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 연구는 Liquid Crystal Display (LCD) 세척 후 발생하는 Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate (PGMEA)폐액 재활용을 위한 2기 증류탑을 사용하는 공정의 최적 조건을 산출하였다. 공정조건 최적화 기법으로 다중회귀분석을 이용하여 1차 증류 시 Bottom 온도(BTM 온도), Reflux 량, Feed 량 및 Feed 온도에 따라 PGMEA 함량에 대한 최적 조건과 2차 증류 시 BTM 온도, Reflux 량, Feed 량에 따른 PGMEA 함량에 대한 최적 조건과 공정인자를 산출하였다. 1차 증류탑의 공정인자 중 Reflux 량, Feed 온도 및 Feed 량이 중요한 인자로 산출되었다. 본 연구의 공정조건 범위에서는 BTM 온도범위가 PGMEA함량에 크게 영향을 주지 못하였다. 따라서 최적 공정 조건은 Feed 량 $5,700{\ell}$, Reflux 량 $2,500{\ell}$, BTM 온도 $165^{\circ}C$ 및 Feed 온도 $130^{\circ}C$이며 이때 예측된 PGMEA 함량은 92.12~94.62%로 산출되었다. 2차 증류탑에서는 Reflux 량이 함량에 많은 영향을 미치고 있으며, Feed 량과 BTM 온도도 영향을 미치는 인자로 산출되었다. 다중공선성(Multicollinearity)이 Reflux 량과 BTM 온도 간에 강한 양의 상관관계가 있어, 두 인자 중 다중회귀식에 영향이 지배적인 인자 하나를 선택하였으며, 최적조건은 BTM 온도 $199^{\circ}C$ 기준에서 최적 공정 조건은 Feed 량 $4,275{\ell}$ 및 Reflux 량 $6,200{\ell}$이며, 이때 예측 PGMEA 함량은 99.0~99.5%로 산출되었다.
선형 다변수 원자력 발전설비에 있어서 순환펌프 동력변화, 스로틀 밸브 개도등의 변화에 따라 plenum chamber물온도, core inletdhs도, 연료에 미치는 온도등의 응답이 상호간섭을 받지않고 최적제어 될 수 있는 방법을 선형 레귤레이터 기법을 이용해 고찰하였다. 그 결과 순환펌프의 동력변화, 스로틀 밸브 개도의 외란에 대해 plenum chamberanfdhs도, 노심입구 물온도, 연료 온도 변화 등이 적어 비간섭화 된 안정된 제어가 될 수 있음을 나타냈다.
본 연구에서는 임분 단위에서 산림의 이산화탄소 흡수 및 저장 기능을 최적화 할 수 있는 최적의 산림시업체계를 도출하고자하였고, 이를 위해 임분 생장모델과 Simulated Annealing 휴리스틱 기법을 적용하여 임분탄소 최적화 프로그램을 개발하였다. 휴리스틱 알고리즘에서 최적해를 찾기 위해 반복 실행 되는 과정에서 더 이상 최적해을 찾지 못하고 목표 값이 어떤 일정한 값(Local Optimum)에 계속 머무는 현상을 해결하기 위해 임계치를 적용하며, SA 휴리스틱 기법에서는 열균형테스트를 이용하고 있다. 개발된 프로그램을 이용하여 3가지 산림 시업 시나리오에 대한 비교 분석을 실시하기 위해 프로그램을 실행한 결과, 목재수확량의 경우 목재수확량을 최대를 목표로 한 대안이 3개 시나리오 가운데 목재수확량이 가장 높은 것으로 나타났으며, 또한 탄소저장량에서도 탄소저장량을 최적화한 대안이가 탄소저장량이 가장 높은 것으로 나타나 프로그램이 목적에 맞게 개발된 것으로 판단됐다. 또한 열균형 테스트의 온도저감율을 조정하여 프로그램을 반복실행하여 온도저감율이 프로그램 실행 시에 미치는 영향을 분석한 결과 온도저감율에 따라 출력되는 목적함수의 최적값과 프로그램 반복횟수가 영향을 받는 것으로 나타나 프로그램 실행을 최적으로 하기위해 온도 저감율의 파라미터 값을 0.1로 설정하였다.
