본 논문에서는 해양작업 상태의 하중조건을 고려한 부유식 원유생산 저장 하역 장치에 설치된 라이져 보강구조의 강도설계에 관련하여 다양한 근사화 기법 기반 설계 최적화 및 그 성능을 비교하고자 한다. 설계 최적화 문제는 하중조건별 구조강도의 제한조건 하에서 중량을 최소화하여 설계변수인 구조 부재치수가 결정되도록 정식화 된다. 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. 본 연구에 적용한 MLSM 기반 근사최적화 기법들은 제한조건의 가용성을 보장할 수 있도록 새롭게 개발되었다. 다양한 근사화 모델 기반 설계 최적화 기법에 의한 결과는 설계 해의 개선 및 수렴속도 등의 수치적 성능을 기준으로 실제 비근사 설계최적화 결과와 비교검토 하였다.
실리콘 처리 기술의 고속화 요구와 유무선 환경에서 동영상 통신이 가능한 비디오 폰, 영상 회의 시스템, 이동 통신용 단말기 등의 전자 제품 사용자의 급증은 시스템을 하나의 칩에 집적화하는 SoC(System-On-a-Chip) 설계 기술을 요구하고 있다. 칩의 복잡도와 SoC 제품의 생산성 차이가 계속적으로 증가함에 따라 현재의 IC 설계 방법으로는 SoC 제품의 성능과 요구의 변화를 만족시킬 수 없다. 칩의 면적을 최소화하고 성능을 최대화하며 게이트 수준의 최적화를 통한 기존의 셀 기반 설계 방법으로는 설계의 생산성 문제를 해결할 수 없다. 이러한 문제를 해결 위한 새로운 설계 방법인 IP 재사용을 기반으로 한 플랫폼 기반 설계가 제시되었다. 플랫폼 기반 설계는 SoC 제품을 빠르게 개발하기 위한 응용 기반 통합 플랫폼과 재사용이 가능한 IP(Intellectual Property) 이용한 플랫폼 기반 설계(Platform-Based Design) 방법이다. 새로운 설계 방법은 90% 이상의 IP 재사용을 통해서 설계 시간을 단축하며, 시스템 수준에서의 최적화를 통해서 제품의 시장 경쟁력(Time-to-Market)의 문제를 해결하기 위한 방법이다.
연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.
국내 건설시장의 기술경쟁력 강화의 일환으로 현행 콘크리트구조 설계기준을 시방설계(Prescriptive Design) 방식에서 성능기반설계(Performance Based Design) 방식으로의 전환과 관련된 연구가 활발히 수행되고 있다. 이와 관련하여 성능기반설계 방식에 기초적으로 필요하고 국내 레디믹스트콘크리트 제품에 최적화된 콘크리트 재료모델을 개발, 구축하기 위하여 기존 외국 성능기반설계기준상의 재료모델과의 비교검증과 국내에서 생산 및 사용되고 있는 레디믹스트콘크리트 제품의 품질현황 파악 및 성능평가 등을 수행하고 있다. 이에 현재까지 진행된 연구추진 현황 중 압축강도 및 탄성계수 예측모델 부분에 대하여 정리하였다.
최근 초고층구조물 및 대공간구조물등에 대한 소방법의 성능설계등이 법제화되어 시행될 예정으로 있으나 화재성상예측등에 대한 기초적인 연구등이 매우 부족한 실정이며 이에따라 성능설계를 실시하기 위한 기반여건이 매우 취약한 조건이다. 특히 강구조건축물의 경우 초고층구조물의 전형적인 구조형식으로서 성능설계에 대한 연구기반이 조속히 필요한 실정이다. 따라서 본고는 전보에 이어 화재하중등과 밀접한 관련이 있는 가연물조사등과 더불어 이에 대한 이웃 일본건축학회의 강구조건축에 대한 성능적 내화설계방법론중 하중편을 조사하여 향후 국내의 화재하중선정을 위한 기초자료로 사용될수 있도록 하였다.
본 논문에서는 BNN, 블록기반 신경망 모델을 재구성가능 하드웨어(FPGA)로 설계한다. 블록기 반 신경망은 재구성가능 하드웨어에 의하여 구현이 용이하고 구조 및 가중치의 최적화에 진화 알고리즘을 적용시킬 수 있다. 블록기반 신경망의 구조와 가중치를 표현하는 바이너리 스트링을 오프라인으로 진화시킨 후, 재구성가능 하드웨어로 구현한다. FPGA로 구현된 블록기반 신경망의 성능을 확인하기 위하여 간단한 성능시험에 사용되는 대표적인 패턴들을 사용하여 블록기반 신경망의 패턴분류 성능을 알아본다.
