포텐셜을 기저로 하는 판요소법을 사용하여 자유 표면이 존재하는 유동장에서 일정 속도로 전진하는 3차원 물체의 형상을 설계하였다. 설계 방법으로는 원하는 압력 분포를 경계 조건으로 부여하고 이를 만족하는 물체 형상을 찾아내는 역해석법(inverse method)을 사용하였다. 즉, 주어진 압력으로부터 물체 표면에 분포된 법선 다이폴의 세기인 포텐셜 값을 결정하게 되며, 이는 물체 표면에 대한 Dirichlet형태의 경계 조건으로서 Green의 정리로부터 유도된 적분 방정식을 해석하게 된다. 전체 속도 포텐셜은 기본 유동인 선속에 대한 성분과 선제에 의하여 교란되는 성분으로 구성되어진다고 가정하였으며, 교란 포텐셜을 사용하여 선형화된 자유 표면 경계 조건을 적용하였다. 적분 방정식에 대한 수치 해석을 위해 물체 표면에 법선 다이폴과 Rankine 쏘오스를 분포하였으며, 자유 표면에는 Rankine 쏘오스를 분포하고 4점 유한 차분법을 사용하여 자유 표면 경계 조건이 만족되도록 하였다. 해로서 얻어지는 각 판요소에서의 Rankine 쏘오스의 세기는 가상의 유동 출입량으로서 형상 수정항으로 사용되었다. 몰수 회전 타원체의 형상 설계에 대하여 본 설계법을 적용한 결과 무한 수심에서나 조파 상태에서 $4{\sim}6$회의 반복 계산으로 충분히 수렴된 해를 얻을 수 있었다. 또한 자유 표면을 가르고 전진하는 Wigley 수학적 선형에 대한 형상 설계를 수행하여 만족스러운 결과를 얻어내었으며, 얻어진 수치해는 매우 안정적이고 빠른 수렴성을 보였다. 선형의 우열 비교를 통해 조파 저항을 감소시킬 수 있는 압력 분포의 형태를 파악하였으며, 이를 바탕으로 조파 저항의 관점에서의 5500TEU급 콘테이너 운반선의 설계를 수행하였다. 설계되어진 새로운 선형은 조파 저항의 관점에서 기존의 선형보다 계산과 실험에서 모두 우수하게 개량된 것으로 나타났다.
3차원 해석법을 이용하여 반경방향으로 비선형적 두께 변분을 가진 두꺼운 원형판과 환형판의 고유진동수를 결정하였다. 수학적으로 2차원적인 전통적 판 이론과는 달리 본 연구에서는 3차원적 등 탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향, 두께방향, 원주방향으로의 변위 성분인 u/sub s/, u/sub z/, u/sub θ/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, s와 z방향으로는 대수 다항식의 형태로 취하였다. 판의 위치(변형률) 에너지와 운동 에너지를 정식화하고, 리츠법을 이용하여 고유치 문제를 해결하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해에 대해서 상위경계치의 진동수를 구하였다. 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 판의 최하위 5개의 진동수에 대한 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 수치결과로 두께가 일정하거나, 선형적 또는 2차 곡선적 변분을 갖는 자유경계의 두꺼운 원형판과 환형판의 무차원 진동수를 제공하였다. 또한 이미 발표된 2차원적인 박판이론에 의한 결과와 본 연구의 3차원 해석에 의한 결과를 서로 비교하였다.