표고속(Lentinula)에 속한 종들의 배양적 특성을 규명하고자 국내 미기록종인 L. aciculospora, L. boryana, L. raphanica 3균주와 대조군으로 국내 기록종인 L. edodes 1 균주를 실험에 사용하였다. 대조군인 L. edodes 균주는 ME1 배지에서 91.8 mm/7일로 최대 균사생장을 보였으며 균사배양 최적온도는 $24^{\circ}C$, 최적pH는 6으로 나타났고 최적 탄소원과 질소원은 Glucose와 Malt extract, 최적비타민은 Myoinosiol로 나타났다. 첫 번째 국내 미기록종인 L. aciculospora 균주는 PDA 배지에서 36.5 mm/7일로 최대 균사생장을 보였으며 균사배양 최적온도는 $22^{\circ}C$, 최적pH는 6으로 나타났고 최적 탄소원과 질소원은 Glucose와 Malt extract, 최적비타민은 Myo-inosiol로 나타났다. 두 번째 L. boryana 균주는 MCM 배지에서 55.0 mm/7일로 최대 균사생장을 보였으며 균사배양 최적온도는 $22^{\circ}C$, 최적pH는 7로 나타났고 최적 탄소원과 질소원은 Glucose와 Urea, 최적비타민은 Riboflabin으로 나타났다. 세 번째 L. raphanica 균주는 ME1 배지에서 70.0 mm/7일로 최대 균사생장을 보였으며 균사배양 최적온도는 $28^{\circ}C$, 최적pH는 5로 나타났고 최적 탄소원과 질소원은 Sucrose와 Potassium nitrate, 최적비타민은 Riboflabin으로 나타났다.
본 연구는 외기의 변화에 대해 쾌적성을 유지함과 동시에 열원 및 공조설비의 총 전력소비량을 최소화할 수 있는 최적 제어방법에 대한 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 최적제어방법은 외기 건구 및 습구온도 등의 환경변수가 변할 경우 냉각수온도, 급기온도, 냉수온도 등의 제어변수 최적 설정값들이 결정되도록 함으로써 환경 변화에 따라 최대 및 부분부하운전을 적절히 수행하도록 한 것이다. TRNSYS 프로그램을 이용하여 시스템을 모델링하였으며, 본 연구에서 제시한 최적제어방법과 고정 설정값으로 운전한 기존의 방식의 제어성능을 비교 분석하였다. 연구결과로는 본 연구에서 제시한 최적제어방법이 기존 운전방식에 비해 에너지 절감 성능이 양호함을 알 수 있었다.
본 연구는 4~6개월의 유아들을 위하여 재수화시킨 후 숟가락으로 떠먹일 수 있도록 쌀을 기본으로 하고 당근, 쇠고기 및 계란을 각각 주재료로 한 냉동건조 이유식 제조의 최적조건을 결정하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 당근, 쇠고기 및 계란이유식에서 모두 냉동건조시간은 수분함량이 높고 가열판 온도가 낮을수록 증가하였다. 파쇄성은 수분함량이 감소하고 가열판온도가 증가함에 따라 증가하였다. 관능적 특성 중 수화속도, 균질성 및 매끄러운 정도는 수분함량이 증가하고 가열판 온도가 감소할수록 증가였고, 뜨기 쉬운 정도는 수분함량이 증가할수록 증가하였으나, 가열판온도의 영향은 거의 받지 않았다. 또한 피막형성성은 수분함량과 가열판온도가 증가할수록 증가하였다. 이유식 제조치 최적조건은 당근이유식의 경우 수분함량 88.5%와 가열한 온도 34$^{\circ}C$로, 쇠고기이유식에서는 수된함량 88.5% 와 가열판온도 28$^{\circ}C$로, 그리고 계란이유식에서는 수분함량 87.5%와 가열판 온도 39$^{\circ}C$로 결정되었다.
이형제와 유리분말의 혼합물을 회전시킬 수 있는 원형전기로 장치(장치 1), 유리분말을 자유낙하 시킬 수 있는 관형 전기로 장치 (장치 2) 및 유리분말을 propane gas의 화염과 함께 분사시킬수 있는 관형장치 (장치 3)를 사용하여 glass beads를 제조하였다. 사용한 기재는 한국산 sodium silicates glass 1,2, boro silicates glass 및 lead silicates glass 이며 cullet의 크기는 60mesh-300mesh이다. P.G.를 기재로 하여 이들 장치에 의하여 glass beads를 제조할 경우, 장치 1의 최적온도는 880$^{\circ}C$이고 장치 2의 최적온도는 980$^{\circ}C$이며 장치 3의 최적온도는 1100$^{\circ}C$이었다. 그렇지만 처리시간과 응착률 등으로 보아 장치 3의 방법이 가장 효율적이었다.
