하이브리드 시스템은 서로 다른 상태와 시간을 가지는 부 시스템의 조합으로 이루어진다. 대표적인 예가 이산 사건 시스템과 연속 시간 시스템의 조합이다. HDEVS 형식론은 이러한 하이브리드 시스템을 모델링하고 분석하기 위해 제안되었는데, 이러한 형식론을 통해 모델러는 수학적인 형식론에 기초한 계층적이고 모듈성이 있는 모델을 설계할 수 있었다. 그러나 HDEVS 형식론이 주로 분산된 연동 시뮬레이션에 적용되었기 때문에 모델러는 하이브리드 시스템을 연동에 참여할 시뮬레이터에 맞게 서로 다른 모델들로 구분하여 재구성해야 했다. 따라서 모델은 시스템을 그대로 표현하기보다 나누어진 모델들의 연동 구조로 표현되었다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하고 통합된 하이브리드 모델을 만들 수 있는 모델링 방법론과 그에 대한 시뮬레이션 방법론을 제안한다. 기존에 연동형 구조에 적용되었던 것과 달리, 하이브리드 시스템은 그 시스템 본래의 형태 그대로 통합된 모델로 모델링 될 수 있다. 또한 이 논문은 제안하는 모델링 방법론에 따르는 시뮬레이션 엔진 구조에 대해서 논하고 물탱크 조절 예제를 통한 간단한 사례 연구도 포함한다.
많은 우주 발사체와 로켓에 분리가 필요한 순간에 작동하는 파이로 분리장치는 높은 신뢰도 및 에너지를 갖는다는 장점을 가져 널리 활용되어 왔다. 그 중 high-explosive 타입의 분리장치에서 발생하는 충격과 파편은 발사체 내부 탑재 장비에 치명적 손상을 야기 할 수 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해 압력 카트리지 방식의 저충격 분리장치가 개발되어 왔다. 본 연구에서는 저충격 분리장치중 하나인 스플릿 타입 파이로락에 대하여 연소상태와 파이로락을 구성하는 4개의 독립적 내부 부품의 분리 거동을 모사하는 수학적 모델을 설립하고, 실험 결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.
본 연구에서는 최근 OECD PISA에서 최상위 성취를 보이고 있는 상하이의 교육성과에 주목할 필요성을 인식하고 다음의 두 측면에서 연구를 수행하였다. 첫째, 중국 및 상하이와 관련된 다양한 문헌을 토대로 상하이의 교육체제 및 수학교육 현황에 대해 조사하였다. 둘째, 우리나라와 상하이를 중심으로 PISA 2009 결과를 분석하여 우리나라 수학교육에서 보완해야할 부분에 대해 조사하였다. 그 결과, PISA 2009에서 상하이의 수학 평균점수는 600점으로 우리나라의 546점보다 50점 이상 높았으며, 수학 평가틀을 이용하여 분석한 결과, 모든 하위요소의 문항에 대해 우리나라보다 높은 정답률을 보였다. 특히 '수학적 과정'의 '반성'에서는 대부분의 성취수준에서 유의한 차이를 보였으며, '형식화하기'에서는 2수준과 6수준에서 유의한 차이를 보였다. 해당 수학적 과정은 고차원적 수학화 단계 및 실제 맥락에서 수학적 문제를 만들어내는 가장 핵심적인 모델링 과정인 만큼 이에 대한 교수 학습을 보완하고, 필요한 경우 상하이의 수학교육을 벤치마킹하여 우리나라 학생들의 수학 소양이 신장될 수 있도록 다양한 교육적 노력을 기울여야 할 것이다.
