• 제목/요약/키워드: 비선형계획

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연료 공급 및 저장 제약 하에서의 Long-Term Profit-Based Unit Commitment Problem 최적화를 위한 Explicit Column Generation 알고리즘

  • 이경식;송상화
    • 한국경영과학회:학술대회논문집
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    • 한국경영과학회 2006년도 추계학술대회
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    • pp.75-89
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    • 2006
  • 한국전력산업의 탈규제화의 영향으로 각 개별 발전회사들은 자사의 이익을 최대화하기 위한발전계획 수립에 큰 관심을 가지게 되었다. 발전계획은 주어진 연료제약 하에 발전수익과 유지보수비용을 고려하여 시간대별 발전기의 기동, 정지 및 발전출력을 결정하는 문제로서Profit-Based Unit Commitment (PBUC) 문제로 알려져 있다. PBUC 문제는 문제 자체의 복잡성과 비선형 제약식의 특성으로 인하여 과거 연구는 대부분 비선형 제약식 처리를 위한 Lagrangian Relaxation (LR) 기반 휴리스틱 접근법에 초점이 맞추어져 왔다. 하지만, 실제현업 적용에 있어 계산시간이 많이 소요되고 알고리즘의 구현에 많은 기간이 소요되어 실용성은 낮은 것으로 보고되었다. 특히 연료도입 및 저장제약을 고려하기 위한 1년 단위 장기 발전계획 수립은 문제의 범위가 더욱 넓어짐으로 인하여 복잡성이 매우 크게 증가하고, 이에 따라 기존 접근법에 한계가 있어 왔다. 이에 본 연구에서는 국내가스발전소의 사례를 중심으로 발전패턴개념의 도입 및 다양한 발전패턴 생성을 통한 Explicit Column Generation 기반 최적화 접근법을 제안한다. 발전패턴은 Column Generation 접근법의 각 Column에 해당하는 각주별 발전기 기동정지계획을 의미한다. 즉, 미리 유효한 발전패턴의 Pool을 최대한 확보한 후 Explicit Column Generation Formulation을 통하여 주별 최적의 발전패턴을 찾아내는 알고리즘으로 구성이 된다. 본 알고리즘은 실제 가스발전소의 장기 발전계획 수립과정에 적용되어 효과적으로 운용되고 있으며 연간 수십억원의 추가적인 이익을 실현할 것으로 분석되었다. 본 알고리즘을 확장 적용할 경우 PBUC 문제 해결을 위한 새로운 해법으로도 그 효용성이 클 것으로 예상된다.자료이기 때문에 통계적 활용의 범위가 방대하다. 특히 개인, 가구, 사업체 등 사회 활동의 주체들이 어떻게 변화하는지를 추적할 수 있는 자료를 생산함으로써 다양한 인과적 통계분석을 할 수 있다. 행정자료를 활용한 인구센서스의 이러한 특징은 국가의 교육정책, 노동정책, 복지정책 등 다양한 정책을 정확한 자료를 근거로 수립할 수 있는 기반을 제공한다(Gaasemyr, 1999). 이와 더불어 행정자료 기반의 인구센서스는 비용이 적게 드는 장점이 있다. 예를 들어 덴마크나 핀란드에서는 조사로 자료를 생산하던 때의 1/20 정도 비용으로 행정자료로 인구센서스의 모든 자료를 생산하고 있다. 특히, 최근 모든 행정자료들이 정보통신기술에 의해 데이터베이스 형태로 바뀌고, 인터넷을 근간으로 한 컴퓨터네트워크가 발달함에 따라 각 부처별로 행정을 위해 축적한 자료를 정보통신기술로 연계${cdot}$통합하면 막대한 조사비용을 들이지 않더라도 인구센서스자료를 적은 비용으로 생산할 수 있는 근간이 마련되었다. 이렇듯 행정자료 기반의 인구센서스가 많은 장점을 가졌지만, 그렇다고 모든 국가가 당장 행정자료로 인구센서스를 대체할 수 있는 것은 아니다. 행정자료로 인구센서스통계를 생산하기 위해서는 각 행정부서별로 사용하는 행정자료들을 연계${cdot}$통합할 수 있도록 국가사회전반에 걸쳐 행정 체제가 갖추어져야 하기 때문이다. 특히 모든 국민 개개인에 관한 기본정보, 개인들이 거주하며 생활하는 단위인 개별 주거단위에 관한 정보가 행정부에 등록되어 있고, 잘 정비되어 있어야 하며, 정보의 형태 또한 서로 연계가 가능하도록 표준화되어있어야 한다. 이와 더불어, 현재 인구센서스에서 표본조사를 통해 부가적으로 생산하는 경제활동통계를 생산하기 위해서는 개인이 속한 사업체를 파악할 수 있도록 모든 사업체가 등록되어

