• KSBB Journal
• /
• 제21권3호
• /
• pp.224-229
• /
• 2006

전산모사 프로그램인 FEMLAB을 이용하여 chiral center를 가지고 있는 racemate인 ibuprofen의 R-form과 S-form의 분리 전산모사 결과와 Kromasil KR100-5CHI-TBB 칼럼을 사용하여 HPLC를 통한 실험데이터를 비교 분석하였다. Hexane/t-BME/acetic acid(45:55:1 v/v%)의 이동상의 조건에서 이론단수(number of theoretical plates), 이론단높이(HETP; Height Equivalent to a Theoretical Plate)을 구하여 축방향 확산계수($Deff_i$)를 계산하였다. PIM(Pulsed Input Method)을 사용하여 분석한 결과 ibuprofen의 농도가 증가할수록 Langmuir 등온흡착식을 따르는 비선형 거동을 보였고, 각 농도에서의 체류시간($t_R$)과 phase ratio를 이용하여 비경쟁적 Langmuir 등온흡착식의 매개변수를 추산하였고, 이 매개변수를 이용하여 경쟁적 Langmuir 등온흡착식을 결정하였다. 실험을 통해 얻은 데이터를 FEMLAB 적용하여 등온흡착식의 변화에 따른 용리띠의 변화와 두 성분이 컬럼을 이동하는 동안 두 성분간 분리 과정을 관찰하였다. Ibuprofen의 농도, 유속을 변화시키면서 실험결과와 전산모사결과를 비교한 결과 실험결과와 전산모사결과가 비슷한 경향성을 보였다. 이와 같이 FEMLAB 전산모사 프로그램의 실험적용 가능성을 확인하였고. 실험과 일치하는 전산모사데이터를 얻기 위해서 고정상내의 세공에서의 물질전달을 포함하는 물질수지식의 적용과 비선형 흡착평형식에 대한 좀 더 정확한 식이 요구된다.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.93-101
• /
• 2018

생명체와 같이 살아있는 도시는 성장과 소멸의 과정을 거치는 생태계와 같은 특징을 가지고 있다. 최근의 도시들은 자연발생되는 경우 보다는 설계자에 의해 설계되는 경우가 많은 데, 만약 도시가 최적화되어 설계되지 않으면, 이를 개선하는 것이 매우 어렵다. 이로 인하여, 많은 사람들은 잘못된 설계로 인한 불편을 감수하고, 그러한 도시에 적응하여 살아가게 된다. 그러므로 설계단계에서부터 오류없이 최적화된 도시설계가 이루어지는 것이 중요하다. 도시가 최적화 설계되지 못하는 이유들 중 하나는 복잡성인데, 과거의 도시 설계방법에서 도시의 복잡성 문제를 해결할 때에는 주로 경험과 지식에 의한 하향식 문제해결 방법이 적용되었다. 그런데 이는 도시의 생태적 특성을 반영하지 않는 설계방법으로, 생태계의 생성원리를 적용한 상향식 문제해결 방법이 적용되지 못하게 된다. 따라서 본 연구에서는 작은 단위문제 해결의 합이 큰 단위문제 해결이 되는 인공 생명의 일반원리를 도시설계방법에 적용하였다. 그 결과, 다양한 도시설계 대안들을 도출할 수 있었으며, 도출된 대안들은 제한된 모델링 임에도 불구하고 전문가가 설계 한 것과 차이가 없다는 점과 향후 개발의 가능성이 있다는 점을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
• /
• 제42권5호
• /
• pp.427-434
• /
• 2009

유류 및 중금속으로 오염된 토양에서 Pb 및 Cd에 내성을 갖는 미생물을 분리하여 미생물 내 중금속 흡착 특성을 조사하였다. 분리한 토착미생물의 Pb 및 Cd의 흡착특성과 흡착에 영향을 미치는 요인 중에 생장단계, 중금속 농도, 생물량, pH, 온도에 따른 영향을 비교하였다. 또한 흡착등온식을 적용하여 중금속의 흡착용량과 흡착강도를 알아보았다. 낮은 중금속 초기 농도와 높은 생물량에서 높은 중금속 제거 효율을 가지며 중금속 마다 다른 흡착 효율을 보여 주었다. 흡착 효율은 미생물 생장 말기, pH 5~9 조건에서 최적의 효율을 나타내었으나, 25~$35^{\circ}C$에서 온도 변화에 따른 영향은 미미하였다. 생물흡착 과정을 Langmuir 등온 흡착식에 적용하면, 이론적 최대 흡착량은 Pb와 Cd에 대해서 각각 62.11과 192.31 mg/g로 나타났고, $R^2$가 0.71과 0.98로 계산되었다. Cd는 세포 표면의 단일 층에 단분자 흡착에 의한 생물흡착이 진행되었으나, Pb는 미생물 대사 작용을 통한 세포 내로의 축적 작용과 미생물 내 음이온과의 반응에 의한 침전물 형성작용 둥을 통하여 생물흡착이 진행된 것으로 판단된다.

