컴퓨터 시스템의 개발 및 분석에 많이 활용되는 시뮬레이션 모델을 구축하는데 있어서 SIMSCRIT, GISS, SIMAN, SLA II등과 같은 시뮬레이션 전용언어가 많이 사용되지만, 이들은 새로운 전용언어의 습득, 시스템 프로그램과의 접속, 시뮬레이션 수행 속도면에서 부담을 주어왔다. 본 연구에서는 기존의 C언어 사용자들이 손쉽게 시뮬레이션 모델을 구축할 수 있도록 기존의 smpl을 확장하여 SMPLE(smpl extended)를 개발하였다. SMPLE의 모체의 smpl은 컴퓨터 시스템의 시뮬레이션 모델을 구현하기 위해 MIT에서 C언어를 이용하여 고안되었으며, C언어의 기능적인 확장으로서 라이브러리 함수들의 집합 형태를 갖는 시뮬레이션 서브 시스템이다. 이러한 라이브러리 함수들의 집합인 smpl 시뮬레이션 서브 시스템은 C언어 자체와 더불어 사건중심(event-oriented) 시뮬레이션 언어를 구성하며, smpl 시뮬레이터는 C 언어 프로그램으로 구현되다. smpl은 시뮬레이션하기 위한 설비(facility)들을 정의, 예약, 해제하거나 상태를 알아보는 함수를 제공하며, 시간의 관점에서 보면 토큰의 흐름은 일련의 대기시간과 활동시간에 의하여 나타낼 수 있게 된다. smpl은 사건의 스케쥴링(scheduling), 확률변수의 생성, 통계자료 수집 등에 관한 함수의 제공과, 시뮬레이션 시간의 전진과 사건발생의 순서를 조절해주는 기능을 제공한다. smpl 시뮬레이션 프로그램은 초기화루틴, 제어루틴 및 결과출력루틴으로 구성된다. 기존의 smpl에서 사용되는 프로그램의 자료구조(data structure)는 배열과 인덱스 구조가 사용되었다. 이러한 구조는 이미 완성되어 있는 프로그램 내에서는 효율성 면에서 좋겠지만, 변경이나 확장하기 위해 이 프로그램을 분석한다거나 필요한 기능을 추가하기 위해서는 매우 많은 어려움이 따르게 된다. 본 논문에서는 배열을 기반으로 하고 있는 smpl의 자료구조를 C의 structure와 pointer를 기반으로 하게끔 변경시키고 이에 따르는 제반 변경 사항을 수정 보완하여 프로그램의 분석을 용이하게 하며 기능의 변경 및 추가가 수월하게 하였고 메모리를 동적으로 관리할 수 있게 하였다. 또한 기존의 smpl에 디버깅용 함수 및 설비(facility) 제어용 함수를 추가하여 시뮬레이션 프로그램 작성을 용이하게 하였다. 예를 들면 who_server(), who_queue(), pop_Q(), push_Q(), pop_server(), push_server(), we(), wf(), printfct() 같은 함수들이다. 또한 동시에 발생되는 사건들의 순서를 조종하기 위해, 동시에 발생할 수 있는 각각의 사건에 우선순위를 두어 이 우선 순위에 의하여 사건 리스트(event list)에서 자동적으로 사건들의 순서가 결정되도록 확장하였으며, 설비 제어방식에 있어서도 FIFO, LIFO, 우선 순위 방식등을 선택할 수 있도록 확장하였다. SIMPLE는 자료구조 및 프로그램이 공개되어 있으므로 프로그래머가 원하는 기능을 쉽게 추가할 수 있는 장점도 있다. 아울러 SMPLE에서 새로이 추가된 자료구조와 함수 및 설비제어 방식등을 활용하여 실제 중형급 시스템에 대한 시뮬레이션 구현과 시스템 분석의 예를 보인다.
본 연구에서는 운전 시뮬레이터의 구성에 이용될 효율적인 차량 시뮬레이션 프로그램을 개발하기 위해 세가지 방법으로 연구를 수행하였다. 우선 효율적인 운동방정식의 구성을 위해 부호계산용 상용프로그램 MACSYMA를 이용하여 다물체게의 운동방정식을 부호적으로 유도하는 운동방정식 유도 프로그램을 구성하였고, 이를 이용하여 15자유도의 다물체 차량모델에 대해 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 또한 차량모델을 개선하여 가면서 계산시간을 줄였으며, 차량시뮬레이션 프로그램에서 이용될 효율적인 수치해법을 결정하였다.