차량운용문제 혹은 열차반복문제는 수송계획, 열차운행계획에서 작성된 열차운행시각에 기초하여 편성유형 또는 차종에 따라 주어진 제약조건(선회조건, 검수조건, 기지복귀조건 등)을 반영하여 최적의 차량운용 다이아, 운용순서를 구성하는 문제이다. 일반적으로 이 문제는 집합분할(Set Partition)문제로 모델링하여 열생성(Column Generation) 기법을 사용하여 제약조건에 맞는 운용을 생성하였다. 하지만, 본 연구에서는 지하철과 같이 열차운행의 빈도는 높고 물리적 네트웍은 간단하며 시종착역의 수가 적을 경우 많은 대안 경로(Alternative Routing)들이 생성되는 특징 및 일반 철도와는 다른 역에서의 공간적 제약에 따른 차량 선회 제약을 고려하여 차량운용수를 최소화할 수 있는 지하철 차량운용 문제에 대한 수학적인 모델을 제시하고자 한다. 먼저, 차량선회제약만을 고려하여 최소비용 흐름 모형으로 네트워크 모형을 구성하였다. 최소비용 흐름 모형을 결과로 생성된 운용을 바탕으로 각 운용의 운행거리를 정규화(Normalize)하는 휴리스틱 기법을 제안하였다. 또한, 이 방법론을 실제와 유사한 지하철 열차 스케줄에 적용하였고 약 14%의 차량소요 감소 및 최대 영업거리 약 11%, 표준영업거리편차 약 5% 감소를 통하여 본 연구결과의 유용성을 확인하였다.
NCTM에서 9-12학년 교육과정의 규준으로 설정한 바 있는 이산수학은 우리나라 f17차 수학과 교육과정에서 과목 선택형 교육과정으로 운영되고 있는 교과이다. 본 논문에서는 이산수학의 교수-학습방법을 논의의 대상으로 하여 학교수학에서 이산수학 학습의 중요성에 관한 최근의 논의들을 종합, 정리하고 제7차 교육과정에서의 이산수학 지도내용과 교수-학습방법을 분석하였다. 또한 이산수학의 교수-학습에 관한 국내$\cdot$외 선행연구들의 수업 실행 사례들로부터의 시사점을 바탕으로 학교현장의 수학교사들이 이산수학의 지도를 위해 고려해야 할 교수학적 지침을 네 가지로 구분하여 제안하였다. 그리고 각각의 제안 사항을 수업구성의 아이디어를 담고 있는 교육적 자료와 함께 구체적으로 논의하였다.
항공기 정비는 고도의 기술과 많은 노력, 시간을 필요로 한다. 첨단화 되어가는 항공무기체계에 따라 정비작업도 고도화되어 가면서 시간과 작업량이 늘어나게 되고 정비사 부족 문제를 않고 있는 현시점에서는 업무량은 과중되어 질 수 밖에 없다. 하지만 현재 공군에서는 보다 체계적이고 효율적인 정비사들의 업무 할당에 대한 시스템이나 절차가 없었다. 본 연구는 항공기의 비행스케줄에 따른 정비사들의 정비 시간을 균등히 할당함으로써 업무의 효율을 높이고 향후 정비사들의 스케줄 관리를 위한 지침을 제공하는데 그 목적이 있다. 현재 공군에 있는 실질적인 자료를 가지고 실험을 하여 입력 자료에 대한 현실성을 보다 높였으며, 수학적 모델링을 통하여 구축된 스프레드시트 모형을 가지고 인원할당과 근무시간 할당을 위한 최적의 시스템을 palisade사의 evolver를 사용하여 구축하였다.
본 논문은 DC 전동기에 공급되는 PV 시스템의 최대전력점추적에 대한 신경회로망 제어기를 제시한다. 다양한 일사량은 PV 시스템의 MPPT에 대하여 가장 중요한 요소이다. 일사량은 비선형적, 비주기적이고 복잡하다. 신경회로망은 복잡한 수학적 문제를 해결하는데 광범위하게 사용되고 있다. 제안한 태양광 발전시스템은 신경회로망 제어기, DC-DC 컨버터, DC전동기, 부하로 구성되어 있다. 신경회로망 알고리즘은 컨버터의 쵸핑비를 계산하고 DC-DC 컨버터에 적용된다. 신경회로망의 출력은 수학적 모델링에 의해 계산된 값과 비교하고 알고리즘의 타당성을 제시한다.