• 한국운동역학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.143-152
• /
• 2005

The purpose of this study was to predict the failure or success of the Snatch-lifting trial as a consequence of the stand-up phase simulated in Kane's equation of motion that was effective for the dynamic analysis of multi-segment. This experiment was a case study in which one male athlete (age: 23yrs, height: 154.4cm, weight: 64.5kg) from K University was selected The system of a simulation included a multi-segment system that had one degree of freedom and one generalized coordinate for the shank segment angle. The reference frame was fixed by the Nonlinear Trans formation (NLT) method in order to set up a fixed Cartesian coordinate system in space. A weightlifter lifted a 90kg-barbell that was 75% of subject's maximum lifting capability (120kg). For this study, six cameras (Qualisys Proreflex MCU240s) and two force-plates (Kistler 9286AAs) were used for collecting data. The motion tracks of 11 land markers were attached on the major joints of the body and barbell. The sampling rates of cameras and force-plates were set up 100Hz and 1000Hz, respectively. Data were processed via the Qualisys Track manager (QTM) software. Landmark positions and force-plate amplitudes were simultaneously integrated by Qualisys system The coordinate data were filtered using a fourth-order Butterworth low pass filtering with an estimated optimum cut-off frequency of 9Hz calculated with Andrew & Yu's formula. The input data of the model were derived from experimental data processed in Matlab6.5 and the solution of a model made in Kane's method was solved in Matematica5.0. The conclusions were as follows; 1. The torque motor of the shank with 246Nm from this experiment could lift a maximum barbell weight (158.98kg) which was about 246 times as much as subject's body weight (64.5kg). 2. The torque motor with 166.5 Nm, simulated by angular displacement of the shank matched to the experimental result, could lift a maximum barbell weight (90kg) which was about 1.4 times as much as subject's body weight (64.5kg). 3. Comparing subject's maximum barbell weight (120kg) with a modeling maximum barbell weight (155.51kg) and with an experimental maximum barbell weight (90kg), the differences between these were about +35.7kg and -30kg. These results strongly suggest that if the maximum barbell weight is decided, coaches will be able to provide further knowledge and information to weightlifters for the performance improvement and then prevent injuries from training of weightlifters. It hopes to apply Kane's method to other sports skill as well as weightlifting to simulate its motion in the future study.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권9호
• /
• pp.308-313
• /
• 2016

사용자의 요구사항 증대와 기술의 발전으로 인해 현대 시스템은 계속해서 복잡해지고 있어 시스템 설계 오류 및 고장 등으로 인한 시스템 운용 중의 사고도 빈번해지고 있다. 특히 사고로 인한 인적 및 물적 피해가 심각할 수 있는 시스템을 안전중시 시스템이라고 부른다. 이러한 시스템에 대해서는 안전성을 확보하기 위한 특별한 노력이 필요한데 이에 부응하여 본 논문에서는 개발 초기 단계부터 안전성을 반영하면서 시스템 설계를 수행할 수 있는 방법을 연구하였다. 특히 안전 메타모델을 활용해서 기능의 고장 탐지를 수행할 수 있는 시스템 설계 방법을 제시하였다. 구체적으로 국제 안전 표준들을 참고하여 안전 데이터를 추출하고, 시스템 모델링 표준 언어인 SysML을 이용하여 안전 데이터 메타모델을 생성한 후, 시스템 설계에서 안전 데이터 메타모델을 효과적으로 활용하는 모델 기반 안전 시스템 설계 방법을 제시하였고, 이를 기반으로 안전요구사항 생성 및 시뮬레이션 방법에 관하여 논의하였다. 마지막으로 사례연구로서 자동차 시스템 설계에서 SysML 기반 모델링 및 시뮬레이션을 통해 기능 고장의 탐지나 안전 요구사항의 검증이 가능한 것을 보여 주었다. 본 연구에서 안전 데이터에 대한 메타모델의 활용을 통해 안전 데이터 및 정보의 구성 및 관리를 효율적으로 수행할 수 있는 것과, 메타모델 기반 시스템 설계와 시뮬레이션을 활용하여 설계 오류를 줄임으로써 요구사항에 맞는 시스템 설계를 할 수 있음을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권11호
• /
• pp.574-582
• /
• 2018

