터 복합재료의 계면특성과 횡방향특성을 예측할 수 있다.
본 논문에서는 추종 모형을 이용한 미시 교통류 시뮬레이션 모형을 개발하고, 이 모형을 통한 시뮬레이션을 통하여 단속류에서 검지기의 설치 위치에 따른 검지 특성을 알아보고, 교통정보 수집용의 검지기의최적 위치에 대해 평가하였다. 검지기로부터 발생하는 교통량, 점유율, 속도 자료중 링크의 통행시간을 가장 잘 반영하는 것은 점유율에 의한 검지기의최적위치는 정지선으로부터 150∼250m이다. 점유율 다음으로 통행시간을 잘 반영하는 자료는 지점속도로서 점유율보다는 상관관계가 낮지만, 양호한 설명력을 가지는 것으로 보인다. 교통량 자료는 상관관계가 낮으며, 교통량에 의한 위치 선정은 각 모의 실험 결과에서 일관적이지 않아 적절한 설명변수가 아니라고 판단하였다. 모든 경우에서, 정지선이나 링크 최상류에 위치한 검지기로부터의 자료는 통행시간과 독립적이므로 이러한 검지기는 교통정보 수집용을 사용할 수 없으며, 일반적인 검지기의최적 위치는 정상상태의 교통류 뿐만 아니라 대기행렬내에 존재하여 매우 혼잡한 상태를 경험할 수 있는 위치라고 할수 있다.
본 연구에서는 조건부 모사 기법 중 순차 가우시안 시뮬레이션(SGS)과 순차 지시 시뮬레이션(SIS)을 이용하여 터널설계 시 미시추구간의 암반등급(RMR)을 예측하여 보았다. 총 30개의 시추공자료 가운데 25개의 시추공자료를 이용하여 순차 가우시안 시뮬레이션과 순차 지시 시뮬레이션을 수행하였으며, 나머지 5개의 시추공에서의 실제 암반등급과 예측 암반등급을 비교하여 보았다. 그 결과 조건부 모사 기법은 암반등급의 공간적 분포특성을 비교적 잘 예측할 수 있고, 예측의 불확실성을 정량적으로 평가할 수 있는 효과적인 방법임을 확인할 수 있었다. 따라서 조건부 모사 기법의 결과는 미시추구간의 암반등급을 예측하는데 있어서 유용한 정보를 제공 해 줄 수 있을 것으로 판단된다.
미시적 시뮬레이션 모델은 차량과 차량, 차량과 교통제어와의 개별차량 상호작용을 분석할 수 있어 교통공학 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 미시 교통 시뮬레이션 모형을 이용하여 교통시스템을 분석 및 평가할 때 많은 고려요소가 있다. 이 요소들은 현장의 분석 대상지, 시뮬레이션 소프트웨어, 분석 시간, 평가 척도, 패러미터, OD 자료, 랜덤 넘버 등을 포함한다. 이러한 요소들이 미시적 시뮬레이션 결과에 어떠한 영향을 미치는지 평가하기 위해 CORSIM과 TRANSIMS 결과를 토대로 민감도 분석이 실시되었다. 휴스톤에 위치한 I-10과 US290, 샌안토니오에 위치한 I-37 고속도로가 분석에 이용되었다. 오전 첨두, 오후 첨두, 비첨두 시간이 분석되었고, 세 개의 OD 자료가 이용되었다. 분석결과 모델의 패러메터와 OD 자료가 가장 큰 영향을 주었다. 또한 분석대상지와 분석 시간에 따라 민감도가 달라졌다
버스카드를 활용한 통합 요금제 시행 이 후 대중교통 통행량 및 환승 통행량은 증가하였다. 이에 따라 버스운영에 있어서 환승객을 고려하는 것은 보다 중요해졌다. 기존 연구들에서는 환승객을 고려할 때 결정적 수리모델을 제안하여 승객과 버스의 확률적인 움직임을 반영하지 못하는 한계가 있었으나 본 연구에서는 미시 시뮬레이션 모델을 바탕으로 하여 보다 실제적인 버스 정류장 모델을 제안하였다. 제안한 시뮬레이션 모델을 기반으로 버스 도착 간격과 승객 대기 시간의 관계를 회귀 모델로 표현하였으며 환승객을 고려할 때와 고려하지 않을 때의 차이를 실증적으로 검증하였다. 또한 승객 대기 시간을 비용으로 변환하는 방법을 제안하고 이를 바탕으로 하여 최적 버스 도착 간격을 제안하였다. 연구에서 제안한 방법을 활용하면 버스 운영에 있어서 보다 현실을 반영한 상향식 의사결정을 가능하게 해줄 것으로 기대된다.
