• 제목/요약/키워드: Parameterization

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설계 의존형 하중 조건을 갖는 구조물의 아이소-지오메트릭 형상 최적설계 (Isogeometric Shape Design Optimization of Structures Subjected to Design-dependent Loads)

  • 윤민호;구본용;하승현;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.1-7
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    • 2011
  • 본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD와 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개 변수화에 어려움이 있다. 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역에 따라 변화하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향, 곡률 등 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는 수치 예제를 통해 아이소-지오메트릭 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 유한요소 기반의 최적설계보다 더 나은 결과를 제시함을 확인하였다.

Numerical Modeling of Water Transfer among Precipitation, Surface Water, Soil Moisture and Groundwater

  • Chen, Xi;Zhang, Zhicai;Chen, Yongqin
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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    • pp.2-11
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    • 2006
  • In the processes of hydrological cycle, when precipitation reaches the ground surface, water may become surface runoff or infiltrate into soil and then possibly further percolate into groundwater aquifer. A part of the water is returned to the atmosphere through evaporation and transpiration. Soil moisture dynamics driven climate fluctuations plays a key role in the simulation of water transfer among ground surface, unsaturated zone and aquifer. In this study, a one-layer canopy and a four-layer soil representation is used for a coupled soil-vegetation modeling scheme. A non-zero hydraulic diffusivity between the deepest soil layer modeled and groundwater table is used to couple the numerical equations of soil moisture and groundwater dynamics. Simulation of runoff generation is based on the mechanism of both infiltration excess overland flow and saturation overland flow nested in a numerical model of soil moisture dynamics. Thus, a comprehensive hydrological model integrating canopy, soil zone and aquifer has been developed to evaluate water resources in the plain region of Huaihe River basin in East China and simulate water transfer among precipitation, surface water, soil moisture and groundwater. The newly developed model is capable of calculating hydrological components of surface runoff, evapotranpiration from soil and aquifer, and groundwater recharge from precipitation and discharge into rivers. Regional parameterization is made by using two approaches. One is to determine most parameters representing specific physical values on the basis of characterization of soil properties in unsaturated zone and aquifer, and vegetations. The other is to calibrate the remaining few parameters on the basis of comparison between measured and simulated streamflow and groundwater tables. The integrated modeling system was successfully used in the Linhuanji catchment of Huaihe plain region. Study results demonstrate that (1) on the average 14.2% of precipitation becomes surface runoff and baseflow during a ten-year period from 1986 to 1995 and this figure fluctuates between only 3.0% in drought years of 1986, 1988, 1993 and 1994 to 24.0% in wet year of 1991; (2) groundwater directly deriving from precipitation recharge is about 15.0% t of the precipitation amount, and (3) about half of the groundwater recharge flows into rivers and loses through evaporation.

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파라메트릭 형상모델을 이용한 근위 대퇴골의 경부 골절 영향 해석 (Analysis on Femoral Neck Fractures Using Morphological Variations)

  • 이호상;박병건;채제욱;김재정
    • 비파괴검사학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.459-465
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    • 2011
  • 대퇴골 근위부의 기하학적 형상은 대퇴골 경부 골절과 중요한 상관관계를 가지고 있는 것으로 보고되고 있다. 기존의 연구에서는 인장실험법과 유한요소해석법을 이용하여 상관관계를 분석해왔다. 그러나 이 방법들은 인체의 미리 정의된 대퇴골 형상을 변경할 수 없고, 다수의 시험편들을 확보하기 어렵기 때문에 다양한 시험편과 모델을 적용할 수 없다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대퇴골 골절 해석에 폭넓게 사용할 수 있도록 매개변수로 기하학적 형상 변형이 가능한 대퇴골 모델을 이용하여 대퇴골 골절과 형상 매개변수의 관계를 분석하였다. 이 관계를 분석하기 위하여 4가지 주요 매개변수(대퇴골두 직경, 대퇴경부 직경, 대퇴경두간 길이, 대퇴경간각)를 이용하여 다양한 해석 모델을 생성하여 유한요소해석을 수행하였다. 이 후 대퇴골두에서의 반력(reaction force)과 경부에서의 응력 분포(stress distribution)를 분석함으로써 유한요 소해석을 수행하였고, 대퇴경부 직경이 대퇴골 경부 골절에 가장 큰 영향을 미치고 대퇴골두 직경이 가장 작은 영향을 미치는 결과가 나타났다.

