• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권2호
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• pp.270-287
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• 2015

According to the increase of the operating cost and material cost of a ship due to the change of international oil price, a demand for the lightening of the ship weight is being made from various parties such as shipping companies, ship owners, and shipyards. To satisfy such demand, many studies for a light ship are being made. As one of them, an optimal design method of an existing hull structure, that is, a method for lightening the ship weight based on the optimization technique was proposed in this study. For this, we selected a hatch cover of a bulk carrier as an optimization target and formulated an optimization problem in order to determine optimal principal dimensions of the hatch cover for lightening the bulk carrier. Some dimensions representing the shape of the hatch cover were selected as design variables and some design considerations related to the maximum stress, maximum deflection, and geometry of the hatch cover were selected as constraints. In addition, the minimization of the weight of the hatch cover was selected as an objective function. To solve this optimization problem, we developed an optimization program based on the Sequential Quadratic Programming (SQP) using C++ programming language. To evaluate the applicability of the developed program, it was applied to a problem for finding optimal principal dimensions of the hatch cover of a deadweight 180,000 ton bulk carrier. The result shows that the developed program can decrease the hatch cover's weight by about 8.5%. Thus, this study will be able to contribute to make energy saving and environment-friendly ship in shipyard.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.733-742
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• 2010

In this study, optimization was performed to improve the conventional liquefaction process of offshore plants, such as a LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating, Production, Storage, and Offloading unit) by maximizing the energy efficiency of the process. The major equipments of the liquefaction process are compressors, expanders, and heat exchangers. These are connected by stream which has some thermodynamic properties, such as the temperature, pressure, enthalpy or specific volume, and entropy. For this, a process design problem for the liquefaction process of offshore plants was mathematically formulated as an optimization problem. The minimization of the total energy requirement of the liquefaction process was used as an objective function. Governing equations and other equations derived from thermodynamic laws acted as constraints. To solve this problem, the sequential quadratic programming(SQP) method was used. To evaluate the proposed method in this study, it was applied to the natural gas liquefaction process of the LNG-FPSO. The result showed that the proposed method could present the improved liquefaction process minimizing the total energy requirement as compared to conventional process.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1883-1886
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• 2005

In this paper, a decoupled dual servo (DDS) stage for ultra-precision scanning system with large working range is introduced. In general, dual servo systems consist of a fine stage for short range and a coarse stage for long range. The proposed DDS also consists of a $XY\theta$ fine stage for handling and carrying workpieces and one axis coarse stage. Its coarse stage consists of air bearing guide system and a coreless linear motor with force ripple. The fine has four voice coil motors(VCM) as its actuator. According to a VCM's nature, there are no mechanical connections between coils and magnetic circuits. Moreover, VCM doesn't have force ripples due to imperfections of commutation components of linear motor systems - currents and flux densities. However, due to the VCM's mechanical constraints the working range of the fine is about $25mm^2$. To break that hurdle, the coarse stage with linear motors is used to move the fine about 500mm. Because of the above reasons, the proposed DDS can achieve higher precision scanning than other stages with only one servo. With MATLAB's Sequential Quadratic Programming (SQP), the VCMs are optimally designed for the highest force under conditions and constraints such as thermal dissipations due to its coil, its size, and so on. And for their movements without any frictions, guide systems of the DDS are composed of air bearings. To get precisely their positions, a linear scale with 5nm resolution are used for the coarse stage's motion and three plane mirror laser interferometers with 5nm for the fine's $XY\theta$ motions. With them, on scanning the two stages have same trajectories. The control algorithm is named Parallel method. The embodied ultra-precision scanning system has sub 100nm following error and in-positioning stability.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.342-349
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• 2010

젖산은 식품, 화학 및 의약 산업에서 널리 이용되며 생분해성 고분자인 폴리젖산(poly lactic acid)의 원료로서 요구량이 증대되고 있다. 합성에 의한 생산 방법에서 환경 친화적이고 경제적인 발효에 의한 생산 방법으로 바뀌는 추세이다. 그러나 발효에 의해 생성된 생산물은 과량의 물과 고비점 부산물을 포함하고 있다. 고비점 물질의 존재와 젖산의 비휘발성은 젖산 분리 및 정제를 어렵게 만든다. 또한 정제 및 분리 공정은 많은 투자 비용과 에너지 소모를 요구한다. 반응증류 공정은 기존 공정과 비교하여 높은 선택도와 수율을 얻을 수 있다. 분리벽형 반응 증류탑과 같이 새롭게 통합된 공정은 투자 비용과 에너지 비용을 줄일 수 있고 순수한 젖산을 회수할 수 있다. 본 연구에서는 젖산의 분리 및 정제를 위한 설계구조들을 제안하였다. 제안된 설계구조들은 SQP 방법에 의해 최적화되었으며 최적화된 설계 구조들 사이의 에너지 소모량 및 생산물 순도를 비교하였다. 그리고 공정 성능과 최적화된 공정에 대한 주요 공정 변수들의 영향을 조사하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.603-610
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• 2016