철도, 자동차, 항공 등의 시스템에서는 시스템의 고장이 사고로 이어져 심각한 인명피해와 경제적 손실로 직결되는 경우가 많기 때문에 시스템 안전의 확보가 매우 중요하다. 기존 연구들에서는 구성품 수준의 정보를 활용해서 고장 분석 및 안전조치를 도출하고 이를 통해 고장이 발생했을 때 피해를 경감시키기 위한 안전설계가 주로 수행되었다. 그러나 기능안전 개념에 의한 설계는 위험원 식별 및 평가 그리고 안전기능을 생성한 후 안전 설계를 통해 안전 목표를 달성하고자 하는 것이다. 따라서 시스템의 기능수준에서 고장의 현재 빈도를 수용 가능한 목표수준으로 빈도를 낮출 수 있는 안전기능을 결정하고 이를 설계에 반영하기 위한 방법에 대한 연구가 필요하다. 이를 달성하기 위하여 본 연구에서는 먼저 시스템모델링 언어인 SysML을 활용하여 안전기능 들에 대해 고장빈도를 반영하기 위한 고장 모델링 방법을 연구하였다. 그리고 나서 생성된 SysML 고장모델 대안들의 시뮬레이션을 통해 각 안전기능 들이 달성할 수 있는 고장빈도의 감축능력을 평가해서 안전목표를 충족하는 대안을 결정하는 방법을 제시하였다. 사례 연구로서 대표적인 안전중시 시스템인 철도신호시스템에 적용하여 유용성을 확인하였다. 철도신호시스템의 안전기능 형태의 설계 대안들에 대해 안전 목표를 충족하는 지를 M&S를 통해 비교평가 하였다. 본 연구의 결과는 시스템의 개념설계 단계에서부터 적용 가능한 방법으로 안전기능을 수행하기 위한 다양한 설계대안 들 중에서 적절한 것을 선택함으로써 안전 목표를 충족하는 시스템의 안전 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.268-277
• /
• 2019

유도무기 비행시험 시스템은 비행시험 중 여러 가지 상태를 실시간으로 감시하고 비상상황 발생 시 안전조치를 수행할 수 있어야 한다. 점차 복잡화, 광역화되고 있는 비행시험의 환경 변화 속에서 시험안전 확보의 중요성이 더욱 증대되고 있다. 또한 국내외 정세 변화와 전시작전권 전환 등으로 인하여 다수의 유도무기체계가 동시에 개발되어야 하고 동시에 연구개발 및 시험평가 기간단축을 통한 조기 전략화 및 예산절감도 요구되는 상황이다. 이에 따라 국내의 부족한 시험장 자원 여건 하에서 비행시험 시 발생되는 위험은 증가하고 있으며 시험안전 확보를 위한 대책 마련이 시급한 실정이다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 연구개발 초기 단계에서부터 비행시험 시스템의 문제를 식별하고 대처방안을 마련할 수 있도록 모델기반 비행시험 시스템 개발을 본 연구의 목표로 설정하였다. 구체적으로 유도무기 비행시험의 설계 및 검증 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 선진 시험평가기관에서 연구하고 있는 Agile 방식의 Shift Left 시험평가 방법론과 항공우주분야에서의 시스템 참조모델을 활용하였다. 연구개발 단계에서 유도무기체계와 동시에 설계를 진행하고 비행시험 요구사항에 대한 상호 간의 결함을 조기에 식별하여 수정함으로써 시험평가 단계에서 수행하는 비행시험 시 발생될 위험을 완화할 수 있다. 또한 항공우주분야에서 복잡한 시스템을 통합하고 검증하는 데 적용하고 있는 참조모델을 기반으로 시스템 모델링 표준 언어인 SysML을 활용하여 모델기반 비행시험 시스템을 구현함으로써 다수의 유도무기 비행시험 설계에 적용할 수 있는 확장성을 갖고 있으며, 시뮬레이션 분석을 통해 비행시험에서 발생하는 문제를 조기에 식별하고 조치함으로써 시험평가 기간의 지연을 방지할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.391-400
• /
• 2019

