계산과학공학 소프트웨어 플랫폼인 EDISON( EDucation-research Integration through Simulation On the Net )은 클라우드 컴퓨팅 기반 웹서비스로서, 해석 소프트웨어를 이용한 웹 기반 시뮬레이션 서비스이다. EDISON에서는 사용자의 로컬 자원으로는 해석이 어렵거나 불가능한 계산과학공학 해석 문제를 웹 서비스를 통해 사용자에게 제공하며 미리 구축되어 있는 인프라 및 다양한 계산 노드를 통해 사용자에게 해석 결과를 제공한다. 그 결과로 사용자의 디바이스, 운영체제에 관계 없이 EDISON에 접근하여 계산과학 공학 해석 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 웹 포털 환경에서 시뮬레이션 실행 환경을 제공한다. 본 연구의 목적은 현재 사용자에게 제공되고 있는 계산과학 공학 시뮬레이션 및 해석 결과 분석 플랫폼인 EDSION 시스템에 통합적인 유저 인터페이스를 제공하기 위한 워크벤치 기반 실시간 동적 서비스 설계 및 구축에 있다. 또한 로컬에서 사용하는 계산과학공학 시뮬레이션 소프트웨어 환경과 유사한 사용자 유저 인터페이스를 가지며 다양한 해석기와 전처리기, 해석 시뮬레이션 소프트웨어 등의 동적인 웹 환경을 구성할 수 있는 워크벤치 기반 사용자 시뮬레이션 서비스 환경 구성에 대해 고안하였다. 이러한 웹 서비스를 제공하기 위해 사용자에게 필요한 서비스를 포틀릿 단위로 구성하였으며, 그 결과로 워크벤치를 이용한 시뮬레이션 서비스를 구축하였다.
일반적인 결합불균일선로에 대한 이론을 적용하여 결합삼각함수선로(CTTL)의 특성을 연구하였다. 우선 CTTL의 4-Port 전달메이트릭스 퍼래미터를 유도한 다음 이것을 사용하여 CTTL을 이용한 전역통과회로와 방향통합전압을 해석하였다. 선로에 연한 결합계수의 변화에 따라서 전역통도관로의 위상특성과 방향성결합기의 결합전압의 크기의 변화를 상세하게 연구하였다. 최후로 CTTL를 사용한 광대역 90° 차동위상추이기와 고역통과 방향성통합기의 설계예를 들고 그 실현방법을 고찰하였다. Characteristics of coupled trigonometric transmission lines (CTTL) are studies based on the theory of general coupled nonuniform transmission lines. First, the 4-port transmission matrix parameters of networks and directional couplers using CTTL. The phase slrift characteristic of the all-pass networks and the magnitude characteristic of the directional couplers are studied in detail for various coupling and a high-pass small ripple directional coupler using CTTL are given and their physical realization is considered.
전력계통 컨트롤센터에서 사용되는 SCADA/EMS 응용프로그램은, 전력계통의 해석을 위해 특정한 포맷의 입력데이터 파일을 사용하는 일반적인 오프라인 응용프로그램과는 달리, 물리적 특성이 통합된 전력계통 데이터베이스 기반위에서 수행된다. 응용프로그램들은 데이터베이스를 통해 필요한 데이터를 상호 교환하며, 개별 응용프로그램은 데이터베이스와 연동하는 사용자화면을 통해 컨트롤센터의 운전원과 상호작용을 하게 된다. 따라서 전력계통 데이터베이스 기반위에서 수행되는 EMS용 응용프로그램을 개발하기 위해서는 먼저 프로그램 고유의 기능적인 측면은 물론 운전원을 포함한 여러 사용자를 위한 프로그램 운용적인 측면의 요소까지 종합 분석하여 필요한 기능과 화면 그리고 그에 따른 데이터를 도출해야 한다. 도출된 기능 및 화면설계안에 따라 개발된 프로그램과 사용자화면은 모든 입출력 데이터들이 반영된 데이터베이스와의 인터페이스를 통해 통합 EMS용 응용프로그램으로서의 형태를 갖추게 된다. 최종적으로 응용프로그램은 사전에 준비된 시험절차에 따라 검증(프로그램의 정확성, 신속성 그리고 신뢰성을 평가)과정을 수행한다. 본 논문은 전력IT 국가전략과제로 개발 진행 중인 한국형 EMS(K-EMS) 응용프로그램의 개발 프로세스와 각 프로세스에서의 고려사항들을 소개함으로써, 한국형 EMS를 위한 응용프로그램의 추가 개발 혹은 전력계통 데이터베이스 구축과 이를 활용한 응용프로그램의 개발을 위한 방법론을 제안하고자 한다.
