• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권3호
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• pp.221-229
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• 2023

Urbanization and industrialization have significantly increased the amount of solid waste produced in recent decades, posing considerable disposal problems and environmental burdens. The practice of waste utilization in concrete has gained popularity among construction practitioners and researchers for the efficient use of resources and the transition to the circular economy in construction. This study employed Lytag aggregate, an environmentally friendly pulverized fuel ash-based lightweight aggregate, as a substitute for natural coarse aggregate. At the same time, fly ash, an industrial by-product, was used as a partial substitute for cement. Concrete mix M20 was experimented with using fly ash and Lytag lightweight aggregate. The percentages of fly ash that make up the replacements were 5%, 10%, 15%, 20%, and 25%. The Compressive Strength (CS), Split Tensile Strength (STS), and deflection were discovered at these percentages after 56 days of testing. The concrete cube, cylinder, and beam specimens were examined in the explorations, as mentioned earlier. The results indicate that a 10% substitution of cement with fly ash and a replacement of coarse aggregate with Lytag lightweight aggregate produced concrete that performed well in terms of mechanical properties and deflection. The cementitious composites have varying characteristics as the environment changes. Therefore, understanding their mechanical properties are crucial for safety reasons. CS, STS, and deflection are the essential property of concrete. Machine learning (ML) approaches have been necessary to predict the CS of concrete. The Artificial Fish Swarm Optimization (AFSO), Particle Swarm Optimization (PSO), and Harmony Search (HS) algorithms were investigated for the prediction of outcomes. This work deftly explains the tremendous AFSO technique, which achieves the precise ideal values of the weights in the model to crown the mathematical modeling technique. This has been proved by the minimum, maximum, and sample median, and the first and third quartiles were used as the basis for a boxplot through the standardized method of showing the dataset. It graphically displays the quantitative value distribution of a field. The correlation matrix and confidence interval were represented graphically using the corrupt method.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권2호
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• pp.463-471
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• 2024

Average and local convective heat transfer coefficients of nitrogen are measured experimentally in an electrically heated circular tube for a range of Reynolds number from 1.08 × 10⁴ to 3.60 × 10⁴, and wall-to-bulk temperature ratio from 1.01 to 1.77. The exit Mach number is up to 0.17, and the heat flux is up to 46 kW·m^-2. The molybdenum test section has a 62 diameters heated section with an inside diameter of 5 mm and a 30 diameters entrance section to ensure the fully-developed flow. Uncertainty of Nusselt number is less than 1.6 % in this study. The results indicate that the average heat transfer correlations evaluated by both the bulk and the modified film Reynolds numbers agree well with the experimental data. The local heat transfer results based on bulk properties are compared with previous empirical correlations. New prediction correlations are recommended which are significantly affected by the property variation and heated length. The comparison between the proposed correlations and experimental points shows that 88 % of experimental data fall into an error of 10 %, and almost all data are within an error of 20 %.

• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.132-138
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• 2024

본 연구에서는 분자동역학 전산모사를 통해 육방정계 단일벽 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 반경 변화에 따른 압전탄성 변화를 규명하였다. 질화붕소의 거동을 비교적 잘 모사하는 Tersoff 포텐셜과 기계적 하중인가에 따른 질소 및 붕소원자의 상대변위로 인한 분극의 정량화를 위해 강체 이온 근사를 채택하였다. 선형 압전탄성 구성방정식을 기반으로 각각의 질화붕소에 변형률을 인가하고 이에 따른 전기적 변위와 응력을 산출하여 압전상수와 영률을 각각 예측하였다. 그 결과, BNNT의 압전상수는 반경이 증가함에 따라 점진적으로 감소하는 양상을 보였다. 반면 탄성계수의 경우 불연속적 구조를 가지는 질화붕소를 등가의 연속체 구조로 등가시키는 방법에 따라 증가 또는 감소하는 경향을 보였다. BNNT의 곡률변화에 따른 물성변화를 가상실험에 기반한 경험적 모델로 근사하기 위해 BNNT의 튜브반경-압전탄성물성 간 상관관계식을 제안하였다. 또한 BNNT의 반경변화에 따른 물성을 곡률의 관점에서 설명하기 위해, BNNT와 질화붕소 나노시트(BNNS)의 결합에너지와 탄성변형에 따른 원자간 결합길이 변화가 각각의 구조의 변형에너지 증가에 기여하는 정도를 상호 비교하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.981-992
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• 2023

