• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.17 no.2 s.75
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• pp.115-130
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• 2005

This paper presents the effects of indirect costs on Life-Cycle-Cost(LCC) effective optimum design of steel-box girder bridges. The LCC formulations considered in the LCC optimization of the bridges consist of initial cost and expected rehabilitation costs including repair/replacement costs, loss of contents or fatality and injury losses, and indirect costs such as road user costs and indirect socio-economic losses. To demonstrate the LCC-effectiveness for optimum design of the bridges, an actual steel box girder bridge having two continuous spans(2@50m=100m) is considered as a numerical example. And also, in this paper, various sensitivity analyses are performed to investigate the effects of indirect costs caused by traffic conditions such as number of detour route, number of lane on detour route, length of detour route, and traffic volumes on the LCC-effective optimum design. From the numerical investigations, it may be concluded that indirect costs caused by traffic network may sensitively influence on the LCC-effective optimum design of steel-box girder bridges. Therefore, it may be stated that the traffic conditions should be considered as one of the important items in the LCC-effective optimum design of the bridges.

• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2002.03a
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• pp.467-474
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• 2002

이 연구에서는 점탄성감쇠기가 설치된 구조시스템의 통합최적설계 방법을 제시하였다. 최적화를 위한 목적함수로는 구조시스템이 유발하는 사회적 비용을 의미하는 총 생애주기비용을 사용함으로써, 구조제어 시스템의 성능에 기반한 경제적 유익을 극대화하도록 하였다. 구조물의 층별 기둥 강성 및 점탄성감쇠기의 사용량 등을 설계변수로 하여 생애주기비용함수를 정의하였으며, 통합시스템을 동시에 최적화하기위한 방법으로 유전자 알고리즘을 적용하였다. 동일한 초기비용을 사용하며 통합최적설계를 수행하지 않은 설계를 통해 얻어진 지진응답과 비교한 결과, 제안하는 통합 설계방법은 보다 우수한 진동제어효과를 발휘하는 것으로 나타났다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.22 no.3
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• pp.191-201
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• 2010

The breakwaters are designed by considering the cost optimization because a human risk is seldom considered. Most breakwaters, however, were constructed without considering the cost optimization. In this study, the optimum return period, target failure probability and the partial safety factors were evaluated by applying the cost optimization to the rubble mound breakwaters in Korea. The applied method was developed by Hans F. Burcharth and John D. Sorensen in relation to the PIANC Working Group 47. The optimum return period was determined as 50 years in many cases and was found as 100 years in the case of high real interest rate. Target failure probability was suggested by using the probabilities of failure corresponding to the optimum return period and those of reliability analysis of existing structures. The final target failure probability is about 60% for the initial limit state of the national design standard and then the overall safety factor is calculated as 1.09. It is required that the nominal diameter and weight of armor are respectively 9% and 30% larger than those of the existing design method. Moreover, partial safety factors considering the cost optimization were compared with those calculated by Level 2 analysis and a fairly good agreement was found between the two methods especially the failure probability less than 40%.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.208-208
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• 2015

다수의 양수정이 연결된 군정은 복수 개의 펌프와 상당한 길이의 관수로 구성된다. 이 때 펌프-관망 시스템의 생애주기 비용의 최소화를 위하여 재료비, 시공비 등이 고려된 초기비용과 양수정 가동을 위한 에너지비용으로 구성되는 운영비용을 최소화하기 위한 기법을 연구하였다. 이 두 가지 비용은 서로 반비례 하는 형상을 띄고 있다. 따라서 관망의 각 요소와 펌프의 종류 및 소요 동력을 감안하여 설계해야 한다. 가령, 직경이 커질수록 펌프가 제공해야 하는 양정이 줄어들어 소요 동력 비용은 줄어들지만 초기 설치비가 증가하므로 이들의 상관관계를 알아내어 적절한 균형을 찾아내야 할 것이다. 본 연구에서 고려한 최적화 결정변수는 관경과 펌프 사양이다. 펌프-관망 시스템 최적화의 제약 조건에는 별도의 지하수 관정 최적설계 기술로 도출된 관정들의 위치, 양수량 분포, 그리고 각 양수정의 수위이다. 최적화 기법으로는 유전자 방법을 사용하였다.

• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.25 no.6
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• pp.115-122
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• 2010

The importance of the life cycle cost (LCC) analysis for bridges has been recognized over the last decade. However, it is difficult to predict LCC precisely since the costs occurring throughout the service life of the bridge depend on various parameters such as design, construction, maintenance, and environmental conditions. This paper presents a methodology for the optimal life cycle cost design of a bridge. Total LCC for the service life is calculated as the sum of initial cost, damage cost, maintenance cost, repair and rehabilitation cost, user cost, and disposal cost. The optimization method is applied to design of a bridge structure with minimal cost, in which the objective function is set to LCC and constraints are formulated on the basis of Korean Bridge Design Code. Initial cost is calculated based on standard costs of the Korea Construction Price Index and damage cost on damage probabilities to consider the uncertainty of load and resistance. Repair and rehabilitation cost is determined using load carrying capacity curves and user cost includes traffic operation costs and time delay costs. The optimal life cycle cost design of a bridge is performed and the effects of parameters are investigated.

• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.24-36
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• 1994

최적설계법에 의한 설계는 종래의 설계법에 의한 설게보다도 중량이 가볍거나 비용이 적을 것으로 생각되었기 때문에 중량이 가볍거나 비용이 적지 않으면 최적설계로는 의미가 없는 것으로 이해된 시대도 있었다. 그러나 구조설계분야 뿐만 아니라 일반 공업설계는 대단히 많은 의사결정이 직렬, 병렬의 관계로 구성되어 있다. 그중 어떤 의사결정은 인간의 경험, 직감, 도는 상상력에 의한 것이 유효할 수도 있을 것이다. 그러나 결정해야 할 변수의 수가 많을 경우는 각 의사결정간의 관계가 복잡할 때에는 전자계산기의 이용이 유효하여 최적설계는 의사결정의 유효한 수단으로써 위치를 굳히게 되었다. 의사결정이 어느 부분은 전자계산기가 분담하므로써 양질의 최적설계가 가능하게 되고 또는 기술자는 그가 가지고 있는 능력 중 가장 잘 이용해야 할 창의력이 요구되는 의사결정문제에 보다 많은 시간을 할애할 수 있다. 이와 같이 인간의 능력과 계산기의 능력을 총합하여 최상의 의사결정을 하기 위한 시스템을 구축할 수 있다. 이러한 배경 때문에 최적설계를 구조총합이라 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.275-275
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• 2020

홍수빈도분석의 실용적 측면의 목적은 특정 재현기간에 대하여 발생 가능한 홍수량을 설계홍수량(design flood)으로 설정함으로써 댐, 제방, 배수시설, 하수관거 등의 치수기능을 가진 치수시설물이 설계홍수량 내에서 홍수로 인한 피해를 발생시키지 않도록 그 규모와 기능을 설계함에 있다. 이와 같은 중요한 기능을 담고 있는 홍수빈도분석의 기술적 절차는 해외 및 국내의 기존 연구자들에 의해 많은 연구가 진행된 바 있으나, 보다 적절한 설계홍수량 산정절차 및 설계홍수량의 최종 결정을 위한 기술적 수단의 제공을 위한 연구가 많은 연구자들에 의해 지금도 진행 중에 있다. 그러나 이와 같이 결정된 설계홍수량이 특정유역에서 발생될 수 있는 피해규모에 대해 얼마나 적정한 지의 여부를 과학적으로 판단하기 위한 연구는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 홍수빈도분석을 통해 산정된 설계홍수량의 적정성 여부를 과학적으로 판단하기 위해 비용-편익분석 기법을 이용하여 최적설계홍수량을 결정하였다. 특히 본 연구에서는 불확실성으로 발생되는 범위를 고려한 최적설계홍수량을 산정하기 위하여 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하였으며, 자료의 종류에 따른 홍수량의 변화를 분석하기 위하여 년최대계열 및 부분시계열 자료를 각각 적용하였다. 한강유역에서 가평대성, 여주 및 한강대교 수위표 지점에서 측정된 자동관측유량장치에 의한 홍수량 자료를 활용하였으며, 최적설계홍수량이 기존 설계홍수량에 비해 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.18 no.4 s.70
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• pp.445-452
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• 2005

