• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.29-37
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• 2016

본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 복합재 연소관의 금속 보스에 대한 형상 최적설계기법을 제안하였다. 복합재 연소관의 구조 안전성을 위해 연소관 내압에 의한 돔 부위의 섬유응력과 보스 체결 볼트의 응력을 제한하였고, 경량화를 위해 보스의 무게를 목적함수로 설정하였다. 또한 반응표면법을 이용하여 특성치에 대한 반응표면모델을 구축하였다. 그리고 분산분석을 이용해 각 특성치에 대한 설계변수의 유의성을 평가하고 회귀분석을 통해 구축된 모델의 적합성을 검증하였다. 최적화를 위해 순차이차계획법 알고리즘을 이용하였고, 도출된 최적형상에 대한 구조해석을 수행함으로써 제안한 기법의 효용성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.533-541
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• 2007

계층적 p-세분화를 위해 Zienkiewicz-Zhu 오차평가법이 약간 수정되었으며, 이 방법의 유효성을 보이기 위해 휨을 받는 개구부를 갖는 Reinssner-Mindlin $C^{\circ}$-평판에 적용하였다. 유한요소해석상의 적응적 체눈을 결정하는 단계는 초수렴 팻취 복구기법에 기초를 둔 사후오차평가자와 연계된 p-세분화에 의해 제안되었다. 요소내의 변위장을 정의하기 위해 적분형 르장드르 고차 형상함수가 사용되는 반면 복구응력을 보간하기 위해 파스칼의 삼각수에 기초를 둔 같은 차수의 고차다항식이 사용되는 이유로 수정 Z/Z 오차평가는 종래의 방법과 다소 차이를 보여준다. 가우스 적분점에서의 응력을 최적화하기 위해 필요한 다항식으로 표현되는 응력함수를 얻기 위해 최소제곱법이 사용되었다. 고정된 요소망에 거의 최적의 형상함수 차수의 분배를 찾기 위한 전략이 논의되었는데, 허용되는 정확도를 얻을 수 있을 때까지 각 요소마다 형상함수의 차수를 불균등하게 증가시키는 방법으로, 소위 최적의 선택적 p-분배를 자동으로 결정하도록 되어있다. 위의 사항들을 L-형 평판 해석에 적용한 결과, 적응적 p-체눈설계 단계가 진행됨에 따라 자유도의 증가에 따라 오차량은 급격히 감소되는 것을 알 수 있었고, 제안된 오차 지시자에 의한 적응적 p-체눈 세분화는 최적 p-분배 진행방향에 근접하는 것을 볼 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.433-433
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• 2021

본 연구는 개수로 흐름에서 조류발전단지의 터빈 최적 배열의 거시적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 천수방정식을 통해 직사각형 개수로의 흐름장을 해석하였고, 상류와 하류단에 대해 각각 유입경계조건(inlet boundary condition)과 Flather 형식의 개방경계조건(open boundary condition)을 부여하여 일정 유량으로 흐르는 개수로 흐름을 구현하였다. 더불어, Strickler의 법칙을 확장한 반력공식을 연계하여, 개수로 흐름에 대한 조류 터빈의 영향을 반영하였다. 주어진 상류의 흐름 조건에 대해 조류발전량을 최대로 하는 최적 배열을 구하기 위해 터빈 반력모형을 연계한 천수방정식, 터빈간 최소간격, 그리고 발전단지영역을 제한조건으로 하는 발전량 최대화 문제를 구성하였다. 여기서 조류 터빈의 위치를 나타내는 벡터를 설계변수로 두었는데, 설계되는 터빈의 수가 증가함에 따라 최적화 문제의 계산량이 증가하지 않도록 수반법(adjoint method)을 경사도기반법(gradient-based method)에 연계한 방법이 이용되었다. 다수의 터빈초기배치로 상당한 수치실험이 수행되었고, 발전량 최대화를 이루도록 최적화된 터빈의 배치들이 큰 규모에서 고유한 형상으로 수렴함을 확인하였다. 이러한 특성은 발전단지의 너비와 터빈의 최소간격의 함수로 정의된 무차원수 E를 바탕으로 설명되었다. 구체적으로, E가 1보다 작을 때에는 선형배열이 최적배열로 나타났고, E가 1을 넘어 점차 커짐에 따라 하류에 오목한 형상을 보이다가 V-형태로 발전하는 양상을 보였다. 또한, 어느 임계 수 이상의 터빈이 배치되는 경우 일열 배열을 유지하지 못하고 이열 배열로 분리됨이 관찰되었다.