최근 산업현장에서는 작업의 빈번한 변화에 따른 로봇의 재배치, 테스트로 인해 많은 비용이 소모되고 있다. 이러한 문제점의 해결방안으로 OLP(Off-line Programming) 시뮬레이션 시스템이 주목받고 있다. 현재 대부분의 OLP 시뮬레이션 시스템은 하나의 컴퓨터에서 실행되는 하나의 응용프로그램으로 되어있다. 따라서 로봇을 제어하는 시뮬레이션 프로그램이 복잡해지고 시뮬레이션 대상이 되는 작업장의 규모가 커지게 되면 이와 비례하여 시뮬레이션에 소모되는 시간이 늘어나게 되고 이로 인하여 시뮬레이션 진행상황을 실시간에 맞추어 출력하지 못하게 되는 경우가 발생하게 된다. 또한 하나 컴퓨터에서 실행되는 응용 프로그램의 한계로 인해 시뮬레이션 상황을 출력하는 화면크기는 제한될 수밖에 없어지고 여러 작업장의 시뮬레이션 진행상황을 동시에 확인하기가 힘들어 진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 하나의 PC에서 실행되는 OLP 시뮬레이션 시스템을 사용자가 지정하는 로봇의 집합 단위로 네트워크로 연결된 여러 개의 PC에서 실행할 수 있도록 하여 다수의 로봇 제어 프로그램을 실행하는데 걸리는 부하와 시뮬레이션 진행 상황을 출력하는 CAD시스템에 걸리는 부하를 분산 시키고 연결된 여러 PC를 통해 시뮬레이션 진행상황을 자유롭게 확인할 수 있는 구조를 제안하였다. 그리고 시뮬레이션 시스템의 분산화로 인해 발생하는 동기화 문제에 대한 해결 방안으로 기존 시스템에 사용되는 이벤트/사이클 혼합 방식의 로봇 시뮬레이션 시스템의 알고리즘을 분산시킨 방안을 제시하였다.
본 논문에서는 학생들의 과학 교과에서 학생들의 흥미와 학업성취를 향상시키기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 융합인재 교육 프로그램을 개발 하였다. 최근 디지털 기술의 고도화로 인해 다양한 정보통신 기술과 지식의 융합을 교육 환경에 적용하는 스마트러닝에 대한 관심이 증가하고, 학생들은 모바일 기기의 접근성에 대한 인식이 확대되고 학교 현장에서는 모바일 기기와 교육용 프로그램을 활용한 학습이 활성화 되고 있다. Algodoo는 2D기반 시뮬레이션 프로그램으로 다양한 물리적인 효과를 태블릿과 컴퓨터로 시뮬레이션 할 수 있으며, 웹에서 다양한 물리적인 효과나 원리에 대한 학습내용을 참고 할 수 있다. 교수 학습자료는 2009 개정교육과정 초등 과학에 나온 내용을 분석 후 실생활과 관련된 주제를 선정하여 학생들의 흥미와 이해를 향상시키도록 하였다. 또한 학생들은 개별학습과 협력학습을 통해 학습할 수 있으며, 학습 후에는 학생들이 시뮬레이션을 설계 및 실행하여 평가 및 반성을 할 수 있게 하였다.
본 연구에서는 지하광산 트럭-로더 운반시스템의 이산 사건 시뮬레이션을 수행할 수 있는 Windows용 프로그램을 개발하였다. 강원도 삼척시에 위치한 대성엠디아이 석회석 광산을 연구지역으로 선정하여 프로그램을 설계하였다. 개발된 프로그램은 Visual Basic.NET 2012로 구현된 그래픽 사용자 인터페이스와 GPSS/H 시뮬레이션 언어로 구현된 시뮬레이션 엔진으로 구성되어 있다. 사용자가 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 시뮬레이션을 위한 입력 인자 값들을 설정하면, 프로그램은 시뮬레이션 엔진을 가동시키며, 시뮬레이션이 완료되면 그 결과는 다시 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 화면에 출력된다. 본 논문에서는 프로그램 개발과 관련한 세부적인 사항과 함께 서로 다른 운영조건에서 각각의 적재 지점에 배차해야하는 최적의 트럭의 수를 결정하기 위해 프로그램을 연구지역에 적용한 결과를 제시한다.