Degradation Kinetics of Carbohydrate Fractions of Ruminant Feeds Using Automated Gas Production Technique

  • Seo, S.;Lee, Sang C.;Lee, S.Y.;Seo, J.G.;Ha, Jong K.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제22권3호
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    • pp.356-364
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    • 2009
  • The current ruminant feeding models require parameterization of the digestion kinetics of carbohydrate fractions in feed ingredients to estimate the supply of nutrients from a ration. Using an automated gas production technique, statistically welldefined digestion rate of carbohydrate, including soluble carbohydrate, can be estimated in a relatively easy way. In this study, the gas production during in vitro fermentation was measured and recorded by an automated gas production system to investigate degradation kinetics of carbohydrate fractions of a wide range of ruminant feeds: corn silage, rice straw, corn, soybean hull, soybean meal, and cell mass from lysine production (CMLP). The gas production from un-fractionated, ethanol insoluble residue and neutral detergent insoluble residue of the feed samples were obtained. The gas profiles of carbohydrate fractions on the basis of the carbohydrate scheme of the Cornell Net Carbohydrate and Protein System (A, B1, B2, B3 and C) were generated using a subtraction approach. After the gas profiles were plotted with time, a curve was fitted with a single-pool exponential equation with a discrete lag to obtain kinetic parameters that can be used as inputs for modern nutritional models. The fractional degradation rate constants (Kd) of corn silage were 11.6, 25.7, 14.8 and 0.8%/h for un-fractioned, A, B1 and B2 fractions, respectively. The values were statistically well estimated, assessed by high t-value (>12.9). The Kd of carbohydrate fractions in rice straw were 4.8, 21.1, 5.7 and 0.5%/h for un-fractioned, A, B1 and B2 fractions, respectively. Although the Kd of B2 fraction was poorly defined with a t-value of 4.4, the Kd of the other fractions showed tvalues higher than 21.9. The un-fractioned corn showed the highest Kd (18.2%/h) among the feeds tested, and the Kd of A plus B1 fraction was 18.7%/h. Soybean hull had a Kd of 6.0, 29.0, 3.8 and 13.8%/h for un-fractioned, A, B1 and B2, respectively. The large Kd of fraction B2 indicated that NDF in soybean hull was easily degradable. The t-values were higher than 20 except for the B1 fraction (5.7). The estimated Kd of soybean meal was 9.6, 24.3, 5.0%/h for un-fractioned, A and B1 fractions, respectively. A small amount of gas (5.6 ml at 48 ho of incubation) was produced from fermentation of CMLP which contained little carbohydrate. In summary, the automated gas production system was satisfactory for the estimation of well defined (t-value >12) kinetic parameters and Kd of soluble carbohydrate fractions of various feedstuffs that supply mainly carbohydrate. The subtraction approach, however, should be applied with caution for some concentrates, especially those which contain a high level of crude protein since nitrogen-containing compounds can interfere with gas production.

대기 복사 모형에 의한 남극 세종기지에서의 복사학적 특징 : 지표면에서 UV-A와 Erythemal UV-B 자외선 양 변화 (Radiative Properties at King Sejong Station in West Antarctica with the Radiative Transfer Model : A Surface UV-A and Erythemal UV-B Radiation Changes)

  • 이규태;이방용;원영인;지준범;이원학;김윤정
    • Ocean and Polar Research
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    • 제25권1호
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    • pp.9-20
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    • 2003
  • A solar radiation model was used to investigate the UV radiation at the surface offing Sejong Station in West Antarctica. The results calculated by this model were compared with the values measured by UV-Biometer and UV-A meter during 1999-2000. In this study, the parameterization of solar radiative transfer process was based on Chou and Lee(1996). The total ozone amounts measured by Breve. Ozone Spectrophotometer and the aerosol amounts by Nakajima et al.(1996) was used as the input data of the solar radiative transfer model. And the surface albedo is assumed to be 0.20 in summer and 0.85 in winter. The sensitivity test of solar radiative transfer model was done with the variation of total ozone, aerosol amount, and surface albedo. When the cosine of solar zenith angle is 0.3, Erythemal UV-B radiation decreased 73% with the 200% increase of total ozone from 100 DU to 300 DU, but the decrease of UV-A radiation is about 1%. Also, for the same solar zenith angle, UV-A radiation was decreased 31.0% with the variation of aerosol optical thickness from 0.0 to 0.3 and Erythemal UV-B radiation was decreased only 6.1%. The increase of Erythemal W-B radiation with the variation of surface albedo was twice that of UV-A increase. The surface Erythemal UV-B and UV-A radiation calculated by solar raditive transfer model were compared with the measured values fer the relatively clear day at King Sejong Station in West Antarctica. The model calculated Erythemal UV-B radiation at the surface coincide well with the measured values except for cloudy days. But the difference between the model calculated UV-A radiation and the measured value at the surface was large because of cloud scattering effect. So, the cloud property data is needed to calculate the UV radiation more exactly at King Sejong Station in West Antarctica.