이 연구의 목적은 선형화 과정이 필요 없는 Unscented 변환(Unscented Transformation)을 사용한 후처리 배치 알고리즘을 소개하고, 기존 최소자승법을 이용한 후처리 배치 필터와 반복 UKF 스무더(Iterative Unscented Kalman Filter Smoother)들과 비교하여 추정 방법 간의 성능비교와 장단점을 분석하는 것이다. 연구에 사용된 위성 궤도 결정시스템의 동역학 방정식은 지구의 비대칭 중력장의 영향, 대기항력, 태양복사압 및 달과 태양의 중력으로 구성되었다. 관측 데이터로는 지상국으로부터 측정한 위성의 거리, 방위각과 고도각이 사용되었다. 특히, 비선형성의 영향에 대한 추정 방법 간의 성능과 장단점의 비교를 위해 위성의 포기 궤도오차별, 관측데이터의 관측 잡음의 크기별 테스트를 수행하였다. 이 연구를 통해 소개된, 선형화 과정이 필요 없는 Unscented 변환 기반의 후처리 배치 필터는, 비선형성의 특징이 증대된 상황에서 기존의 후처리 배치 알고리즘들에 비해 초기 궤도오차별, 관측데이터 잡음의 크기별 테스트 시 평균적으로 각각 약 5%와 12%정도의 정밀도 향상결과를 보였다. 또한, 기존 최소자승법을 이용한 후처리 배치필터가 발산한 상황에서도, 수렴성을 확보하는 안정적인 결과를 얻을 수 있었다. 그러므로 Unscented 변환 기반의 후처리 배치필터가 인공위성 궤도 결정 시스템에 효율적으로 사용할 수 있음을 제시하였다.
식염, sodium lactate, glycerin, propylene glycol 및 sorbitol의 5종의 첨가제를 두 종류씩 일정 비율로 혼합하여 첨가함으로써 이들 혼합첨가제의 수 분활성 저하효과를 조사하였다. 이들 첨가제에 NaCl을 일정 비율로 혼합첨가한 경우가 다른 첨가물에 비하여 저하효과가 현저히 좋았으며, sodium lactate의 첨가량 증가에 따른 수분활성저하효과는 식염의 1/2 정도로 나타나며, glycerin, propylene glycol, sorbitol 보다는 우수하였다. glycerin과 propylene glyco1을 다른 첨가물에 일정 비율로 증가시키면서 첨가하였을 경우의 수분활성저하효과는 glycerin이 propylene glycol보다 약간 좋았으나, 그 차이는 극히 미미하였다. 5종의 첨가제 중에서 sorbitol의 첨가량 증가에 따른 수분활성 저하효과가 가장 적게 나타났다. 실제 측정된 수분활성치와 Raoult의 식에 의한 계산치와 비교 검토한 결과는 첨가량이 적은 범위에서는 거의 일치하는 경향을 볼 수 있으나 첨가량이 증가할수록 실측치와 많은 차이를 나타내고 있어 어묵의 수분활성 예측법으로는 부적합하다고 생각되었다. 그래서 직선경사법에 이론적 근거를 두어 각종 첨가제에 있어서 수분활성 저하효과를 예측하기 위한 예측식을 구하여 보았다.
과실의 연화 및 변색이 가장 적게 발생되는 과실 크기별 봉지 규격을 구명하고 이와 더불어 연화 및 변색과 상관관계를 가지는 봉지 내 산소와 이산화탄소 농도와의 관계를 이용하여, 최적 기체 농도가 이루어지도록 PE 필름 봉지의 적정 규격을 모델링하고자 하였다. 다섯 등급으로 선과된 과실(LL:261g, L:217g, M:188g, S:168g, SS:154g)을 작업성과 미관을 고려하여 과실과 봉지 사이의 간격을 1-1.5cm 되게 PE 필름 봉지를 적용시켰을 때, LL은 150mm, L은 140mm, M과 S는 130mm, SS는 120mm의 봉지 폭에 각각 376mm, 357mm, 344mm, 333mm, 318mm의 봉지 길이가 적절하였다. 연화 및 흑변과 갈변 발생을 최소화하는 봉지 내 산소와 이산화탄소 농도는 각각 0.5-1.0%와 6.0-8.0%였으며, 이를 유지할 수 있는 과실 크기별 PE 필름 봉지의 최적두께는 LL은 $45{\mu}m$, L은 $50{\mu}m$, M은 $55{\mu}m$, S는 $60{\mu}m$, SS는 $65{\mu}m$로 조사되었다. 주어진 과실 크기에 맞는 봉지의 면적$(mm^2)$은 과실의 중량(g)에 대한 2차 단순회귀$(Y=-4055.707+627.993X_1-0.701{X_1}^2)$가 매우 적합하였고, 이 때 PE 필름 봉지 내에 원하는 수준의 산소나 이산화탄소 농도(Y, %)를 유지할 수 있는 PE 필름의 두께를 구하는 회귀식은 과실 중량$(X_1,\;g)$과 봉지 두께$(X_2,\; {\mu}m)$의 선형 중회귀$(O_2:Y=5.798-0.0109X_1-0.0491X_2,\;CO_2:Y=-2.427+0.01927X_l+0.09646X_2)$가 가장 적합하였다.