현재 우리나라의 탁약주 용 Rice-Koji 제조 용종국균으로 널리 분양되고 있는 분양되고 있는 fawachi, S-27 균주가 생성하는 Amylase의 효소학적 특성과 Rice-Koji i제조 시 유기산 및 당화 효소의 생성 조건을 검토했다. 1. 본 균은 유기산 생성력이 강하고 또 생성하는 당화효소 및 액화효소는 내산성이 극히 강하며 pH3~5의 범위내에서 최고 활성을 나타내었으므로 탁약주 제조 용 종국균으로 아주 적합하였다. 2. 본 균의 발아 최적온도는 36$^{\circ}C$이었으며 Rice -Koji제조시 제국시간을 40시간으로 볼 때 유기산 생성의 최적온도는 32$^{\circ}C$이었고 당화효소 생성의 최적온도는 36$^{\circ}C$이었으며 고온인 4$0^{\circ}C$에서는 유기산 생성이 극히 불량하였다. 3. Rice-Kojiw제조시 당화효소의 생성은 배지의 수분함량 35%일 때 최고치를 보였으며 유기산 생성은 이 보다 높은 조건인 수분함량 40%일 때 이었고 비교적 건조한 조건인 수분함량 30%일 때는 유기산 생성이 특히 불량하였다. 4. 배지의 두께가 3cm이상이 되면 유기산 및 당화효소 생성에 않은 지장을 주었다. 5. 종국균의 점종량은 유기산 및 당화효소의 생성에 별로 영향을 미치지 못했다.
분류층 가스화기는 석탄과 산소(공기) 및 수증기가 반응하여 $1200{\sim}1600^{\circ}C$의 고온, 20~60기압의 고압에서 작동되어 합성가스를 생성하며 합성가스에 포함된 입자 및 황화합물 등을 정제설비를 통하여 정제 후 발전 및 화학원료로 사용한다. 석탄가스화 중 석탄에 포함된 대부분의 회분은 용융슬래그 형태로 가스화기 벽면을 따라 흘러 내려 가스화기 하부의 냉각수조에서 급랭되어 배출된다. 이때 용융슬래그의 원활한 배출을 위해서는 일정범위의 점도를 유지하는 것이 필요하다. 슬래그의 점도는 가스화기 온도 및 Ash의 조성에 따라 크게 변하며 가스화기 설계 및 운전 시 매우 중요한 변수이다. 따라서 최적의 설계 및 운전을 위해서는 Ash의 점도예측이 중요하며, 분류층 가스화기내부에서 Ash 점도 예측을 위한 DooVisco 프로그램을 개발하였다. DooVisco는 가스화기 내부에서 슬래그 용융온도 및 온도별 점도, 가스화기 최소 운전온도 및 석회석 투입 효과 분석뿐만 아니라 석탄의 혼합 사용 시의 특성 예측도 가능하도록 개발되었다. DooVisco는 슬래그 주요 4성분인 SiO2, Al2O3, CaO, FeO 성분에 대한 Phase Diagram을 이용하여 1차적으로 슬래그용융온도(Liquidus Temperature)를 예측하고, 주요 4 성분 외에 Na2O, MgO, K2O, TiO2 등을 고려한 Kalmanovich Model을 이용하여 점도를 예측한다. 최종적으로 슬래그 용융온도와 점도를 활용하여 분류층 가스화기 운전가능 온도범위를 예측한다. 개발된 DooVisco를 활용하여 300MW급 실증 IGCC 플랜트에 사용가능성이 있는 석탄을 대상으로 슬래그의 용융온도 및 점도 등을 예측하였으며 최적 운전을 위한 슬form점도 조절용 Flux인 석회석 투입량 등을 평가하였다. 평가 결과 슬래그 용융온도가 $1700^{\circ}C$ 이상으로 석회석 투입이 필요하다고 판단되었다. 약 가스화기 내부 온도를 $1500^{\circ}C$ 정도에서 원활한 운전을 위해서는 석탄 대비 약 10% 내외의 석회석 투입이 필요할 것으로 평가되었다. DooVisco는 분류층 가스화기 설 계시 가스화기 최적 운전 온도 설정 및 Flux 투입필요성, 종류, 투입량 선정에 활용될 수 있을 뿐만 아니라 플랜트 운전시 석탄의 탄종 적합성 등을 판단하는데 활용될 수 있을 것이라 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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