특정 어플리케이션을 주로 실행하는 소규모 고성능 컴퓨팅 시스템을 구축하는데 있어서 가장 중요한 점은 해당 어플리케이션의 효율을 최대한 끌어내기 위한 하드웨어를 선택하는 것이다. 하지만 최근 고성능 컴퓨팅을 위한 프로세서의 다양성은 점점 심화되고 있고 이는 최적의 프로세서 선택 및 시스템의 구성을 힘들게 하고 있다. 이에 본 논문에서는 고성능 컴퓨팅에 주로 사용되는 주요한 프로세서를 사용한 시스템을 NAS 병렬 벤치마크를 기반으로 그 특성과 성능을 분석하여 응용프로그램의 특성에 적합한 프로세서 및 시스템의 선택을 지원하고자 한다.
과거에 비해 비약적으로 생산되는 공간 데이터에 대한 처리를 위한 공간 연산은 빠른 처리 응답성을 요구하는 경우가 많다. 그래서 최근 하둡(Hadoop)과 같은 빅데이터 처리 시스템을 이용하여 처리하고자 하는 시도가 많다. 한편, 공간 조인은 데이터 분할(Partitioning)과 공간 색인의 이용 여부, 여과 단계와 정제 단계를 거치는 등 그 복잡도가 강한 공간 연산이다. 그래서 빅데이터 처리 시스템을 이용한 공간 조인의 처리 방식은 매우 다양하다. 그러나 지금까지 이러한 공간 조인의 처리 방식에 다른 리소스 활용에 대한 비교는 거의 없다. 이 논문에서는 다양한 공간 연산의 수행 방법에 따른 빅데이터 시스템 클러스터에서 데이터 전송 방식을 고찰하고 데이터 전송에 따른 네트워크 리소스의 효율적인 사용 방안을 제안하고자 한다. 구체적으로 단일할당과 다중할당 색인 기법의 비교, 파티셔닝 방법의 비교, 맵리듀스 시스템의 태스크 할당 방법에 따른 비교를 통해 다양한 연산 유형에 따른 공간 조인의 처리 방안 선정에 고려 요소를 제시하고자 한다.
본 논문에서는 전기자동차 온-보드 충전기용 단상전력변환시스템에서 능동전력디커플링 회로를 병렬로 연결하는 시스템 구조 및 그에 대한 제어 방법을 제시한다. 제안하는 시스템은 전기자동차 구동 인버터의 전력반도체와 구동모터의 고정자를 이용하여 능동전력디커플링 회로를 구성함으로 추가적인 부품을 최소화하고 전체 시스템의 전력밀도를 높임과 동시에 가격상승을 억제한다. 제안한 방식의 성능은 MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 활용한 결과를 통해 비교 분석하였다.
고화질 비디오에 대한 시장의 요구가 높아짐에 따라 고화질 비디오를 기존 보다 낮은 데이터 량으로 압축할 수 있는 새로운 비디오 부호화 표준 기술인 HEVC(High Efficiency Video Coding)가 최근에 개발 완료되었다. 즉 HEVC로 압축한 데이터의 양은 기존 비디오 부호화 표준인 AVC/H.264로 압축한 데이터의 양의 동일 화질 대비 약 50%로 보고되고 있다. 압축 성능이 개선된 새로운 부호화 표준에 대한 시장의 관심은 뜨겁지만 시장에 바로 활용되기 위하여서는 응용 서비스에서 요구하는 수준의 처리속도를 만족시켜야 한다. 다수의 코어가 탑재된 컴퓨터 시스템이 널리 보급된 오늘날의 개발 환경에서 부호화 처리 속도를 개선시키기 위해서 여러 각도의 병렬 부호화 적용이 필수이다. 본 논문에서는 HEVC 부호화기에 화면 분할 병렬화와 프레임 수준의 병렬화를 조합하여 적용할 때 코딩 효율 대비 병렬화로 인한 더 높은 속도 향상 결과를 가져올 수 있는 방법을 제안하였다. 즉 시스템 자원과 병렬로 처리할 프레임에 따라 화면을 적응적으로 분할하게 함으로써 코딩 효율 대비 속도 향상을 개선시킬 수 있었다. 한 화면 안에서는 다수의 타일(Tile) 단위로 병렬처리하고, 참조되지 않는 프레임(Frame)들을 병렬로 부호화하도록 본 논문을 통해 구현하였으며 Full-HD 및 4K UHD 영상을 이용하여 제안하는 방법이 코딩 효율 대비 병렬화로 인한 속도 향상이 개선되었음을 보여주었다.