This paper presents a design method to minimize Life Cycle Cost (LCC) of steel box girders. The LCC considered in this paper includes initial cost, expected life-cycle maintenance cost and repair cost. A load carrying capacity curve is derived from a condition grade curve of steel girders and load tarrying capacity that is measured in safety diagnostic test. And then, optimal design of steel box girders is performed on the basis of load carrying capacity curve. In this paper time and number of times for repair of steel girders are determined based on the calculated load carrying capacity curve. Also, annual costs considering real discount rate are compared and analyzed in various cases. It is concluded that the optimal design of steel box gilders considering LCC by the presented method will lead to more economical and safer girders than conventional design.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.209-209
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• 2015

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에 이르기까지 안정적으로 유량을 공급하는 것을 목표로 한다. 상수도 관망의 최적설계는 요구되는 절점의 수압, 관로의 유속 등 수리학적 제약조건을 만족시키는 범위 안에서 비용을 최소화하는 설계안을 얻어내는 것을 목표로 시작하였다. 하지만 비용만을 고려한 과거의 상수도 관망 최적설계는 미래의 불확실한 조건에 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못한다. 이 때문에 현대의 상수도 관망의 설계시 다양한 설계인자의 고려와 함께 효율적인 최적설계기법 적용의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망 최적설계에 다양한 설계인자를 동시에 고려하기 위해 다목적 최적 설계기법인 Multi-objective Harmony Search 알고리즘을 적용하였다. 또한 다목적 최적설계의 효율성 증대를 위하여 매개변수 자동보정 기법 중 하나인 Parameter-Setting-Free (PSF) 기법(Geem and Sim, 2010)을 사용하였다. PSF 기법은 최적화 알고리즘의 매개변수 설정의 번거로움을 없애고, 반복수행을 통한 해 탐색이 진행됨에 따라 가장 효율적으로 작용하는 매개변수를 자동으로 설정하여 탐색효율을 강화하도록 고안된 기법이다. 본 연구에서는 제안된 기법을 실제 상수도관망의 최적설계에 적용하였고 그 결과를 분석하였다. 그 결과 제안된 기법을 통해 관망의 비용을 포함한 다양한 설계인자를 동시에 만족시키는 최적설계안을 효과적으로 도출 할 수 있었으며, 매개변수 자동보정 기법의 적용을 통해 해 탐색의 효율성과 편의성을 향상시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.162-165
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• 2010

합리적인 교량 대안선정을 위해서는 설계 시 경제성, 경관성, 안전성 및 기능성, 유지관리 용이성, 시공성 등 다양한 속성을 고려하여야 한다. 이 중 경제성은 초기비용뿐만 아니라 공용수명에 걸쳐 발생하는 유지관리비용, 보수 보강비용, 해체 폐기비용 등의 합인 총 생애주기비용에 대해 최소의 비용으로 최상의 가치를 창출하도록 하여야 한다. 본 연구에서는 건설계획과정에서 대표적으로 고려될 수 있는 대안으로 세 가지 교량 형식(강상자형교, 소수주형교, PSC-I형 거더교)을 대상구조물로 선정하고 교량의 공용수명은 상태등급곡선으로부터 추정한 내하율 곡선을 사용하여 산정하였다. LCC최적설계를 위해 설계변수, 제약조건, 목적함수를 구성하였고, 총 생애주기비용을 공용수명으로 나눈 연간생애주기비용을 사용하여 하여 합리적인 교량의 경제성 분석을 수행하였다.