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소하천 계획하폭 산정식 개발 (Development of a design width for the small streams)

  • 정태성;김창일;예성제
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.17-17
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    • 2021
  • 계획하폭의 수리설계는 수문분석에 의하여 결정되는 설계홍수량을 주변지역 주택이나 농지 침수를 방지하지 않도록 하도내에서 수위를 과다하게 상승시키지 않은 상태에서 안전하게 하류로 소통시킬 수 있는 가장 경제적인 하도의 폭을 결정하는 것이라 할 수 있다. 현재 소하천 하폭의 수리설계는 지형 또는 현장 여건에 따라 계획홍수량을 결정하고, 경험식에 의한 방법 또는 도식에 의한 방법(방정식과 수리학 공식에 의한 방법)등을 이용하여 하류수위를 산정함으로써 이루어진다. 그러나 하도내 흐름이 자유수면을 가지는 개수로 흐름인 경우 도표 또는 간략화된 경험식을 이용해서는 정확한 하폭을 산정할 수 없다. 기존에 개발된 계획하폭 경험식은 홍수량에 기반한 단일 회귀식과 다양한 하천특성과 흐름특성을 이용한 다중 회귀식으로 구분된다. 그러나 현재 계획하폭 결정에 가장 많이 사용되는 경험식은 홍수량을 이용한 단일 회귀식인데, 이들은 자료수집의 어려움 때문에 지역과 하천특성을 고려하지 않고 모든 하천에 적용 가능하도록 개발되어 적용 시 세심한 주의가 요구된다. 본 연구에서는 기존의 경험식을 보완함으로써 적용성을 제고하기 위하여 전국 소하천을 지역에 따라 세분화하고 흐름특성과 하천특성 자료를 수집하였다. 이렇게 수집된 자료를 위치에 따라 세분화하고 기존에 개발된 경험식과 동일한 형태로 계획하폭 경험식을 개발하였다. 개발된 경험식을 검증하는 방법은 자료를 두 개의 그룹으로 분리하고 개발에 사용되지 않은 자료 그룹을 사용함으로써 검증의 신뢰성을 확보하였다. 더불어 기존의 경험식과 비교하는 방법으로 개발된 회귀식의 적용성을 검증하였다. 본 연구에서 개발한 계획하폭 경험식은 지역특성과 흐름특성을 고려한 계획하폭 산정에 활용이 가능함으로써 홍수에 안전한 소하천 수리설계에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

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GUI를 이용한 철근콘크리트 연속보의 최적설계프로그램 개발 (Development of Optimum Design Program for Reinforced Concrete Continuous Beam Using Graphic User Interface System)

  • 조홍동;이상근;박중열;한상훈
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제13권1호
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    • pp.1-11
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    • 2000
  • 본 논문에서는 철근콘크리트 연속보의 최적설계 문제를 다루었으며, 설계실무에서 사용하기 위한 GUI 시스템을 개발하였다. 최적설계 문제형성을 위해 목적함수로 콘크리트, 철근 그리고 거푸집의 경비함수로 취하였고, 설계변수는 보의 폭과 유효높이 그리고 철근비이다. 제약조건으로 강도, 사용성, 내구성 그리고 기하학적인 조건을 고려하였다. 이렇게 형성된 비선형 최적설계문제는 축차선형계획기법과 축차볼록계획기법을 사용하여 최적해를 구하였으며 그 효율성을 비교하였다. 또한 실제 설계실무에서 손쉽게 사용할 수 있도록 visual basic을 이용한 GUI 시스템을 개발하여 수치예를 통한 적용성을 보였다.

