본 논문에서는 이벤트구동 게이트수준 타이밍 시뮬레이션의 성능 향상 및 디버깅 효율성 크게 높일 수 있는 공간적 부분시뮬레이션 전략이 적용된 효율적인 예측기반 병렬 시뮬레이션 기법을 제안한다. 제안된 기법은 병렬 이벤트구동 로컬시뮬레이션들의 입력값과 출력값에 대한 빠르면서도 정확한 예측을 달성하기 위해서, 공간적 부분시뮬레이션 전략을 추상화 상위수준 시뮬레이션에 적용하여 정확한 예측 데이터를 빠르고 즉각적으로 생성해낸다. 공간적 부분시뮬레이션 전략이 적용된 예측기반 병렬 게이트수준 타이밍 시뮬레이션은 성능 평가를 위하여 사용된 6개의 벤치마크 설계들에 대하여 제일 일반적인 순차 이벤트구동 게이트수준 타이밍 시뮬레이션에 비하여 평균 약 3.7배, 상용화된 멀티코어 기반의 병렬 이벤트구동 게이트수준 타이밍 시뮬레이션에 비해서는 평균 9.7배, 그리고 기존의 가장 우수한 예측기반 병렬 이벤트구동 게이트 수준 타이밍 시뮬레이션 결과에 비해서도 평균 2.7배의 시뮬레이션 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다.
500MW급 초임계압 표준 석탄 화력 발전소에의 실증 적용을 목표로 국산 분산제어시스템의 개발 연구가 진행되고 있다. 시뮬레이터는 원자력발전소의 디지털 제어시스템 업그레이드나 아날로그 제어 시스템의 디지털 제어시스템으로의 개체시 제어 시스템의 검증용으로 활용되고 있으며, 국내에서도 중용량 석탄 화력 보일러 제어 시스템 검증에 활용된 바 있다. 본 논문에서 는 500MW급 표준 석탄 화력 발전소에의 적용을 목적으로 개발 중인 제어 시스템을 검증하기 위해 제어 검증용 시뮬레이터를 개발하였다. 제어 검증을 위한 제어 모델을 개발하는데 있어서 현장 제어 시스템 데이터와 시뮬레이션 개발 환경에서 현장 데이터를 활용가능하게 하는 변환 프로그램, 제어 시스템 제작사 매뉴얼에 기반하여 제어 모델을 개발하였다. 개발한 시뮬레이터는 열평형상태시험, 부하변동 시험, 고장모사시험 등을 통하여 효용성을 확인하였으며, 개발 중인 제어 시스템을 검증하고, 기존 제어 시스템의 분석 및 개선에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
해석적 또는 시뮬레이션 오차 모델은 공간 데이터가 가지는 위치오차의 분포를 설명 하는데 유용하다. 그러나 두 오차 모델은 위치오차를 모델링을 하기위하여 다른 접근 방법을 이용하므로 정의된 조건 내에서 올바른 위치오차를 예측 하는지 확인하는 내적 검증을 필요로 한다. 이에 본 논문은 오차타원과 에러밴드 모델을 이용하여 제시한 포인트와 라인 세그먼트 시뮬레이션 오차 모델을 내부적으로 검증하는 방법을 제안하였다. 시뮬레이션 오차 모델은 분산-공분산 행렬(variance-covariance matrix)의 변수에 의해 규정된 확률분포에 따라 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 위치오차들을 생성한다. 검증절차에서는 시뮬레이션 모델에 의한 위치오차의 집합을 해석적 오차 모델에 의한 이론적 위치오차와 비교하였다. 결과적으로 제안된 시뮬레이션 오차 모델은 정의된 위치오차에 따라 동일한 공간 데이터의 위치적 불확실성을 실현함을 확인할 수 있었다.
CPS는 네트워크로 연결된 다수의 임베디드 시스템들이 물리 시스템과 연동하는 새로운 개념의 시스템 이다. 기존의 시스템은 일반적으로 물리 시스템 부분을 고려하지 않았다. 그러나 CPS에서 우리는 물리 시스템에서의 변화와 움직임을 고려해야 한다. 따라서 CPS의 복잡도가 증가로 시스템에서 잠재적인 문제 발생 역시 증가 한다. 본 논문에서 우리는 CPS의 신뢰성을 위하여 실행 가능한 모델 기반 설계 방법론을 적용하고 이를 검증하기 위한 분산 실시간 시뮬레이션 기법을 사용한다. 이산과 연속 요소를 갖는 하이브리드 시스템의 설계를 위하여 우리는 DEV&DESS 형식론을 적용하고 DDS 미들웨어 기반 분산 시뮬레이션 환경에서 시뮬레이션을 수행한다. 또한 우리는 개발한 모델링 도구를 이용한 CPS 응용분야의 모델링 및 시뮬레이션 수행 결과를 보여준다.
최근, 선박의 안전항해를 지원하기 위한 시스템(서비스)의 개발을 위해 여러 연구가 진행되고 있으며, 이들 연구에서는 개발한 시스템의 유용성 검증 및 효과도 평가에 공통적인 어려움을 겪고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 DEVS 형식론 기반 선박 항해 모델링 및 시뮬레이션 기법을 제안한다. 선행연구에 이어 국제해상충돌예방규칙과 관련된 내용을 분석 및 도출하여 의사결정을 위한 항해사 및 조타수 에이전트를 모델링하고, 실제 선박의 운동특성을 반영하기 위한 추정 및 보간 기법을 제안한다. 또한, 설계한 내용을 반영하여 선박 항해 시뮬레이션 시스템을 구현하고, 개발한 시스템의 유용성을 검증하기 위한 다섯 가지 충돌회피 시나리오를 개발한다. 그 후, 각 시나리오에 따른 시뮬레이션을 수행하고 결과를 재구성하여 제시한다. 이를 통해 시뮬레이션 아키텍처 내에서 선박 구성요소 및 에이전트 모델이 유기적으로 결합하여 충돌회피 의사결정 및 항해 시뮬레이션이 가능함을 확인하였다.
