• 제목/요약/키워드: dynamic system modeling

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정적하중입력/변위출력관계를 이용한 단경간 교량의 유한요소모델개선기법: 실내실험검증 (Laboratory Validation of Bridge Finite Model Updating Approach By Static Load Input/Deflection Output Measurements)

  • 김세훈;구기영;이종재
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제20권3호
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    • pp.10-17
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    • 2016
  • 본 연구는 단경간 교량의 정적하중입력/변위출력관계를 이용한 새로운 교량 유한요소모델 개선 방법을 제안하였고, 실내 모형교량 실험을 통해 검증하였다. 기존의 유한요소모델개선기법은 실험으로부터 얻어진 모드계수와 유한요소모델로부터 예측된 모드계수가 유사해지도록 유한요소모델을 개선하는데, 이 과정에서 구조계의 질량행렬에 대한 가정을 필요로 한다. 제안된 기법은 질량행렬을 가정하지 않고, 오히려 질량행렬 추정을 가능하게 하는 장점을 가진다. 제안된 기법은 두 단계로 구성된다. 첫째, 정적 하중입력-변위응답으로부터 강성행렬을 개선하고, 둘째, 실측된 고유진동수를 이용하여 질량행렬을 개선한다. 실험검증을 위하여 실내 모형교량을 제작하였고, 제안된 기법을 이용하여 모형교량의 탄성계수를 추정하였으며, Universal Testing Machine으로 부터 얻어진 탄성계수와 비교하였다. 또한 기존의 유한요소모델개선기법으로 추정된 탄성계수와 비교하였다. 실험의 결과들로부터 제안된 기법이 합리적으로 탄성계수와 질량밀도를 추정하는 것이 관찰되었고, 기존의 유한요소모델개선기법은 고차모드를 사용했을 때 상대적으로 큰 오차를 주는 것이 관찰되었다. 추가적으로 유한요소모델링 오차에 대하여 토의하였다.

인용동기와 인용환경요인 모형개발 (Modeling the Citation Environment Factors Influencing Citation Motivations)

  • 김갑선
    • 한국문헌정보학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.67-86
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    • 1999
  • 연구자의 인용행위는 정태적 과정이기 보다는 인용자를 둘러싼 제 사회와의 상호작용에 의해 지식을 생산 재생산하고, 유통하는 역동적 과정으로 파악할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 인용이 선행연구와의 관련성을 토대로 인용자의 연구논거를 확립하고, 설득하기 위한 보편적인 행위이지만 이러한 보편적인 인용행위를 수행하는 인용자의 다양한 인용환경적 맥락이 인용자의 인용동기에 영향을 미칠 것이라는 전제를 이론적으로 논의하기 위한 연구이다. 본 연구에서는 인용동기 관련 선행연구의 검토를 통해 일반적인 인용동기 요인으로서 (1) 실질적 동기 (2) 설득적 동기 (3) 형식적 동기 (4) 사회적 관계 동기를 도출하고, 이러한 일반적 인용동기에 영향을 미치는 인용환경요인으로서 (1) 인용자와 문헌 요인 (2) 사회문화적 환경 (3) 정보환경 (4) 국제적인 지식체제 환경을 제시하였다. 제시된 각각의 인용환경은 인용자를 둘러싼 별개적인 인용환경 범주로 파악하기 보다는, 서로 유기적인 관련성이라는 맥락에서 인용환경요인의 이론적 모형을 개발하고 인용이란 그 사회의 다양한 인용환경과 인용자와의 상호작용을 반영한 사회적 산물로서 이해되어져야 함을 제안하였다.

