• 제목/요약/키워드: 수치적 공정 상태도

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응답면 기법을 이용한 강교의 열화 및 보수보강 정량화 이력 모델 (Quantitative Deterioration and Maintenance Profiles of Typical Steel Bridges based on Response Surface Method)

  • 박승현;박경훈;김희중;공정식
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권6A호
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    • pp.765-778
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    • 2008
  • 리스크 관리에 기반한 교량관리를 위해서는 시간 및 환경에 따른 성능변화를 예측하기 위한 성능이력모델이 필수적이다. 일반적으로 성능이력모델의 산출은 어려운 작업이므로 전문가 의견 또는 교량의 겉보기 상태 진단평가 기록을 이용한 상태 성능 이력모델이 많이 사용되어 왔다. 하지만 상태성능 이력모델은 교량의 실제 안전도와는 일치하지 않은 경우가 많아 근본적인 문제를 내포하고 있다. 성능 평가 및 이에 따른 성능이력모델의 정확도는 교량 유지관리 시스템(Bridge Management System, BMS)의 정확도와 직접적인 관계가 있으며 유지관리 예산의 합리적인 분배를 위한 최적 대안 산출을 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 기존의 방법, 즉 정성적 전문가 의견 및 불충분한 정기점검 기록에 의해 작성되는 상태 성능 이력모델의 단점을 극복하기 위하여 열화를 고려한 수치해석결과를 바탕으로 산출되는 안전성능이력모델을 제안하였다. 제안한 성능이력모델 구축을 위해서 다양한 교량 형식이 검토 되었으며, 그 중 설계 변수 간 종속성이 높아 고려되어져야 할 설계 변수의 수가 비교적 적은 강박스 교량을 중심으로 다양한 환경 조건 및 시간에 따른 안전성능이력의 변화를 분석하였다. 교량 유지관리 시스템 내에서의 안전성능 이력모델의 역할은 특정 환경 하에서 시간에 따른 안전성능변화 예측에 있으며 안전성능이력모델의 산출 속도는 시설물 관리시스템의 효율성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 일반적으로 실시간 해석을 수행하기 보다는 기 작성된 예측모델을 사용하는 방법이 주로 사용된다. 본 연구에서는 정량적 성능이력의 신속한 산출을 위하여 주요 설계 변수로 구성된 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)을 사용하였다. 응답면 기법 적용을 위한 설계 변수 및 설계 값의 범위는 국내 강상자형교 설계 기준, 가이드라인 및 유지관리 자료를 근거로 산정하였다.

단섬유 보강 복합재료에서의 섬유배향의 수치모사를 위한 개선된 근사모델 (Improved Closure Approximation for Numerical Simulation of Fiber Orientation in Fiber-Reinforced Composite)

  • D.H. Chung;T.H. Kwon
    • 유변학
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    • 제10권4호
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    • pp.202-216
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    • 1998
  • 기존의 'Orthotropic' 근사모델의 개선된 형태인 ORW를 새로운 유동 자료를 이용하여 수치적으로 구하였다. 기존의 'Orthotropic' 근사모델인 ORF나 ORL은 특히 전단유동 하에서 상호작용상수 $C_1$<0.001인 경우 비물리적 진동특성을 나타낸다. 물론 center-gated disk와 같은 비균일 유동하에서도 비물리적 진동특성을 나타내고 'Distribution Function Calculation'과 비교하여 배향 상태를 낮게 예측한다. 이런 현상들은 바로 least-square 최적화 시 사용된 유동 자료에 기인한 것을 알 수 있었다. 작은 상호작용계수의 균일 유동 자료를 이용하여 최적화를 한 ORW의 경우 비물리적 진동특성도 나타나지 않았고 균일 및 비균일 유동하에서 모두 정성적으로 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 최적화 시 사용된 함수의 선택은 근사모델을 발전시키는데 그다지 영향을 미치지 못하였다. 하지만, 모든 배향 텐서의 eigenvalue들을 고려하면 보다 정량적으로 발전시킬 수 있지만 이들의 함수모양 선택은 중요하고 어려운 문제다. 비교를 위하여 ORW와 다른 여러 가지 근사모델을 이용하여 Film-gated strip과 Center-gated disk에 대한 연계효과 및 평면속도구배를 포함한 사출성형 충전공정의 수치모사를 수행하였다. ORW가 'Distribution Function Calculation' 과 비교하여 정량적으로도 거의 비슷한 결과를 예측함을 보여주지만 실제 실험자료와 비교하였을 때 약간의 차이가 있음을 확인하였다. 따라서 좀 더 정확히 섬유의 배향도를 예측하기 위해서는 섬유들의 상호작용을 나타내는 항의 모델링의 변화가 요구된다.

