• 국제학술발표논문집
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• The 9th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.408-417
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• 2022

Although traditionally perceived as being a visualization and asset management resource, the relatively rapid rate of improvement of computing power, coupled with the proliferation of cloud and edge computing and the IoT has seen the expanded functionality of modern Digital Twins (DTs). These technologies, when applied to buildings, are now providing users with the ability to analyse and predict their energy consumption, implement building controls and identify faults quickly and efficiently, while preserving acceptable comfort and well-being levels. Furthermore, when these building DTs are linked together to form a community DT, entirely new and novel energy management techniques, such as demand side management, demand response, flexibility and local energy markets can be unlocked and analysed in detail, creating circularity in the economy and making ordinary building occupants active participants in the energy market. Through the EU Horizon 2020 funded TwinERGY project, three different levels of DT (consumer - building - community) are being created to support the creation of local energy markets while optimising building performance for real-time occupant preferences and requirements for their building and community. The aim of this research work is to demonstrate the development of this new, interrelated, multi-level DT that can be used as a decision-making tool, helping to determine optimal scenarios simultaneously at consumer, building and community level, while enhancing and successfully supporting the community's management plan implementation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.672-682
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• 2020

최근 다양한 산업/제조 현장에서 운영 효율화를 위한 디지털 트윈(digital twin) 기술 연구가 활발하게 수행 중이고, 화석 연료의 점진적 고갈과 환경오염 문제는 파력발전소와 같은 신재생/친환경 발전방식을 요구한다. 하지만, 파도의 에너지에 의해서 전기를 생산하는 파력발전에서 변동성이 높은 파도에너지에 의해서 발전량과 고장 등의 운영효율화 요소가 밀접하게 관련되어 있어 이들 사이의 관계를 이해하고 예측하는 것이 매우 중요하다. 따라서 첫 번째로 파고 데이터, 진동수주(OWC: Oscillating Water Column, 이하 OWC) 챔버의 센서 데이터 등과 같은 변동성이 높은 데이터 간에 의미 있는 상관관계 도출이 필요하다. 두 번째로 도출된 상관관계를 기반으로 추출된 데이터로 예측 상황을 학습함으로써 원하는 정보를 예측할 수 있는 방법론 연구가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 파력발전 시스템의 디지털 트윈으로 스마트 운용 및 유지보수가 가능하도록 실제 파력발전소의 IoT 센서 데이터를 이용하여 OWC의 압력 예측을 위해 머신러닝 프레임워크를 활용한 워크플로우 기반의 학습모델을 설계하고, 검증 및 평가 데이터셋을 통한 압력 예측분석의 유효성을 확인한다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제8권12호
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• pp.491-498
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• 2019

디지털 트윈은 현실 세계의 물리적인 사물을 컴퓨터상에 동일하게 가상화시키는 기술로써, IoT을 통해 센서 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 활용하여 물리적인 사물과 가상 사물을 양방향으로 연결을 할 수 있게 한다. 디지털 트윈 기술은 가상 모델의 시뮬레이션을 통해 동작을 조정하고 환경변화에 대한 대응을 미리 실험하여 위험성을 최소화할 수 있는 장점을 지닌다. 최근 인공지능이나 기계학습에 관련된 기술들이 주목받기 시작하면서, 물리적인 사물의 동작을 가상화하여 가상 모델을 관찰하고 다양한 시나리오를 적용하려는 시도가 증가하고 있다. 특히, 인더스트리 4.0에서 공장자동화의 핵심인 협력 로봇의 디지털 트윈을 구축하기 위해서는 로봇의 동작을 인지하는 과정이 필수적으로 요구된다. 로봇의 동작을 인지하기 위한 모델링 기반의 연구에 비해 센서 데이터 기반으로 동작을 예측하는 연구는 미비한 상황이다. 따라서 본 논문에서는 로봇의 동작을 인지하기 위해 가정용 협력 로봇에서 전류 및 관성 센서 데이터를 수집하기 위한 실험 환경을 구축하고, 수집한 센서 데이터를 기반으로 한 동작 예측 모델을 제안하고자 한다. 제안하는 방식은 조인트 위치 기반으로 로봇의 동작 명령어를 9가지로 분류하고 전류와 관성 센서값을 사용하여 학습을 통해 예측하는 방식이다. 이때, 학습에 사용되는 데이터는 협력 로봇이 동작 명령어의 입력 파라미터에 마진을 가지고 작동할 때 수집되는 센서값이다. 이를 통해, 동일한 경로를 따라 이동하는 9가지 동작뿐만 아니라 각 동작과 비슷한 경로를 따라 이동하는 동작에 대해서도 예측하는 모델을 구축하였다. SVM을 이용하여 학습한 결과, 모델의 성능은 평균적으로 정확도, 정밀도, 및 재현율이 모두 97%로 평가되었다.