신용조회업무 정보시스템의 재난복구 우선순위결정: 퍼지 TOPSIS 접근방법 (Disaster Recovery Priority Decision for Credit Bureau Business Information System: Fuzzy-TOPSIS Approach)

  • 양동구;김기윤
    • 경영과정보연구
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    • 제35권3호
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    • pp.173-193
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    • 2016
  • 본 논문의 목적은 신용조회업무 정보시스템에 대한 재난복구 우선순위결정문제를 해결하기 위해서, TOPSIS 방법을 퍼지 환경에 적용시키는 것이다. 본 논문에서 각 정보시스템에 대한 평가와 평가기준에 대한 가중치는 사다리꼴 퍼지 수로 표현되는 언어적 용어로 기술된다. 여기서 두 사다리꼴 퍼지 수들 간의 거리는 vertex 방법으로 측정한다. 그리고 TOPSIS 개념에 따라서, 근접계수를 구해서 모든 정보시스템들의 우선순위를 결정한다. 이와 같은 퍼지집합과 TOPSIS의 통합방법은 다른 다기준 의사결정방법들과 비교해서 여러 장점들이 있는데, 예로써, 의사결정을 민첩하게 할 수 있도록 적은 퍼지 자료로도 파라메타 계산이 가능하고, 또한 동시에 평가 할 수 있는 대안의 수에 제약을 받지 않고, 그리고 새로운 대안이 평가과정에서 추가되어도 순위변경문제가 발생되지 않는다는 점이다. 본 논문은 9개의 평가기준과 6명의 평가자들이 평가하는 9개의 신용조회업무 정보시스템들이 포함된 실제사례에 적용했고, 그리고 업무연속성계획(BCP) 수립위한 체계적인 재난복구체계를 실무자들에게 제공하고 있다. 결론적으로 본 논문에서 제시한 퍼지 TOPSIS 방법의 적용절차는 신용조회업무 정보시스템에 대한 재난복구 우선순위결정문제를 해결하는 의사결정도구로 매우 적절한 것이다.

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특성 추출과 신경회로망을 이용한 열 풍로 열효율에 대한 모델링 (Modeling of heat efficiency of hot stove based on neural network using feature extraction)

  • 민광기;최태화;한종훈;장근수
    • 한국가스학회지
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    • 제2권4호
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    • pp.60-66
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    • 1998
  • 열 풍로 공정은 고로 공정에 필요한 고온의 일정량의 공기를 연속적으로 생산하는 공정이다. 제철소 내에서 발생되는 부생가스를 연료로 사용하는 열 풍로 공정은 제선 공정 전체 에너지의 약 $20\%$를 소비하여 대표적인 에너지 소비 공정으로 인식되어 왔다. 그러므로, 열 풍로 열 효율 향상을 통한 에너지 절감 노력이 해석적인 방법과 실험적인 방법을 통해 지속적으로 이루어져 왔다. 조업 중 발생되는 열 전달 현상의 복잡성 그리고 조업 조건 변동에 따른 모델 내 Parameters들의 변화로 인하여 해석적인 방법을 통한 정확한 모델 구축에 많은 어려움을 겪어 왔다. 본 연구에서는 컴퓨터의 발전과 더불어 발전되어온 실험적 모델 중 하나인 신경회로망을 이용, 조업 변수들과 열 효율과의 관계를 나타내는 모델을 구축하고자 한다. 또한 기존 신경 회로망을 이용할 경우, 모델의 성능을 저하시키는 Over-parameterization의 문제점을 극복하기 위하여, 고차원의 조업 데이터를 Walsh-Hadamard 변환을 이용하여 저 차원으로 투영하여 조업 데이터의 특성을 추출, 이를 이용한 열 풍로 열 효율 예측을 위한 신경회로망 모델을 구축하였다. 본 연구를 통하여, 조업 변수들과 열 효율간의 관계를 나타내는 모델을 구축, 열 효율 예측결과를 나타냈으며, 모델의 예측 성능을 평가하기 위하여 다변량 통계적 방법인 Partial Least Square (PLS) 방법과 비교하였다.

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복잡한 CAD 형상의 매개변수화를 통한 3차원 경계면 레벨-셋 알고리즘 개발 및 적용 (A Level-set Parameterization for Any 3D Complex Interface Related to a Fire Spread in Building Structures)