화재발생 시 구조물의 부재는 온도상승에 의하여 본래의 강성을 잃게 되어 하중 지지력이 감소하게 된다. 구조 부재에 급격한 내력 상실은 구조물의 붕괴 및 인명 피해로 이어질 수 있다. 구조물의 화재 시간이 길어지게 되면 구조 부재에 대한 내력 상실은 더욱 증가하게 된다. 건축물의 붕괴를 방지하기 위하여 부재 손상 여부의 파악은 매우 중요한 과제이나 국내에서 부재의 잔존내력을 진단하고 평가하는 지침이 될 만한 자료는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 구조 부재 중 합성구조인 합성보를 유한요소해석을 통하여 내화성능을 분석하고자 한다. 합성보 모델링은 한국전력기술의 협조를 받아 원자력 발전소 보조건물(Electrical Penetration Room, EPR)에 사용되는 도면을 바탕으로 수행하였다. 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 정해석 단계의 열전달 해석과 구조해석을 수행하였다. 열전달 해석 결과로 얻어진 온도분포를 데이터로 확보하여 구조해석에 열전달해석 결과를 반영시켰다. 잔존성능을 분석하기 위하여 합성보의 온도분포와 열 영향을 받은 구조해석의 최대변위 결과를 도출하여 실험 결과 데이터와 구조해석 결과 데이터를 비교분석하였다.

• 스마트미디어저널
• /
• 제9권4호
• /
• pp.152-161
• /
• 2020

4차산업혁명 대표적인 기술인 VR(Virtual Reality) 기술이 다양한 산업분야에 사용되고 있으며, 건축분야에서도 실무에 사용하는 사례가 증가하고 있다. 건축분야에서 VR은 안전 및 실무 교육용, 건축물 홍보용 등 사용자가 단순하게 3D 모델링을 가상현실에 구현하여 체험하는 정도로 사용되고 있다. 그리고 관련 연구로는 재난안전 대피 시뮬레이션, 설계교육용 컨텐츠 등 컨텐츠 및 가시화 시뮬레이션 개발에 대한 연구하는 수준이다. 실무에서 요구되고, 적합한 VR 기술 개발 및 방향성 제시에 대한 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는 건축분야에 적합한 VR 기술 개발하기 앞서 적용가능한 업무를 도출하여 전문가들의 판단을 근거한 정량적인 평가 및 분석을 하고자 한다. 단, 현재 건축 전과정에서 VR의 필요성 및 적용 효과가 높을 것으로 판단되는 건축 설계단계를 대상으로 연구를 진행하였다. 도출된 건축 설계단계 VR 적용가능업무는 9개이며, 이들 업무를 대상으로 기대수준, 중요도, 적용도를 설문조사하여 IPA(Importance Performance Analysis)를 활용하여 평가 및 분석하였다. 그 결과, 건축 부재 설계 검토업무, 관련 이해관계자간의 의사결정을 위한 협업 업무에 대하여 VR 기술 및 컨텐츠 개발이 필요한 것으로 평가 및 분석되었다. 본 연구 결과는 향후 건축 설계단계에 적용할 VR 기술 개발에 있어 기초자료로 사용될 것이라 사료된다.

• 디자인융복합연구
• /
• 제15권5호
• /
• pp.71-83
• /
• 2016

인테리어 패널은 실내 벽체의 마감 디자인에 많이 활용되고 있으며 패널들의 배치로 형성되는 다양한 패턴은 장식적 효과뿐만 아니라 정보전달의 역할도 한다. 설계자가 원하는 디자인에 따라 패널을 배치하는 것은 반복되는 작업을 요구하는데 본 연구는 패널배치 과정의 체계화를 통해 자동화를 지원하는 것을 목적으로 한다. 이에 본 연구에서는 인테리어 패널의 활용 특징을 고려하여 패턴표현에 관한 이론적 고찰을 진행하고 이를 바탕으로 비트맵 이미지 픽셀과 인테리어 패널의 형태 변화를 이용한 세 가지 패널배치 패턴 표현 방법을 제안하였다. 또한 제안한 방법의 실제 적용 가능성 검증을 위해 제안한 세 가지 방법 중 비트맵 이미지 픽셀과 인테리어 패널의 유형속성을 이용한 패턴표현 방법을 적용하여 BIM기반 설계를 지원하는 인테리어 패널 자동배치 도구를 구현 하였다. 이는 물량정보나 패널 배치순서와 같은 시공단계에 활용 가능한 정보의 자동생성도 지원하여 설계자 및 시공자의 작업효율 향상에 도움이 된다. 또한 본 연구에서 제안한 인테리어 패널 자동배치 패턴표현 방법은 바닥 타일과 같은 기본단위의 반복을 요구로 하는 다양한 장식객체의 배치에도 활용 가능할 것으로 기대 된다.