본 논문에서는 해양작업 상태의 하중조건을 고려한 부유식 원유생산 저장 하역장치에 설치된 라이져 보강구조의 강도설계에 관련하여 다양한 근사화 기법 기반 설계최적화 및 그 성능을 비교하고자 한다. 설계최적화 문제는 하중조건별 구조강도의 제한조건 하에서 중량을 최소화하여 설계변수인 구조 부재치수가 결정되도록 정식화된다. 비교 연구를 위해 사용된 근사화 기법은 반응표면법 기반 순차적 근사최적화(RBSAO), 크리깅 기반 순차적 근사최적화(KBSAO), 그리고 개선된 이동최소자승법(MLSM) 기반 근사최적화 기법인 CF-MLSM와 Post-MLSM이다. RBSAO와 KBSAO의 적용을 위하여 상용프로세스 통합 설계최적화(PIDO) 코드를 사용하였다. 본 연구에 적용한 MLSM 기반 근사최적화 기법들은 제한조건의 가용성을 보장할 수 있도록 새롭게 개발되었다. 다양한 근사화 모델 기반 설계최적화 기법에 의한 결과는 설계 해의 개선 및 수렴속도 등의 수치적 성능을 기준으로 실제 비근사 설계최적화 결과와 비교 검토하였다.
본 학술기사의 목적은 구조설계를 위한 강력하고도 유용한 도구로서의 최적화기법을 소개하는 것이고 현재의 기술현황을 보여주는 것이다. 최적화의 발전은 유한요소법과 컴퓨터기법 그리고 최적화알고리즘 및 소프트웨어의 동시적인 발전으로부터 이루어진다. 이렇게 됨으로써 사용자가 꼭 최적화 이론가가 될 필요성은 없어질 것이고 모든 공학자는 설계의 질과 생산성을 증진시키기 위해 최적화를 훌륭한 설계기술로서 이용할 수가 있게 될 것이다. 최적화를 위한 두가지 접근방안이 제안되었다. 하나는 최적화 과정중 직접적으로 사용되는 민감도 정보를 제공하기 위해 유한요소해석 프로그램을 수정하는 것이고, 다른 하나는 설계변수와 구조응답들로 구성된 목적함수, 제약조건으로된 최적화문제에 최적화기법을 연결하는 것이다. 가장 좋은 방법은 이 두 접근방법의 조합된 방법인 것 같지만 서로 모순된 것 같기 때문에 분명하지가 않다. 따라서 이 부분은 앞으로 주목을 받을 충분한 가치가 있는 내용이 될 것이다. 원료 부족에 대한 인식의 증대와 부존에너지자원의 빠른 고갈은 경량이면서 효율적이고 경제적인 구조물에 대한 욕구를 증폭시켰다. 따라서 오늘날의 유용하고, 거대한 계산능력을 고려한다면, 최적화기법을 사용하고자 하는 동기는 충분한 것이고 숙련된 공학설계자들에 의해 응용됨으로써 최적화는 경쟁적인 우위를 제공하는 강력한 도구가 될 수 있을 것이다.
본 연구는 컴포넌트의 효율적인 검색을 위하여 각 컴포넌트의 코드 정보를 분석하고, 카이제곱 검정 방법을 통하여 분석한 컴포넌트 정보인 term들을 최적화하였다. term의 최적화를 위한 시뮬레이션에서 전체 term 중 약 20%가 제거되었다. 또한 최적화된 term들을 이용하여 term-component 관계를 이용한 매칭, 비매칭 관계 계산을 통하여 term-term 사이의 유의어 매트릭스를 구성함으로써 시소러스를 구축하였다. 시소러스를 통한 검색 결과 최적화 이전의 검색결과와 성능이 비슷하게 나타나 본 연구의 시소러스 구축이 더 효율적임을 알 수 있었다.
본 연구는 실제 하중을 받는 강재 아치구조의 최적형상을 다루었다. 목적함수로는 아치의 중량을 취했으며, 제약조건으로는 단면력, 체적, 아치리브의 길이, 아치부채 단연적의 조합으로 구성된 웅력제약초건을 고려하였다. 형상최적화문제는 아치부재의 단면척이 설계변수의 항으로 형성되었으며, 첫단계로 구조해석의 정밀도가 최적 설계의 목적함수값에 미치는 영향을 분석하였다. 형상최적화 알고리즘은 Two-space System 으로 형성되었고, Space 1 에서는 Modified Newton-Raphson Method에 의한 단면최적화, Space 2 에서는 Powell Method 에 의한 형상최적화를 시도하여 형상최적화 알고리즘을 도출하였다. 본 연구에서 도출된 최적화 알고리즘을 이용하여 아치의 단면최적화와 최적 아치형상에 관한 연구가 수행되었다. 이 알고리즘에 의해 실제 조건하에서 아치의 최적 Span-Rise 비를 구할 수 있다.
본 논문은 Proxy Mobile IPv6 환경에서 모바일 노드의 통신이 경로 최적화 기법을 적용한 상태에서 다른 MAG로의 이동성을 보장하는 경로 최적화 기법에 대해 연구하였다. Proxy Mobile IPv6 환경에서 삼각 라우팅 문제를 해결하기 위해 경로 최적화를 수행할 때 빠른 처리 속도와 안정성을 가지는 방법을 이동성과 함께 보장하는 방법에 대해 연구하였다. 본 논문에서는 기존의 경로 최적화 기법 중 Liebsch의 기법과 Dutta의 기법들의 문제점인 높은 시그널링 비용이나 이중 소비가 발생하는 비효율적인 측면이 있다. 본 논문에서는 적은 시그널링 비용으로 Local Mobility Anchor와 Mobile Access Gateway로부터 메시지를 받을 경우 모바일 노드의 다른 MAG 간 이동성을 보장하는 경로 최적화 기법에 대해 연구하였다.