This paper proposes the 3D modeling and simulation technique for predicting the integrated performance of combat vehicle. To consider the practical driving and firing condition of a combat vehicle, the full vehicle model, which can define the six degrees-of-freedom of vehicle motion and various firing angles, is developed. The critical design parameters such as the stiffness and damping coefficient of suspension system are applied to construct the analysis model of vehicle. A simple ballistic model, which incorporates the empirical interior ballistic model and the point mass trajectory model, is built to estimate the firing range and the firing recoil force. To predict the integrated performance and analyze the effect of system parameters, MATLAB/SIM-ULINK model of a combat vehicle for performing the real time simulation is also developed. Several simulation tests incorporating the road bump and the firing recoil force are presented to confirm the effectiveness of the proposed vehicle model.
본 논문은 LED 램프를 사무소 건물에 효과적으로 사용하기 위하여 새로운 통합적 에너지 시뮬레이션을 수행한 연구 결과이다. 일반적으로 LED 램프는 다른 램프에 비하여 에너지 절감효과가 매우 우수하지만 현재 형광램프보다 낮은 광속과 좁은 광분포 등 아직 사무소 건물에 적용하기는 다각적인 검토가 필요하다. 연구결과 냉난방에너지가 20[%] 증가하고 현재 형광등을 대체하기 위해서는 90[lm/$m^2$] 이상으로 설계해야 한다. 따라서 LED램프를 사무소 건물에 적용하기 위해서 광에너지, 냉난방에 미치는 영향 및 사무실환경에 미치는 광분포를 통합적으로 해석하였으며 앞으로 이 결과는 LED 램프를 통한 효과적인 에너지절약 환경을 구축하는 데 중요한 자료를 제공할 것으로 확신한다.
클리닝 블레이드는 레이저 프린터 토너 카트리지에 장착된 감광드럼 표면의 잔류 토너를 제거하는 우레탄 재질의 고무부품이다. 기존에는 고무 블레이드의 클리닝 성능과 수명에 대한 다양한 연구들이 수행되었으나, 본 연구에서는 클리닝 성능과 부품간의 간섭에 대한 구속조건들을 모두 만족하면서 클리닝 블레이드에 발생하는 최대응력을 최소화 하는 클리닝 블레이드의 형상최적설계를 수행하였다. 상용 PIDO 툴인 PIAnO 를 이용하여 클리닝 블레이드의 구조해석절차를 통합하고 자동화하였으며, 최적설계를 위해 PIAnO 에서 제공하는 실험계획법과 근사화기법, 최적화 알고리즘을 사용하였다. 최적설계 결과, 초기 모델 대비 최대응력을 32.6% 감소 시킬 수 있는 최적의 설계안을 도출하였으며, 이를 통해 본 연구에서 수행한 최적설계 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.
쿼드틸트 무인기에 적용되는 프롭로터 블레이드 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계 프로세스 통합은 ModelCenter(R) 프로그램을 이용하였으며, 최적설계 과정에서 성능해석은 CAMRAD-II를 사용하였다. 목적함수는 제자리비행 및 전진비행 모드에서 성능효율 최대화로 설정하였으며, 제한조건은 소요 동력 및 피치로드 하중 값이 기본 형상 값보다 작게 되도록 설정하였다. 설계변수로는 블레이드 루트 코드길이, 테이퍼비, 비틀림 각의 기울기 및 각도, 하반각, 끝단 형상 생성을 위한 파라볼릭 계수, 하반각과 끝단형상이 적용되는 블레이드 스팬위치, 블레이드 단면을 구성하는 익형의 위치로 구성하였다. 최적 설계 결과 기준 형상 대비 제자리비행 효율은 1.6%, 전진 비행 효율은 13.6% 향상된 프롭로터 블레이드 형상을 도출할 수 있었으며, 피치로드 하중은 약 30% 감소하였다.
