• 제목/요약/키워드: 수학적 모델링

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주파수합성기의 Phase Noise 예측 및 3차 PLL 시스템에서의 1/f Noise Modeling (The Phase Noise prediction and the third PLL systems on 1/f Noise Modeling of Frequency Synthesizer)

  • 조형래;성태경;김형도
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제5권4호
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    • pp.653-660
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    • 2001
  • 본 논문에서는 주파수합성기에서 가장 큰 잡음원인 VCO 및 각 단에서 발생하는 위상잡음 의 offset주파수에 따른 변화를 예측하기 위해 2303.15MHz의 주파수합성기를 설계하고 Lascari의 예측방법 을 이용하여 모델링 하였다. 또한, VCO에서 발생되는 여러 중첩 형태로 된 위상잡음중 저주파대역에서 문제가 되는 1/f noise를 3차 시스템에서 분석하였다. 3차 시스템에서는 해석이 복잡하므로 수학적인 분석을 통하여 1/f noise를 예측한다는 것이 어렵지만 pseudo-damping factor의 도입으로 3차 시스템에서의 1/f noise variance의 해석이 용이 하도록 시도하였고 이를 2차 시스템과 비교.분석하였다. 그 결과, tcxo의 경우 위상잡음이 루프 통과 전 10 kHz offset 주파수에서 -160dBc/Hz, 루프 통과 후 -162.6705dBc/Hz, 100 kHz offset 주파수에서 -180dBc/Hz, 루프 통과 후 -560dBc/Hz로 VCO의 위상잡음에 비해 offset주파수에 따라 루프 통과 후 급격히 감쇠 됨을 알 수 있었다. 2차와 3차 시스템에서의 잡음대역폭과 그 variance factor를 연관하여 3차 시스템에서 의 variance가 2차 시스템의 variance보다 크게 발생함을 알 수 있었다.

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LNG 액화 플랜트 배치 최적화를 통한 투자비 절감에 관한 연구 (The Research of Layout Optimization for LNG Liquefaction Plant to Save the Capital Expenditures)

  • 양진석;이창준
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권1호
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    • pp.51-57
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    • 2019
  • LNG 플랜트의 설비 배치는 안전, 환경과 관련된 법규 및 유지 및 보수 공간, 작업자 이동 통로 등 작업자의 근무환경이나 안전과 관련된 다양한 설계 제약조건을 충족해야 한다. LNG 플랜트 설비 중 가장 중요한 초저온 공정인 액화공정의 경우, 배관 내 유체와 외부 대기와의 온도 차이에 의한 열 손실과 유체 흐름 시 발생하는 압력 손실이 발생하기 때문에 가능한 설비 간 배관 길이는 짧을수록 유리하다. 따라서, 액화 공정을 건설할 때 다양한 제약조건을 만족하면서 배관의 길이를 최소로 하는 설비 배치가 이루어져야 하며, 이러한 문제는 수학적 모델링으로 배관의 비용을 목적함수를 만들어 이를 최소화하는 최적화 문제로 다룰 수 있다. 이와 관련된 기존 연구들은 대체로 장치 간 유지 보수에 필요한 최소 공간 확보, 사고 예방을 위한 장치 간 이격거리 등 안전 요소를 간과해 왔다. 또한, 기존 연구는 대체로 개념설계를 이용한 배치를 다루어 왔으며, 이미 건설된 실제 배치 결과와 최적화 결과를 비교하여 배치 최적화 문제가 실제 어느 정도 비용 절감 효과가 있는지 검증한 내용은 전무한 실정이다. 본 연구에서는 작업자의 근무나 안전과 관련된 장치 간 이격거리와 유지 보수와 관련된 제약조건 식을 세우고 장치를 연결하는 파이프의 총 비용을 목적함수로 하는 MILP(Mixed Integer Linear Programming) 형태의 문제를 설계하였다. 하지만, 식이 복잡하고 공정 특성에 따라 다양한 제약조건을 추가해야 하는 경우가 있으므로 목적함수의 미분식을 이용하여 푸는 기존의 최적화 방법론으로 풀기에는 많은 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 목적함수의 미분식 없이 최적해를 찾을 수 있는 PSO (Particle Swarm Optimization)를 이용하여 최적화를 수행하였다. 실제로 가동 중인 C3MR (Propane precooling Mixed Refrigerant) 공정에 대한 최적화를 수행하여, 본 연구에서 제안한 방법이 어느 정도 효과가 있는지 검증하였다.

식물공장 기류해석을 위한 디지털트윈 개발 및 실증 (Development and Validation of Digital Twin for Analysis of Plant Factory Airflow)

  • 정진립;원보영;유호동;김탁곤;강대현;홍경진
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제31권1호
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    • pp.29-41
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    • 2022
  • 이상기후로 인한 불안정한 식량 수급을 해결하기 위한 대안 중 하나로 식물공장의 필요성이 증대되고 있다. 식물공장 내 기류는 재배작물의 증산작용과 열교환에 중요한 인자 중 하나로 인식되고 있다. 한편, 디지털트윈(Digital Twin: DT)은 실체계를 가상세계에 복제한 것으로 실체계만으로 불가능한 다양한 서비스를 제공하는 수단으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 디지털트윈 개념을 실제 운용중인 식물공장 기류해석에 적용하여 다양한 상황에 기류를 예측할 수 있는 기류 예측 DT 모델 개발을 목표로 하였다. 이를 위해 먼저 기류 해석용 디지털트윈 수학적 형식론을 제시하고, 이를 기반으로 실제 운용중인 식물공장의 기류예측 모델링에 필요한 정보들을 명세한다. 이어서 식물공장 내 형상을 CAD로 구현하고 유동해석을 위한 전산유체역학(CFD) 구성요소들을 결합하여 DT 모델을 개발하였다. 마지막으로 DT 모델의 시뮬레이션 해석 결과를 식물공장에서 수집한 실제 기류값과 비교하는 모델의 실증 및 기계학습 기반 보정을 통해 정확도가 높은 기류 예측용 DT 모델을 완성하였다.