최근 전세계적인 기후변화의 영향으로 강우가 집중되고 강우강도가 강해짐에 따라 홍수피해의 규모를 증가시키고 있다. 과거에 관측되지 않았던 규모의 비가 내리기도 하고, 기록되지 않았던 장기간의 장마가 발생하기도 한다. 이러한 피해들은 아세안 국가에도 집중되고 있으며, 태풍 및 집중호우로 인해 침수의 빈번한 발생과 함께 많은 사람들이 영향을 받고 있다. 특히, 인도네시아 찌따룸강 상류 유역에 위치한 반둥 지역은 분지 형태의 지형학적 특성을 가지고 있어서 홍수에 매우 취약한 실정이다. 이에 공적개발원조(ODA)를 통해 2017년에 찌따룸강 상류(Upper Citarum River) 유역에 대하여 홍수예경보시스템을 구축되었고, 현재 운영중에 있다. 그럼에도 불구하고, 찌따룸강 상류 (Upper Citarum River) 지역은 홍수발생시 인명 및 재산피해의 위험에 여전히 노출되어 있어 신속하고 정확한 홍수예경보의 실시를 통해 피해를 경감시키는 노력이 지속적으로 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 찌따룸강 상류의 Dayeuh Kolot 지점을 목표관측소로 하고, 강우관측소 4개소와 수위관측소 1개소의 10분 단위 수문자료를 수집하여 인공지능 기반의 하천홍수위예측모형을 개발하였다. 6개 관측소의 2017년 1월부터 2021년 1월까지의 10분 단위 수문관측자료를 활용하여 선행예보시간 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6시간에 대해서 학습, 검증, 시험을 수행하였으며 인공지능알고리즘으로는 LSTM을 적용하였다. 연구결과 모든 선행예보시간에 대해 모형적합도 및 오차에서 좋은 결과를 나타냈으며, 학습자료 구축조건에 따른 예측정확도를 검토한 결과 참조관측소가 적은 경우에도 모든 관측소를 활용하는 경우와 유사하게 예측정확도를 확보하는 것으로 나타나 효율적인 인공지능 기반 모형 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Spatial Information Research
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• 제20권2호
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• pp.13-24
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• 2012

기후 변화로 인한 건강 피해를 예방하기 위해서는 지역별로 취약성 평가를 실시하고 적응대책을 수립해야 한다. 본 연구에서는 적응 대책 수립을 위한 기초 정보 제공을 목적으로 취약성 평가를 실시하였다. 건강 부문의 취약성 평가는 폭염, 오존, 매개질환 전염병의 세부 부문으로 나누어 이루어졌다. 이를 위해 각 부문별로 민감도, 적응능력, 노출 규준을 설정하고, 적합한 평가 지표를 선정하였다. 그리고 GIS를 이용하여 지표별 공간자료를 구축하고 처리하였다. 그 결과, 폭염에 의한 취약성은 남부 지방의 저지대가 중부지방에 비해 높았고, 오존에 의한 취약성은 대구분지 주변과 자동차수가 많은 수도권 및 대도시권에서 높게 나타났다. 지역 특이성이 높은 말라리아와 쯔쯔가무시증은 각각 군사분계선 근방, 남서 평야지대에서 취약성이 높게 나타났다. 또한, 미래에는 전반적으로 취약성이 증가하는 것으로 나타났으며, 남부에서 중부로 그리고 평지에서 낮은 산간지대로 취약 지역이 확대되는 경향을 보였다. 향후 관련 지표 자료의 확보와 지표별 가중치를 산정하고, 새로운 시나리오에 따른 미래 기상예측자료를 사용하면 좀 더 신뢰성 높은 취약성 평가가 가능할 것으로 생각된다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권6호
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• pp.590-596
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• 2019