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구조물(構造物)의 신뢰성(信賴性)에 관한 소고(小考) -원형단면의 인장재를 중심으로- (A Study on the Structural Reliability)

  • 손승요
    • 대한토목학회논문집
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    • 제5권2호
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    • pp.51-57
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    • 1985
  • 구조물(構造物)의 설계(設計)는 실제(實際)로 불확실성(不確實性)과 무작위적(無作爲的) 가변성(可變性)을 갖는 양(量)들(강도(强度), 칫수, 荷重)에 대하여 시행(施行)하므로 이들 불확실성(不確實과性)과 무작위적(無作爲的) 가변성(可變性)을을 포함(包)한 구조물(構造物)의 신뢰성(信賴性) 판단(判斷)이 중요(重要)한 의미(意味)를 지니게 된다. 본(本) 연구(硏究)는 이러한 신뢰성(信賴性) 판단(判斷)을 신일계(新一階) 2차(次)모멘트법(法)으로 계산(計算)할 때 가변량(可變量)들의 분포상태(分布狀態)가 달라지거나 구조물(構造物)의 붕괴조건(崩壞條件)이 비선형(非線型)일 때 위 방법(方法)에 의(依)한 신뢰성(信賴性) 판단기준(判斷基準)인 안전지수(安全指數)나 붕괴확율(崩壞確率)에 이들이 미치는 오차(誤差)의 정도(程度)와 계산결과(計算結果)의 안전(安全)/불안전측(不安全側)에 대(對)한 논의(論議)를 단순인장부재(單純引張部材)에 대하여 수치적(數値的) 해석(解析)을 통해 제시하고, 특히 생산공정이나 시공관리와 관련된 재료(材料)의 칫수, 강도(彈度) 그리고 구조물(構造物) 설계(設計)에 빈도(頻度) 사용되는 하중(荷重)의 분포특성(分布特性)에 대한 기초조사가 구조물을 보다 신뢰성있게 설계할 수 있는 바탕이 됨을 지적(指摘)하였다.

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이산화황 불순물이 이산화탄소 해양 지중저장 공정설계에 미치는 영향 평가: 상태량 모델의 비교 분석 및 이성분 매개변수 최적화 (Impact of Sulfur Dioxide Impurity on Process Design of $CO_2$ Offshore Geological Storage: Evaluation of Physical Property Models and Optimization of Binary Parameter)

  • 허철;강성길;조맹익
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.187-197
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    • 2010
  • 화석연료를 사용하는 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서 배출되는 $CO_2$를 포집하고 이를 대수층이나 유가스전과 같은 지질학적 구조에 장기간 저장하는 이산화탄소 포집 및 저장기술(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 이와 같은 CCS 기술을 구현하기 위해서는 포집된 대용량의 $CO_2$ 혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하는 과정이 필요하고, 이러한 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 $CO_2$를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 $CO_2$ 혼합물에는 $N_2$, $O_2$, Ar, $H_2O$, $SO_2$, $H_2S$ 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 $CO_2$ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 $CO_2$ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 황성분이 함유된 $SO_2$가 포함된 $CO_2$ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 $CO_2$ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 상태량 모델들을 비교 분석하였다. 이를 위해 BWRS EOS, PR EOS, PRBM EOS, RKS EOS, SRK EOS 그리고 NRTL-RK 모델과 같은 총 6가지 물리적 상태량 모델을 이용하여 $CO_2-SO_2$ 혼합물의 VLE 거동을 수치계산하고 이를 실험 데이터와 비교하였다. 또한, $CO_2$, $SO_2$와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 상태량 모델을 이용한 계산결과와 실험결과와의 차이를 정량화하여 각각의 상태량 모델의 예측능력을 계량화 비교분석하였고 이로부터 $CO_2-SO_2$ 혼합물에 대한 최적의 이성분 매개변수 값들을 도출하였다.

MES 구현을 위한 현장정보 수집시스템의 적용 예 (Application of Data Acquisition System for MES)

  • 이승우;이재경;남소정;박종권
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권9호
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    • pp.1063-1070
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    • 2011
  • 생산시스템은 다양한 제품을 특정 공정에 따라 생산되며, 이는 다양한 생산 데이터를 발생시킨다. 이러한 데이터를 효율적으로 관리하기 위해 제조실행시스템(MES)과 같은 생산관리시스템이 사용된다. MES에서 가장 중요한 항목은 생산설비에서 발생되는 설비데이터를 작업자의 간섭 없이 직접적으로 수집하는 시스템이다. 본 논문에서는 생산현장에서 발생하는 다양한 정보를 실시간으로 수집하기 위한 데이터 수집 방법으로 범용기계에 적용 가능한 센서를 이용한 방법과 자동화 기계에 적용 가능한 PLC를 이용한 데이터수집 방법을 제안하였다. 제안된 데이터 수집시스템은 실제 생산시스템에 적용하여 효율성을 검증하였다. 제조 현장에서 설비의 상태데이터를 수집하는 시스템을 활용하여 실시간으로 현장정보를 제공할 수 있는 MES를 구현할 수 있다.