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선형계획법을 이용한 한강 수계 수력발전 댐 장기모형 구축 (Long-Term Operation Modeling for the Hydropower Reservoir in the Han River Basin Using Linear Programming)

  • 이은경;지정원;이재응
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.156-156
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    • 2015
  • 최근 화석연료의 사용으로 인한 지구온난화 등 환경파괴가 점점 증가하는 추세이며 이로 인해 신재생에너지 중 하나인 수력발전이 주목받고 있다. 수력발전은 물의 위치에너지를 기계에너지로 이를 다시 전기에너지로 변환하는 친환경적인 방식으로 운영된다. 수력발전량은 우리나라 전체 발전량의 1.5% 정도로 적은 양의 발전량을 생산하지만 가동시간이 짧아 전력수요가 급변하는 상황에 대비 가능하기 때문에 수력발전은 필수적이다. 기후변화의 영향으로 연평균강수량은 증가하는 양상을 보이나 연 강수일수는 줄어드는 등 수자원의 불확실성이 증가하고 있는 실정이다. 따라서 미래 불확실한 수자원 공급에 대비할 수 있는 수자원의 효율적 활용에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 하천의 유량이 계절에 따라 변동 폭이 크다는 점을 고려하며 월별 발전량을 최대화하기 위해 선형계획법을 적용하는 모형을 구축하였다. 선형계획법은 목적함수와 제약조건식 모두 1차식으로 비선형항을 포함할 수 없으나 초기 해가 불필요하고 최적해가 보장된다는 장점을 가진다. 일부 목적함수나 제약조건식에 비선형항이 포함되어 있을 경우 Successive Linear Programming(SLP), Piecewise Linear Programming(PLP), Taylor Expansion 등의 방법을 이용하여 선형화할 수 있다. 본 연구에서 비선형 제약조건은 Taylor Expansion을 이용하여 선형화하였으며 한강수계 9개 댐의 월간 발전량을 최대화시키는 장기 운영 모형을 구축하였다. 개발 환경은 Linux-CentOS이며 사용프로그램은 통계 분석에 많이 활용되는 R programming이다. R programming은 패키지를 이용한 개발이 용이하고 Windows 뿐만 아니라 Linux, Mac, Unix 등의 운영체제에서도 호환 가능하다는 장점이 있다.

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아리랑 위성들의 경향에 따른 및 3차원 충돌확률 분석 (An Analysis of three-dimensional collision probability according to approaching objects to the KOMPSAT series)

  • 성재동;김해동;임성민
    • 한국항공우주학회지
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    • 제41권2호
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    • pp.156-163
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    • 2013
  • 우주파편과의 위험성을 판단하는데 가장 보편적으로 사용되는 것이 충돌확률이며, 현재 널리 사용되고 있는 방법은 최근접거리를 이용한 2차원 선형 충돌확률 계산방법이다. 본 논문에서는 우리나라가 운용하거나 운용을 계획 중인 아리랑 2호, 3호, 5호 위성에 접근하는 물체의 접근 특성을 분석하고, 2차원 선형 충돌확률보다 더 정밀한 3차원 비선형 충돌확률의 특성을 STK/Nonlinear Collision Probability Tool을 이용하여 분석하였다. 이를 통해 저궤도 위성인 아리랑 위성들에 대해 3차원 비선형 충돌확률의 효용성에 대해 고찰하였다. 분석결과 3차원 비선형 충돌확률은 350m/s 이하의 상대속도 영역에서 효용성이 있음을 확인하였으며, 우리나라 위성의 경우 낮은 상대속도를 가지고 접근하는 경우가 거의 없는 것으로 나타나 실질적으로 3차원 비선형 충돌확률에 대한 효용성이 낮은 것으로 나타났다.

