본 연구의 목적은 H형강 단면과 콘크리트의 합성단면으로 구성된 보와 기둥의 합성 뼈대구조물에 대해 신뢰성지수를 고려한 최적 단면을 설계할 수 있는 알고리즘을 개발하는데 있다. 합성 뼈대구조물의 최적화 문제는 단면 치수를 설계변수로 취하고 목적함수와 제약조건을 형성한다. 목적함수는 구조물의 총 경비로 형성하고, 제약조건식은 단면응력과 허용응력의 신뢰성지수를 고려하여 유도한다. 합성 뼈대구조물의 단문을 최적화하는 알고리즘은 수정 Newton-Raphson 탐사법을 사용하는 SUMT기법을 사용한다. 본 연구에서 개발된 최적화 알고리즘은 1층 1경간 합성 뼈대구조물과 5층 1경간 합성 뼈대구조물의 수치예에 신뢰성지수(${\beta}=3.0$, ${\beta}=0.0$)를 고려한 합성 뼈대구조물 설계의 실용화를 위하여 적용된다. 제안된 알고리즘의 최적화 가능성과 적용성 그리고 수렴성 등을 살펴보기 위하여 수치결과들을 비교 분석한다.
백열전구 시스템의 설계에서 스너버 회로의 설계는 백열전구의 특성을 고려하는 것이 대단히 중요하다. 특히 서지전압 유입시 백열전구의 과도특성은 설계시 보다 많은 설계사양들을 제공하게 된다. 본 논문에서는 서지전압 유입시 과도특성에 근거한 백열전구의 동작모델을 등가회로로 나타냈다. 이 모델은 제조사가 다른 백열전구에도 광범위한 적용이 가능하다. 본 논문에서 제시한 모델이 실질적으로 효용성이 있음을 나타냈으며, 스너버 회로와 리액턴스(LS) 설계시 백열전구의 서지전압 및 과도 특성에 의한 최적설계를 더욱 명확히 할 수 있다.
본 논문의 목적은 R.C.보 최적설계에 이산수학계획법을 적용하여 상세설계를 포함하는 실제설계의 가능성을 연구하기 위한 것이다. 이산최적문제에서 설계변수로는 단면의 총높이, 폭, 유효높이 및 길이방향철근의 단면적 그리고 전단철근의 단면적과 길이 방향철근의 절단점과 같은 상세변수 등이 고려되었다. 목적함수는 경비함수로 취했으며, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 설계휨강도, 전단강도, 연성, 사용성, 콘크리트 덮개 및 철근간격, 복부보강 그리고 정착길이와 길이방향철근의 절단점 등에 관한 시방서 요구사항을 고려하여 문제를 형성하였다. 이산변수를 갖는 최적설계를 효율적으로 실행하기 위해 첫째단계에서 Feasible Direction Methed를 이용하여 연속최적해를 구했으며, 둘째단계에서 분기한계법(Branch and bound method)을 이용하여 이산최적해를 얻는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 신뢰도를 검증하기 위해 2개의 이산설계변수를 갖는 수치예에 적용하여 도해법 및 rounde-up method와 그 결과를 비교하였고, 단순지지된 R.C.보 및 2경간연속 R.C.보에 적용하여 제안된 알고리즘의 신뢰도, 효율성 및 적용성을 입증하였다.
