현대 사회가 복잡해지고 기술이 진보하면서 하나의 제품을 설계할 때 단일 특성이 아닌 다 특성을 갖는 제품을 설계하는 것이 요구되고 있다. 다 특성 설계 최적화 문제에서는 설계 변수의 최적값이 특성별로 다르게 되는 현상이 발생하고 이에 따라 하나의 특성에 대한 결과값이 좋아지면 다른 특성에 대한 결과값이 나빠지는 경우에 대해서 trade-off가 필요하다. 따라서 다 특성을 갖는 제품 설계 시 각각의 특성에 대한 성능을 최대화할 수 있는 효율적인 설계 방법의 필요성이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 다 특성을 갖는 제품을 설계하는 연구는 오래전부터 중요한 문제로 인식되어 왔는데, 단일 특성에 대해 성능을 최대화하며 강건한 설계를 할 수 있는 다구치 기법과 다기준/다특성 의사 결정 방법인 TOPSIS(Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution), GRA(Grey relational analysis), PCA(Principle Component Analysis), Fuzzy Logic System을 통합한 연구들이 진행되어 왔다. 하지만 기존 연구들은 각각의 설계 대안들에 대해 다 특성 결과값에 대한 점수를 통합하여 종합 점수를 비교해 최적의 설계안을 도출할 뿐 설계자의 호감도에 대한 정보는 설계에 반영하지 못한다. 따라서 본 연구에서는 다구치 기법을 기반으로 각각의 특성들에 대한 설계자의 서로 다른 호감도를 함수로써 표현하여 강건성과 함께 설계자의 호감도를 동시에 설계에 반영할 수 있는 방법을 제안한다.

Currently, agriculture in Korea is facing a manpower shortage due to a decrease in the population and an aging workforce. Involving disabled people in agriculture as a solution to the problem of manpower shortage in agriculture can help both farmers and people with disabilities. For this, it is necessary to develop agricultural tools that disabled people can use in agricultural activities. This study tried to design agricultural work equipment for the disabled by applying a design technique using a digital human body model. To this end, in this study, a human body model for the disabled was created using anthropometric data for the disabled. After that, the agricultural work simulation using human body models was used to identify the problems in agricultural work of the disabled, and design supplementation was performed to solve the problems. As a result, design dimensions such as the height of the farm work bench for the disabled, the length of the fruit harvester, the length of the sprayer, and the height of the starter switch were determined. This study has significance in that the digital human body model-based design method was applied to the design of agricultural work equipment for the disabled.

지중점적 관수(subsurface drip irrigation, SDI)는 작물의 뿌리가 수분을 가장 쉽고 효과적으로 이용할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 그러나 지중관수는 지표면 관수와 달리 수분의 공급 상태를 육안으로 확인하기 어려운 단점이 있다. 특히 작물의 뿌리가 수분을 흡수할 수 있는 유효수분 량은 토양에 따라 달라지고 동시에 수분을 보유하는 장력(potential energy)에도 영향을 미치게 된다. 지중관수는 지중에서 수분이 확산되는 위치 와 뿌리의 위치까지 도달될 때 효과가 발생한다. 그러나 실제로 토양 내부에서 수분이 이동하고 확산하는 것을 예측하기는 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 토양의 조건을 일정하게 하고 토층을 파괴시키지 않기 위해 토양조를 이용하였다. 그리고 수분을 지중에 공급한 이후에 토양을 절개하고 토양의 내부 위치별 토양수분을 측정하였다. 이때 토양 내부의 수분함량이 동일한 분포선을 찾아 유효 수분영역을 구하고 공급한 지중관 수량과 비교하였다. 아울러 토양내부의 습윤 확산 형태와 수분량으로 부터 토성에 따른 수분 확산이론을 예측하였다. 여기서 얻어진 수분확산 예측선도와 콩의 생육 시기별 뿌리의 생장위치를 중첩하여 최종적으로 지중관수량을 구하였다. 콩의 뿌리 생육은 파종이후 일일 평균 10 mm 성장한 것으로 나타나 생육 초기에 10일 간격으로 지중관수 공급량을 설계하였다. 주요 결과는 미사질양토에서 유효수분량을 25-35%로 유지하기 위해, 생육초기인 파종후 10일에는 8000 mL, 파종후 20일에는 7000 mL, 파종후 30일에는 6500 mL를 공급해야 할 것으로 판단되었다. 사질토 에서는 유효수분량을 20-30%로 유지하려면 파종후 10일에는 7500 mL, 파종후 20일에는 6500 mL, 파종후 30일에는 6000 mL를 공급하는 것이 타당한 것으로 판단되었다. 또한 생육 30일 이후에는 미사질양토나 사질토 모두 6000 mL를 공급하는 것이 적절할 것으로 보여 진다.