위암환자에서 비선형 최소자승 회귀분석과 베이시안 분석에 의한 토브라마이신의 약물동태에 분석오차의 영향 (The Influence of Assay Error on Tobramycin Pharmacokinetics using the Nonlinear Least Square Regression and Bayesian Analysis in Gastric Cancer Patients)

  • 최준식;범진필
    • 한국임상약학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.43-49
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    • 2009
  • 토브라마이신은 그람음성균 감염에 사용하는 아미노글리코사이드계 항생제로 이독성 및 신독성 등의 부작용과 큰 개인차로 혈중농도 모니터를 통한 투여계획이 필요한 약물이다. 본 연구에서는 16명의 위암환자에서 비선형 최소자승 회귀분석과 베이시안 분석에 의한 토브라마이신의 약물동태에 분석오차의 영향에 대하여 연구하였다. 약물투여는 토브라마이신 1-2 mg/kg을 30분에 걸쳐 8시간 간격으로 등속 주입하였으며, 혈액 채취는 정상상태에 도달되었다고 판단되는 첫 약물투여 72시간 후에, 약물 주입 5분전과 주입이 끝난 뒤 30분과 2시간에서 세차례 채취하였다. 혈청중 약물농도는 형광편광면역법으로 측정 하였다. 분석오차를 위해 0, 1, 2, 4, 8 및 12 ${\mu}g/mL$에 해당하는 토브라마이신 혈중농도(C)을 네차례 측정하여 각 혈중농도의 표준편차 (SD)을 구하였다. 토브라마이신 분석오차를 구하기 위한 다항식이 SD = 0.0224+0.0540C+0.00173C2, $R^2$ = 0.935이었다. 이 식에서 구한 SD 값으로 분석시 가중치를 주었을 때, 비선형 최소자승 회귀분석에 의한 토브라마이신의 약물동태학적 파라메타 ($V_d$, $K_{el}$, $K_{slpoe}$, $t_{1/2}$)에 유의성있는 영향을 주었으나, 베이시안 분석에 의한 토브라마이신의 약물동태학적 파라메타에는 영향이 없었다. 이 다항식으로 부터 구한 분석오차를 토브라마이신의 비선형 최소자승 회귀분석을 이용한 약물동태 연구 및 파라메타 분석에 적용하여 좀 더 정확한 투여용량을 결정할 수 있으며, 더 나아가 토브라마이신 약물동태 시뮬레이션 연구에 응용할 수 있다.

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기혼여성의 자녀출산계획에 대한 공간효과 분석

  • 신인철
    • 한국인구학
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    • 제32권2호
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    • pp.59-85
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    • 2009
  • 본 연구는 최근 인구학에서 공간적 접근을 시도하는 논의들이 활발해지는 경향과 함께 지역 적합적 저출산 대응정책의 필요성의 대두라는 정책적 수요에 부합하고자 자녀출산계획에 있어 지역의 공간적 효과가 미치는 효과를 분석하였다. 또한, 기혼여성의 연령, 출산한 자녀의 수가 자녀를 출산할 계획을 가질 확률에 대한 비선형적 효과를 실증적으로 분석하였다. 다층모형과 같이 최근 지역연구에서 이용되고 있는 실증분석방법들의 한계점을 살펴보고, 그 대안으로 Geo-Additive Model을 적용하였다. 동 방법론은 한 모형 내에서 공간의 구조적 효과와 비구조적 효과, 연속형 변인의 비선형효과 등을 동시에 추정할 수 있다. 이를 위한 분석자료로 통계청의 2005년도 인구주택총조사의 마이크로데이터 중 2% B형 자료를 이용하였다. 분석결과 기혼여성이 자녀를 출산할 계획을 가질 확률에 기혼여성의 연령과 출산한 자녀의 수는 비선형적 효과를 주었으며, 특히 각 개인들은 현재의 출산 상태에서 자녀 한명을 추가로 출산하는 것이 동일한 부담으로 작용하지 않음을 알 수 있었다. 이를 통해 기혼여성들의 첫출산 시점이 결혼연령에 따라 차이가 있고 결혼코호트에 따라 다르더라도 첫출산 자체가 여전히 보편적인 현상이라는 가정을 받아들인다면, 출산율 제고를 위한 정책의 대상은 첫째아를 이미 출산한 여성들이 되어야 할 것으로 보인다. 또한, 자녀를 출산할 계획을 가질 확률에 지역의 구조적 공간효과가 유의미한 영향을 주는 것으로 분석되었다. 지역별 합계출산율의 공간 자기상관분석 결과와 비교해 본 결과 출산계획의 구조적 공간효과가 양의 효과를 미치는 지역에서는 실제 출산행위인 합계출산율도 높지만, 구조적 공간효과가 부적인 효과를 가지고 있는 지역에서는 합계출산율도 낮게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 각 지방자치단체에서는 지자체들의 정책수요나 자원 및 재정의 부담능력 등 지역별 차이를 고려하지 않은 일률적인 정책의 추진을 지양하고, 지역 특수성을 고려하여 지역에 적합한 출산정책을 추진해야 할 것이다.

