본 연구는 교과기반 프로그램학습성과 평가를 위한 전산시스템 개발 및 적용 사례를 제시하여 프로그램학습성과 평가의 실효성을 높이기 위한 목적으로 실행되었다. 본 연구는 교과기반 프로그램학습성과 평가를 위한 전산시스템을 개발하고 개발된 전산시스템 적용사례를 제시하는 방법론적 연구이다. 본 연구의 목적을 달성하기 위해 먼저, 시스템 개발 생명주기에 따라 요구도 조사를 실시한 후 그 결과를 전산시스템 개발에 반영 하였다. 다음으로 개발된 전산시스템을 직접 적용해 본 교수들을 대상으로 평가를 실시하였다. 전산시스템 개발을 통해 졸업시점에 이른 학생들의 개인별, 성과별 프로그램학습성과가 달성되었는지에 대한 모니터 및 CQI 수행이 용이하게 되었으며, 미달성 프로그램학습성과 및 학생에 대한 원인분석과 개선방안을 모색하는 것이 가능하게 되었다.
구조해석 및 설계분야에서의 컴퓨터 이용은 이미 일반화 되어 수많은 프로그램들이 개발되어 사용되고 있다. 70년대 초에 SAP, NASTRAN 같은 범용 해석프로그램이 개발되어 보급되면서, 구조해석 및 설계업무에서의 컴퓨터의 이용은 확산되었다. 이제는 국내의 소규모의 용역회사나 설계사무소에서도 컴퓨터를 이용하여 구조해석 및 설계를 하는 것이 상당히 보편화되었다고 할 수 있다. 구조해석 및 설계에 사용되는 컴퓨터프로그램은 SAP, STRUDUL 같은 대형 범용 프로그램에서부터 특수한 구조물을 해석 또는 설계하기 위하여 개발된 전용 프로그램까지 매우 다양하다. 또한 수많은 프로그램들이 개발되었기 때문에, 자기에게 당면해 있는 문제를 해결하기 위하여 기존의 프로그램 중 어떤 것을 선택하는 것이 가장 효율적인 것인가, 또는 새로운 프로그램을 개발해양 하는 것인가를 결정하기 어려운 경우가 많다. 이러한 관점에서 국내에서 현재 사용 또는 판매되고 있는 구조해석 및 설계용 프로그램의 현황을 조사하여, 그 결과를 정리하였다.
본 고에서는 C-언어를 사용한 대화형 2차원 골조 해석 프로그램의 개발과정에서 얻은 몇가지 사항을 기술하였다. WYSIWYA 개념이 구조해석 프로그램에 있어서 편리한 사용자 인터페이스 방법의 하나가 될 수 있음을 보였고, 개발에 사용한 C-언어는 다양한 자료 형태, 포인터의 사용, 그래픽을 비롯한 시스템 자원의 적극적 활용 등의 면에 있어서 기존의 포트란에 비하여 그 기능이 우수하다고 판단된다. 다수의 사용자가 이용할 목적으로 개발되는 구조 해석 프로그램은 사용자 편의성이 우선적으로 고려되어야 하며 기존의 입력화일, 해석, 출력화일의 단순한 사용자 인터페이스에서 벗어나 구조해석이라는 특수한 분야에 맞는 새로운 사용자 인터페이스 방법들이 많이 개발되어져야 한다.
고리원자력본부 제2발전소는 최근 국내 최초로 방사선 작업 기록을 전산으로 관리할 수 있는 시스템을 개발하였다. 방사선 작업 관리의 수행 절차는 반복적이며 일정한 흐름을 가진 행위로서, 이를 전산 관리할 경우 효율적이고 신뢰성 있는 방사선 관리가 수행 가능하다. 이러한 점에 착안하여, 고리 2발전소 태스크포스팀은 사외 전산 프로그램 개발사(TDS)와 공동으로 1년 6개월 간에 걸쳐 이 시스템을 개발하였다. 이번에 개발한 시스템은 외국의 원전에서도 실용화가 되지 않은 선진 수준의 방사선 관리 기법이다.
