• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.353-358
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• 2018

본 연구는 전기자동차 충전시스템에서 전력변환장치의 경량화를 위한 최적화 분석프로세스에 대한 내용을 서술하였다. 최적화 설계는 재료 물성치에 대한 설계민감도와 수학적 최적화를 결합하여 주어진 재료량 제한조건 하에 최적의 재료분포를 찾는 설계기법으로 위상의 고정화, 자유도가 묶이는 문제 등을 해결할 수 있는 위상 최적화방법을 사용하였으며, 위상 최적화 방법 중 비교적 수식화가 간단하고 수렴성이 좋은 SIMP법(solid isotropic material with penalization)에 의해 경량화 설계를 수행하였다. 경량화 설계는 3단계의 절차로 구성하였으며, 첫 번째 단계로 전력변환장치의 기본 설계에 대한 유한요소모델을 구성하고, 하중에 대한 정적해석을 수행하였다. 두 번째 단계로 정적해석 결과에 대해 등방성 재료의 강성계수를 적용한 밀도법을 이용하여 위상 최적화를 수행하여 경량화를 위한 최적 형상을 도출하였다. 세 번째 단계로 최적 형상에 대해 차량 탑재 부품의 충격시험기준에 만족하는 반정현파 펄스형태 충격하중을 인가하여 충격해석을 수행하였다. 위상 최적화단계에서 사용 환경조건으로 설계영역 정의는 마운팅 브래킷 영역으로 제한하였으며, 마운팅 브래킷의 설계 최적화를 통해 최종적으로 기본설계대비 20%이상의 경량화가 가능한 설계기술을 확보하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.141-148
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• 1999

변위 근거 유한요소해석을 사용하는 대부분의 위상 최적화 기법은 요소의 안정성 부족으로 인하여 체스판 무늬가 주기적 형태로 반복하여 설계영역 내부에 나타난다. 본 연구에서는 선형요소를 이용하면서 최적화 알고리즘의 안정성에 영향을 주지 않고 간단하게 모든 최적화 알고리즘에 이용 가능한 체스판무늬 형성 방지책을 개발하였다. 본 연구의 체스판무늬 형성 방치책에서는 먼저 각 선형요소를 구성하는 절점들의 부치분율을 설계변수로 선정하고, 요소내부의 부피분율을 설계변수로 표현하기 위한 선형 보간함수로 선형요소들의 형상함수를 선정하였다. 그리고, 설계변수와 등가 재료상수와의 상관 관계식은 평균장 근사이론을 이용하여 균질화된 재료에 벌칙인자가 도입된 관계식을 이용하였다. 또한, 본 연구에서는 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 위상 최적화문제를 해석하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권3호
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• pp.48-51
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• 1992

이 글에서 설계변수가 유한개이고 목적함수 및 제약함수가 설계변수의 비선형 함수로 표시되는 최적화 문제를 기술하고, 그 해법을 개념적으로 고찰하며 마지막으로 구조최적설계 문제의 특성과 최적화 과정을 살펴보기로 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.33-40
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• 1989

철근 콘크리트 뼈대구조는 설계변수가 많고, 목적함수의 제약조건이 복잡하여 주로 반복적인 재해석에 의하여 최적해에 접근하는 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 다단계분할(multilevel decomposition)에 의하여 최적화 문제를 형성하여 재해석과정을 줄이고 효과적으로 설계변수를 취할 수 있도록 하였다. 최적화의 단계는 첫째 단계에서 비선형거동에 의한 재분배모멘트의 설계공간을 계산하여 설계모멘트에 대한 제약조건식을 형성하고, 둘째 단계에서는 재분배 모멘트를 최적화하였으며, 셋째 단계에서는 설계단면을 최적화하였다. 이때 재분배 모멘트의 최적화에 따른 첫째 단계의 모멘트의 설계공간의 변화는 부재력 변화량 추정(force approximation technique)에 의하여 수정하도록 하며, 변수를 단계별로 줄여 수렴을 가속화시킬 수 있도록 하였다. 최적화 문제의 목적함수로는 경비함수를 취하였으며 영국 CP110의 한계상태설계법을 이용하여 부재의 응력제약조건식을 유도하고, 설계예를 통하여 본 연구의 타당성과 효율성을 구명하였다.