과거강우사상과 저류함수모형을 이용한 대유역 계획홍수량 추정 (Design Flood Estimation using Historical Rainfall Events and Storage Function Model in Large River Basins)

  • 윤종우;이동률;안원식;임해욱
    • 대한토목학회논문집
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    • 제29권3B호
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    • pp.269-279
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    • 2009
  • 대유역에서 계획홍수량 추정은 ARF, 강우 시공간분포 및 강우-유출 모형의 매개변수 등에서 많은 불확실성이 발생한다. 과거 동시 강우사상을 이용한 계획홍수량의 추정은 이들 불확실성을 개선할 수 있다. 본 연구는 과거 동시 강우사상과 저류 함수모형을 이용하여 대유역의 홍수량을 추정하는 방법을 제시하였다. 과거 동시 강우사상의 시공간분포를 이용하여 계획 강우량과 강우의 시공간분포를 산정하였고 비선형 강우-유출 반응을 재현할 수 있는 저류함수모형을 이용하여 홍수량을 추정하였다. 추정된 계획홍수량은 실측홍수량에 의한 빈도분석 결과와 비교하여 본 연구에서 제시한 홍수량 추정기법의 적용성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 실측홍수량의 빈도해석과 비슷한 결과를 얻었으며 이는 대유역의 홍수량 추정에서 본 연구의 홍수량 추정과정을 충분히 이용할 수 있음을 보여준다.

퍼지 모수를 가지는 다목적 비선형 계획 문제의 대화형 퍼지 접근 (An Interactive Fuzzy Approach for Multiobjective Nonlinear Programming Problems with Fuzzy Parameters)

  • 이상완;남현우;윤연근
    • 한국경영과학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.67-78
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    • 1997
  • In general, two types fuzziness of human judgements should be incorporated in multiobjective programming problems. One is the expert's ambigjous understanding of the nature of the parameters in the problem formulation process and the other is the fuzzy goals of the decision maker for each of the objective functions. In this paper, we present a new interactive fuzzy approach for obtaining the satisficing solution which efficiently reflect both types of fuzziness. An illustrative numerical example nonlinear programming problems with fuzzy parameters is demonstrated along with the corresponding computer outputs.

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비선형 투자비 함수를 이용한 장기 전원개발계획 수립에 관한 연구 (A Study of Long-Term Generation Expansion Planning Using Nonlinear Invest Cost Function)

  • 김준현;최인홍
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1988년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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    • pp.102-106
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    • 1988
  • Generally, average invest cost is widely used for expansion planning of generation in power system. But, other cost which is followed by adding generating capacity in electric system is increased in accordance with increasing plant reasons. In this study, we represent the invest cost with quadratic function and analyze its effect on the expansion planning. It is hoped that this method is used in expansion planning of generating system.

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