공학설계에 있어서 보다 합리적인 최적설계 혹은 최적과 근사한 설계안을 얻기 위해서는 최적화모델에 표현할 수 없는 설계과정의 경험적 지식이나 의사결정과정을 지운할 수 있는 지식기반시스템이 결합되어야 할 필요가 있다. 본 글에서는 수치적인 계산결과만을 제공하는 최적화 기법의 한계와 기호처리에 중점을 두고 있는 지식기반시스탬의 한계를 극복하여, 보다 현실적인 최적 설계안을 도출할 수 있는 지식기반 최적설계시스템에 관한 연구현황과 관련기술을 살펴보았다.
레저보트의 경우 초기 설계단계에서 소비자의 요구사항과 그에 기반 한 외형 디자인이 매우 중요한 설계 요소 중 하나이다. 운용컨셉 정의, 스타일링 등 초기설계 결과는 구조 및 외형에 이르는 선체, 의장설계 뿐만 아니라 향후 제조, 판매에 이르기까지 개발과정 전반에 걸쳐 큰 영향을 미치게 된다. 해외의 경우 이러한 점을 고려한 3차원 모델 기반 통합설계 시스템에 대한 기술개발이 활발하게 이뤄지고 있으며, 더 나아가서 통합설계 데이터를 생산에 활용하는 단계에 이르고 있다. 본 연구에서는 3차원 형상모델을 중심으로 레저보트 기본설계 프로세스를 통합하기 위한 연구를 수행하였으며, 50피트 급 크루즈보트 설계 사례연구를 통해 그 효용성을 보였다.
정보 교과가 아닌 타 교과에서 교육 도구로써 프로그래밍의 교육적 효과가 증명됨에 따라 프로그래밍을 수업에 도입하기 위한 다양한 연구가 진행되었다. 김성원과 이영준(2017)은 TPACK 이론을 도입하여, 테크놀로지 도구로 프로그래밍 언어를 도입하고, 예비 교사의 수업 전문성 향상을 위한 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램을 개발하였다. 개발한 교육 프로그램을 수업에 도입하였지만, 예비 교사는 여러 가지 어려움을 느끼고 있었다. 따라서 본 연구에서는 프로그래밍 기반 TPACK 교육 프로그램을 개선하기 위하여 예비 교사에게 선행 연구에서 개발한 교육 프로그램을 적용하고, 프로그래밍 기반 수업 설계를 하는 과정에서 예비 교사가 겪는 어려움을 조사하였다. 연구 결과, 예비 교사는 예비 교사는 프로그래밍 학습, 프로그램의 설계 및 구현, 교과 특성에 맞는 프로그램 개발, 프로그래밍 언어의 한계로 프로그래밍 기반 수업 설계에서 어려움을 겪고 있었다. 향후 연구에서는 이러한 어려움을 해결하기 위한 교육 프로그램 개선을 진행하고, 개선한 교육 프로그램을 예비 교사에게 적용하여 효과를 검증하고자 한다.
산업기술의 비약적인 발전으로 인해 오늘날 우리가 개발하거나 사용하는 시스템은 보다 기술의 고도화 양상을 보이고 있다. 따라서, 기존의 시스템이 지니고 있어 제공하는 단일 특성에서 벗어나 다양한 학제간 결합된 기술로 기존 시스템이 지니고 있는 관념적인 기능에서 벗어나 다기능을 제공하고 있다. 이로 인해, 기존의 개발단계에서는 보다 높은 설계 신뢰성이 요구되고 있다. 특히, 오늘날 우리사회는 시스템의 개발 성공이라는 안도에서 벗어나 시스템 운용 유지단계에서도 안전성 측면에서 매우 중요성을 인식하고 대비하고 있다. 따라서, 국내에서는 미흡한 상위 단계에서의 설계활동과 또한, 같은 시스템 수명주기 상에서의 시스템 안전활동을 동시에 고려한 동시공학적인 접근에 관한 연구를 본 연구팀은 지속적으로 수행해왔다. 따라서, 기존의 연구결과인 설계와 안전을 동시에 고려한 통합 설계 프로세스 모델에 대해, 시스템개발에 관련한 모든 이해당사자가 공통된 이해를 바탕으로 시스템설계와 안전 활동에 대해 상호 호완성과 공통된 인식을 갖고 접근할 수 있는 방안을 본 연구를 통해 수행하였다. 따라서, 본 연구는 모델기반 시스템공학 기법중 보편적인 언어인 공통 언어를 통해 기존 연구를 통해 제시한 통합설계 프로세스 모델을 구현에 관한 연구 수행을 통한 접근 방안에 관하여 논의하고 있다. 본 연구를 기반으로 향후 추가 연구를 수행한다면, 국내 대형복합시스템의 설계단계에서의 안전성을 동시 고려한 시스템 설계 신뢰성 확보를 위해 도움이 될 것으로 기대 된다.