승강기 EDLC 비상전원 전력변환장치 제어 알고리즘 연구 (The Study on Control Algorithm of Elevator EDLC Emergency Power Converter)

  • 이상민;김일송;김남
    • 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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    • 제7권6호
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    • pp.709-718
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    • 2017
  • 최근 정전시에 엘리베이터에 탑승한 승객들을 안전하게 대피시킬 수 있는 비상전원장치가 법제화됨에 따라서 이 시스템에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대용량 커패시터에 필요 전력을 직류로 저장한 상태에서 정전시 교류 380V를 발생시켜 엘리베이터가 일정시간 동안 동작할 수 있는 비상전원장치(PCS : Power Conditioning System) 설계에 대한 내용을 다룬다. PCS에 사용되는 전력변환장치의 제어시스템은 원하는 응답 특성을 얻기 위한 전류제어기로 구성되어져 있다. 전류제어기의 설계 방법에는 일반적으로 빠른 응답 특성을 보여주는 데는 비트 제어기 설계를 사용하고 있지만, 복잡한 계산과정을 요구하기 때문에 고성능의 제어기를 필요로 하게 된다. 본 연구에서는 average 전류 제어기법을 사용한 전류제어기의 설계 방법에 대해서 서술하였다. 먼저 단상 시스템의 전류 제어 기법을 통해 제안된 방법의 적합성을 입증한 후 3상 시스템으로 확장시켜서 시스템에 적용하였다. 모델링을 통한 수학적 해석과 PSIM을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 검증방법을 통해 본 연구에서 제안한 제어방법의 성능과 효과를 입증하였다.

MMG 모델을 이용한 제한수로를 운항하는 선박의 침로안정성능 추정에 관한 연구 (A Study on Estimation of the Course Keeping Ability of a Ship in Confined Waterways Using the MMG Model)

  • 김현철;김인태;김상현;권수연
    • 한국항해항만학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.369-376
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    • 2019
  • 선박이 제한수로를 운항할 때에는 기존 심수 및 천수 중을 운항하는 선박의 조종특성과 일반적으로 다르기 때문에 선박의 안전한 항해를 위해 달라지는 선박의 조종특성 추정이 중요하다. 본 연구에서는 제한수로를 운항하는 선박의 조종성능을 추정하기 위해 조종운동 방정식과 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 통한 유체력 미계수를 이용하여 조종성능을 추정하였다. 조종 수학 모델 중 선체, 프로펠러, 타를 분리하여 유체력을 모델링하는 방식인 모듈형(modular type) 모델에 제한수로의 영향을 고려하는 항을 추가하여 제한수로 중 조종성능을 추정 연구를 수행하였다. 제한수로 중 선체에 작용하는 유체력 미계수를 도출하기 위하여 상용 CFD 프로그램을 이용한 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 수행하였다. 최종적으로 제한수로 중 직진 시뮬레이션과 Zig-zag 시뮬레이션을 수행하여 제한수로의 영향이 고려된 조종 시뮬레이션을 수행하였다. 특히 선박의 침로 안정성능을 평가하기 위해 Zig-zag 시험을 수행하는데, 측벽으로 인한 선박 주위의 비대칭 유동이 좌현과 우현에 압력차이를 발생시켜 선박의 궤적에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

뉴스 빅데이터를 통해 검토한 대학교육의 토픽 분석 (A Topic Analysis of College Education Using Big Data of News Articles)

  • 양지연;구정호
    • 디지털융복합연구
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    • 제19권12호
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    • pp.11-20
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    • 2021
  • 본 연구는 신문기사 빅데이터를 통해 대학교육 관련 보도의 토픽을 추출하고, 토픽별 특징 및 신문사별 보도양상을 분석한다. 2016년-2021년 상반기 주요 중앙지와 지역지의 기사를 빅카인즈를 통해 추출하였고, 잠재디리슐레할당을 이용하여 총 9개의 토픽을 발견하였다. 토픽1과 토픽3은 교육에 대한 대학지원사업에 관련된 것이나 토픽3은 지역대학에 초점이 맞추어져 있다. 토픽2는 코로나19 이후 대학교육, 토픽4는 교수-학습법, 토픽5는 정부정책, 토픽6은 고교교육기여대학 지원사업, 토픽7은 대학교육 비전, 토픽8은 국제화, 토픽9는 입시 등을 논하고 있다. 조선일보, 경향신문, 한겨레는 코로나19 이후 강의, 정부정책 관련, 대학교육에 대한 기사와 논평을 많이 보도한 반면 동아일보, 중앙일보, 한라일보, 부산일보, 대전일보, 경인일보는 대학지원사업, 고교교육기여대학 지원사업 등 광고·홍보성 기사가 상대적으로 많았다. 2016년부터의 관련기사를 신문사별 뿐 아니라, COVID-19 발생 전후로도 분석하여 관련 보도의 토픽 차이를 살펴볼 수 있었다. 사회적으로 주요 관심 사항인 대학교육이 언론에 어떻게 보도되고 있는지 확인함으로써 미래의 대학교육 정책 방향과 미디어의 순기능과 역기능 등 언론의 역할에 대해 고찰할 필요가 있음을 시사한다.