접촉 반응조 혼합효율 향상을 위한 전산 유체역학적 연구 (Numerical Fluid Dynamic Study for Improvement of Mixing Efficiency in the Contactor)

  • 신미수;김혜숙;조진영;최준호;장동순
    • 대한환경공학회지
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    • 제28권8호
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    • pp.860-865
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    • 2006
  • 비폭기 혐기상태에서 접촉 반응조내에서 임펠러의 종류와 운전조건에 따른 유동특성 및 SS의 효율적인 혼합은 오 폐수 반응조 전 공정효율에 직접적인 영향을 미치는 중요한 설계인자이다. 이를 위하여 본 연구에서는 수치해석적인 방법에 의하여 임펠러의 제원(형상및 크기)과 운전조건에 따른 반응조 내의 유동장과 SS농도분포를 계산하였다. 일차적으로 본 논문에서는 접촉 반응조 내부의 유동 및 농도를 수치 모사하여 임펠러 형상에 따른 전형적인 유동특성과 비교 검토함으로써 프로그램의 성능을 확인하였다. 또한 임펠러의 종류와 크기 그리고 위치 등에 따른 조직적인 변수연구를 수행함으로써 설계와 최적운전조건의 결정을 위한 임펠러 특성에 대한 유용한 자료를 도출하고자 하였다. 그 결과 임펠러 타입이 pitched-type 인 경우 flat-type에 비해 혼합 효율이 크게 향상됨을 알 수 있었으며 임펠러의 크기가 클수록, 다단으로 설치할수록 효율적인 혼합이 이루어짐을 확인하였다.

투수 및 이완하중 파악을 위한 터널 라이닝의 인공신경망 역해석 (Tunnel-lining Back Analysis Based on Artificial Neural Network for Characterizing Seepage and Rock Mass Load)

  • 공정식;최준우;박현일;남석우;이인모
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권8호
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    • pp.107-118
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    • 2006
  • 터널과 관련된 여러 영향인자중 시간의 따른 투수상태와 지반의 장기거동은 터널의 이상 거동을 이해하는데 있어서 중요하다. 터널은 이러한 인자에 의해서 심각한 손상을 입을 수 있으나 시공 후 이러한 인자들에 의해 발생한 영향을 정량적으로 분석해 내는 것은 쉽지 않다. 입력과 출력간의 상관관계가 비교적 독립적이라면 터널거동에 미치는 인자들의 영향은 역해석 기법을 적용하여 예측할 수 있다. 모델을 구성하는 입출력 자료의 특성에 따라 인공신경망 기법이나 최소제곱법 등 다양한 역해석 방법이 개발 될 수 있으며 수치해석, 실험 또는 계측 결과가 역해석 모델의 구성 및 검증을 위해 쓰일 수 있다. 본 연구에서는 시공 후 터널의 내공 변위 변화로부터 투수 및 지반의 장기거동과 관련된 인자들 중 배수재의 투수계수, 지하수위, 장기 이완 하중 크기 및 암반 손상 패턴 등의 변화에 의한 영향을 정량적으로 분석할 수 있는 역해석 기법을 개발하였다. 역해석은 인공신경망 기법을 적용하였으며 학습데이터 확보를 위해 수치해석 모델이 개발 되고 다양한 하중 상태에 대한 거동 분석이 이루어졌다.

단축압출기 고체수송부에서의 비등온 열전달 현상에 관한 수치 해석 (Numerical Analysis of the Non-Isothermal Heat Transfer in Solids Conveying Zone of a Single Screw Extruder)

  • 안영철
    • 폴리머
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    • 제29권6호
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    • pp.549-556
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    • 2005
  • 단축압출기의 압출공정에서 고체수송부의 열전달 현상에 미치는 무차원수의 효과를 수치 해석적인 방법으로 연구하였다. 스크루의 기하학적 구조 및 특성에 따른 압출기 내에서의 고체 흐름 상태에 대한 이해를 바탕으로 고체 수송부에 대하여 열 수지 방정식을 세우고 무차원화하였다. 이에 유한체적법과 멱법칙 도식을 적용하여 이산화 방정식을 유도한 다음 반복 대입법과 완화법으로 해를 구하였다. 고체수송부의 열전달 특성을 규정하는 무차원수인 Biot 수와 Peclet 수가 수지 공급부의 온도와 고체수송부의 길이에 끼치는 영향을 조사하였다. Biot 수가 증가하면 냉각에 의한 열 손실이 지배하여 배럴의 온도는 급격히 감소하지만 고체층의 온도와 고체수송부의 길이에 미치는 영향은 적으며, Peclet 수가 증가하면 대류 항이 지배하여 고체층의 온도가 감소하고 고체수송부의 길이가 증가한다.