고화질 입체 영상의 효과적인 재생을 위해 PC 클러스터를 활용한 여러 형태의 병렬화 기법이 제안되었지만, 영상을 구성하는 객체의 분포가 균일하지 않은 경우 충분한 성능을 발휘하지 못하였다. 본 연구에서는 Maya 렌더러를 채택한 PC 클러스터 기반의 병렬 렌더링 시스템을 구축하고, 병렬화 성능을 높이기 위한 효과적인 부하 균형 기법을 개발하였다. 특히 애니메이션을 구성하는 연속 프레임 작업에서 프레임 간의 연관성(coherence)이 높다는 사실에 근거하여, 임의 프레임의 각 분할 영역에 소요된 계산량을 바탕으로 다음 프레임의 부하 분포를 예측하고 이에 맞게 각 프로세서의 작업 영역을 재조정하는 기법을 제안하였다.
비반전 승강압형 토폴로지인 Cascaded Buck-Boost는 크게 Buck단과 Boost단으로 나눌 수 있다. 2상 병렬로 연결되는 Cascaded Buck-Boost 컨버터는 병렬로 연결되는 소자에 따라서 총 3가지의 회로 구성이 가능하며, 제어방법에 따라 1개의 스위치로도 Interleaved 회로처럼 동작이 가능하다. 본 논문에서는 각각의 Cascade Buck-Boost 컨버터의 병렬 구성에 따른 입출력 전압비, 전류리플, 시스템 효율 등을 분석한다.
본 논문에서는 DC배전용 전력변환장치를 모듈화하여 병렬운전을 하기 위한 새로운 Droop 제어를 제안한다. 제안한 방식은 동일용량의 모듈을 병렬로 용이하게 연결할 수 있으며 모듈간 제어진동을 최소화하고 순환전류를 억제한다. 이에 따라 병렬 운전 시스템이 갖는 과도응답 및 정상상태 특성 등을 시뮬레이션과 실험을 토대로 그 타당성을 검증하였다.
인버터의 병렬운전은 인버터간의 특성, 선로임피던스 차이, 각 구성품들의 오차 등으로 인해 적정한 제어가 되지 않는 경우 인버터간의 순환전류가 발생하여 인버터의 무효전력 부담이 증가하여 전체 전력 시스템의 용량을 감소시키게 된다. 본 논문에서는 4병렬 인버터의 병렬제어 알고리즘으로서 전압지령치와 주파수지령치의 regulation 성능이 좋은 동기좌표계 droop 제어기법을 적용한 1.2MW급 연료전지용 EBOP를 제안한다.
공간 조인을 위한 공간 색인은 단일할당 방식과 다중할당 방식으로 구분한다. 단일할당 공간색인은 하나의 공간색채를 단 하나의 노드에만 할당하고, 다중할당은 하나의 객체를 여러 노드에 할당하는 공간 색인으로서 R-tree 가 전자에 해당하고, Quad-tree가 후자에 해당한다. 지금까지 단일 할당과 다중 할당 공간 색인에서의 공간조인에 대한 직접적인 성능 비교 평가가 거의 없다. 왜냐하면 각 공간 색인의 구조가다르고 적용할 수 있는 공간 조인 기법 또한 전혀 달라 정확한 성능 평가가 매우 어렵기 때문이다. 그래서 이 논문에서는 고정 그리드 파일을 변형하여 다중 할당 공간 색인과 단일 할당 공간 색인을 각각 구성한 뒤 두 공간 색인의 병렬 공간 조인 성능을 평가하였다. 평가를 위해 4가지 병렬공간조인기법을 제안하였다. 그리고 태스크 할당을 위해 태스크의 크기와 객체의 공간 지역성을 이용한 준동적 태스크 할당 방법을 제안하였다. 실험은 MIMD 구조 및 공유디스크 방식의 병렬 시스템에서 수행되었고, 여과 단계 후 중복을 제거하는 다중할당-단일조인 방식이 우수함을 보였다.
발전용 연료전지시스템에서 PCS를 여러 대 병렬운전하게 되는 경우 계통에 이상이 발생하여 단독운전으로 모드전환 시 각 계통연계 스위치의 동작 시간 차이 및 각 제어기의 연산시간 차이에 의해 단일 인버터의 모드전환 시 보다 더 큰 과도상태가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 병렬 연결된 3상 계통연계 인버터에서 과도상태를 최소화 할 수 있는 병렬운전 기법을 선정하고 과도상태 없이 모드전환 할 수 있는 간접전류 제어기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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