본 연구에서는 다양한 변수를 갖는 병렬 RC 구조벽체시스템에 대한 성능기반설계의 타당성과 이에 따른 모멘트 재분배 개념의 적용성을 분석하기 위해 횡력을 지지하는 병렬 RC 구조벽체시스템에 대한 비선형해석을 수행하였다. 설계변수(철근비, 콘크리트변형률, 벽체높이)가 병렬 RC 구조벽체시스템의 거동에 미치는 영향을 분석하였으며 이를 기반으로 병렬 RC 구조벽체시스템의 성능기반 설계를 위한 고려사항을 제안하였다. 비선형해석 결과, 병렬 RC 구조벽체시스템 성능기반 설계와 모멘트 재분배 개념의 적용을 위해서는 연결보의 항복여부에 대한 고려가 필요한 것으로 나타났다. 높은 벽체의 경우, 연결보가 항복하지 않고 탄성 상태로 거동할 수 있기 때문에 고층 병렬 RC 구조벽체시스템에 대해 성능기반 설계 및 모멘트 재분배 개념을 적용하기 위해서는 벽체에 높은 수준의 소성변형능력을 필요로 하며, 이를 위해 벽체 압축단부에 횡보강을 필수적으로 실시해야 한다.
본 논문은 FPGA 기반에서 실수형 프로세서의 설계 및 구현에 대한 내용과 이를 이용하여 휴머노이드 로봇 팔의 위치제어를 위한 PD 제어기반의 신경회로망 제어기의 구현에 대한 내용이다. 설계된 프로세서는 명령어 기반의 처리를 통해 산술 연산 뿐만 아니라 로봇의 제어에 사용되는 외부 모듈의 사용이 가능하도록 설계하였으며, 신경회로망 구현에 사용되는 지수함수를 효율적으로 근사화하기 위한 Taylor series를 이용한 알고리즘을 하드웨어 레벨에서 구현하였다. 휴머노이드 로봇 팔의 위치 추종을 위해 고전적인 PD 제어기를 설계하고 PD 기반의 신경회로망 제어기를 설계하였다. 로봇 팔의 6축 제어를 위한 신경회로망 제어기에 요구되는 많은 연산을 감당하도록 하기 위해 설계된 프로세서를 통해 정의된 프로그래밍언어로 제어 프로그램을 작성하였다. PD 제어기와 PD 기반의 신경회로망 제어기를 하드웨어에 설계하여 로봇팔의 위치 추종을 실험하였으며 성능을 비교 검증하였다. 프로세서는 Altera의 Stratix II EP2S180 DSP development board에 구현되었으며 실험적으로 25MIPS의 성능을 가지는 것으로 나타났다.
2002년 Chopra에 의해서 Modal Pushover Analysis가 소개된 이후로, 성능기반내진설계법은 믿을수 있는, 새로운 형식의 내진설계법으로 관심을 받고 있다. 이 방법은 건축물 설계에 적용하는 연구는 많이 진행되었으나, 교량구조물의 경우, 1차모드가 지배적이지 않은 구조물의 특성상 이용에 제약이 있었다. 본 논문은 이런상황을 고려하여, 사장교에 성능기반내진설계법을 제안, 사용성에 대하여 작성하였다.
요즘 값싼 PC들을 빠른 네트웍으로 묶어 높은 성능을 얻고자하는 클러스터 컴퓨팅에 대한 연구가 활발히 이루어지면서 CPU나 메모리, 네트웍보다 상대적으로 느린 디스크에서 데이터를 읽어 효율적으로 파일서비스를 하는 분산 파일 시스템이 개발되었다. 기존 분산 파일 시스템 중 클러스터 컴퓨팅에서 많이 사용하는 Linux 운영 체제에서 병렬 I/O를 사용하여 사용자에게 빠른 파일 서비스를 제공하여 주는 PVFS가 개발되었다. 기존 PVFS에서는 캐쉬 시스템을 제공하고 있지 않기 때문에 읽기 성능을 향상시키기 위하여 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬를 설계하고 구현하였다. 기존에 구현된 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬는 힌트 기반 상호 협력 캐쉬로서 부정확한 읽기/쓰기를 수행함으로서 읽기/쓰기 부하가 커지는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬의 읽기/쓰기 성능 향상을 위해 PVFS를 위한 상호 협력 캐쉬를 홈 기반 상호 협력 캐쉬로서 설계 및 구현한다. 그리고 PVFS, 기존 PVFS를 위한 힌트 기반 상호 협력 캐처와 PVFS를 위한 홈 기반 상호 협력캐쉬의 성능을 비교, 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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