본 논문에서는 유한요소법에 기초한 상용프로그램을 이용하여 도파관 필터를 시뮬레이션을 할 경우 도체에 의한 손실을 포함시키는 방법을 제시하였다. 우선 균일한 도파관의 도체에 의한 감쇠의 시뮬레이션 결과를 이론치와 비교하였다. 다음으로 도파관 대역통과 필터의 통과대역 감쇠의 측정결과와 시뮬레이션의 결과를 비교하여 시뮬레이션의 정확도를 검증하였다.
전산화단층촬영 시뮬레이션 프로그램은 환자가 받는 방사선 피폭 선량에 전혀 관계가 없으면서 임상에서 사용하는 고가의 의료 장비와 같은 모의실험을 함으로써 양질의 교육효과를 얻을 수 있다. 이러한 프로그램의 장점을 최대한으로 이용하기 위하여 강의 교안을 만든 다음 교육을 실시하였다. 이론교육만 실시한 학생을 대조군으로, 이론교육과 시뮬레이션 교육을 동시에 실시한 학생을 실험군으로 분류하여 면접평가 하였다. 대조군과 실험군의 평가를 시행한 결과 실험군의 성적이 월등히 향상됨을 알 수 있었다. 그러므로 시뮬레이션 프로그램은 학생들과 임상을 앞둔 방사선사에게 양질의 교육 자료로 활용될 것으로 사료된다.
본 연구는 철도 선로변에 설치되는 LDTS(Local Data Transmission System)와 EIS(Electronic Interlocking System) 사이의 인터페이스를 위한 정보전송 프로토콜에 대한 성능검증 시뮬레이션을 위한 것으로, LDTS와 EIS사이의 링크사양, 전송 메시지 정보 및 형식, 장치간 전송 프로토콜 기준 등을 분석하여 파라미터들을 추출한 후, 이들을 ARQ, FEC, HARQ 방식들에 적용하여 처리율(Throughput) 및 여러 설계변수들에 대한 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 시뮬레이션 프로그램은 Matlab과 Matlab GUI 툴을 이용하여 작성하여 사용자가 손쉽게 시뮬레이션 파라미터들을 조정할 수 있도록 하였고, Matlab 프로그램 완성후에는 이를 Stand-alone C++ 프로그램으로 코드변환하여 Matlab이 설치되지 않은 컴퓨터에서도 프로그램 사용이 가능하도록 하였다.
본 연구에서는 기능적 전기 자극에 필요한 전기 자극 파형(Wave Form)과 Therapy, Burst, Pulse 각 구간에 필요한 전기 자극 시간과 같은 매개변수를 그래프 형식으로 시뮬레이션하고, 환자에게 전달되는 전기 에너지를 계산할 수 있도록 하는 기능적 전기 자극 시뮬레이션 응용프로그램을 개발하였으며, 개발된 시뮬레이션 응용프로그램과 전기 자극 장비에서 출력되는 전기 자극을 오실로스코프를 통해 비교 검증하였다. 응용프로그램에서 시뮬레이션 한 프로그램의 콘텐츠를 활용하기 위하여 XML 스키마를 개발하였다. 그리고 각각의 설정 값들에 대해 표준화된 코드를 이용하고 OID를 이용하여 각각의 표준화 코드들을 식별 할 수 있도록 함으로써 의료전문가들 사이에서 기능적 전기 자극 프로그램에 대한 콘텐츠 공유의 도구로 활용할 수 있도록 하였다.
전력연구원에서는 울진 표준형원전의 시뮬레이터를 개발하였으며, 여기에는 가상 주제어실, 발전소 현상 감시, 중대사고 등 많은 클라이언트 프로그램들이 있다. 이러한 프로그램들은 시뮬레이터와 연동되어 필요한 값을 읽고 쓰는 과정이 필요하다. 그러나 현재는 해당 시뮬레이터 환경에서 개발되지 않는 외부의 응용프로그램이 이들 시뮬레이터의 값들을 엑세스하는 방법은 제공하지 않고 있다. 본 보고서에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 외부 프로그램들이 시뮬레이션모델의 각종 변수들을 효과적으로 엑세스하여 값을 Read/write 할 수 있는 OPC (OLE for Process Control) Server를 개발하였다. 본 프로그램은 Rockwell의 OPC Server Toolkit인 RSI OPC/DDE Server Toolkit Library를 이용하여 개발하였으며 시뮬레이터가 실행되고 있는 컴퓨터에서 실행된다. 본 보고서에서는 OPC 일반개념, 개발한 OPC Server의 소개, OPC Server의 적용결과 등을 기술하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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