• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.350-350
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• 2023

SCE-UA(Shuffled Complex Evolution-University Arizona)기법은 최적해 탐색 알고리즘으로 개념적 강우유출 모형(conceptual rainfall runoff model)의 보정을 위한 도구로 개발되었다. SCE-UA기법은 메타휴리스틱 방법의 일종으로 최적해를 구하기 위하여 여러번 목적함수 값을 계산해야 한다. 이 때 목적함수 계산 횟수와 해의 수렴과 관련된 제어 매개변수가 존재하며, 사용자가 적절한 값을 입력해주어야 한다. 이 연구에서는 SCE-UA와 관련된 제어 매개변수의 기능에 대해서 검토하였다. 그리고 집합체 수의 변화에 따라서 검사함수인 Ackley function의 전역해를 얼마나 잘 탐색하는지 검토하였다. 검토 결과 랜덤 시드에 따라서 전역해 탐색 결과가 달라졌으며, 집합체의 수가 증가할수록 목적함수 계산 횟수는 증가하는 경향을 나타내었다. 검사함수의 차원(결정 변수의 수)이 증가하면 전역해의 탐색률이 감소하며, 집합체의 수가 많아지면 전역해를 더 잘 찾는 경향이 나타나지만, 목적함수 계산 횟수는 더 많아지게 되는 것을 확인할 수 있었다. 2차원인 경우 집합체의 수가 7개 이상일 때 탐색 성공률은 90% 이상이 되었지만, 10차원인 경우 집합체의 수가 시험 최대값인 20개일 때의 전역해 탐색률은 37%에 그쳤다. 이 연구의 결과는 SCE-UA 기법의 설정 매개변수에 관한 기본 개념을 이해하고, 사용자가 설정 매개변수 선정 시에 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.229-229
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• 2023

강화학습은 에이전트(agent)가 주어진 환경(environment)과의 상호작용을 통해서 상태(state)를 변화시켜가며 최대의 보상(reward)을 얻을 수 있도록 최적의 행동(action)을 학습하는 기계학습법을 의미한다. 최근 알파고와 같은 게임뿐만 아니라 자율주행 자동차, 로봇 제어 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 상수도관망 분야의 경우에도 펌프 운영, 밸브 운영, 센서 최적 위치 선정 등 여러 문제에 적용되었으나, 설계에 강화학습을 적용한 연구는 없었다. 설계의 경우, 관망의 크기가 커짐에 따라 알고리즘의 탐색 공간의 크기가 증가하여 기존의 최적화 알고리즘을 이용하는 것에는 한계가 존재한다. 따라서 본 연구는 강화학습을 이용하여 상수도관망의 구성요소와 환경요인 간의 복잡한 상호작용을 고려하는 설계 방법론을 제안한다. 모델의 에이전트를 딥 강화학습(Deep Reinforcement Learning)으로 구성하여, 상태 및 행동 공간이 커 발생하는 고차원성 문제를 해결하였다. 또한, 해당 모델의 상태 및 보상으로 절점에서의 압력 및 수요량과 설계비용을 고려하여 적절한 수량과 수압의 용수 공급이 가능한 경제적인 관망을 설계하도록 하였다. 모델의 행동은 실제로 공학자가 설계하듯이 절점마다 하나씩 차례대로 다른 절점과의 연결 여부를 결정하는 것으로, 이를 통해 관망의 레이아웃(layout)과 관경을 결정한다. 본 연구에서 제안한 방법론을 규모가 큰 그리드 네트워크에 적용하여 모델을 검증하였으며, 고려해야 할 변수의 개수가 많음에도 불구하고 목적에 부합하는 관망을 설계할 수 있었다. 모델 학습과정 동안 에피소드의 평균 길이와 보상의 크기 등의 변화를 비교하여, 제안한 모델의 학습 능력을 평가 및 보완하였다. 향후 강화학습 모델을 통해 신뢰성(reliability) 또는 탄력성(resilience)과 같은 시스템의 성능까지 고려한 설계가 가능할 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.284-284
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• 2022