• 한국전자거래학회지
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• 제25권4호
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• pp.143-154
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• 2020

가공 시스템의 지능화 및 자율화 추세가 확대되면서, CNC 공작기계의 자동화된 오퍼레이션을 위한 머신 텐딩 시스템 도입이 산업 현장에서 활발히 진행되고 있다. 머신 텐딩 시스템을 구축함에 있어 CNC 공작기계와 로봇 간 인터페이스 구성 및 구성한 인터페이스에 대한 작업 설계 변경은 가장 중요한 프로세스이다. 하지만 이러한 중요도에도 불구하고 머신 텐딩 시스템은 많은 설정 문제가 있다. 새로운 CNC 공작기계나 로봇을 도입할 때마다 인터페이스에 맞추어 컨트롤러를 다시 제작하거나 재구성해야 하는 어려움이 있고, 추가적으로 머신 텐딩 시스템의 복잡한 구조로 인해 현장 작업자가 해당 시스템을 변경하는 부분에도 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 이기종의 CNC 머신과 산업용 로봇 간 인터페이스를 하나의 통합 시스템으로 구성하였다. 또한 손쉽게 작업 설계 변경을 하기 위해 디지털 트윈을 구현하여 현장 작업자는 간단하게 변경을 가능하게 하였다. 이 시스템을 구현하기 위하여 이기종 CNC 공작기계에 대한 표준화된 인터페이스를 제공하는 지능형 HMI 플랫폼과 다양한 로봇을 제어할 수 있는 응용 소프트웨어 개발 플랫폼인 ROS 플랫폼의 통합 개발 환경을 구축하였다. 또한 손쉬운 작업환경을 위해 게임 엔진인 Unity3D를 사용하여 시스템 모델링 후 웹 브라우저 환경에서 머신 텐딩 원격 제어 및 실시간 모니터링 프로그램을 개발하였다.

• 지적과 국토정보
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• 제52권1호
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• pp.69-80
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• 2022

드론사진측량은 일반적으로 상공에서 수직 또는 경사로 영상을 획득하므로 3차원 모델링을 위한 목적으로 촬영할 경우 건물의 지면부분에 대한 영상매칭과 점군데이터의 공간정확도가 불량하여 3D메쉬의 완성도가 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 드론영상과 지상에서 스마트폰 영상을 획득하여 각각의 공간정확도를 분석함은 물론 드론영상에 스마트폰영상을 조합하지 않았을 경우와 조합해석 했을 경우의 정확도 향상과 3D메쉬의 완성도를 평가하였다. 연구결과 드론사진측량의 수평(x,y)정확도는 1/200,000정도로 전통적인 사진측량 정확도와 유사하였다. 또한, 촬영방법에 따른 정확도는 사진맷수의 증가보다 대상물에 대한 촬영각도에 영향을 더 받는 것으로 분석되었다. 스마트폰영상 조합의 경우 정확도에 별다른 영향을 미치지 않았으나 3D메쉬의 완성도는 디지털트윈시티 기준을 만족하는 LoD3급의 3D메쉬를 얻을 수 있었다. 따라서, 드론영상과 지상에서 촬영한 스마트폰 또는 DSLR영상을 조합처리 함으로써 디지털트윈시티를 위한 3D모델 구축에 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.14-14
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• 2023

