• 제목/요약/키워드: 안정도 상수

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인공지능(AI) 기반 상수도 누수탐사 사례 분석 (Case Study of Pipe Leak Detection Using Artificial Intelligence)

  • 문태남;신창건;김보향
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.496-496
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    • 2023
  • 상수도관의 노후화 등으로 발생하는 누수는 안정적인 급수운영을 저해하고 경제적 손실을 발생시킬 뿐만 아니라 지반 침하 등 2차 피해가 발생할 수 있다. 상수도관 누수는 배관 내·외부 부식으로 발생하는 핀홀(Pin Hole)로 인한 관통누수, 강관 용접 시 발생하는 시공불량, 볼트 및 고무패킹 등 부자재의 노후화, 굴착 등 작업에서 발생하는 물리적 충격 등 여러 원인으로 발생할 수 있다. 상수도관에서 누수가 발생할 경우, 관 내부수가 관 밖으로 유출되어 발생하는 파열음, 유출수와 지반과의 마찰로 인한 진동 및 소음 등이 발생할 수 있다. 청음식, 상관식 누수탐사와 같은 기존 누수탐사 방식은 전문가의 경험에 대한 의존도가 매우 높으며, 기존 장비의 특성상 비금속관 및 대구경관 등 특정 환경에서는 적용이 어려우며, 효율적인 탐사가 쉽지 않은 실정이다. 이에 대한 해결책으로 본 논문에서는 상수도 누수가 의심되는 구간을 대상으로 실시간 누수음 데이터 수집 및 인공지능(Artificial Intelligence) 분석을 실시하여 기존 조사방법보다 효율적이고 신뢰성 있는 누수탐사를 수행한 사례를 분석하고자 한다.

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다목적 유전자알고리즘을 이용한 상수도 관망운영 펌프스케쥴링에 관한 연구 (Pump Scheduling Technique for Optimal Operation of Water Distribution System Using Multi-Objective Genetic Algorithms)

  • 우형민;김태순;허준행;조원철
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1405-1409
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    • 2006
  • 본 연구는 다목적 유전자알고리즘을 이용해서 상수도관망의 펌프 스케쥴링을 최적화하는 방안을 도출하기 위한 연구이다. 상수도관망의 시스템을 모의하기 위한 방법으로는 EPANET을 이용해서 각각의 결정변수에 관한 펌프운영비용을 산정하였으며, 이렇게 계산된 편익함수의 값을 다목적 유전자알고리즘의 목적함수로 이용해서, 펌프스케쥴링에 관한 여러 가지 대안을 제시하였다. 상수도관망의 운영을 위해서는 안정적인 용수공급이 가능하면서도 최소한의 에너지비용을 필요로 하는 펌프운영방식을 필요로 하게 되는데, 이때 용수수요량의 변화 등 운영여건이 바뀌게 되더라도, 수리적 안정성이 확보되는 범위내에서의 최적 운영방안이 필요하게 된다. 이와 같은 펌프운영방안의 최적화는 상당히 많은 수의 결정변수를 요구하게 되고, 결정변수의 탐색범위 또한 상당히 넓은 경우가 대부분이기 때문에, 국부최적해에 수렴하는 현상이 나타나지 않고, 넓은 범위의 결정변수 영역을 빠르게 탐색할 수 있으며, 여러 가지 대안을 효율적으로 제시할 수 있는 다목적 유전자알고리즘을 사용하였다. 본 연구를 통하여 개발된 상수도 관망 펌프 스케쥴링 기법을 이용하면, 운영여건의 변화에 따른 펌프운영비용의 최소화 여부를 검토할 수 있으며, 이를 바탕으로 각 단계별 수도시설을 종합적으로 고려한 경제적 운영방안의 검토가 가능할 것으로 판단된다.