최근 세계적으로 급변하는 기후는 연 강수량이 여름에 집중되는 한국 강우 특성에 큰 영향을 미치고 있다. 특히 도시화된 대도시의 배수 시설 능력 부족은 돌발 강우, 국지성 집중 호우로 인한 침수 피해를 야기한다. 미국, 유럽, 일본 등의 선진국의 경우 대심도 저류배수터널을 설치하여 운영하고 있으며, 이에 대한 시설운영기준 및 매뉴얼 개발 등에 관한 연구가 활발히 이루어져 왔다. 그러나 국내에는 이와 같은 시설물에 대한 운영사례가 없고, 시설물 내 복잡한 수리 현상에 대한 수리모형 실험도 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 서울시 강서·양천 일대에 설치된 대심도 터널인 신월 빗물저류배수시설을 대상으로 선정하였으며, 안정적인 운영계획 수립을 위한 최적운영기준을 개발하고자 한다. 본 연구는 도시유역 강우유출모의에 적합한 XP-SWMM 모형을 활용하여 강우조건에 따라 달라지는 수직구별 유입유량, 도달시간 등의 유출특성을 반영하고 수문개방시간을 고려한 시설물 운영기준을 산정하였다. 본 연구의 결과는 도시유역 홍수예방을 위한 빗물저류배수시설의 안정적인 운영계획 수립 및 시설물 운영 매뉴얼 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.324-324
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• 2022

정확한 오염물질 예측은 기상학, 자연재해, 기후변화 연구 등 현장에서 필수적인 과제 중 하나이다. 주변 관측소에서 얻은 데이터를 사용하는 경우 모델 학습을 위한 불필요한 데이터로 인해 예측 결과에 왜곡 문제가 있을 수 있습니다. 따라서, 우리는 종합적인 대기질 지수 행동에 영향을 미치는 요인을 제공하는 최적의 데이터 소스를 찾기 위해 네트워크 방식을 사용했습니다. 본 연구에서는 2015년부터 2020년까지 우리나라의 6개 오염물질과 종합적인 대기질 지수 예측에 대한 네트워크 기법을 적용한 LSTM 및 DNN 모델을 적용하였다. 본 연구는 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5), 오존(O3), 이산화황(SO2), 이산화질소(NO2), 일산화탄소(CO) 등 6가지 오염물질을 기반으로 종합적인 대기질 지수를 예측하는 2단계로 구성되어 있다. LSTM을 이용하여, 개별적으로 예측된 6가지 오염물질을 이용하여 DNN 모형을 이용하여 종합적인 대기질 지수를 예측한다. 6가지 오염물질에 대한 각 모델의 예측능력과 종합적인 대기질 지수 예측은 관측된 대기질 데이터와 비교하여 평가하였다. 본 연구는 심층신경망 모델과 네트워크 방식을 결합한 것이 높은 예측력을 제공함을 보여주었으며, 종합적인 대기질 지수 예측을 위한 최적의 모델로 선정되었다. 재난관리의 필요성이 증가함에 따라 네트워크 방식의 딥러닝 모델은 자연재해 피해를 줄이고 재난관리를 개선할 수 있는 충분한 잠재력을 가질 것으로 기대된다.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.14 no.5
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• pp.122-129
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• 2020

Surion is required to install radios (U/VHF-AM, VHF-FM) capable of omni-directional communication. Therefore, this paper demonstrates the antenna performance test for the installation of the Surion communication antenna and the selection of optimal location. A simulation pattern analysis was performed employing the antenna, and a coupling test was performed by creating a new evaluation criterion. In addition, the results of the pattern flight test conducted at the previously suggested 1:20 turn and separation distance ratio were observed to be normal. However, the occurrence of voice cutoff was noted in the long-distance flight test. Therefore, in this paper, 1:300 (15 NM) is proposed as a new optimal ratio for predicting the long-distance flight test results in advance. Finally, the effectiveness of the proposed evaluation criteria was verified through long-distance flight tests. Consequently, it is expected to reduce the development schedule and cost by reducing the trial and error of the performance test for the Surion model. Also, the results of this study are expected to be used as standards for the installation of communication antenna and quality tests for other helicopters.

• Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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• v.3 no.1
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• pp.29-34
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• 2012

Even though the longitudinally stiffened laminated composite plates with closed section ribs should be an effective system for axially compressed members, the existing researches on the applications of closed-section ribs, especially for the laminated composite plates, are not sufficient. This study is aimed to examine the influence of the sectional stiffness of U-shaped ribs on the buckling modes and strengths of laminated composite plates. Applying the orthotropic plates with eight layers of the layup $[(0^{\circ})_4]_s$ and $[(0^{\circ}/90^{\circ})_2]_s$, 3-dimensional finite element models for the U-rib stiffened plates were setup by using ABAQUS and then a series of eigenvalue analyses were conducted. From the parametric studies, the minimum required ply thicknesses as well as the buckling strengths were presented for the analysis models. The buckling strengths were compared with the theoretical critical stress equation for simply supported plates based on the Classical laminated plate theory. This study will contribute to the future study for evaluating the minimum required stiffness and optimum design of U-rib stiffened plates.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.1
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• pp.54-60
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• 2006