• 전산구조공학
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• 제3권1호
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• pp.83-95
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• 1990

주로 경험에 의존하여 최선의 상태를 구하는 설계방식에 반하여 수학적인 해석방법을 사용하여 체계적으로 최상의 결과를 얻고자하는 것이 최적설계이다. 이때 상태의 해석방법 뿐아니라 비선형의 설계함수의 최적화에 관한 기법 연구가 요구된다. 해석적인 비선형 최적화의 기법중 공학설계에 사용할 수 있는 수렴속도가 빠르며, 사용하기에 편리하다고 알려진 반복 이차 계획법(Recursive Quadratic Programming Method)의 매개변수들의 역할을 살피고 이들의 변화에 따른 수치성능을 비교 분석하여 계산효율이 개선된 수치적 알고리즘을 제시하였다. 설계함수들의 일차 미분정보를 이용한 근사 이차 미분정보에 의하여 최적해의 접근속도가 빠른 RQP 알고리즘의 평가를 위하여 구조물의 무게를 최소화하면서 유한요소의 응력, 변위, 최소고유진동수등의 제한조건을 만족하는 주어진 형상의 최적단면을 가지는 구조물도 설계하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권6호통권58호
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• pp.204-211
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• 2009

본 연구에서는 RC 중공슬래브 교량의 내하력을 향상시키기 위해 외부 프리스트레싱을 이용한 보강방법을 제시하였다. 효과적인 보강을 위해 Queen-post 형식과 King-post 형식이 고려되었으며, 축차무제 약 최소화 기법(SUMT)를 이용하여 목표 내하율을 달성하기 위한 최적의 형상과 긴장력을 구하였다. 최적보강을 위한 목적함수는 재료비용을 무차원화한 비용함수로 구성하였으며, 제약조건은 시방서 규정과 내하율을 고려하여 형성하였다. RC 중공슬래브 교량의 보강을 실행한 후 그 결과를 분석하여 제안된 방법의 타당성을 제시하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.77-85
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• 2012

막 구조물은 연성의 막에 초기 장력을 주고 외관의 강성을 늘림으로써 외부하중에 안정된 형태를 유지하는 구조물로 두께를 얇게 하여 대공간 구조에 많이 채택된다. 이러한 막 구조는 자유로운 곡선을 표현할 수 있는 특성이 있어, 구조적 형태의 선정은 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 넙스를 기저함수로 하는 비정형 곡면으로 형상을 표현하고, 최적의 곡면 형상 탐색을 위한 대변형 결과값 도출을 위해 기하학적 비선형을 고려한 유한요소해석법을 제안하였다. 또한, 형상 탐색 결과로 나타난 곡면의 형상 근사화의 최소화를 위해 유한 요소망으로 표현된 최종 형상을 다시 넙스로 구현하는 인터페이스 기법을 제안하여, 비정형 막 구조물의 최적 곡면을 표현하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권5호
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• pp.14-22
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• 2007

측면 표면 기울기가 변화하는 역 사다리꼴 핀이 2차원 해석적 방법을 사용하여 최적화된다. 핀 바닥 경계조건을 위해서, 내부유체로부터 내벽까지의 대류와 내벽부터 핀 바닥까지의 전도가 고려된다. 핀 끝 면으로부터의 열손실은 무시되지 않는다. 실제적인 핀 길이에서의 최대 열손실, 그 최대 열손실이 발생할 때의 최적의 효율, 핀 길이 그리고 핀 바닥 높이가 핀 내 외부의 대류특성계수의 함수로 나타내어진다. 결과 중 하나는 핀 바닥 높이에 대한 핀 끝 높이의 비가 커질수록 최적의 핀 형상은 두껍고 짧아지는 형상이 됨을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권11호
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• pp.899-908
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• 2007

본 연구에서는 고유함수 전개법을 이용하여 다양한 형태의 함몰지형 위를 통과하는 파랑의 반사율을 계산하였다. 기울기와 곡률이 변하는 지역에 고유함수 전개법을 적용하여 해석 시 필요한 적절한 구간의 수와 소멸파 성분의 개수를 제안하였다. 천해역 및 중간수심영역을 만족하는 조건에서 다양한 형태의 함몰지형에 대해 반사율을 계산하여 최적의 효율을 가지는 단면의 형상을 제시하였으며 최적 단면을 2열 및 3열로 배열하여 배열 간격에 따른 반사율을 계산하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권7호
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• pp.535-540
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• 2019

MDO(Multi-disciplinary Optimization)를 위한 서로 다른 모델 간의 결합은 계산 프레임 워크의 복잡성을 크게 증가시키는 동시에 CPU 시간과 메모리 사용을 증가시킨다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 POD(Proper Orthogonal Decomposition)와 RBF(Radial Basis Function)를 사용하여 복합 샌드위치 구조가 항공기 날개 스킨 재료로 사용될 때 복합재와 샌드위치 코어의 두께를 결정하는 최적화 문제의 해를 구했다. POD와 RBF를 사용하여 날개 형상과 하중 데이터에 대한 대리 모델을 만들었으며 대리 모델에 의해 얻어진 목적 함수 및 제약 함수 값을 사용하여 최적해를 구하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.13-18
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• 2004

이 논문은 최적설계 기법의 적용을 통하여 전진비행하는 조건에서 헬리콥터 로터를 구성하는 에어포일의 공력성능을 향상시키는 것에 목적을 가지고 있다. 전진비행하는 로터의 유동장을 모사하는 에어포일의 동적반응에 의한 공력성능은 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 계산되어진다. 최적설계 기법은 수리통계적인 방법에 기초하는 반응표면법과 적절한 목적함수와 제약조건의 조합을 통하여 최적점을 구해내는 유전 알고리즘으로 구성되어진다. 유동해석 방법과 설계기법의 통합을 바탕으로 공력성능이 향상된 에어포일의 형상을 구할 수 있었으며 통계학적인 방법에 기초하여 설계연구에 사용되어진 형상변수들이 공력성능에 영향을 미치는 정도를 파악할 수 있었다.