본 연구는 시스템기반의 정보검색시스템에서 이용자기반의 정보검색시스템으로의 페러다임이 이동을 개관하고 이용자기반 정보검색시스템의 기본 개념을 고찰하였다. 이어서 디지털 환경에서의 다양한 정보서비스 모델을 통하여‘이용자기반’에 대한 개념의 변화를 살펴보고 디지털 환경에 적합한 ‘이용자기반’개념을 새롭게 정립하였다. 또한 정보검색시스템 설계에 영향을 미치는 요소들에 관한 기존 연구를 토대로 이용자기반 정보검색시스템의 설계에 고려되어야 할 6가지의 이용자기반 정보검색시스템의 설계요소를 도출하였다.
본 논문에서는 해양작업 상태의 하중조건을 고려한 부유식 원유생산 저장 하역장치에 설치된 라이져 보강구조의 강도설계에 관련하여 다양한 근사화 기법 기반 설계최적화 및 그 성능을 비교하고자 한다. 설계최적화 문제는 하중조건별 구조강도의 제한조건 하에서 중량을 최소화하여 설계변수인 구조 부재치수가 결정되도록 정식화된다. 비교 연구를 위해 사용된 근사화 기법은 반응표면법 기반 순차적 근사최적화(RBSAO), 크리깅 기반 순차적 근사최적화(KBSAO), 그리고 개선된 이동최소자승법(MLSM) 기반 근사최적화 기법인 CF-MLSM와 Post-MLSM이다. RBSAO와 KBSAO의 적용을 위하여 상용프로세스 통합 설계최적화(PIDO) 코드를 사용하였다. 본 연구에 적용한 MLSM 기반 근사최적화 기법들은 제한조건의 가용성을 보장할 수 있도록 새롭게 개발되었다. 다양한 근사화 모델 기반 설계최적화 기법에 의한 결과는 설계 해의 개선 및 수렴속도 등의 수치적 성능을 기준으로 실제 비근사 설계최적화 결과와 비교 검토하였다.
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.
철강제품의 품질설계란 제품의 주문요구조건을 만족시키기 위해 제품의 성분 및 생산공정을 결정하는 과정을 의미한다. 본 연구에서는 품질설계업무를 지원하기 위한 시스템을 개발하였다. 설계업무의 특성을 고려하여 과거사례를 설계에 이용하기 위해, 사례기반추론(Case-based Reasoning)접근방법을 이용하였다. 본 연구에서는 또한 유사사례의 효율적 검색을 위해 품질설계 문제에 적합한 유사성척도를 제안하고 있으며, 문제에 적합한 유사성척도를 제안하고 있으며, 문제에 적합한 지식관리 방법 및 설계조정 방법을 개발하였다.
본 연구는 초등학교 학생 수준에 맞는 알고리즘 교육을 위한 웹 기반 시뮬레이션의 설계 방안을 제시하는데 목적이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 알고리즘 교육을 위한 시뮬레이션 모형을 기반으로 자료 처리의 가장 기본이 되는 정렬 및 탐색 알고리즘으로 제한하여 설계 방안을 고찰하였다. 각각의 알고리즘 학습을 위해 실생활과 밀접한 모의상활을 제시하여 알고리즘 학습에 대한 학습동기를 극대화할 수 있도록 설계하였다. 본 연구에서 설계한 시뮬레이션을 개발하여 적용한다면 초등학교 수준에 맞는 알고리즘 교수-학습에 도움을 줄 것으로 기대된다.
소프트웨어 기반의 고장허용이란 장비의 일부분에 소프트웨어 고장이 발생하더라도 허용할 수 있도록 장비를 설계하는 것을 의미힌다. 고장허용을 위한 설계 방법은 크게 하드웨어 기반 고장허용 설계 방법과 소프트웨어 기반 고장허용 설계 방법이 있으며, 시스템의 특징에 따라 적절한 방법의 고장허용 설계 방법 선택이 필요하다. 본 논문에서는 하드웨어적으로 이중화로 구성된 비행조종컴퓨터의 소프트웨어 기반 고장허용 설계 기법에 대하여 기술하였다. 소프트웨어 기반의 고장허용 설계를 위하여 소프트웨어 고장을 분류하고, 고장에 대한 검출 방법을 설계한 후, 고장발생시 복구 방법을 설계하였다. 설계된 방법의 유효성을 확인하기 위하여 전용 소프트웨어 시험 환경을 통해 설계된 소프트웨어 기반 고장허용 설계의 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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