네트워크 보안은 정보통신 및 인터넷 기술이 발전함에 따라 그 중요성과 필요성이 더욱 절실해지고 있다. 본 연구에서는 네트워크 보안의 대표적인 침입 차단 시스템의 패킷 필터 및 네트워크 구성요소들을 모델링하였다. 각 모델은 DEVS 모델을 참조한 MODSIM III 기반의 기본 모델(Basic Model)과 결합 모델(Compound Model)의 두 가지 유형으로 정의하였다. 기본 모델은 독립적인 기능을 수행하는 단위 모델을 표현하고, 결합 모델은 여러 개의 모델이 연동되어 상위 레벨의 시스템을 표현한다. 시뮬레이션을 위한 모델링과 그래픽 기능이 강력한 MODSIM III를 기반으로 모델들을 비롯한 시뮬레이션 환경을 구현하였다. 대상 네트워크 환경에서 사용한 공격은 서비스 기부 공격 형태인 SYN flooding 공격과 Smurf 공격을 발생하였다. 이 공격들에 대하여, 패킷 필터 모델에 다양한 보안 정책을 적용하여 시뮬레이션을 실행하였다. 본 연구에서의 시뮬레이션을 통하여, 과거의 단순 패킷 필터링에서 진일보한 Stateful Inspection의 우수한 보안 성능과, 보안 정책의 강도를 점점 높였을 때 보안 성능이 향상되는 점을 검증하였다.
본 논문에서는 MATLAB/Simulink를 기반의 우주왕복선 주엔진(Space Shuttle Main Engine, SSME)의 툴박스 개발을 다루었다. 로켓엔진의 수학적 모델링에는 많은 시간과 신뢰성 확보가 필요하다. 로켓엔진 시뮬레이션 툴박스를 개발하면 이를 해결할 수 있으며 업그레이드와 새로운 엔진 개발의 용이성을 기대할 수 있다. SSME의 수학적 모델링은 7개의 지배방정식을 통해 유도한 32개의 미분방정식을 사용하여 구성하였으며 이를 구성요소 별로 모듈을 구별하여 SSME 시뮬레이션 툴박스를 개발하였다. 성능검증을 위하여 기존 시뮬레이션 결과와 비교하여 검증하였다.
철강산업의 플랜트 엔지니어링에서 투자비와 공기를 저감하기 위해 Virtual Factory 기술 적용이 확대되고 있다. Virtual Factory 기술은 엔지니어링 프로세스의 설계 및 제작 단계에서 설비 간섭, 분해, 설치, 검증 등 기계 요소를 테스트하고, 시운전, 운영 및 유지보수 단계에서 제어 프로그램 검증, 운전 훈련 등 제어 요소를 테스트하기 위하여 컴퓨터 기반의 가상 플랜트를 구성하여 시뮬레이션을 수행하는 기술이다. 본 논문에서는 제어 요소 테스트를 위한 시뮬레이션 기술로서 가상 시운전 시스템과 가상 훈련 시스템의 기술 및 개발 동향을 소개한다.
공개키 기반 구조 (PKI; Public Key Infrastructure)에 필수적인 요소인 인증서의 상태 검증에 있어서 인증서 상태 검증 서버인 OCSP (Online Certificate Status Protocol) 서버는 실시간 상태 검증을 제공한다. 그러나 서버와 클라이언트의 메시지 인증을 위해 전자 서명을 수행해야 하며, 이때 사용되는 공개 암호 연산 과정의 복잡성은 동시에 많은 클라이언트의 요청이 발생할 경우에 응답 시간을 크게 지연시킨다는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 인증서 상태 검증 서버의 시뮬레이션 모델을 DEVS (Disvrete EVent system Specification) 방법론을 이용하여 설계하였다. 이 모델은 인증서의 상태 검증을 요청하는 영역에 위치하여 해쉬함수를 적용한 인증을 수행하도록 구성되었으며, 시뮬레이션 결과는 제시한 방법이 인증서 상태 검증 속도를 증대시켜 결과적으로 사용자의 응답 시간이 감소되는 것을 보여준다.
조선소의 생산성은 제한된 자원을 얼마나 효율적이고 체계적으로 관리하고 사용하는가에 달려있다. 최근 들어 조선소에서는 생산관리 시스템을 고도화하기 위해 시뮬레이션 기법을 적용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 시뮬레이션 기법을 생산관리에 적용한 조선소의 시뮬레이션 기반 생산 개념을 연구하였다. 이는 조선소 현장에서 경험과 직관에 의한 의사결정을 지양하고, 정량적이고 구체적인 데이터에 기반을 둔 개선방안을 확립할 수 있게 한다. 본 논문에서는 조선소의 생산 계획 중 선표 계획 영역에 대한 시뮬레이션 적용 연구를 수행하였으며, 이를 위해 조선소의 생산 계획 프로세스와 시스템을 분석하고 상용 시뮬레이션 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션 시스템의 설계를 수행하였다. 이러한 시뮬레이션 시스템은 현재 조선소 생산관리 시스템의 운용환경을 고려하여 웹 환경에서 운용가능한 구조를 갖고 있으며, 이를 통해 조선소에서는 보다 손쉽게 생산 계획을 시뮬레이션하고 결과를 분석함으로써 보다 신뢰도 높은 생산 계획을 수립할 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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