외식업체에서 제공하는 잠재적 위험 식품의 미생물적 품질향상을 위한 중점관리점 관리방안 (Management of Critical Control Points to Improve Microbiological Quality of Potentially Hazardous Foods Prepared by Restaurant Operations)

  • 전혜연;최정화;곽동경
    • 한국식품조리과학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.774-784
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    • 2014
  • 연구는 외식업체에서 제공하고 있는 식단 중에 PHF(Potentially Hazardous Foods)메뉴를 Screening하여, 미생물적 품질을 향상시킬 수 있는 중점관리기준의 관리방안을 제시하고자 하는 목적으로 연구가 진행되었다. 1. 실온에 방치되어 있던 시금치나물은 미생물 증식이 가능한 위험 온도 범위인 $24.2{\pm}1.0^{\circ}C$에 20시간정도 장시간 노출되었으며, Solberg M 등(1990)이 제시한 원재료의 미생물적 안전기준치에 대해 $6.36{\pm}0.5{\log}\;CFU/g$, $4.59{\pm}0.1{\log}\;CFU/g$로 기준치를 모두 초과하였다. 또한 영국 PHLS(Gilbert RJ 등 2000)의 장내세균 기준치에 따르면 $4.46{\pm}0.1{\log}\;CFU/g$로 만족스럽지 못한 수준으로 나타났으며, 황색포도상구균도 기준치를 초과하였다. 반면에 냉장보관($4.9^{\circ}C$)을 했던 시금치나물은 일반세균 $2.86{\pm}0.5{\log}\;CFU/g$으로 그 외의 모든 미생물 검사에서 기준치 아래의 수치로 나타났다. 2. 양상추의 원재료의 표준평판균수는 $4.66{\pm}0.4{\log}\;CFU/g$에서 세척만 했을 때 $3.12{\pm}0.6{\log}\;CFU/g$, 소독 후 세척을 했을 때 $2.23{\pm}0.3{\log}\;CFU/g$로 100 ppm에서 5분 침지한 양상추가 미생물오염도가 낮게 측정되었으며, 대장균군수와 황색포도상구균, 장내세균수 모두 소독 후 세척했을 경우가 낮은 미생물수치를 보였다. 또한 토마토는 원재료의 표준평판균수가 $3.08{\pm}0.4{\log}\;CFU/g$였는데, 소독 후 세척과정을 거친 토마토가 $0.72{\pm}0.7{\log}\;CFU/g$로, 세척만 한 토마토의 표준평판균수 $2.10{\pm}0.3{\log}\;CFU/g$보다 현저히 낮은 수치를 보였다. 소독과정을 거친 토마토의 대장균군수와 황색포도상구균수가 역시 낮은 수치를 보였으며, 장내세균의 경우는 소독 후 세척과정을 거친 토마토에서는 균이 전혀 발견되지 않았다. 단체급식에서 여러 번의 세척만으로 다량의 생채소 품질을 위생적 상태로 만드는 것은 매우 힘든 일이며 따라서 가열조리를 거치지 않는 생채소 음식의 전처리에는 반드시 소독과정이 포함되어야 한다. 3. Screening을 통해 원재료의 특성상 미생물오염도가 높게 나타났던, 세척하기 까다로운 베이비채소, 라디치오, 부추를 선정하여 염소수 100 ppm에 5분 소독, 100 ppm에 10분 소독을 시행하여 미생물적 품질향상에 기여할 수 있는지를 알아보고자 하였다. 라디치오는 표준평판균수가 원재료 $6.02{\pm}0.5{\log}\;CFU/g$, 5분 소독 후 $4.10{\pm}0.6{\log}\;CFU/g$, 10분 소독 후 $2.58{\pm}0.3{\log}\;CFU/g$로 원재료에서 높은 수치를 보였지만, 10분 소독 후에는 현저히 낮은 수치를 보였다. 또한 베이비채소의 원재료의 표준평판균수는 $5.76{\pm}0.1{\log}\;CFU/g$이고, 5분 소독 후 $5.14{\pm}0.1{\log}\;CFU/g$, 10분 소독 후 $4.27{\pm}0.6{\log}\;CFU/g$로 나타났으며, 부추의 원재료 표준평판수는 $6.83{\pm}0.5{\log}\;CFU/g$, 5분 소독 후는 $5.30{\pm}0.3{\log}\;CFU/g$, 10분 소독 후는 $4.18{\pm}0.5{\log}\;CFU/g$로 라디치오에 비해서는 10분 소독 후에도 높은 수치를 나타냈지만, 소독시간이 경과함에 따라 낮은 미생물의 수치를 보였다. 대장균군, 황색포도상구균, 장내 세균 역시 소독시간이 경과함에 따라, 낮은 미생물수치를 보였다. 따라서, 소독이 까다로운 채소류는 소독시간의 연장이 필요함을 말해준다. 4. Screening을 통해 양념장을 주재료와 섞은 후, 미생물의 수치가 증가하는 결과를 토대로 양념장에 대해 조사한 결과, 연구의 대상이 되었던 외식업체에서 양념류에 대한 소독과정이 전혀 이루어지지 않고 있는 것을 확인하였다. 이에 소독과정을 거친 양념류와 식초를 첨가한 양념장(A)과 관리가 이루어지고 있지 않았던 양념장(B)을 비교분석하였다. 봄동겉절이와 미나리겉절이의 미생물품질결과를 보면, 양념장A는 양념장B에 비해서 1 {\log} 이상의 미생물 수치가 감소한 것으로 나타났다. 또한 소독과정을 거치고 식초를 첨가한 양념장A의 경우, Solberg M (1990)와 영국 PHLS (Gilbert RJ 등 2000)의 기준치이하로 나타났으며, 오염도가 높았던 부재료, 양념류 소독관리의 중요성을 시사하고 있다. 5. 비가열처리 공정은 가열단계가 없고, 후처리 공정은 이후에 가열단계가 없기 때문에 조리종사원의 손에 의한 교차오염 등이 발생하기 쉬우므로 이 시점의 통제 및 관리가 요구된다. 조리도구의 소독 전(B)과 소독 후(A)의 미생물 수치를 비교분석 결과, B군에 비해 A군 즉 소독을 시행한 후로는 조리도구에서 미생물 검출 수치가 모두 감소한 것을 알 수 있다. 또한 B군의 조리도구의 경우는 모두 기준치이상의 높은 수치를 보였지만, A군의 조리도구의 경우는 만족할만한 수준으로 나타났다. 따라서 식품뿐만 아니라 작업환경 위생관리에 만전을 기해야 하며 소독의 수행이 무엇보다 중요한 것으로 나타났다.