본 연구는 수간재적과 상관관계가 높은 흉고직경과 수고를 독립변수로 하여 우리나라 일본잎갈나무의 수간재적 추정식을 개발하고자 하였다. 전국의 분포하고 있는 일본잎갈나무를 총 2,840본의 표준목을 벌채하여 수간고별 직경과 수간석해 자료를 수집하여 생장특성을 조사하였다. 6개의 수간재적모델의 적합도 검정을 위하여 적합도지수, 편차, 평균절대편차, 변이계수를 이용하여 모델의 적합성을 판단하였다. 최종 선정된 모델은 흉고직경만을 이용한 Model 1(V=a+bDBH2), 흉고직경과 수고를 이용한 Model 4(V=a+bDBH2H)가 최적의 모델로 선정되었다. 비선형회귀분석을 통한 모델의 절편과 기울기계수인 a, b는 0.05수준에서 통계적으로 유의한 값을 보였다. 적합도지수는 94%~99%로 나타났고, 편차는 두 모델이 0에 근접하였으며, 평균절대편차는 0.01~0.05, 변이계수는 5.97~14.43으로 높은 적합도를 보였다. 본 연구에서 제시된 수간재적모델을 이용하여 현장에서 흉고직경 또는 흉고직경과 수고를 측정한 후 바로 재적을 추정할 수 있으며, 산림경영에 필요한 기초 정보를 제공해 줄 것이다.
본 논문은 이미지 처리나 신호처리 및 정보압축 등에 사용되는 웨이블릿 급수를 이용하여 4계 타원형 미분방정식을 풀때 그 방법에 대하여 논의하고자 한다. 본 논문에서 사용한 Hat 웨이블릿 함수는 $H^1$-공간에 속한 급수로서 일반적으로 2계 타원형 미분방정식에 적용하기에는 무리가 없으나 4계 타원형 미분방정식에 적용하기에는 불충분한 미분가능회수를 가지고 있다. 따라서 이 문제를 극복하기 위해 모멘트와 처짐을 미지수로 하는 선형방정식을 순차적으로 구성하고 풀어내는 방법을 사용하였다. 모멘트와 처짐을 미지수로 하는 순차적 해석법은 탄성하중법(모멘트면적법)의 응용으로 생각할 수 있다. 또한 그 정식화과정에서 무요소법과 동일한 점과 차이점을 언급하였다. 예측한 바와 같이 Hat 웨이블릿 함수의 항을 많이 고려할수록 수치해석의 해가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 응력특이를 갖는 오일러보 문제의 경우 제안된 해석법은 종래의 유한요소 해석값과도 비교되었다.