본 논문에서는 생애주기동안 발생하는 부식이나 일평균교통량 및 중차량의 통행량와 같은 사용환경에 의존하는 강교의 생애신뢰성에 기초한 생애주기비용(Life-Cycle Cost: 이하 LCC) 최적설계 방법론을 제안하였다. 강교 최적설계를 위한 LCC는 초기비용, 생애주기 기대유지관리비용, 생애주기 기대직접복구비용과 인적 혹은 물적손실비용, 도로이용자비용, 그리고 사회-경제 손실비용을 포함하는 간접복구비용을 현재가치의 합으로 정식화하였다. 이러한 LCC비용항목 중에서 생애주기 복구비용의 산정을 위해서는 하중과 저항이력에 의존하는 누적손상확률로부터 산정되는 연파손확률이 고려되어야한다. 이를 위해 본 논문에서는 Nowak의 활하중 모델(1993)과 부식개시, 부식률, 그리고 재도장영향을 고려한 수정된 부식모델을 제안하였다. 이와같이 본 연구에서 제안된 LCC 최적설계 방법론은 3 경간연속(40 m+50 m+40 m=130 m)의 실제 강박스거더교에 적용되었고, 강재종류, 부식환경, 교통량 및 할인율에 따른 LCC의 효율성에 대해 비교 고찰하였다. 적용예를 통해 부식환경, 일평균교통량, 그리고 중차량의 통행량, 할인율 등은 강교 LCC최적설계에 매우 중요한 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었으며, 이러한 교량의 사용환경인자들은 경우에 따라 LCC 최적설계에 대한 주요 변수로 고려되어야 할 것으로 판단된다.
대체모델을 이용한 신뢰성기반 최적설계에서 최적해와 신뢰도의 정확성은 제한조건경계의 대체모델의 정확도에 영향을 받는다. 기존 제안된 제한조건경계 샘플링 기법은 제한조건경계에 실험점을 생성하여 이러한 정확성을 높일 수 있었다. 하지만, 제한조건경계 샘플링 기법은 최적해와 먼 부근의 제한조건경계에도 불필요한 실험점을 생성하여 과도한 계산비용이 발생한다. 본 논문에서는 크리깅 대체모델의 통계적 정보를 이용하여 최적해 근처의 제한조건경계에 실험점을 생성하는 효율적인 제한조건경계 샘플링 기법을 제안한다. 제안한 기법의 효율성과 정확성은 수학예제를 통하여 확인한다.
본 연구는 구조물의 최적안전수준과 수명기간동안 투자되는 총비용과의 상관관계를 연구하였다. 설계, 건설 및 공용 중 투자되는 총비용을 최소화하면서 최적의 안전수준을 결정하기 위하여 신뢰성해석을 수행하였다. 신뢰성해석에는 설계인자들의 불확실성과 설계 및 공사, 유지관리를 수행하는 인간의 오류 등 인적 불확실성을 확률변수로 고려하였다. 이러한 확률해석을 통한 안전지수와 생애주기비용의 상관관계를 연구하고, 생애주기비용의 분산도에 따른 안전지수의 민감도해석을 통하여 최적의 안전수준을 결정하였다. 해석결과는 이러한 평가방법이 교통시설물에 투자되는 비용을 최소화하면서 최적의 안전수준을 결정할 수 있는 정확하고 유용한 방법임을 보여주었다.
하드웨어 설계 과정에서 신뢰성 담당자들에게 당면한 문제는 요구된 임무에 필요한 기능적 요구사항의 달성 가능성과 요구된 임무를 달성할 확률의 예측여부 및 이의 적합성을 판단하는 것이다. 첫번째의 문제는 기존의 신뢰성 공학의 방법을 사용하여 해결되지만 두번째의 문제는 잦은 사후 설계 변경을 필요로 하기 때문에 항상 시스템 전체에서의 최적을 고려하여 이루어지지 못하고 있다. 본 논문에서는 그러한 잦은 사후 설계 변경등으로 인한 취약한 점을 극복하기 위한 방법론으로 하드웨어 설계 신뢰성 공학을 다루며 그 분석 도구로서 목표달성 나무(Goal-tree)의 사용과 그 응용을 제시하고자 한다.
본고에서는 최근 각광 받고 있는 ASIC 설계기술에 대해 그 설계과정과 설계방법을 언급하고, ASIC 설계를 위한 기술을 CMOS 게이트 어레이(2um : Double Metal Layer)를 중심으로 타이밍을 고려한 설계기법, 신뢰도를 고려한 설계기법, 테스트를 고려한 설계기법, 최적 설계기법, 페키지 및 베이스 어레이 선택방법 등으로 나누어 제시했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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