3상 계통 연계 형 인버터 시스템은 낮은 THD를 가지는 계통 전류를 공급해주기 위해 LCL 필터를 사용한다. LCL 필터를 사용하는 가장 큰 장점은 낮은 스위칭 주파수에서도 만족할 만한 수준의 THD를 가지는 계통 전류를 생성시킬 수 있다는 점이다. 반면에, 단점은 LCL필터를 포함하는 계통 연계 형 인버터 시스템의 전달함수에 하나의 공진 극점이 존재한다는 점이다. 이것은 계통 전류 제어 loop에서, 안정성 문제에 영향을 미친다. 정확한 제어를 위해서 시스템의 전달함수는 필수적이다. 여기서 중요한 점은 많은 저자들이 시뮬레이션과 실험을 할 때, 중성점이 없는 회로에서 행하지만 회로 해석을 할 때에는 중성점이 있는 회로에서 해석을 한다는 점이다. 그래서 우리는 등가 델타회로에서 LCL 필터를 포함한 전체 시스템의 수학적인 모델을 제안한다. 이 모델은 모든 인덕터와 커패시터의 기생 저항을 고려한다. 또한 이 논문은 계통 전류를 제어하기 위한 제어기의 해석적인 설계 절차를 포함한다. 제안한 수학적인 모델을 입증하기 위해, PSIM을 통한 시뮬레이션과 Simulink를 통한 시뮬레이션 결과를 비교하였다.
GIS는 다양한 영역에서 유용한 도구로서 자리잡고 있으나, 한편으로는, 복잡한 문제를 해결하기 위해서는 GIS가 수학, 공학적인 모델링툴과 결합되는 것이 필요하다는 견해와 연구결과가 등장하고 있다. LP(Linear Programming)는 주어진 자원을 최적으로 배분하는 문제에 사용되는 수학적인 기법이다. LP는 공간적인 표현을 포함하지 않기때문에 GIS의 기능들과 결합될 때 그 유용성이 높아질 수 있다. 그러나 전통적인 LP는 명료하게 조건이 주어질 경우에만 적합한 방법이므로, 토지이용계획과 같이 결정요소가 명확한 값으로 주어질 수 없는 경우에는 현실적으로 적용하기 어려워진다. 이 연구에서는, 이와 같이 불명료한(fuzzy) 상황을 다루기 위해 Fuzzy logic을 사용한 fuzzy-LP를 개발하고, 이를 GIS와 통합하는 방법론을 제시한다. 통합시스템에서 GIS는 Fuzzy-LP과정으로 데이터를 공급하거나 Fuzzy-LP의 결과값을 표현하는데 이용된다. 이 시스템을 토지이용배분문제에 적용하는 경우를 예시하였다.
본 연구는 2000년부터 2019년까지 7종의 KCI 등재지에 게재된 3,114편의 수학교육 논문와 5종의 SSCI 등재지에 게재된 1,636편의 수학교육 논문의 연구 동향을 텍스트 마이닝 기술의 하나인 토픽모델링을 사용하여 비교·분석하였다. 연구 결과, 국내외 수학교육 연구는 16개의 유사한 주제와 7개의 상이한 주제로 분류할 수 있었다. 연구 결과, 예비교사와 관련된 주제는 국내와 해외 수학교육 연구에서 모두 높은 비중을 차지하고 있는 연구주제였다. 현직교사 재교육에 관한 연구주제는 국내 연구에서는 하나의 독립된 주제로 나타나지 않았지만, 해외 연구에서 많은 관심을 받는 주제로 나타났다. 해외 수학교육 연구에 비해 국내에서는 수학적 역량에 관한 연구의 관심이 높았지만, 이는 문제해결역량과 창의·융합역량에 치중되는 경향이 있었다. 반면, 해외 수학교육에서는 정체성과 공정성에 관한 연구가 강조되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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