본 연구의 목적은 고령화 시대를 대비하고 노인들이 행복한 여가시설을 구축하는 것이 중요한 과제라 인식하고 이에 물리적으로 행복한 노인 여가시설을 구축함을 위한 기초 연구로서 현재 노인들이 공공기관에서 제공하는 여가 시설에 대하여 활용성이 떨어지는 요인에 대하여 연구하였다. 구체적인 연구 방법 및 내용으로 첫째, 국내에서 가장 성공적인 공공 노인 여가시설의 모텔로 선정된 대구의 시니어스타워를 방문하여 단순설문 및 관찰을 통하여 장단점에 대한 요소들을 정리 및 KJ기법 및 그라프기법 (Graph Theory)을 적용하여 물리적 공간에 대한 한계성의 요소에 대한 우선순위 그리고 상호관계성을 발췌하여 우선순위 가이드라인을 구축하였다. 둘째, 실제 노인들이 여가시설에서 느끼는 만족정도를 알아보기 위하여 부산시 사상구 노인여가 시설에 방문 및 현지 노인들을 대상으로 설문을 실시하였고, 발췌한 우선순위법(Priority Method) 결과와 비교한 내용을 기반으로 최종적으로 개선 할 사항을 정리 하였다. 본 연구를 통하여 첫째, 물품 및 기기를 노인의 여가공간에 효율적으로 배치하기 위한 노력과 이를 실질적으로 다룰 수 있는 전문성도 중요하다는 것을 알 수 있었다. 둘째, 물리적 기기 및 프로그램을 활용한 노인여가 시설도 중요하지만 노인의 신체적, 정신적 특성을 고려하여 자발적으로 참여하기 위한 참여 형 공간도 중요하다는 것을 알 수 있었다.

Recently, the engineering designer of injection mold has become more and more dependent on the CAE. In the design factors of injection mold, the shrinkage rate should be considered as one of the important performances to produce the reliable products. Therefore, the shrinkage rate can be mostly calculated by the MoldFlow and CATIA in the design process. However, it is not easy to predict the shrinkage rate of a plastic injection mold in its design process because the analysis can take minutes to hours, the high computational costs of performing the analysis limit their use in design optimization. In this study, the surrogate models based on the Taguchi Design in order to optimize the shrinkage rate of bevel gear injection mold is used instead of the original models, facilitating design optimal design.

생강이 가지고 있는 항산화력을 최대화 시키기 위해 다양한 제조 공정에서 흑생강을 제조하였다. 증숙 온도 및 시간에 따른 DPPH radical 소거능을 측정하였고, 이를 반응표면 분석법에 의해 최적화된 제조 공정을 선정하였다. DPPH radical 소거능을 최대화 할 수 있는 최적 점을 설정한 결과 93.2oC에서 6시간의 증숙 공정이 설정되었다. 제조한 흑생강을 음료로 개발하기 위해, 매실 농축액과 꿀을 혼합하여 기능성과 선호도가 높은 음료를 제조하였다. DPPH radical 소거능, 플라보노이드 함량, 관능평가의 canonical 계수를 이용하여 수적 최적화를 통하여 최적 배합비를 구한 결과, 흑생강 추출물 14.2%, 매실농축액 5%, 꿀 10.8%로 나타났고 desirability가 0.615로 설정되었다. 이때의 종속 변수값들은 DPPH radical 소거능 46.0 mg/L, 플라보노이드 함량 29.9 mg/L, 선호도 5.284로 예측되었다.

본 논문에서는 비선형 지진격리교량의 최적 설계 방법을 제시하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 교각과 지진격리장치의 파괴확률을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 동시에 최적화하는 다수의 해를 효율적으로 검색하고자 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화기법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 다수의 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도 교량의 확률적 응답을 효율적으로 예측할 수 있는 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 실제 교량인 남한강교를 고려하였고, 제안하는 방법과 기존 비선형 시간이력해석을 이용한 생애주기비용 기반 설계법을 각각 적용하여 내진성능을 비교하였다. 내진성능을 비교한 결과, 제시하는 방법이 기존의 비용에 기반한 최적설계보다 우수한 성능 및 경제성을 보임을 검증하였다. 또한, 다양한 지진하중에 대해서도 제안된 방법이 보다 개선된 성능을 보임을 확인하였다.

본 논문에서는 유도무기 통합 설계 프레임워크를 위한 데이터베이스를 설계하였다. 실제 개발에 앞서 유도무기 설계에 필요한 데이터베이스를 위한 요구도를 분석하였으며, 데이터베이스 설계 개념을 정립하였다. 또한 해석도구 간의 데이터흐름 등을 파악하였으며, 이들 정보를 토대로 테이블들을 구성하고 각 객체관계를 정의하여 데이터베이스 스키마를 설계 및 구축하였다. 개발된 DB는 유도무기 통합 설계 프레임워크에 통합되었으며 프레임워크내의 데이터 저장, 검색 및 관리 등의 역할을 수행하며, 유도무기 설계에 적용하여 그 효용성을 검증하였다.