선형계획법은 경영과학 (Operations Research)에 있어서 가장 널리 활용되고 있는 모형중에 하나이다. 그래서 선형 계획법과 같이 깊이 연구된 모형도 없을 것이며 이 모형과 같이 다양한 전산프로그램이 있는 모형도 없을 것이다. 전산기 제조회사는 거의 모두 자체 선형계획법용 프로그램을 제공하고 있으며 예를 들면 IBM MPSX/370, CDC APEX III, UNIVAC MPS, HONEYWELL ALPS, FACOM LIPS 등이 있으며 전산기 제조회사가 아니더라도 독자적으로 선형계획법 프로그램을 개발하여 제공하는 곳도 있다.(중략)
CERVENKA CONSULTING의 설립자인 Vladimir Cervenka는 1970년 미국 Colorado 대학에서 콘크리트 크랙(Concrete Crack)과 관련하여 개발되어지던 유한요소해석 프로그램을 박사학위 취득 후 체코의 Czech Technical University와 Stuttgart University에서 계속 공동 개발이 되었다. 1990년에 CERVENKA CONSULTING이라는 회사가 설립이 되었고 그 후 "SBETA"라는 콘크리트 구조의 균열(Crack), 파괴(Fracture Mechanics) 등의 비선형모델(Nonlinear Material Model)의 유한요소해석(Finite Element Analysis) 프로그램을 상용화 출시하여 그동안 여러번 version-up이 되면서 현재는 두 대학의 교수, Jana Margoldova와 Radomir Pukl가 개발에 참여하여 최근에는 SBETA 2.0이 세계 여러 나라에서 사용이 되고 있는 콘크리트 구조의 크랙 해석용 프로그램이다.
현재 구조해석의 컴퓨터 응용과 건축설계도면작성의 컴퓨터 응용이 개별적으로 개발되는 경우가 많은데 한꺼번에 모든 시스템을 일련으로 연결하는 것은 쉬운 일이 아니므로, 우선 구조해석의 자료를 그대로 이용할 수 있는 골조도면작성의 컴퓨터 응용프로그램을 개발함으로써 앞으로 건축설계도면작성 프로그램과 연결도 고려할 수 있다고 본다. 본 CAD시스템은 현재에는 국내에서 통용되고 있는 건설부 규준에 의거하여 개발되었고, ACI의 극한강도 설계법으로 sub-program을 수정하여 이용할 수 있겠다.
한국건설기술연구원 구조연구실에서는 한국전력공사 토건연구실과 공동으로 N5200기종을 이용하여 철근콘크리트로 된 건축라멘구조의 해석 및 설계를 일관작업으로 시행할 수 있는 프로그램 KARST.1을 개발하였다. 본래 OA(Office Automation)용으로 개발된 N5200 기종은 현재 많은 분야에 보급, 사용되고 있는 IBM PC호환기종 보다 그 보급대수는 적지만 국내 여러기관에서 사용되고 있으며 계속적인 기계 성능의 향상과 다양한 Utility를 제공함으로써 적용분야를 증가시킬 수 있으리라 본다. 그러나 과학기술용으로 적용하기에는 아직 불편한 점이 많아 이 기종을 사용하여 구조물해석, 설계용으로 프로그램을 개발할 때 발생된 문제점과 KARST.1의 기능 및 특징을 간단히 소개하겠다.
독자적인 자동차 충돌해석용 프로그램 개발 및 응용기술을 목표로 Explicit 수식화, 셀 요소의 정식화, 교체요소의 정식화, 비선형스프링 요소의 개발, 초탄성 고무재료의 개발, Hourglass 제어, 접촉알고리즘 정식화 등의 프로그램의 기본 모듈을 구성하였고, 그래프 출력용 포스트 프로그램을 개발하였다. 비선형스프링, 에어백 모듈, 안전벨트 모듈 등이 개발되었으며, 자체구조물들의 정면·측면 충돌해석을 수행하고 상용충돌해석프로그램들과 그 결과를 비교하여 개발된 프로그램의 신뢰성을 확인하였다. 또한, 측면충돌 모델을 사용하여 설계초기단계에서 빠른 해석을 수행할 수 있도록 하는 Hybrid 모델링 기법을 개발하여 기존의 쉘모델의 결과와 비교·검토하였다. Hybrid 모델링시 조인트 부의 특성을 측면해석 모델에 적용하여 그 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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