산업발전에 따른 인구증가, 기후위기에 따른 가뭄 및 물 부족심화, 그리고 수질오염 등은 2015년 제79차 UN총회의 물 안보측면에서 국제사회의 물 분야 위기관리를 위해 2030년을 지속가능한 발전 목표(Sustainable Development Goals)로 하였다. 또한, 현재 물 산업은 빠르게 성장하고 있으며, 2016년 세계경제포럼(World Economic Forum) 의장 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)부터 주창된 제4차 산업혁명로 인해 현재 물 산업의 패러다임 또한 급속히 변화하고 있다. 이는 컴퓨터를 기반으로 하는 CPS(Cyber Physical System) 및 DT(Digital Twin) 연계 분석방식의 혁신을 일컫는다. 2002년경에 DT의 기본개념이 제시되었고, 2006년경에는 Embedded System에서의 DT와 같은 개념으로 CPS의 용어가 등장했다. DT는 현실세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등을 S/W시스템의 가상공간에 동일하게 모사(Virtualization) 및 모의(Simulation)할 수 있도록 하고, 모의결과를 가상시스템으로 현실세계를 최적화 체계 구현 기술을 말한다. DT의 6가지 기능은 ① 실제 데이터(Live Data), ② 모사, ③ 분석정보(Analytics), ④ 모의, ⑤ 예측(Predictions), ⑥ 자동화(Automation) 이다. 또한, CPS는 대규모 센서 및 액추에이터(Actuator)를 가지는 물리적 요소와 이를 실시간으로 제어하는 컴퓨팅 요소가 결합된 복합시스템을 말한다. CPS는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있는 다양한 센서를 통해 환경인지 기능을 수행한다. 센서로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS의 6가지 구성요소는 ① 상호 운용성(Interoperability), ② 가상화(Virtualization), ③ 분산화(Decentralization), ④ 실시간(Real-time Capability), ⑤ 서비스 오리엔테이션(Service Orientation), ⑥ 모듈화(Modularity)이다. DT와 CPS는 본질적으로 같은 목적, 내용, 그리고 결과를 만들어내고자 하는 같은 종류의 기술이라고 할 수 있다. CPS 및 DT는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있으며, 토양-지하수 센서를 포함한 관측기술을 통해 환경인지 기능을 수행한다. 지하수 관측기술로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간 및 디지털 트윈 공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS 및 DT의 기본 요소들을 실현시키는 것은 양질의 데이터를 모니터링할 수 있는 정확하고 정밀한 1차원 연직 프로파일링 관측기술이며, 이를 토대로 한 수자원 관련 빅데이터의 증가, 빅데이터의 저장과 분석을 가능하게 하는 플랫폼의 개발이다. 본 연구는 CPS 및 DT 기반 토양수분-지하수 관측기술을 이용한 지표수-지하수 연계, 지하수 순환 및 관리, 정수 운영 및 진단프로그램 개발을 위한 토양수분-지하수 관측장치를 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈 시뮬레이터 시스템 개발 방향으로 제시하고자 한다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2006년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.44-44
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• 2006

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2023년 정기학술대회 논문집
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• pp.71-72
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• 2023

해양 디지털 트윈 구축을 위해서는 바다와 인접한 육상공간, 해상 및 해저 공간 등의 공간 정보와 시시각각 변하는 해양 환경 데이터, 그리고 해양 생태계 및 해양 자원 등 관련된 해양 데이터를 수집하고 이를 트윈에 적용하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 해양 디지털트윈 구축을 위해 필요한 해양 데이터의 국내 제공 현황을 정리하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제7권1호
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• pp.37-52
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• 1990

In this study, the characteristics of cooling and rolling during strip casting process is obtained in comparison with the experimental and analytical results. The prupose of this study is to effectively analyze the thermal and mechanical deformation of roller applying the results of the heat transfer and the pressure distribution to boundary conditions. And then the relation between strip thickness and roll deformation is shown. The second purpose is to obtain the proper condition of the continuous casting for stainless steel. The summary and conclusions can be made on the basis of the results obtained by the theories and experiments. a) The strip casting condition for the fine surface quality of tin-alloy as-cast material was obtained in accordance with the velocity of roll rotation and initial roll gap. b) The experimental condition that the dimension of the cast strip thickness coincide with that of the initial roll gap was according to the experimental result of continuous casting by twin-roll type. c) The thermoelastic finite element model to calculate the roll deformation is represented. Thermoelastic model prediction for the roll deformation are in good agreement with the experimental results considering the thermal expansion of the roll. d) The higher cooling rates were obtained by a twin-roller quenching technique. Also quenched microstructure of the rapidly solidified shell was verified. e) The magnitude of roll deformation due to the thermal expansion and roll separating force is quantit- atively represented in the analysis of continuous casting for stainless steel.

• 설비공학논문집
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• 제19권12호
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• pp.842-849
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• 2007

For a $CO_2$ two-stage twin rotary compressor used for heat pump water heater system, changes of $CO_2$ solubility in PAG oil were investigated along the gas passages from the first stage suction to final discharge. Only slight changes in solubility took place in suction chambers for both of the first and second stages, but for compression chambers, solubility variation ranged from 0.115 to 0.136, and from 0.133 to 0.182, respectively for the first and second stages. Calculation of gas flashing in parts of leakage oil flows and of oil contained in control volumes due to solubility changes was conducted and included in gas pressure calculation. For the second stage, gas flashing amounts to around $5%\sim6%$ for most leakage flows. Cooling capacity, compressor input, and COP obtained by calculation were well compared to the experimental results. Effects of operation speed on the compressor performance was also studied: as the shaft speed increased, adiabatic efficiency decreased rapidly due to increased over-compression loss.