이 논문은 경계조건에 따른 판구조물의 최적두께분포 변화에 대한 연구결과를 기술하였다. 본 연구에서는 최소화하고자하는 변형에너지를 목적함수로 하고 구조물의 초기 부피 값을 제약조건으로 사용하였다. 판구조물의 두께분포를 표현하기 위하여 쿤이 개발한 조각 면을 이용하였다. 판의 변형에너지를 정확히 계산하기 위하여 퇴화 쉘 요소를 도입하였으며 반복계산을 통하여 최적의 두께분포를 검색하기 위하여 최적화검색기 DOT를 도입하였다. 마지막으로 경계조건에 따른 판의 최적두께 분포에 대한 정량적인 수치해석결과를 제공하기 위하여 정사각형 판을 최적화에 채용하고 그 결과를 자세히 기술하였다.
본 논문에서는 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 제어하는 새로운 크기 최적화 방법에 대해서 소개한다. 구조적 안정성 관점에서 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 예측하는 것은 중요한 주제 중 하나이다. 이를 공학적인 직관을 통해 예측하고 최적화된 구조 설계를 하는 것은 너무나 어려운 과제이다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 본 연구에서는 유한요소 시뮬레이션과 치수 최적 설계 방식의 조합을 제안한다. 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상이 구조물의 두께에 영향을 받는다는 생각에서 착안해 설계 변수를 구조물의 노드의 두께 값으로 설정했다. 좌굴 온도 값과 좌굴 형상을 목적 함수로 정해진 부피 값을 제약 조건으로 두었다. 치수 최적 설계를 통해 원하는 좌굴 온도와 좌굴 형상을 유도하기 위한 최적의 두께 분포를 결정할 수 있다. 제안된 치수 최적 설계의 타당성은 본 논문의 다양한 직사각형 복합 구조물 예제들을 사용해서 검증하였다.
본 연구에서는 Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 무연솔더의 최적 인쇄성을 위한 PCB 및 마스크설계, 스크린프린팅 공정변수의 최적값을 실험계획법을 통해 평가하였다. 사용된 칩은 가로 0.4mm 세로 0.2mm의 0402 MLCC칩이며, 사용된 시험보드는 OSP 표면처리된 PCB이었다. 인쇄성을 판단하기 위한 공정인자는 금속마스크 두께, 마스크홀 크기, 패드크기 및 모양, 인쇄각도, 인쇄속도, 판분리속도이었다. ANOVA분석을 통해 주인자를 파악하였으며, 인쇄성에 영향을 미치는 주인자는 마스크두께와 인쇄각도임이 확인되었다. 그 후 중심 합성법을 이용하여 인쇄성 최적 조건을 확인하였다. 결과로 나타난 등고선/표면도를 통해, 마스크두께가 작을 때에는 인쇄각도가 작아야 높은 인쇄성을 갖으며, 또한 마스크 두께가 클 경우에는 인쇄각도가 커야 높은 인쇄성을 가짐을 알 수 있었다. 추가실험을 통해서 인쇄성 표면도의 정확도를 확인하였으며, 실험값은 표면도에서 표시된 인쇄성값과 비슷함을 알 수 있었다. 또한, 인쇄성이 낮은 영역과 높은 영역에서 접합강도값을 측정하였으며, 인쇄성이 좋은 영역에서 접합강도도 높음을 알 수 있었다.
대부분의 신뢰성 기반 최적설계는 최적설계 과정에서 설계점이 이동함에도 불구하고 설계변수의 불확실성은 변하지 않는다. 하지만 실제 문제에서 설계변수의 값에 따라 불확실성이 변하는 경우가 있다. 예를 들어 철판의 두께가 설계변수이고, 철판의 제작공차가 불확실성인 경우, 철판의 두께에 따라 철판의 제작공차가 달라지기 때문에 설계변수의 값에 따라 그 값의 불확실성이 변한다. 본 연구에서는 설계변수의 값에 따라 불확실성이 변하는 것을 변동 불확실성으로 정의하고, 이를 신뢰성 기반 최적설계에 적용하는 변동 불확실성을 고려한 신뢰성 기반 최적설계 기법을 제안한다. 수학예제에서 변동 불확실성을 고려하지 않은 신뢰성 기반 최적설계와 변동 불확실성을 고려한 신뢰성 기반 최적설계의 비교를 통해 제안한 방법의 필요성을 확인한다. 또한 엔진 크래들의 변동 불확실성을 고려한 신뢰성 기반 최적설계를 통해 제안한 방법의 유용성을 확인한다.
본 논문에서는 2.4GHz(ISM) 대역의 블루투스 시스템에 사용되는 역-F형 내부 안테나의 설계 파라미터 값에 따른 안테나 특성을 분석하였다. PCB 기판에 인쇄된 형태로 설계하여 안테나의 길이, 단락 스터브의 두께, 피드선과 단락 스터브 사이의 간격, 안테나와 접지면 사이의 간격, 안테나의 두께 및 기판의 두께와 기판의 유전율에 따른 특성 변화를 연구하였다. 설계 값에 따른 특성 변화로부터 설계 파라미터값을 튜닝하여 최적의 안테나를 설계하는 방법을 보였다. 설계된 안테나는 VSWR이 1.5이하인 주파수 대역폭이 6.3%(150MHz)였으며, 이득은 3dBi 정도를 얻었다.