Numerous deaths and substantial property damage have occurred recently due to frequent disasters of the highest intensity according to the abnormal climate, which is caused by various problems, such as global warming, all over the world. Such large-scale disasters have become an international issue and have made people aware of the disasters so they can implement disaster-prevention measures. Extensive information on disaster prevention actively has been announced publicly to support the natural disaster reduction measures throughout the world. In Japan, diverse developmental studies on disaster prevention systems, which support hazard map development and flood control activity, have been conducted vigorously to estimate external forces according to design frequencies as well as expected maximum frequencies from a variety of areas, such as rivers, coasts, and ports based on broad disaster prevention data obtained from several huge disasters. However, the current reduction measures alone are not sufficiently effective due to the change of the paradigms of the current disasters. Therefore, in order to obtain the synergy effect of reduction measures, a study of the establishment of an integrated system is required to improve the various disaster prevention technologies and the current disaster prevention system. In order to develop a similar typhoon search system and establish a disaster prevention infrastructure, in this study, techniques will be developed that can be used to forecast typhoons before they strike by using artificial intelligence (AI) technology and offer primary disaster prevention information according to the direction of the typhoon. The main function of this model is to predict the most similar typhoon among the existing typhoons by utilizing the major typhoon information, such as course, central pressure, and speed, before the typhoon directly impacts South Korea. This model is equipped with a combination of AI and DNN forecasts of typhoons that change from moment to moment in order to efficiently forecast a current typhoon based on similar typhoons in the past. Thus, the result of a similar typhoon search showed that the quality of prediction was higher with the grid size of one degree rather than two degrees in latitude and longitude.

• 디지털융복합연구
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• 제15권11호
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• pp.245-250
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• 2017

돌발홍수는 강우유출수가 하천으로 모여드는 유역이 좁은 지역에 집중호우로 인해 유입되는 물의 양이 급증하여 나타난다. 돌발홍수는 유속이 빠르고 홍수를 대비할 수 있는 시간이 부족하므로 인명과 재산상의 피해를 발생시킨다. 본 연구에서는 돌발홍수를 예보를 위한 빅데이터 분석방법을 수행하였다. 연구 자료는 2009년에서 2012년까지 국민안전처 국가재난정보센터에 보고된 38건의 홍수 피해 자료와 지표수문모형(TOPLATS)에 의해 생성된 수문기상정보인 강우량, 토양수분 상태, 지표유출량이다. 돌발홍수 발생 선행 6시간의 강우량, 토양수분 상태, 지표유출량 데이터를 요인분석을 통해 토양수분 상태, 장기요인에 의한 강우량과 지표유출량, 단기요인에 의한 강우량과 지표유출량으로 축소하였다. 빅데이터 분석 방법으로는 유형분석인 의사결정나무, 랜덤포레스트, 나이브베이즈, 서포트벡터머신, 로지스틱 회귀모형을 사용하였다. 돌발홍수 사고발생 자료가 38건으로 한정되어 있기 때문에 예측성능 정확도 판단이 중요하다. 예측성능 정확도 평가방법으로 kappa계수, TP Rate, FP Rate, F-Measure를 이용하였다. 이 외에 돌발홍수 발생 선행 시점별 재현성 평가와 과거 4년간 돌발홍수 경보 횟수를 통해 최적 유형분석 방법을 제시하였다. 연구결과 로지스틱회귀모형과 랜덤포레스트가 돌발홍수 예보를 위한 예측 성능이 가장 좋았다. 사고발생 자료가 2009년부터 2012년까지 38건으로 한정되어 있어 분석을 위한 훈련자료와 검증자료 구축에 한계가 있었다. 장기간의 자료가 수집된다면 더욱 정확한 빅데이터 분석을 수행할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권9호
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• pp.940-948
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• 2006