아크 채널 모델을 이용하여 플라즈마 온도를 매개로 플라즈마 입력전력과 전류 조건에 따른 간극 반지름(L) 및 간극팩 묶음 길이(R) 변수 계산이 가능한 해석해를 유도하고 이를 이용하여 300 A 전류조건에서 0.4 MW 급 분절형 아크 플라즈마 토치에 대한 해석적 설계 변수 해석을 수행하였다. 해석 결과, L < 1.25 m, R < 7.5 mm 에 대해, 고정된 R 값에서 L이 길어지거나 반대로 L 값이 일정할 때, R이 작아질수록 플라즈마 온도는 비례하여 증가하는 경향을 가지고 있음을 알 수 있었으며, 그 이상의 범위에서는 만족하는 플라즈마 온도 해가 없거나 2개 이상 존재하여 주어진 전류 및 전력조건에서 아크 플라즈마의 형성이 불가능하거나 불안정할 것으로 예측되었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 입력전류가 300 A 일 때 약 15,000 K의 아크 플라즈마 온도를 안정적으로 구현할 수 있을 것이라 여겨지는 0.4 MW 급 분절형 아크 플라즈마 토치의 간극 반지름 R 및 간극팩 묶음 길이 L의 설계범위를 각각 $5.5mm{\leq}R{\leq}7.0mm$, $0.5m{\leq}L{\leq}1.0m$ 범위로 제안하였다.
두유제조공정 중 열처리 공정을 최적화 하기 위하여, 두유에서 4균주의 열저항성이 큰 flat-sour 변질균을 분리하였다. 분리균주들은 호기성 포자형성간균으로서 $-65^{\circ}C$에서도 성장하였으며, 형태학적 및 생리학적인 특징들로부터 모두 Bacillus stearothermophilus로 동정할 수 있었다. 3분리균주 및 Bacillus stearothermophilus ATCC 12980의 두유(pH 7.0) 및 pH 7.0 완충용액 내 에서의 열저항성을 측정하기 위하여, 각각의 균주에 대한 110, 115, 121 및 $125^{\circ}C$에서의 열치사에 관한 직선회귀식을 구하였다. 두유의 구성성분이 포자의 열저항성을 증가시킨다는 점은 뚜렷하게 확인되지 않았으며, 균주간에 있어서도 D값의 대소관계가 온도에 따라 변화하여, 주어진 모든 온도에서 일관성있게 가장 큰 열 저항성을 보인 균주는 없었다. 4균주의 평균 D값은 110, 115, 121 및 $125^{\circ}C$에서 각각 77.27, 20.20, 2.76 및 1.39분이었으며, 평균 z값은 $8.36^{\circ}C$이었다.
패턴을 대수적으로 일반화한다는 것은 몇 가지의 특정한 요소에 내재한 구조를 인식 할 수 있고, 그 구조를 모든 경우로 일반화해 나갈 수 있으며, 일반적인 것을 대수적으로 표현하기 위해 인식된 그 국소적인 구조를 사용할 수 있는 것이다. 본 연구에서는 학생들이 기하-산술적 패턴과제로부터 매개변수를 어떻게 대수적으로 일반화하는지와 그 과정에서 일어나는 어려움은 무엇인지를 확인하는 것에 목표를 둔다. 더불어, 본 연구진이 개발한 패턴 일반화 과제를 통해 학생들이 매개변수개념에 대해 의미 충실한 사용으로 나아갈 수 있는지를 확인한다. 연구 결과 학생들은 변수로 작용하는 문자 n과 구별되는 역할로 작용하는 매개변수의 의미를 인식하여, 이로부터 문자 n과 다른 문자를 설정했다. 또한, 몇 가지의 일차함수로부터 독립변수를 나타내는 문자 n과 독립적인 수 사이의 관계를 인식하였고 이를 나머지 다른 모든 경우로 일반화하여 매개변수로 설정한 문자를 이용하여 대수적으로 표현하였다. 이 과정에서 학생들에게 매개변수와 다른 변수사이에 구별의 어려움과 산술적인 절차를 대수로 이행하는 어려움이 확인되었다. 이러한 어려움을 교수자와 함께 극복해 나가는 과정에서 전형적인 예는 매개변수 개념에 대한 학생들의 의미 충실한 사용을 견인하는 역할을 제공하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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