공정한 MAC 프로토콜을 위해 순환서비스시스템을 적용한 평형 DQDB (Balanced DQDB Applying the System with Cyclic Service for a Fair MAC Procotol)

  • 류희삼;강준길
    • 한국통신학회논문지
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    • 제18권12호
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    • pp.1919-1927
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    • 1993
  • 본 논문은 표준 DQDB에서 문제가 되고 있는 불공정성 문제를 경감한 새로운 MAC프로토콜을 제안하고 분석하였다. DQDB MAC프로토콜은 처리율, 메시지 지연 등에서 불공정한 면이 있으며, 대역폭은 슬롯재사용 혹은 파일의 긴 전송 동안 더욱 불균등하게 배분될 수 있다. 본 연구에서 제안한 새로운 프로토콜을 평형(Balanced) DQDB 프로토콜이라 부르기도 하며, 이 새로운 엑세스 프로토콜은 이중 비스 네트워크 프로토콜의 한 비트를 이용하여 대역폭 분할에 공정성 보장 및 DQDB의 모든 특징을 유지한다. 또한, 슬로의 순차적 균등 배분을 해석하기 위하여 Wen Jing 등이 제시한 DQDB분석 모델을 고려하였다. 즉 한 버스상에서 비지 비트의 발생 확률을 예측하고, 마코프 체인을 사용하여 제안한 프로토콜에서의 처리율과 전송 확율에 대하겨 연구하였다. 그리고 시뮬레이션을 통하여 각 노드에서 RQ나 CD계수기가 동적으로 변화하는 상태에서 평형 DQDB와 표준 DQDB, BWB 구조를 비교하였다. 그 결과, 평형 DQDB가 동상위 노드에서에서 처리율이 감소하지만, 전체 노드의 약 70~80% 정도가 처리율 0.9 이상으로 나타났으며, 이러한 특징들은 수치적 분석 모델과 유사한 결과를 나타냄을 확인하였다.

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