형광측정법은 자연유기물질을 간편하고 신속하게 분석함으로써 타 분석법에 비해 현장에서 실시간으로 수질관리에 활용할 수 있는 월등한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 표준자연유기물질, 호소수 및 하천수 등 다양한 시료의 형광지표($F_{450}/F_{500}$), synchronous 스펙트럼, 형광 EEM(excitation-emission matrix)을 조사하고 시료 간 상호비교를 통해 자체생성/외부생성 유기물, 단백질계, 펄빅산계, 휴믹산계, 육질성 휴믹산계 형광특성 영역을 구분하였다. 또한 각 영역간의 형광세기 비를 이용하여 다양한 유기물 성분의 상대적인 분포를 파악하였다. 각 시료에서 얻어진 형광특성 및 형광세기 비는 시료의 수질 특징에서 예상되는 결과와 잘 일치하였다. 자연유기물의 생성지가 육지성일수록 외부생성 유기물 및 육질성 휴믹산계 형광특징이 더 크게 나타났고 하수 처리수의 영향을 받거나 조류 및 미생물 활동이 활발한 지점에서는 단백질계 형광특성이 뚜렷하게 나타났다. 특히, synchronous 형광스펙트럼이나 형광 EEM에서 얻어지는 단백질계/육질성 휴믹산계 형광세기 비는 도심지 하천의 경우 하수종말처리장 방류수 영향을 평가하는 지표로, 또한 호수의 경우 조류 및 미생물 활동 정도를 예측하는 지시자로서 사용될 수 있음을 보여 주었다. 본 연구는 현장시료를 사용한 자연유기물질 형광분석법 및 그 해석에 대한 기초자료를 제시하였으며 이 연구결과는 향후 유기물 성분분포 파악이 필요한 수질관리 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권6호
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• pp.529-538
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• 2019

태풍은 전 세계적으로 상당한 재정적 피해를 입힌다. 정부, 지방자치단체, 보험회사는 태풍 위험 평가 모델을 개발하여 자연 재해에 따른 재정 위험을 정량화하고 완화하고자 한다. 이에 태풍 위험 평가 모델의 중요성이 증가하고 있으며, 정교한 평가를 위한 국지적 취약성을 반영하는 것이 중요하다. 자연 재해와 관련된 경제적 손실에 대한 실질적인 기존 연구들이 필수적인 위험 지표를 확인했지만 취약성과 경제적 손실 사이의 상관관계를 다루는 종합적인 연구가 여전히 필요하다. 본 연구의 목적은 태풍 매미로 인한 손실 데이터를 바탕으로 태풍 피해 예측 함수에 대한 평가지표를 개발하기 위함이다. 본 연구에서는 취약성 함수를 만들기 위해 풍속과 해안가로부터의 거리, 그리고 건물가치, 건물 유형, 층수 및 지하층 수의 정보를 사용하였으며 국내 보험사가 제공하는 태풍 매미의 실제 손실 기록을 분석하고 취약성 함수를 개발하여 최대 손실 발생의 예방에 기여하고자 하였다. 본 연구의 결과와 지표는 건물의 실제 재정 손실과 지역 취약성을 반영하는 정부 기관 및 보험 회사의 취약성 함수 개발을 위한 실질적인 지침으로 활용될 수 있다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.18-25
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• 2017

최근 재난이 대형화 및 복합화되고 있어 도시화 증가 및 기반시설 밀집화로 인해 경제적 피해가 심화되었다. 이러한 대형복합재난은 1차 단일 재난으로 인해 2차, 3차 재난이 동시다발적 연쇄적으로 발생하고 있으나 우리나라의 기존 재난관리 체계는 자연 사회재난간 이분법적 구분으로 적응력이 떨어진다. 복합재난의 원인은 산업구조의 변화에 기인한 거주환경의 급속한 도시화 진전으로 생활 환경속에서 위협요인이 다양하고, 예측불허의 양상을 보이고 있다. 지구온난화에 따른 기후변화로 인하여 자연재난 발생양상은 대형화 복합화되고 있으며, 과거와 달리 자연재난도 도시기능 마비와 같은 복합재난으로 발전할 가능성이 크다. 따라서, 본 논문은 기존 단일 요인에 의한 재난관리의 한계성을 극복하고 재난을 효과적이고 합리적으로 관리하기 위해 포괄적인 개념에서 자연재난과 사회 재난을 통합한 복합재난 시스템 모델링을 제시한다. 이를 통해 선제적 재난관리체계 기반 구축을 통해 국민의 생명과 재산을 보호하는데 큰 역할을 수행할 수 있을 것으로 예상된다.