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n-type ZnO 위 수직 성장된 p-type ZnO 나노와이어 구조의 동종접합 다이오드

  • 황성환;이상훈;문경주;이태일;명재민
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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    • pp.87.1-87.1
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    • 2012
  • 넓은 밴드갭 (3.37eV)과 높은 엑시톤 결합에너지 (60meV)를 가지는 ZnO 물질은 ultra violet light 센서 및 light emitting diode (LED)의 재료로써 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 나노와이어 구조를 이용하여 소자를 만들 경우 양자효과와 1차원적 캐리어 수송경로 효과로 인하여 그 특성을 보다 향상 시킬 수 있다. 나노와이어를 이용한 이종접합 p-n 다이오드를 제작하기 위하여 ZnO와 격자상수가 비슷한 GaN, NiO, CoO와 같은 물질들이 나노구조 접합에 많이 쓰이고 있지만, 격자상수 차이로 인해서 접합부분 캐리어 수송효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다. n-type과 p-type ZnO를 만들어 동종 접합을 만들 경우 이러한 문제점을 극복할 수 있지만, 도핑되지 않은 ZnO가 n-type을 특성을 나타내기 때문에 안정적인 p-type ZnO 합성에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 안정적인 p-type ZnO 합성을 위해서 수열합성법을 이용하여 phosphorus (P) 도핑을 하였고, 나노와이어 diode 구조를 만들었다. P 도핑으로 인한 격자상수 변화는 x-ray diffraction (XRD)를 사용하여 확인하였고, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 통해 도핑 원소를 분석하였으며, 이때의 recification ratio, turn-on voltage 등의 전기적 특성을 평가하였다.

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Crown Ether와 HDEHP에 의한 알칼리금속이온의 추출 (Extraction of Alkali Metal Cation with Crown Ethers and HDEHP)

  • 이인종;김시중;이철
    • 대한화학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.359-368
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    • 1986
  • Crown ether (DC18C6, DC24C8)과 HDEHP로 알칼리 금속 이온을 용매 추출할 때의 추출평형을 연구하였다. 추출평형상수는 DC18C6계에서 $Na^+순으로 증가하였으며 DC24C8계에서는 $Rb^+순으로 증가하였다. 유기용매상으로 추출되는 추출종은 $M_1(crown ether)_1\;(HDEHP)_1$이며 추출평형상수의 크기는 crown ether의 유기용매상과 수용액상에서의 분배비와 crown ether-알칼리금속 착물의 안정도 상수에 의해서 결정된다.

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자동수렴성을 갖는 반도체 유한요소 해석 프로그램 개발 (Development of a self-convergent finite element code for semiconductor analysis)

  • 최경
    • E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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    • 제6권2호
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    • pp.137-146
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    • 1993
  • 유한요소법을 이용하여 반도체 해석을 하는 경우 국부적인 overshoot, 진동 및 해의 발산등의 문제점등이 발생하기 쉽다. 이는 지배방정식의 특성에 좌우되는 경우가 많은데 특히 반도체 전류연속 방정식을 처리하는 데는 그 해석이 매우 불안정하다. 본 연구에서는 유한요소법을 반도체 해석에 적용하는 경우 해의 발산원인을 적용 방정식의 수치적 안정도 검사에 의하여 도출하였으며 이 요인이 요소상수 m의 값에 좌우됨을 밝혔다. 또한 요소상수가 후치조작에 의해서만 계산될 수 있는 단점을 보완하기 위하여 적응요소법을 도입하여 프로그램으로 구현함으로써 임의의 초기 요소망과 초기치에 대해서도 자동적으로 해의 수렴을 얻을 수 있는 적응해석 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램의 효용성을 검증하기 위하여 GaAs MESFET 모델을 선정하여 계산하였고 산출 결과를 검토해 본 결과 임의의 초기치에 대해서도 강인한 수렴성을 얻을 수 있었으며 요소 분할이 필요한 부위에만 집중됨으로써 비교적 적은 수의 요소만으로도 해를 얻을 수 있음을 확인하였다.