본 논문은 캐쉬 정보를 활용하여 Proxy Mobile IPv6 환경에서 삼각 라우팅 문제를 해결하기 위해 경로 최적화를 수행할 때 빠른 처리 속도와 안정성을 가지는 방법에 대해 연구하였다. 기존의 경로 최적화 방법 중 Liebsch의 방법은 모든 경우를 확인하기에 어떤 상황에서도 동일한 시그널링 코스트가 사용되지만 경로 최적화를 위한 프록시 바인딩의 시그널링 코스트가 많고, Dutta의 방법은 경로 최적화를 위한 프록시 바인딩의 시그널링 코스트는 효과적으로 감소시켰으나 Mobile Access Gateway 사이의 프록시 바인딩 과정이 없음으로 인하여 발생할 수 있는 문제점을 간과하였다. 본 논문에서는 시그널링 비용은 증가시키지 않으면서 Local Mobility Anchor와 Mobile Access Gateway로부터 메시지를 받을 경우 응답 메시지를 전송하여 신뢰성을 향상시킨 경로 최적화 방법을 캐쉬 정보를 활용하는 방안에 관하여 연구하였다.
방사선 방어의 최적화 수행에는 적용의 다양함 등을 고려할 때, 절차론이 반드시 필요하게 된다. 본 연구에서는 발전소 설계 단계에서의 최적화 절차론을 제시하고, 이를 피폭 저감대안의 선정 문제에 적용하였다. 의사결정 보조기법으로는 다기준 기법을 사용하였으며, 그 결과 대안의 우선순위를 결정하고, 최적화의 결과를 실제 적용하는 문제를 분석하였다. 이러한 최적화 절차론은 발전소 이외에 방사성 폐기물 관리나 방사선의 의학적 이용 둥의 분야에도 적용될 수 있다.
위성방열판은 내부의 부품유닛에서 발생하는 열을 외부우주로 방출하는 열전달경로를 확보하기 위해 적용되는 열제어방법 중 한 가지로서, 이것의 최적설계는 효율적인 위성 열설계의 한 방향이 될 수 있다. 본 연구는 위성 열제어 개발에서 활용하는 위성 열해석과 최적화알고리즘을 결합한 통합해석을 통하여 위성열모델 노드기반의 방열판설계최적화 접근방식을 제안하였다. 이 방법은 위성열해석과 최적화알고리즘의 해석소프트웨어의 종류에 상관없이 적용가능한 개념이며, 일반적인 위성열모델을 사용한 방열판설계의 개념을 그대로 유지하면서 최적화를 할 수 있기 때문에 위성설계에 실제적으로 사용할 수 있다. 또한, 두 해석소프트웨어를 결합하는 전체적인 해석구조와 본 방열판 설계 최적화문제에 대한 정식화를 제시하였다.
본 연구에서는 support vector regression (SVR) 및 매개변수 최적화 알고리즘을 이용한 하천수위 예측모델을 구축하고 이를 실제 유역에 적용하여 모델 효율성을 평가하였다. 여기서, SVR은 하천수위를 예측하기 위한 예측모델로서 채택되었으며, 커널함수 (Kernel function)로서는 radial basis function (RBF)을 선택하였다. 최적화 알고리즘은 SVR의 최적 매개변수 (C?, cost parameter or regularization parameter; ${\gamma}$, RBF parameter; ${\epsilon}$, insensitive loss function parameter)를 탐색하기 위하여 적용되었다. 매개변수 최적화 알고리즘으로는 grid search (GS), genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO), artificial bee colony (ABC) 알고리즘을 채택하였으며, 비교분석을 통해 최적화 알고리즘의 적용성을 평가하였다. 또한 SVR과 최적화 알고리즘을 결합한 모델 (SVR-GS, SVR-GA, SVR-PSO, SVR-ABC)은 기존에 수자원 분야에서 널리 적용되어온 신경망(Artificial neural network, ANN) 및 뉴로퍼지 (Adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS) 모델과 비교하였다. 그 결과, 모델 효율성 측면에서 SVR-GS, SVR-GA, SVR-PSO 및 SVR-ABC는 ANN보다 우수한 결과를 나타내었으며, ANFIS와는 비슷한 결과를 나타내었다. 또한 SVR-GA, SVR-PSO 및 SVR-ABC는 SVR-GS보다 상대적으로 우수한 결과를 나타내었으며, 모델 효율성 측면에서 SVR-PSO 및 SVR-ABC는 가장 우수한 모델 성능을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 적용한 매개변수 최적화 알고리즘은 SVR의 매개변수를 최적화하는데 효과적임을 확인할 수 있었다. SVR과 최적화 알고리즘을 이용한 하천수위 예측모델은 기존의 ANN 및 ANFIS 모델과 더불어 하천수위 예측을 위한 효과적인 도구로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
SIMULIA Tosca Structure를 이용한 열변형력 최적화는 개발 과정에서 터보차저를 한층 더 개선하는데 결정적인 역할을 합니다. 열변형력 최적화는 일단 민감도 연구를 통해 터보차저의 뚜렷한 상보적 효과를 파악하여 긍정적 영향을 활용하고 부정적 영향을 해소하는데 유용합니다. 그리고 나서 이와 같이 전역으로 최적화된 형상을 토대로 국부적 형상 최적화를 실시하여 개선의 여지가 남아 있는 부위를 세부적으로 개선할 수 있습니다. 이와 같이 더욱 효율적인 개발 과정을 통해 성능과 수명이 향상된 배기용 터보차저를 개발할 수 있습니다. 게다가 시뮬레이션 및 최적화 기술을 지속적으로 활용하면 시험과 초기 비용을 절약할 수 있습니다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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