국내에 고속열차가 도입된 지 12년이 지났고, 국내기술로 개발된 KTX-산천도 운행한지 6년 정도 되었다. 호남선 고속철도의 개통으로 현재 국내 고속선로의 수송용량은 거의 포화상태가 되었고, 이에 따라 수송용량을 증대하기 위하여 열차의 운행속도를 높이는 연구 등 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구는 그 중 일부로 KTX-산천 고속열차의 운행속도를 350km/h로 높이기 위하여 열차의 임계속도를 향상시키기 위해 수행되었다. KTX와 KTX-산천 영업운행 차량에서 측정된 차륜마모 데이터를 이용하여 KTX-산천 편성 모델에 대한 동역학해석을 수행하였고, KTX-산천 영업차량에서 측정된 진동가속도 측정결과와의 비교를 통하여 해석결과의 타당성을 검증하였다. 고속열차의 운행속도 향상을 위하여 열차의 임계속도 향상을 목표로 대차 주요 현가장치 파라미터에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 민감도 분석을 통해 최적화를 위한 주요 현가장치 파라미터를 선정하였고, 반응표면분석법에 의해 2차 회귀 모형 함수를 추정하였다. 2차의 목적함수를 최소화시키는데 있어서 효율적인 성능을 발휘하는 SQP 방법을 사용하여 최적화를 수행한 결과 KTX-산천의 임계속도가 9.4%정도 증가함을 확인하였다. 최적화된 현가장치 파라미터는 KTX-산천 영업속도를 300km/h에서 350km/h로 향상시키기 위한 신규대차 설계 시 반영될 예정이다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.47-55
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• 2008

이 논문은 지오데식 돔 구조물의 구조최적화에 대한 연구내용과 관련이론 그리고 수치해석결과를 기술하고 있다. 지오데식 돔의 공간 효율성을 알아보기 위해 돔의 기저인 정이십면체의 외피면적과 내부공간의 비율을 계산하고 건축구조물에서 나타나는 다른 입방체의 값과 정량적으로 비교하였다. 지오데식 돔을 형성하기 위한 절차를 세부적으로 정리하고 이를 프로그래밍하여 설계최적화프로그램 ISADO-OPT에 연동하였다. 본 연구에서는 반구 형태의 지오데식 돔이 집중하중에 효율적으로 저항할 수 있는 최적의 부재크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화해야하는 돔 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 하중이 가해지는 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 목적함수와 주어진 제약조건을 만족하는 최적 설계변수값을 검색하기 위해 설계변수에 대한 목적함수의 민감도 값을 유한차분법을 이용하여 계산하였다. 본 연구에서 기술한 지오데식돔을 위한 설계최적화 기본이론을 바탕으로 도출한 최적 부재패턴은 향후 돔의 최적설계에 기본 벤치마크테스트결과로 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제31권3호
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• pp.155-164
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• 2006

액체섬광계수기를 이용하여 환경시료를 분석하는 모든 과정에서 계측 조건 및 방법론 차이에 의한 불확실성이 존재할 수 있을 것으로 판단하여 본 연구에서는 이에 대한 평가를 정량적으로 수행함으로써 비교적 정확하게 환경시료를 분석하고자 하였다. 이를 위해 결과에 영향을 미칠 수 있는 변수를 도출한 후 각 변수에 대한 영향을 평가한 결과, 분석시료를 제조하는 과정에서의 인적 및 물리적인 불확실성은 무시할 정도로 미미하였고, 측정용기의 무게 차이에 따른 영향은 나타나지 않았다. 외부선원의 조사시간을 단계적으로 증가시킨 결과 시간이 증가함에 따라 데이터의 분산 정도는 감소하면서 $75{\sim}90$ sec에서 포화상태에 도달하였고, Repeat 방법이 Replicate 방법에 비해 데이터의 신뢰성이 높게 나타났다. 또한 방치시간에 따른 영향을 평가한 결과 분석 냉 암소에서 약 1,000 min 이상 방치시킨 후 시료에 대한 분석을 수행해야만 잔상 및 이상 유동에 의한 영향은 거의 없는 것을 알 수 있었고, 결과에 대한 검증을 수행하기 위해 방사능 오차분석과 함께 Chi-square test를 수행한 결과 신뢰성 있는 결과를 보여주었으며 이러한 분석 및 검증 결과에 근거하여 계측 결과에 대한 오차 및 불확실성을 감소시킬 수 있었다.