확정론적 최적설계에서는 설계변수의 변동이나 불확실성 등을 최적화 과정에서 고려하지 않는다. 신뢰성 최적설계는 설계변수의 임의성을 체계적인 확률 및 통계이론을 적용하여 생산품의 안정성을 보다 정밀하고 합리적으로 다룬다. 본 논문에서 설계변수를 확률변수로 취급하여 실제 제작시의 제작오차를 고려한 표준편차를 주었으며, 설계변수의 평균에 대한 표준편차를 기존의 고정된 값을 사용하지 앉고 평균과 표준편차의 관계가 오목함수로 나타나도록 하였다 즉, 설계변수의 평균이 달라짐에 따라 표준편차도 변동계수만큼 변하도록 하였다. 신뢰성해석은 불변 2차 모멘트 방법을 이용하고 신뢰성을 구하는 방법은 신뢰도 지수 접근방법의 개선된 일계 2차 모멘트 방법을 이용하여 신뢰성을 구하였다. 두 가지 예제를 통해 확정론적 최적설계, 신뢰성 최적설계와 표준편차의 변동을 고려한 신뢰성 최적설계의 값을 비교하였다.

The malting process of rice (OM4080 variety from Mekong Delta Rice Research Institute) was studied under pilot condition plan by means of the second-order experimental design. Processing parameters, such as the steeping time (0-60 hrs), steeping temperature (5-45℃), germination time (0-8 days), germination temperature (5-45℃) and gibberellin concentration (0-2 mg/kg) were investigated. As a result, all germination conditions, especially germination time, germination temperature, and gibberellin concentration had a significant effect on the malting loss, amylase activity and starch content. The protein content was not clearly affected by any conditions. The optimum conditions for malting process (with highest amylase activity) were as follows: 30 hrs of steeping time, 30-35℃ of steeping temperature, 5-5.5 days of germination time, 25℃ of germination temperature, and 1.5 mg/kg of giberrellin concentration.

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 선형 탄성문제에 대한 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 실용적인 공학문제에 대한 많은 최적설계 문제에서는 초기의 데이터가 CAD 모델로부터 주어지는 경우가 많다. 그러나 대부분의 설계 최적화 도구들은 유한요소법에 기초하고 있기 때문에 설계자는 이에 앞서 CAD 데이터를 유한요소 데이터로 변환해야 한다. 이 변환과정에서 기하 모델의 근사화에 따른 수치적 오류가 발생하게 되고, 이는 응답 해석뿐만 아니라 설계민감도 해석에 있어서도 정확도 문제를 발생시킨다. 이러한 점에서 등기하 해석법은 형상 최적설계에 있어서 유망한 방법론 중 하나가 될 수 있다. 등기하 해석법의 핵심은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 정확히 일치한다는 것이다. 이러한 기하학적으로 정확한 모델은 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서도 사용된다. 이로 인해 높은 정확도의 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이는 설계구배 기반의 최적화에 있어서 매우 중요하게 작용한다. 수치 예제를 통하여 본 논문에서 제시된 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 타당함을 확인하였다.

텐세그리티 구조물의 설계를 위한 다목적 최적화 기법이 제시되었다. 구조물의 기하가 먼저 주어지며, 설계변수는 부재력이다. 목적함수는 최대 강성매트릭스에 대한 최저 고유치와 찾고자 하는 목표값으로부터 가장 근접하게 일치하는 부재력이다. 복수의 목적함수 문제가 구속조건을 도입하여 일련의 단일 목적함수 문제로 전환되었다. 본 논문의 타당성을 알아보기 위해 텐세그리티 그리드에 대한 최적해를 구해 보았다.

  According to the automated manufacturing processes followed by the development of computer manufacturing technologies, products or quality characteristics produced on the processes have measured and recorded automatically. Much amount of data daily prod

이산화 된 구조물의 위상최적화 과정은 균일하게 분포된 재료 밀도의 위상으로 표현되는 초기 설계영역을 시발점으로 한다. 최적화 과정 동안 구조물의 위상은 고정된 설계영역 내에 주어진 최적화 문제를 만족시키는 방향으로 변화하면서, 최종적으로 최적 위상의 재료 밀도 분포를 생산한다. Eschenauer et al.에 의해 제안되었던 설계영역 안에 구멍을 도입하는 개념은 원래 경계면의 최적화 문제에 대해 설계변수의 유한적인 변화를 촉진시켜 최적화의 수렴성 개선을 도모하기 위함이었으나, 위상최적화의 관점에서는 초기 위상의 정의에 따라 다양한 최적 위상이 생산되는 것을 의미한다. 본 연구에서는 초기 설계영역 안에 국소적인 솔리드 상을 도입해 초기 위상에 변화를 주었을 때, 한정된 재료 하에 구조물에 배치 가능한 다양한 최적 위상을 산출할 수 있음을 검증하였다. 수치 예제로서 초기 설계영역 내에 다양한 치수를 가지는 국부적인 원형 솔리드의 고정된 개수를 투입하여 간단한 MBB-보의 위상최적 설계를 수행하였다.