분류자 시스템은 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm : GA)을 이용하여 새로운 규칙 집합을 발견하는 시스템이다 또 로봇 축구 시뮬레이션 게임(SimuroSot)은 시간에 따라 상태가 변화하는 동적인 시스템이다 본 논문에서는 GBML(Genetic Based Machine Learning)의 한 갈래이자 미시간 접근 방법을 기반으로 하는 Zeroth Level Classifier System(ZCS)을 SimuroSot에 적용하여 게임 전략을 구성하는 새로운 규칙의 발견과 학습에 의한 축구 로봇의 행동전략 알고리즘을 제안하고, 시뮬레이션을 통하여 본 전략의 유용성을 확인한다
다상 유체 시스템에 적용할 수 있는 다중스케일 입자 시뮬레이션 기법을 개발하였다. 거시 모델과 미시모델이 만나는 경계영역에서 세가지로 구별되는 기능을 수행하도록 하였다. 먼저, 기상과 액상을 분리하여 연결하기 위해 벽을 설정하였다. 또 경계영역을 근처에서 경계의 위치를 측정하고 이것에 벽의 각도와 위치가 연동하여 접촉각 값을 미시모델에서 거시모델로 전달하게 하였다. 마지막으로, 입자의 삽입과 제거를 통해 경계영역의 질량과 온도를 거시적 조건에 맞추도록 하였다. 이 알고리즘들을 적용한 완전습윤과 부분습윤시스템들은 좋은 결합 결과를 보였다.
본 연구에서는 거시적 넓은 지역에 대한 교통 분석과 부분상세지구(sub-area)의 교통 분석을 서로 단계적으로 연계하며 상호 교통 환경 변화에 대한 영향을 동시적으로 함께 반영하여 방법을 제안했다. 이와 같은 거시적-미시적 연계 분석을 위해 거시적 네트워크 분석, sub-area analysis, 가구통행실태의 출발시각 자료, 부분상세지구의 경계지점에서 시간대별 관측 링크 교통량 자료를 융합 분석함으로써 부분지구에 대한 동적 O/D 교통량을 추정하는 실무적 방법을 제안하였다. 이렇게 추정된 동적 O/D 교통량을 입력 자료로 하여 부분상세지구에 대해 미시 교통류 시뮬레이션 분석을 실행함으로써 다양한 국소적 지구의 교통정책 분석을 가능하게 하였다. 이와 같은 미시적 동적 분석은 거시적 네트워크 분석으로는 파악할 수가 없었던 대기행렬, 교차로 지체, 차량 간 상충 등의 분석을 가능하게 한다. 따라서 교통정책의 효과를 미세한 교통현상 변화까지 분석이 가능하도록 하였다. 또한 본 연구에서는 실제 사례연구를 통해 거시적-미시적 연계 분석에 의한 부분상세지구 미시교통류 시뮬레이션 결과의 현실 설명력에 대한 검증 분석도 수행하여 미시적 동적 분석의 정책 활용 가능성에 대한 참고적 자료를 제공하였다.
Level 3 자율주행차의 상용화가 가시화됨에 따라 자율주행차의 운행설계영역(ODD)이 고속도로 외 도심도로로 확대될 필요가 있다. 본 연구는 도심도로 내 인프라-자율차 간 협력주행 기반의 자율주행차 서비스에 대한 교통운영효율성 및 안전성 측면의 효과평가를 통해 도심도로 자율협력주행 서비스의 실효성을 분석하였다. 도심도로 자율협력주행 서비스의 구현 및 효과평가는 미시교통시뮬레이션모델을 활용하였으며, 각 서비스별 중점관리목표에 따른 개별적인 효과평가 지표를 선정하여 효과 분석에 활용하였다. 분석 결과, V2X 통신 기반의 자율협력주행 서비스를 통해 자율주행차량의 교통운영 효율성과 안전성이 향상됨을 확인하였고, 그 효과는 자율주행차의 시장점유율이 증가할수록 커지는 것으로 분석되었다. 본 연구는 단속류인 도심도로를 대상으로 V2X 통신 기반의 자율협력주행 서비스의 효과를 도출해낸 것에 의의가 있으며, 향후 자율협력주행 서비스 검증 기반이 마련되는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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