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1, 15-Bis(2-Hydroxybenzyl)-2, 6, 10, 14-Tetraazapentadecane 리간드합성, 양성자 해리상수 및 전이금속에 대한 안정도 상수결정 (Synthesis, Protonation Constants and Stability Constants for Transition Metal ions(II) of 1, 15-Bis(2-Hydroxybenzyl)-2, 6, 10, 14-Tetraazapentadecane)

  • 김선덕;김준광;이우식
    • 분석과학
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    • 제13권6호
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    • pp.810-814
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    • 2000
  • The open-chain hexadentate $N_4$, $O_2$ ligands 1, 15-bis(2-hydroxybenzyl)-2, 6, 10, 14-tetraazapentadecane (BSATPD. 4HCl) has been synthesized as its tetrahydro-chloride salt and characterized by EA, IR, NMR, and Mass spectrum. Its protonation constants ($logK_n{^H}$) and stability constants ($logK_{ML}$) for $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Co^{2+}$ and $Zn^{2+}$ ions were determined in aqueous solution by potentiometry and compared with those of analogous $N_4$, $O_2$ ligands contain ethtylenic spacers or propylenic spacers, which make six-membered chelate rings between the aliphatic nitrogen atoms.

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SiOC 박막의 허용 가능한 유전상수 설정에 대한 연구 (Study on Availability about the Dielectric Constant of SiOC Thin Film)

  • 오데레사
    • 한국진공학회지
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    • 제19권5호
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    • pp.347-352
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    • 2010
  • SiOC 박막의 유전상수를 서로 다른 2가지 방법을 사용하여 계산하고 그 차이점에 대하여 비교분석하였다. SiOC 박막의 유전장수는 전형적인 유전상수 측정법으로써 MIS 구조를 이용하여 C-V 측정법에 의하여 얻을 수 있으며, 또한 엘립소미터를 이용한 굴절률로부터 $n^2$을 구하는 방법이 있다. SiOC 박막의 유전상수는 쌍극자, 이온, 전자의 성분으로 이루어지며, 댁개 쌍극자 성분은 무시된다. 박막을 증착하는 동안 플라즈마에 의한 프리커서의 해리로부터 이온결합이 생성되면서 증착된다. 증착한 박막의 유전상수는 주로 이온결합 효과가 주를 이루었다. 열처리를 하면서 OH 수산기의 기화에 의해 유전상수는 감소되는데 이때 이온의 효과도 더불어 감소하게 된다. 상대적으로 무시되었던 전자에 의한 분극의 효과가 나타나면서 유전상수는 더욱 감소하였다. 하지만 물리 화학적 그리고 전기적으로 안정된 SiOC 박막은 이온과 전자에 의한 분극의 효과가 없어지는 무 분극성의 박막으로서 유전상수는 열처리한 박막에서 2.0 정도인 것으로 측정되었다.

상수도 관망 최적설계에 대한 유전 알고리즘과 하모니써치 알고리즘의 적용 및 비교 (Application and Comparison of Genetic Algorithm and Harmony Search Algorithm for Optimal Cost Design of Water Distribution System)