• 항공우주기술
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• 제9권1호
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• pp.78-83
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• 2010

본 연구에서는 높은 양력을 얻기 위하여 플랩 형상 최적 설계를 시도하였다. 플랩 형태는 플랩 중에서 가장 효율이 좋은 파울러 플랩(fowler flap)이다. 플랩 설계는 최적화 기법을 활용하여 진행하였고 최적화의 초기 형상은 general aviation airfoil과 Wentz 등이 개발한 플랩이다. 최적화 방법으로는 반응면 기법 (Response Surface Method)이 사용되었으며, Hicks-Henne 형상함수가 사용되었고, GA(W)-1 익형과 fowler flap이 조합된 형상의 유동장에 대하여 Navier-Stokes 해석을 수행하였다. 상용 최적화 프로그램인 Visual-Doc, 격자 생성 프로그램인 Gambit/Tgrid, 그리고 유동해석에는 Fluent를 이용하였다. 플랩의 윗면 형상과 gap에 대한 최적화를 수행하여 착륙조건에서의 양력이 증가하였다. 초기 형상과 최적화된 형상의 공력특성 변화를 관찰하기 위하여 항우연의 1m 풍동에서 시험을 수행하였다. 최적화된 형상은 대체로 예측치와 비슷한 경향을 보이나, 이른 실속이 관찰되었다. 또한, 날개와 플랩 간의 간격을 설계치보다 좁혀 줌으로써 양력특성이 향상됨을 알 수 있었는데, 이는 설계시 사용된 난류 모델의 영향이라 판단된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.788-789
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• 2015

본 논문에서는 사이클로트론 전자석의 설계과정을 체계화하고, 자기장 최적화 과정을 순차적 근사화 기법을 이용하여 설계를 진행하였다. 설계하는 전자석은 방사성동위원소생산을 목적으로하는 PET(Positron Emission Tomography) 사이클로트론 이며, 크기를 줄이고 동위원소의 효율적인 생산을 위해 에너지대역은 10MeV로 선정하였다. 설계과정은 실험계획법 중 하나인 LHS(Latin Hypercube Sampling) 기법을 통해 샘플 데이터를 구성하고, 이를 바탕으로 크리깅을 이용해 근사모델을 구성한다. 근사 모델과 진화 알고리즘을 이용해 목적에 맞는 최적의 형상을 찾을 수 있다. 이러한 과정을 반복함으로써 점진적으로 목적에 부합하는 형상을 찾을 수 있다. 각각의 형상의 성능을 판단하는 목적함수를 단계별로 규칙을 정함으로써 결과의 신뢰도를 높인다. 이로써 시간적 효율을 증대시키고 전문지식이 부족한 설계자도 고성능의 형상을 얻을 수 있다. 최적화과정은 STEP1과 STEP2로 나누어 진행되며, STEP1에서는 초기사이클로트론 전자석을 설계하고, 자기장 최적화를 진행한다. STEP2에서는 빔 시뮬레이션 및 분석을 통하여 최적화를 진행하고, 최종적으로 전자석모델을 완성한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.122-129
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• 2002

우주 구조물인 하나콤 위성본체 플래폼의 구조최적화를 수행하였다. 하나콤 위성 플래폼의 최적설계에는 다양한 우주 환경 하에서 고려하기 어려운 제한 조건들이 고려된다. 이러한 제한 조건들을 고려하기 위해서 최적화 기법인 변형 유용 방향 탐색법과 유전자 알고리즘을 유한 유소 해석 기법을 사용하는 MSC/NASTRAN과 병행하여 최적화를 수행하였다. 하나콤 위성 플래폼의 최적화는 정적해석과 동해석을 통하여 베어링 응력과 고유 진동수에 대한 제한조건을 사용하여 수행하였다. 본 연구의 수행 결과 국부 최적화 기법인 변형 유용 방향 탐색법이 전역 최적화 기법인 유전자 알고리즘에 의한 최적화 보다 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 두 기법의 최적화 모두 응력 보다는 고유 진동수에 의한 제한 조건이 최적화에 더 큰 영향을 준다는 사실을 알게 되었다. 하나콤 위성 플래폼의 최적화를 통해서 주어진 환경에 더 적합하고 안정성 있는 플래폼의 구조최적설계를 할 수 있었다.