국내 폐광산은 다양한 형태의 침하를 발생시키고 있으며 이러한 침하의 예측 및 위험도의 평가는 대단히 어려운 실정이다. 기존 수치해석을 활용한 침하 예측 및 위험도 평가 연구에서는 지질구조와 지반조건에 대해 통합 물성을 적용하고 채굴적 주변 소성영역을 해석하는데 그치고 있다. 또한 입력정보를 확보하는데 있어 제한된 자료밖에 파악할 수 없는 현실적인 한계점이 존재하며 이는 곧 수치해석 결과의 신뢰성 저하로 연결된다. 본 연구에서는 실제 침하가 발생한 폐광산을 대상으로 현장 지질구조 및 지반정보를 적용하여 2차원 모델링을 수행하였다. 또한 지반물성을 수정하여 해석결과와 실제 침하지 정보(규모, 위치)의 차이가 최소가 되도록 수치해석을 반복하여 해석모델을 보정하였다. 이러한 보정에 있어 최적화 기법을 적용하여 자동화하였으며 다수의 지반물성을 나누어 고려하는 단계적 최적설계 기법을 개발하였다.
본 연구에서는 회전익기 통합해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 동축 동회전 로터(적층 로터)의 모델링과 제자리 비행 성능해석을 수행하였다. 본 연구는 주요 설계 변수인 방위각 위상차와 상/하단 로터 사이의 간격을 적절히 고려하여 동축 동회전 로터를 모델링하였으며, 기존 동축 반전 로터의 상단 로터의 토크 값을 동축 동회전 로터의 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법 및 동축 반전 로터의 전체 추력 값을 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법에서 제자리 비행 성능해석을 각각 수행하였다. 토크 트림 기법을 이용하였을 시 전체 로터의 추력은 -10°의 방위각 위상차에서 1.84% 최대화되었고, 추력 트림 기법을 적용하였을 때에는 전체 로터의 동력은 20°의 방위각 위상차에서 4.53%만큼 최소화되었다. 본 연구를 통하여 전기동력 수직 이착륙기에서 활용될 수 있는 동축 동회전 로터의 제자리 비행 성능이 방위각 위상차의 값에 따라 변화될 수 있음을 확인하였다.
이 연구의 목적은 지구과학 탐구에서 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 탐색하는 것이다. 이를 위해 과학 탐구 기능 발달과정 관련 문헌의 조사를 통해 '탐구 설계', '자료 수집', '자료 해석', 그리고 '결론 도출'을 발달 변인으로 설정하고, 각각에 대한 가설적 학습발달과정(HLP)을 4개 수준으로 개발하였다. 또한, 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 조사하기 위한 도구로 3가지 지구과학 탐구 과제를 개발하였는데, 이들은 학생들이 주어진 문제 인식에서 출발하여 결론 도출에 이르기까지의 통합 탐구 기능을 포함하는 가설-연역적 탐구이다. 중학생, 고등학생, 대학생 총 126명을 대상으로 각각 개발된 지구과학 탐구 과제를 수행하게 한 후 HLP를 토대로 개별 학생들의 통합 탐구 기능을 요소별로 평가하였다. 또한, 학생들의 평가 자료를 Rasch 모델에 적용하여 HLP에 대한 타당화 과정을 거쳤다. 마지막으로, 분석 결과를 근거로 HLP를 수정 보완하여 경험적 학습발달과정을 개발하였다. 이 연구는 학생들의 통합 탐구 기능의 발달에 영향을 주는 요인들을 규명함으로써 지구과학 탐구 수업에서 학생들의 통합 탐구 기능을 효과적으로 향상시키기 위한 스캐폴딩 방안을 찾는데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 지구과학 탐구 수업에 대한 교사들의 PCK를 향상시키는데 필요한 시사점을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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