Kim, Hong-Taek;Kang, In-Kyr;Jeon, Eung-Jin;Park, Sa-Won
한국지반공학회논문집
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제16권3호
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pp.47-55
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2000
본 연구에서는, 유전자 알고리즘을 이용한 piled raft 기초의 최적설계 기법을 제시하였다. 최적설계에 사용한 목적함수는 구조물의 사용한계에 해당하는 부등침하량과 piled raft 기초의 시고비용 차원에서의 말뚝과 raft의 총 중량으로 하였다. 유전자 알고리즘은 다읜의 적자생존의 법칙을 따르는 자연진화 법칙을 바탕으로 한 최적화 기법이다. 본 연구에서는 piled raft 기초의 해석방법으로 Clancy(1993)가 제시한 "hybrid" 해석방법을 사용하였으며, 유전자 알고리즘기법은 Goldberg(1989)가 제시한 단순 유전자 알고리즘(SGA)을 적용하였다. 또한 유전자 알고리즘을 이용한 최적설계기법의 유효성을 평가하기 위해 설계예제 및 매개변수변화연구를 통해 piled raft 기초시스템의 중요 설계인자들에 대한 분석을 수행하였다. 매개변수변화연구로부터 말뚝의 길이와 raft의 두께가 증가할수록 piled raft 기초시스템의 전체 중량은 일정한 값에 점차적으로 수렴하였으며, 지반의 강정, raft의 두께 말뚝의 길이 및 강성이 증가할수록 말뚝의 최적위치는 raft의 중앙에 집중되는 경향으로 나타났다.경향으로 나타났다.
본 논문에서는 쉘 최적화에 대한 연구 결과를 기술하였다. 본 연구의 주목적은 쉘 구조물의 최적형상과 두께 분포를 찾는데 있다. 쉘의 변형에너지를 목적함수로 사용하고 초기 쉘의 부피를 제약조건을 고려하였다. 본 연구에서는 Computer-Aided Geometric Design (CAGD) 기법을 이용하여 쉘의 형상과 그 두께 분포를 표현하였고 쉘의 변형에너지를 측정하기 위해서 가변형 도를 채용한 퇴화 쉘 요소(Degenerated Shell Element)를 도입하였다. 최적 값을 구하기 위해서 세 가지 수학적 프로그래밍 기법을 제공하는 프로그램 DOT를 사용하였다. 마지막으로 새로이 개발된 쉘 최적화시스템의 효율성을 최적화예제로써 증명하였다.
단층 $MoS_2$와 단층 실리콘을 채널 물질로 사용한 TMD FET과 UTB FET의 소자 특성 분석 시뮬레이션을 진행하였다. TMD FET과 UTB FET의 채널과 oxide 두께를 변화시켜가며 각 각의 게이트 전압과 드레인 전류의 특성과 subthreshold swing 등을 분석하였으며, 채널과 oxide 두께가 얇을수록 단채널 효과가 줄어든다는 것을 알 수 있었다. 얇은 채널을 사용하는 트랜지스터의 최적 구동 조건은 채널과 oxide 층의 두께가 1 nm 정도 되어야 한다는 시뮬레이션 결과를 바탕으로 TMD FET과 UTB FET의 소자 특성을 상호 비교해 보았으며 TMD FET의 SS값이 더 좋다는 것을 확인할 수 있었다.
Al-MIS(p-Si)태양전지의 최대 효율은 Al 박막을 0.6A/sec 이하의 속도로 증착시켜 80Å인 두께가 되었을 때임을 알았다. ZnS와 SiO로 AR coating을 했는데, 단층 피막일때는 각각 570Å과 690Å인 박막 두께에서 최대 Isc를 나타냈다. 이는 quarter-coating 조건인 n1d1=λ/4를 만족함을 알았다. 이중층 피막일 때는 한 층을 단층 피막때의 최적 두께를 유지하면서 다른 한 층을 조절했다. 이때의 최대 Isc는 단층피막일 때와 비슷한 값이었으나 넓은 범위의 두께에서 그 값이 그대로 유지되었다. 한편 dzns/ds10=1.9/2.3=570/690인 관계를 유지하면서 총 두께를 각각의 단층피막때의 최적 두께 합에 대해서 70∼90%로 얇게 했을 때 앞에서 논의한 어떤 경우보다도 20%이상의 더 높은 Isc를 얻을 수 있었다 따라서 높은 효율을 얻으면서 정밀한 두께 조절이 불필요한 새로운 AR coating방법을 얻었다.
Fourier 면환을 이용하여 불균일 굴절률 박막의 rugate 필터를 설계하였으며 rugate 필터의 반사율, 대역폭, 광학 두께, Q 함수 등을 변화시키며 Fourier 변환의 여러 가지 특성을 조사하였다. 주어진 단선 및 이중 rugate 필터의 과녁 스펙트럼에 불균일 굴절률 박막의 스펙트럼을 맞추기 위하여 merit 함수를 사용하였으며 merit 값이 최소가 되도록 Q 함수를 반복계산하여 수정하였다. Sossi, Bovard, Fabricius가 각각 유도한 세 종류의 Q함수를 반복계산 횟수, merit 함수의 값, 최적 광학두께 등의 관점에서 비교하였다. 반사율이 높은 rugate 필터 설계에는 반복계산 수정 후 반사율이 과녁스펙트럼에 가까운 Bovard와 Fabricius의 Q함수가 적당하며, 광학 두께는 최소 광학두께만 넘으면 반복계산 수정과정을 이용하여 과녁반사율을 맞출 수 있으므로 반사대역폭이 허용하는 광학두께로 결정하면 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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