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벽식구조물의 효율적인 연직진동해석 (Efficient Floor Vibration Analysis in A Shear Wall Building Structure)

  • 김현수;이동근
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제8권6호통권40호
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    • pp.55-66
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    • 2004
  • 현재 국내에서는 벽과 바닥판만으로 이루어진 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 건설되고 있다. 아파트와 같은 주거구조물에서는 다양한 진동원에 의하여 진동이 발생하고 이러한 진동은 벽과 바닥판을 통하여 이웃한 세대 및 위, 아래층 세대로 전달되게 된다. 벽식구조물의 진동해석을 정확하게 수행하기 위해서는 벽과 바닥판을 많은 수의 유한요소로 세분한 모델을 사용하는 것이 필요하다. 그러나 아파트와 같은 벽식구조물 전체를 수많은 유한요소로 세분하여 모형화하면 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리가 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 상당히 줄어든 해석시간과 컴퓨터 메모리를 사용하여 정확한 해석결과를 얻기 위하여 행렬응축기법으로 벽과 바닥판에 수직인 자유도만 가지는 효율적인 진동해석 모델을 제안한다. 벽식구조물에서 벽과 바닥에 수직인 자유도만을 남기고 나머지 자유도를 행렬응축기법을 통하여 한꺼번에 소거를 한다면 행렬응축과정에서 상당히 많은 양의 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 벽이나 바닥판에 수직인 자유도만을 가진 수퍼요소를 생성한 후 이를 조합하여 한 층을 나타내는 부분구조를 만들고 최종적으로 부분구조를 조합하여 전체 구조물을 구성하는 모형화 기법을 제안하였다. 제안된 해석기법의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 3층 및 5층의 벽식구조물을 예제구조물로 사용하여 동적해석을 수행하였다. 예제해석 결과 제안된 해석방법의 결과는 절점당 6개의 자유도를 모두 사용한 해석모델의 결과와 비슷한 정확성을 보이면서도 소요되는 해석시간과 컴퓨터 메모리를 대폭 줄일 수 있었다.

조간대 처리기법을 포함한 3차원 Semi-Implicit 수역학모델 개발 (Development of a Three-Dimensional, Semi-Implicit Hydrodynamic Model with Wetting-and-Drying Scheme)

  • 이경선;박경;오정환
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.70-80
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    • 2000
  • Princeton Ocean Model(POM)에서 지배방정식을 반음해법으로 차분화하여 mode splitting을 제거하고 조간대 처리기법을 도입한 3차원 semi-implicit 모델을 수립하였다 운동방정식의 순압경도력항과 수직방향 와동점 성향, 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 처리하여 빠르게 움직이는 표면중력파가 야기하는 수치안정조건을 제거하여 더 큰 time step을 사용할 수 있는 semi-implicit 모델을 수립하였다 수립한 3차원 semi-implicit 모델의 유효성과 계산휴율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 POM과 같은 결과를 주었으나 POM보다 약 4,.4배 정도 빠르게 수행되어 향상된 계산효율을 보여주었다. mode splitting 기법을 사용하는 POM의 유속 결과는 조간대에서 발생한 noise가주 수로에까지 전파되어 불안정 한 결과를 준 반면에 semi-implicit 모델결과는 더 큰 time step을 사용함에도 불구하고 조간대와 주 수로 모두에서 noiserk 없는 안정된 결과를 주었다 3차원 semi-implicit 모델의 현장 적용성을 확인하기 위하여 경기만에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 모델 영역 전반에 걸쳐 관측된 조석 및 조류의 크기 및 전파양상을 잘 재현하였다.

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유한요소법을 이용한 인두의 기능이상에 대한 생체역학적 모델 (A Biomechanical Modeling of Human Pharyngeal Muscular Dysfunction by Using FEM(Finite Element Method))