  • 김현준;조수영;이영헌;여재익
    • 한국항공우주학회지
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    • 제48권2호
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    • pp.135-146
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    • 2020
  • 경계면을 정의하는 기존의 레벨-셋 기법은 대개 수학적인 수식을 이용한다. 그러나 3차원 데카르트 좌표계에서 복잡한 경계면을 수식으로 설정하는 방식은 거의 불가능하다. 이러한 이유로 우리는 보편적으로 사용되는 스테레오리쏘그래피(STL) 형식을 매개 변수화하여 3D 캐드 형상의 내부와 외부를 구분하는 레벨-셋 경계면 설정 알고리즘을 개발하였다. 본 논문은 반응막대 실험 모사를 통해 기존의 경계면 설정 방식과 새로운 경계면 설정 방식 결과와 비교하여 이 알고리즘이 적용된 하이드로 다이내믹 솔버의 타당성을 확보하였다. 이를 통해 가연성 기체로 채워진 다양한 형상 안에서 충격파와 상호작용이 연소 폭발 천이 현상에 미치는 영향을 수치적으로 해석하였다. 또한, 실제 크기의 공장 설비에서 화염이 퍼져나가는 과정과 데토네이션 발생이 설비에 미치는 피해를 수치적으로 예측하는 시뮬레이션을 진행하였다.

서남해안 관측자료를 활용한 OI 자료동화의 최적 매개변수 산정 연구 (Experimental Study of Estimating the Optimized Parameters in OI)

  • 구본호;우승범;김상일
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제31권6호
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    • pp.458-467
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    • 2019
  • 본 연구는 자료동화에 필요한 매개변수의 최적화된 값를 산정하기 위해 서남해안을 포함하는 한반도 중심해역에 해양순환수치모델 FVCOM(Finite Volume Community Ocean Model)을 구축 및 검증하고 이에 연속관측된 수층별 유속자료와 OI(Optimal Interpolation)를 자료동화하였다. 자료동화에는 서남해안에 위치한 4정점에서 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)을 통해 관측된 수층별 유속자료를 사용하였다. 자료동화에 사용된 배경 모델은 복잡하고 불규칙한 지형적 특성을 가진 서남해안 중심의 한반도 해역을 비구조격자체계의 해양순환수치모델인 FVCOM으로 구성하고 이를 조석검증하였다. 최적내삽법의 Correlation length와 Scale factor는 자료동화 과정에서 관측값의 영향 범위를 결정하고 오차를 보정할 수 있는 매개변수다. 자료동화기법 내 매개변수는 연구 지역에 존재하는 해양학적 특성에 따라 능동적으로 변동되기 때문에 이를 토대로 경험적인 산정 연구가 필요하다. 따라서 서남해안에서 요구되는 각 매개변수들을 Taylor diagram을 활용하여 관측정점별로 분석하고 최적값을 산정하였다. 산정된 최적매개변수는 관측정점마다 요구되는 값이 상이하며 연안에서 외해로 갈수록 증가하는 추세를 보인다. 추가로 조석검증 전과 후에 따른 배경 모델이 갖는 정확성이 자료동화 효과에 미치는 영향을 분석하였다. 조석검증을 통해 정확성이 높아진 배경 모델은 배경오차공분산이 상대적으로 감소됨에 따라서 총 비중 함수가 0에 가까워지고 결과적으로 최적매개변수값이 감소하였다. 이러한 최적매개변수는 광역 모델이 갖고 있는 연안역까지 도달하는 개방경계의 한계점을 완화시켜줄 것으로 기대하며 향후 관측정점별로 요구되는 최적매개변수값을 독립적으로 적용하도록 개선한다면 향상된 해양예측 시스템 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

기후변화 시나리오를 이용한 광역 사면안정 해석(1): 방법론 (Large-Scale Slope Stability Analysis Using Climate Change Scenario (1): Methodologies)

  • 최병습;오성렬;이건혁;이기하;권현한
    • 한국지리정보학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.193-210
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    • 2013
  • 본 연구에서는 기상청에서 제공하는 공간해상도 27km 지역규모의 A1B 시나리오 기반의 RCM 자료와 비집수면적 개념을 도입한 GIS기반의 무한사면안정모형을 이용하여 전라북도 수계를 대상으로 미래 기후변화에 따른 사면안정 변동성을 평가하였다. 우선, 미래의 사면안정성 변동성 평가를 위하여 RCM 자료는 공간적으로 유역단위에서 강우관측소 지점단위로, 시간적으로 월단위에서 일단위 자료로 다운스케일링을 수행하였다. 또한, 무한사면안정모형의 중요 매개변수인 습윤지수 산정을 위하여 비집수면적 개념을 도입하여 격자기반의 습윤지수 정보를 획득하였으며 범용수치지형도, 정밀토양도, 임상도를 이용하여 지형 지질 임상학적 매개변수을 추출하여 GIS기반의 무한사면안정모형을 구축하였다. 이상의 미래 강우입력자료와 무한사면안정모형을 이용하여 현재(1971~2000)대비 미래(2010~2100)에 대한 사면안정 변동성을 평가하였다. 본 논문은 2편으로 구성되어 있으며, 제1편에서는 기후변화 시나리오에 따른 사면안정 변동성 해석을 위한 RCM자료의 가공 및 무한사면안정모형의 구축 등 방법론을 제시한다.