• 소음진동
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• 제3권1호
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• pp.22-27
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• 1993

이제까지 저진동 차체 설계에 관한 해석 및 설계기술에 대한 동향을 간략히 살펴보았다. 앞에서도 밝혔듯이 최근들어 차동차의 차체를 최적화 설계기법을 이용 하여 수많은 경우의 수에 대한 설계개선을 시도하는 것이 현실적으로 가능해졌다. 이와같은 최적화기법을 사용하여 설계과정이 전산화된다면 시험을 통해서만 가능하던 일련의 설계과정을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 해결함으로써 설계에 소요되는 시간 을 파격적으로 단축시키고 아울러 더 좋은 설계를 만들어 낼 기회를 그만큼 더 증대 시킬 것이다. 요즈음 선진국의 자동차업계에서는 초기 차체 설계과정의 속도가 더 빨라지고 설계에 소요되는 시간은 줄어드는 경향이 있다. 그러나 자동차 설계가 점점 더 복잡하여져서 엔지니어가 설계를 최적화하기 위헤서는 어떤 단계가 필요한지를 알기가 점점 더 어려워지고 있다. 이제는 설계를 평가하는데 걸리는 시간보다는 설계 과정을 통제 및 관리하여 그 설계를 어떻게 잘 개선할 수 있는가 하는 것이 엔지니어 의 능력을 평가하는 데 더 중요한 기준이 될 것이다. 여기에서는 언급되지 않았지만 최근 들어와서 플라스틱, 알루미늄, 복합재 등 여러가지의 신소재들을 차체의 재료 로 사용하기 위한 연구가 활발히 검토되고 있거나 이미 실용화 단계에 와 있는 것도 있다. 이러한 신소재를 사용하여 저진동 차체를 설계하기 위해서는 새로운 제작 및 가공기술의 개발이 선행되어야 함은 물론이고 앞에서 서술한 해석 및 설계기술이 뒷받침 되어야 한다는 것은 두 말할 나위가 없겠다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권8호
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• pp.695-702
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• 2012

본 연구에서는 개념설계 단계에서의 해석 결과의 정확도를 높이기 위한 다정밀도 해석과 모든 분야의 요구도를 만족하기 위한 다분야통합 설계 최적화 기법을 적용하였다. 무인항공기의 해석을 위하여 경험식 기반의 저정밀도 해석도구들이 초기 사이징, 공력, 추진, 임무, 중량, 성능, 안정성 도구들로 모듈화되어 개발 및 검증되었다. 개발된 해석도구를 이용하여 설계통합 프로그램을 구성하고, 설계의 정확도를 증가시키기 위하여 다정밀도 해석에 와류 격자법을 이용하였다. 다분야통합 설계 최적화를 위하여 MDF 기법이 적용되었다. 또한 최적화 도구로는 구배기반 최적화 기법을 적용하였다. 제시한 방법의 타당성을 밝히기 위하여, 저정밀도 해석만을 적용한 방법과 다정밀도 해석을 적용한 두 가지 방법의 최적화 결과를 비교하여 본 연구에서 제안된 다정밀도 해석이 개념설계 단계에서 적용 가능함을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제32권4호
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• pp.317-328
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• 2013

본 논문은 수중함에 부착되는 소나(sonar)에서 소음차단을 위하여 일반적으로 사용되는 다층구조의 설계 최적화를 수행하였다. 설계 목표로서는 자함 자체 기계가진 진동으로 인하여 음향센서에 유기되는 음압이 낮도록, 그리고 외부 표적 함정으로부터 방사되어오는 음에 기인한 소나의 수신 음압이 운용주파수 대역에서 높고 고른 음압을 갖도록 하는 두 가지 상반된 설계 목표를 고려하였다. 설계 변수로서는 다층구조 각층의 재료 물성치 선택에 따른 이산변수와 각 층의 두께 변수인 연속변수를 함께 고려하여, 각 변수의 최적화 과정에 따른 영향도를 분석 하였고, 최적화 방법으로서는 진화알고리즘을 적용하였다. 또한 최적화 과정으로서는 두 가지 목표를 각각 고려하는 경우와 동시에 두 가지 복합적인 목표를 고려하는 경우에 대한 설계 최적화를 수행하여, 각 경우에 대한 설계 목표치의 최대화 정도를 분석하였다.