  • 김성재;배하석;최병철;김성민
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.515-522
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    • 2003
  • 인두는 구강과 식도, 비강과 폐의 중간에서 능동적으로 구강을 통해 섭취되는 음식물과 비강을 통해 흡입되는 공기의 통로역할을 하는 주요한 기관이다. 본 연구는 유한요소기법을 이용한 인두의 3차원 구조의 재구성 과정을 거쳐 인두의 생체역학모델을 구현하였으며, 연하곤란환자의 인두근육의 주요부분에 대한 구조적 변형특성을 3가지로 분류하여 유한요소기법을 이용하여 인두내의 압력에 대한 형상의 변형을 관찰 후 최적화 과정을 거쳐 각 부분에서의 추정 압력 구배를 측정하여 연하과정에서 내부에 생성되는 압력의 연속적인 압력분포를 추정하였다. CT에 의한 인두의 변형 형상을 추정하여 임의 압력에 의한 인두구조의 변형 형상을 유한요소 해석에 의해 계산한 후 비교하여 실제 인두강 내에 형성되는 압력을 추정하였다. 재료적 특성은 인두의 기능이상 시 근조직경화가 발생, 즉 stiffness 가 증가하는 것으로 가정하여 응력-변형률 관계에 있어서 각각 $25\%,\;50\%,\;75\%$씩 증가시켜 분석하였다. 이러한 인두의 생체역학모델은 인두기능장애를 가진 환자의 치료 계획 수립에 도움이 되는 유용한 자료를 제공 할 것으로 생각된다.

해양-빙붕 상호작용을 고려한 남극 테라노바 만에서 수괴 형성과 순환의 수치 시뮬레이션 (Numerical Simulation of Ocean - Ice Shelf Interaction: Water Mass Circulation in the Terra Nova Bay, Antarctica)

  • 김태균;진경;나지성;이춘기;이원상;문재홍
    • Ocean and Polar Research
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    • 제44권4호
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    • pp.269-285
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    • 2022
  • The interaction between ocean and ice shelf is a critical physical process in relation to water mass transformations and ice shelf melting/freezing at the ocean-ice interface. However, it remains challenging to thoroughly understand the process due to a lack of observational data with respect to ice shelf cavities. This is the first study to simulate the variability and circulation of water mass both overlying the continental shelf and underneath an ice shelf and an ice tongue in the Terra Nova Bay (TNB), East Antarctica. To explore the properties of water mass and circulation patterns in the TNB and the corresponding effects on sub ice shelf basal melting, we explicitly incorporate the dynamic-thermodynamic processes acting on the ice shelf in the Regional Ocean Modeling System. The simulated water mass formation and circulation in the TNB region agree well with previous studies. The model results show that the TNB circulation is dominated by the geostrophic currents driven by lateral density gradients induced by the releasing of brine or freshwater at the polynya of the TNB. Meanwhile, the circulation dynamics in the cavity under the Nansen Ice shelf (NIS) are different from those in the TNB. The gravity-driven bottom current induced by High Salinity Shelf Water (HSSW) formed at the TNB polynya flows towards the grounding line, and the buoyance-driven flow associated with glacial meltwater generated by the HSSW emerges from the cavity along the ice base. Both current systems compose the thermohaline overturning circulation in the NIS cavity. This study estimates the NIS basal melting rate to be 0.98 m/a, which is comparable to the previously observed melt rate. However, the melting rate shows a significant variation in space and time.

기술 성숙도 및 의존도의 네트워크 분석을 통한 유망 융합 기술 발굴 방법론 (Discovering Promising Convergence Technologies Using Network Analysis of Maturity and Dependency of Technology)