  • 홍아리;이호민;최영환;최지호;김중훈
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.521-521
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    • 2016
  • 상수도 관망은 수원에서 수요절점까지 물을 안정적으로 공급하는 것을 목표로 한다. 상수도 관망의 최적설계는 수리학적 제한조건 (절점의 수압, 관로의 유속)을 만족하는 범위에서 비용을 최소화하는 설계안을 얻는 것으로 Savic and Walters (1997)는 유전 알고리즘 (Genetic Algorithms, Holland 1975)을 적용한 상수도 관망 설계 프로그램인 GANET를 제안하였고, Maier et al. (1996)은 개미군집알고리즘 (Ant Colony Optimization Algorithm, Dorigo et al. 1996)을 상수도 관망 최적설계에 적용한 후 그 결과가 유전 알고리즘에 비해 우수함을 증명하는 등 상수도 관망 최적설계에 관한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 유전알고리즘은 선택, 교차, 돌연변이의 반복계산 과정을 통하여 최적해를 찾는 최적화 기법이다. 이 과정에서 결정변수는 유전자 (Gene)의 집합으로 표현되며, 염색체 (Chromosome) 내에서 근접한 유전 인자들은 일종의 Building Block을 형성하게 된다. Building Block은 좋은 해를 갖는 유전 인자를 높은 확률로 보관하여 지역해에 빠질 가능성을 줄이는 반면, 유전형 (Genotype)이 표현형 (Phenotype)을 충분히 모방하여 표현하지 못한 경우 오히려 최적해의 탐색을 방해할 수 있다는 한계점을 갖는다. 유전 알고리즘을 상수도 관망 최적설계에 적용하였을 때에도 이 한계점은 여실히 드러난다. 관로의 관경을 결정변수로 설정한 후 유전형으로 표현하였을 때, 관망도 상에서 근접하지 않은 두 관로가 염색체 내에서 연속으로 나열된다면 두 관로 간의 연관성이 실제보다 크게 고려되기 때문이다. 한편, 하모니써치 (Harmony Search, Geem et al. 2001) 알고리즘은 즉흥 연주 (Improvisation)를 통해 최상의 화음을 만들어내는 현상으로부터 착안하여 만들어진 최적화기법으로 연산 기법은 무작위선택, 기억회상, 피치조정 등으로 구성되어 있으며, 결정변수에 해당하는 연주자가 독립적으로 행동하며 해를 탐색한다는 점에서 유전알고리즘과 큰 차이를 갖는다. 본 연구에서는 유전알고리즘의 Building Block에 의해 발생하는 오류를 개선하고자, 상수도 관망 최적설계 연구에 많이 사용되는 Hanoi 관망 (Fujiwara and Khang 1990) 관로의 정렬 순서를 여러 가지 기준으로 설정하여 관망데이터를 구축한 후 하모니써치와 유전 알고리즘을 적용하여 최적화를 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 그 결과 유전 알고리즘과 달리 하모니써치 알고리즘의 경우, 관로의 나열 순서와 상관없이 우수한 최적해 탐색 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

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전력계통 안정도 향상을 위한 Output Feedback PID 조속기 제어 (Output Feedback PID based Governor Control for Power System Stabilization)

  • 정원식;문형준;정치훈;문영현
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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    • pp.164-165
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    • 2011
  • 본 논문에서는 전력계통의 동요시 넓은 범위의 안정영역을 확보하고 발전기의 댐핑을 향상시킬 수 있는 새로운 조속기 제어기를 제안한다. 전력계통의 안정도는 대부분 고장기간 동안 발전기에 축적된 잉여 운동에너지에 크게 영향을 받기 때문에 이러한 잉여에너지에 대한 효과적인 제어는 조속기를 통해 이루어 질 수 있으며, 전력계통 안정도를 향상시킬 수 있는 가장 직접적인 방법이다. 제안된 Output Feedback 제어기는 모든 주파수 조절상수(R)에 대해 넓은 범위의 안정성을 보장하고, 미분기를 대신할 수 있도록 발전기 동요방정식을 적용한다.

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Gadolinium-benzoate 착물의 열역학적, 적외선 및 자기적 성질에 관한 연구 (Thermodynamic, Infrared, and Magnetic Studies on the Complexation of Gd(III) by Benzoate Anion)

  • 김영인;박흥재;최성락;윤석승
    • 대한화학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.212-217
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    • 1992
  • 수용액내에서 gadolinium-벤조산 착물형성 반응의 열역학적 함수값들을 이온상수 0.1M $NaClO_4$, $25^{\circ}C$ 조건하에서 구하였다. gadolinium-벤조산 착물의 안정도는 여분의 엔트로피 효과에 기인하는 것으로 판단되며, 벤조산 리간드의 경우 한 자리 리간드에 비해 높은 안정도 상수값을 나타내었다. 이러한 높은 안정도는 리간드내의 벤젠고리의 공액효과로 예측되었다. 합성된 Ga$(ben)_3$의 고체 IR스펙트럼 결과, 벤조산 리간드가 두 자리 리간드로 작용하여 킬레이트를 형성하였으며, 80${\sim}$300K 온도 범위에서의 자화율 데이터는 Curie-Weiss 법칙에 잘 적용됨을 알 수 있었다.

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