본 연구에서는 위상최적화 알고리즘의 수렴성을 개선하기 위해 설계영역에 초기 구멍을 도입하는 방법을 제시하는데, 이것은 경계면에 기초한 최적화 방법의 느린 수렴성을 완화하기 위해, Eschenauer et al.에 의해 고안된 버블 방법의 설계영역 안에 구멍을 도입하는 개념과 연계된다. 버블 방법과 달리, 제안된 방법에서는 최적화 과정동안 구멍의 위치를 정의하는 특성함수를 이용하지 않고, 최적화 초기화 단계에서만 초기 구멍을 도입하는데, 이러한 초기 설계영역 안의 솔리드와 보이드 영역들은 고정되는 것이 아니라 합쳐지거나 쪼개지면서 변화된다. 따라서 위상최적화 알고리즘에서 구멍의 이동에 관련된 복잡한 수치적인 계산 없이 자동적으로 설계변수의 유한변화를 더욱 강화시키기 때문에 목적함수 값의 수렴성을 개선할 수 있다. 본 논문에서는 다양한 치수와 형상의 구멍을 포함하는 초기 설계영역을 가지는 Michell형 보의 위상 최적설계를 밀도분포법으로 불리는 SIMP를 이용하여 수행하였다. 이를 통해 위상최적화의 수렴성을 개선하고 최적위상과 형상에 영향을 미치는 초기 구멍의 효과를 검증하였다.

본 논문에서는 다양한 문제들의 형상 설계 민감도 해석에 대한 효율적인 경계기반 기법을 제시하였다 우선 문제에서 정의된 일반적인 함수들에 대한 연속체 형태의 식에 근거하여, 경계 적분 형태의 해석적 민감도 식을 유도하였다. 이 식은 다양한 형상 설계 문제들의 경사를 계산하는데 편리하게 사용할 수 있다. 그리고 경계법은 형상 변분 벡터가 전체 도메인이 아닌 경계에서만 요구된다는 장점이 있는데, 여기서 경계 형상 변분은 형상 함수의 복잡한 해석적 미분 대신 형상을 미소 증분시킴으로써 편리하게 계산할 수 있다. 제시한 방법의 효율성을 보이기 위해 포텐셜 유동 문제와 필렛(fillet)에서의 응력 집중 문제에 이를 적용하였다.

SLSV(single loop single vector)방법은 신뢰성기반 최적설계(reliability-based design optimization, RBDO)에서 중첩된 반복과정을 제거함으로써 최적설계의 과도한 계산비용 문제에 대한 해결책을 제시하고 있지만, 종종 수렴하지 못하거나 잘못된 해가 얻어지는 등의 불안정성, 부정확성 문제를 가지고 있어 그 활용이 제한적이다. 본 논문에서는 수정된 HMV(hybrid mean value)방법, Inactive Design, Active MPP(most probable point) Design의 적용을 통해 SLSV방법에 있어서 안정성과 효율성을 효과적으로 개선시킬 수 있는 수정된 SLSV방법을 제안하였고 또한 다양한 예제를 통해 수정된 SLSV방법의 유용성을 검증하였다.

기계부품의 설계는 초기 설계, 해석, 성능 평가의 반복 과정을 통하여 수행된다. 설계자는 각 과정에서 특성에 맞는 프로그램을 사용하고 있다. 본 연구에서는 순차 설계 영역을 이용한 형상최적화를 수행하였다. 순차 설계영역의 근사함수를 구하기 위하여 Pro/Engineer 와 ANSYS 실행의 자동화를 수행하였다. 전체 설계영역을 근사식으로 표현하기에는 어려움이 있다. 정확도가 높은 근사식을 만들기 위하여 순차설계영역을 설정하여 각 단계에서 수렴한 해로 이동량을 결정하고, 두 번 연속하여 순차설계 영역에 존재하면 수렴조건을 만족하는 것으로 하였다. 각 단계의 해는 순차이차 계획법인 PLBA(Pshenichny-Lim-Belegundu Arora)알고리즘을 이용하여 구하였다.