  • 최호창;곽기영;김남규
    • 지능정보연구
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    • 제24권1호
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    • pp.101-124
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    • 2018
  • 최근 다양한 분야에서 새로운 기술이 출현하고 있으며, 이들 대부분은 기존 기술들의 융합(Convergence)을 통해 형성되고 있다. 또한 가까운 미래에 출현하게 될 유망한 융합 기술을 예측함으로써 변화하는 기술 지형에 선제적으로 대응하기 위한 수요가 꾸준히 증가하고 있으며, 이러한 수요에 부응하여 많은 기관과 연구자들은 미래 유망 융합 기술 예측을 위한 분석을 수행하고 있다. 하지만 이와 관련한 기존의 많은 연구들은 (i) 고정된 기술 분류 기준을 분석에 사용함으로써 기술 분야의 동적 변화를 반영하지 못했다는 점, (ii) 예측 모형 수립 과정에서 주로 범용성 네트워크 지표를 사용함으로써 기술의 융합이라는 목적에 부합하는 고유 특성을 활용하지 못했다는 점, 그리고 (iii) 유망 분야 예측 모형의 정확성 평가를 위한 객관적 방법을 제시하지 못했다는 점 등에서 한계를 갖고 있다. 이에 본 연구에서는 (i) 토픽 모델링을 통해 기존의 고정된 분류 기준이 아닌 실제 기술시장의 동적 변화에 따른 새로운 기술군을 도출하고, (ii) 기술 성숙도 및 기술군 간 의존 관계에 따라 각 기술군의 융합적 특성을 반영하는 잠재 성장 중심성(Potential Growth Centrality) 지표를 산출하였으며, (iii) 잠재 성장 중심성에 근거하여 예측한 유망 기술의 성숙도 증가량을 시기별로 측정하여 예측 모형의 정확도를 평가하는 방안을 제시한다. 이와 더불어 제안 방법론의 성능 및 실무 적용 가능성의 평가를 위해 특허 문서 13, 477건에 대한 실험을 수행하였으며, 실험 결과 제안한 잠재 성장 중심성에 따른 예측 모형이 단순히 현재 활용되는 영향도 기반의 예측 모형에 비해 최대 약 2.88배 높은 예측 정확도를 보임을 확인하였다.

지형정보 기반 조난자 행동예측을 위한 마코프 의사결정과정 모형 (MDP(Markov Decision Process) Model for Prediction of Survivor Behavior based on Topographic Information)

  • 손진호;김수환
    • 지능정보연구
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    • 제29권2호
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    • pp.101-114
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    • 2023
  • 유사시 종심 깊숙한 곳에서 적을 타격하는 임무를 수행하는 항공기의 경우 격추될 위험에 항시 노출되어 있다. 현대전의 핵심 전투력으로써 최첨단의 무기체계를 운용하는 공중근무 요원은 양성하는데 많은 시간과 노력, 국가 예산이 소요되며 그들이 가진 작전 능력과 군사기밀이 매우 중요하기에 공중근무 요원의 생환은 매우 중요한 문제이다. 따라서, 본 연구에서는 적지에서 비상탈출한 조난자가 장애물을 피해 목표지점까지 도피·탈출을 시행할 경로를 예측하는 경로 문제를 연구하였으며 이를 통해 비상탈출한 조난자의 무사 생환 가능성을 높이고자 하였다. 본 연구 주제와 관련된 기존 연구들은 경로 문제를 네트워크 기반 문제로 접근하여 TSP, VRP, Dijkstra 알고리즘 등으로 문제를 변형하여 최적화 기법으로 접근한 연구가 있었다. 본 연구에서는 동적 환경을 모델링 하기에 적합한 MDP(마코프 의사결정과정)를 적용하여 연구하였다. 또한 GIS를 이용하여 지형정보 데이터를 추출하여 활용함으로써 모형의 객관성을 높였으며, MDP의 보상구조를 설계하는 과정에서 기존 연구 대비 모형이 좀 더 현실성을 가질 수 있도록 보다 상세히 지형정보를 반영하였다. 본 연구에서는 조난자가 지형적 이점을 최대한 이용함과 동시에 최단거리로 이동할 수 있는 경로를 도출하기 위하여 가치 반복법 알고리즘, 결정론적 방법론을 사용하였으며 실제 지형정보와 조난자가 도피·탈출 과정에서 만날 수 있는 장애요소들을 추가하여 모형의 현실성을 더하고자 하였다. 이를 통해 조난자가 조난 상황에서 어떠한 경로를 통해 도피·탈출을 수행할지 예측해 볼 수 있었다. 본 연구에서 제시한 모형은 보상구조의 재설계를 통해 여러 가지 다양한 작전 상황에 응용이 가능하며 실제 상황에서 조난자의 도피·탈출 경로를 예측하고 전투 탐색구조 작전을 진행시키는 데 있어 다양한 요소가 반영된 과학적인 기법에 근거한 의사결정 지원이 가능할 것이다.