[ $MnO_2$ ]-Coated Sand(MCS) was prepared with variation of coating temperature, coating time, and dosage of initial Fe(III) with two kinds of sands such as Joomoonjin and quartz sand. An optimum condition for the preparation MCS was determined from the coating efficiency as well as the oxidation efficiency of As(III). Coating efficiency of Mn was strongly dependent on the coating temperature but quite similar over the investigated coating time, showing an increased coating efficiency at higher coating temperature. In contrast to coating efficiency, the oxidation efficiency of As(III) by MCS was severely reduced as increase of coaling temperature. By considering these results, an optimum coating temperature and time for the preparation of MCS was selected as $150^{\circ}C$ and 1-hr, respectively. Coating efficiency increased as the dosage of initial Mn(II) increased, while As(III) oxidation was maximum at 0.8 Mn(II) mol/kg sand. The solution pH was identified as an important parameter affecting stability of MCS, and dissolution of Mn from MCS increased as pH decreased. Oxidation rate of As(III) increased as the dosage of MCS increased as well as solution pH decreased.

• Applied Biological Chemistry
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• v.18 no.3
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• pp.109-116
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• 1975

In order to utilize the agricultural waste products for animal feeds, two high xylanase producing mold strains were selected from various sources of samples. The optimum conditions of xylanase production and the characteristics of the mold enzyme were investigated,and summarized as follows. 1. Two Aspergillus niger strains (experimental No. 1701 and 430) showed the high xylanase activity. 2. The highest xylanase production was obtained at pH 5.0-6.0 in two days. 3. Xylanase production in strain 1701 was increase with the addition of carboxy methyl cellulose, $NH_4H_2PO_4$ and corn steep liquor as carbon sources and natural nutrients, as respectively, while the other carbon, nitrogen, phosphate sources, natural nutrients and minerals gave no remarkable effect. In the strain 430, the enzyme procuction was not effected with the above substrate sources. 4. Maximum xylan hydrolysis reaction with the crude enzyme extract (33.3% v/v) was obtained in the 2% substrate concentration at pH 5.0 and $60^{\circ}C$ in three hours in both strains. 5. Maximum xylan hydrolysis rate was 95% at the optimum conditions for xylanase activity.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.8 no.1
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• pp.46-52
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• 2005

A marine environmental information system (MEIS) useful for optimal route planning of ships running in the ocean was developed. Utilizing the simulated marine environmental data produced by the European Center for Medium-Range Weather Forecasts based on global environmental data observed by satellites, the real-time forecast and long-term statistics of marine environments around planned and probable ship routes are provided. The MEIS consists of a land-based data acquisition and analysis system(MEIS-Center) and a onboard information display system(MEIS-Ship) for graphic description of marine information and optimal route planning of ships. Also, it uses of satellite communication system for data transfer. The marine environmental components of winds, waves, air pressures and storms are provided, in which winds are described by speed and direction and waves are expressed in terms of height, direction and period for both of wind waves and swells. The real-time information is characterized by 0.5° resolution, 10 day forecast in 6 hour interval and daily update. The statistic information of monthly average and maximum value expected for a return period is featured by 1.5° resolution and based on 15 year database. The MEIS-Ship include an editing tool for route simulation and the forecasting and statistic information on planned routes can be displayed in graph or table. The MEIS enables for navigators to design an optimal navigational route that minimizes probable risk and operational cost.

• Journal of KIISE:Computing Practices and Letters
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• v.8 no.2
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• pp.195-205
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• 2002

Crew scheduling is the problem of pairing crews with each of the vehicles in operation during a certain period of time. A typical procedure of crew schedule optimization consists of enumerating all possible pairings and then selecting the subset which can cover all the operating vehicles, with the goal of minimizing the number of pairings in the subset. The linear programming approach popularly adopted for optimal selection of pairings, however, is not applicable when the objective function cannot be expressed in a linear form. This paper proposes a method of integrating integer programming and heuristic search to solve difficult crew scheduling problems in which the objective function cannot be expressed in linear form and at the same time the number of crews available is limited. The role of heuristic search is to improve the incomplete solution generated by integer programming through iterative repair. Experimental results show that our method outperforms human experts in terms of both solution quality and execution time when applied to real world crew scheduling Problems which can hardly be solved by traditional methods.