학습, 혁신역량과 혁신성과 간의 관계에 관한 연구 (A Study on the Relationship of Learning, Innovation Capability and Innovation Outcome)

  • 김귀원
    • 기술혁신학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.380-420
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    • 2014
  • 오늘날 불확실성이 증가하면서 조직구성원의 전문역량, 즉 혁신역량에 대한 중요성이 커지고 있다. 이러한 실정에도 불구하고, 조직원 개인의 혁신역량에 대해 혁신산출물을 만들기 위한 투입요소, 혁신 활동(혁신역량보유, 발휘, 증진노력 등) 그리고 혁신산출물 간의 관계에 관한 연구는 아직까지 많지 않은 편이다. 이런 원인은 기존 혁신연구단위가 국가단위, 산업단위, 기업단위에서 이루어지는 것이 일반적이기 때문이며, 상대적으로 특정기업의 투입, 산출 및 혁신활동 자체에 대한 분석이 다소 부족한 편이다. 그러므로 이 연구는 기존 혁신연구의 틀과 시각에서 벗어나, 특정조직중심의 개인별 혁신성과와 그 성과와 관련성이 높을 것으로 추정되는 혁신활동들에 대한 네 가지 가설, 즉 첫째는 역량의 차이에 따라 혁신성과는 차이가 있을 것이다. 둘째, 학습시간의 차이에 따라 역량은 차이가 있을 것이다. 셋째, 학습시간의 차이에 따라 혁신성과는 차이가 있을 것이다. 넷째, 학습시간과 혁신성과 간의 관계에는 혁신역량의 매개효과가 있을 것이다(구조모형 검정)는 문제에 대해 정량분석을 시도하여, 조직 경쟁력을 향상시키기 위한 정책적 시사점을 도출하는 것을 연구목적으로 한다.

활성슬러지 공정을 위한 모델링과 지능제어의 적용 (Modeling and Intelligent Control for Activated Sludge Process)

  • 천성표;김봉철;김성신;김창원;김상현;우혜진
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권10호
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    • pp.1905-1919
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    • 2000
  • 활성슬러지 공정에 기반을 둔 연속식반응기는 시스템이 가진 고유한 비선형성뿐만 아니라 계절, 기후 등의 환경변화에 따른 유입수의 유량 및 특성 등의 외부적인 조건의 변화를 고려하여 제어하여야 한다. 수학적 모델링 과정에서 고려하지 못했거나 무시되었던 부분을 포함한 시스템에 관련된 특징과 한정된 공간에서 기본적인 제어방법에 의한 현재의 운전방법을 고려하여 불 때 활성슬러지 공정은 개선할 수 있는 여지가 많다. 또한 숙련된 운전자의 지식을 구현할 수 있는 지능제어기법을 적용하여 전체적인 공정의 효율 향상을 도모할 수 있다. 제어방법의 적용에 앞서 제어대상공정인 활성슬러지 공정을 분석하여 이를 $Matlab^{(R)}5.3/Simulink^{(R)}3.0$을 이용하여 연속식반응기 모델을 구현하였다. IWA(International Water Association)와 COST(European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research)에서 제시한 정상상태의 유입수 특성을 이용하여 모델의 정확성을 검증하였다. 본 논문에서는 이미 현장에서 사용중인 제어기법의 구현 및 성능 평가뿐만 아니라 다양한 고급제어기법들을 적용하여 새롭게 제안한 제어기법들이 실제 폐수처리장에 적용가능한지 여부를 검증하였다. 제어방법으로는 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 비례-적분-미분제어기(Proportional-Integral-Derivative Controller; PID controller)와 PID제어기가 가진 장점과 퍼지 논리 제어기법이 가진 장점을 결합함과 동시에 제어기의 성능 향상 및 경제성을 높일 수 있는 퍼지 PID이득 조절기(fuzzy PID gain tuner)와 퍼지 셋포인트 변환기(fuzzy setpoint changer)를 적용하여 봄으로써 외란에 대해 강인한 제어기 설계의 가능성을 검증하였다.

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