대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입 자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적 용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가 되었다.

In order to cope with climate change, the UN Climate Summit announced a policy to reduce carbon emissions to 0% by 2050. As a result, hydrogen energy is attracting attention as a new energy. Hydrogen energy is one of the future clean energy sources and is the most abundant and ideal fuel on Earth that does not emit pollutants. On the other hand, there is a risk of wide explosion range, easy ignition, and fast flame speed. As a result, There is limited use of hydrogen gases, and research is being conducted to safely use hydrogen gases. However, the localization rate of hydrogen-related equipment parts is low and dependence on foreign countries is high. In order to reduce dependence on foreign countries, this study designed and analysis a model of ultra-high pressure relief valve, which is a safety device for hydrogen charging stations. In order to evaluate the structural stability, a spring, a valve disk, a valve guide, and a valve spindle, which are components of an ultra high pressure relief valve, were applied with pressure resistance test and water pressure test criteria according to KS B ISO 19880-3, and analyzed using an Ansys workbench 2021 R1. Through the analysis results, the structural stability of the relief valve under the water pressure test and the pressure resistance test conditions confirmed.

The flange spreader has been used to withdraw gaskets and valves during butterfly valve maintenance. When using the conventional flange spreader, an excessive working space (pipe separation distance) appears, and the pipe and flange are damaged by the load. Also, the equipment can’t be operated safely when the pipe has eccentric fitting. To solve the problems, a valve easy out tool with collet was developed for safely fixing and spreading flange. By using Ansys Workbench 2021 R2, the structural analysis of the original collet was performed, and shape design of the collet was carried out to improve structural safety.

실험 계획법을 활용하여 세라마이드가 고함량으로 함유된 수화 액정형 베시클의 입자 사이즈에 영향을 미치는 인자를 분석하고 혼합물 조성의 최적화를 시도하였다. 베시클 입자 사이즈에 영향을 주는 주요 변수로 제조 온도, 에탄올 양, 초음파 시간을 각각 정하고, 다구찌 방법의 S/N비 산출과 ANOVA 분 석을 통해, 이들 변수들이 입자 사이즈에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 혼합물 실험 계획법의 심플렉스 중심 설계에 따라, 베시클 막을 구성하는 세 지질 성분, 인지질(HPC), 콜레스테롤(Chol), 세라마이드(Cer) 의 혼합 조성 실험을 수행하였다. 실험에서 얻어진 데이터로부터 회귀분석을 실시하여 모델식을 구하고, 베시클 입자 사이즈를 최소로 만들기 위한 세 지질 성분의 최적 혼합 조성은 HPC(0.6), Chol(0.1), Cer(0.3)으로 구해졌다.

국내외로 첨단 ICT 융합기술이 농업 분야에 적용되기 시작 하면서, 시설원예 설비들이 고도화되고, 스마트팜 구축 기술 및 인력이 축적되기 시작하였다. 그러나 우리나라 농촌의 경 우, 농업생산 연령의 고령화, 국내 농촌 인구의 지속적인 유출, 저출산 등으로 인하여 스마트팜 확대 및 적용에 어려움이 많 은 실정이다. 따라서 공간 및 시간에 구속을 받지 않는 간편한 농업인 교육 프로그램이 필요하며, 최근 부상하고 있는 시뮬 레이션 기술을 활용한다면 농업 교육용 시뮬레이션 툴 개발도 가능할 것으로 판단된다. 온실 환경 제어 모델을 이용한 시뮬 레이션은 다양한 지역과 기상 조건 하에서 대상 온실의 열과 물질에너지의 상호작용을 합리적으로 예측할 수 있게 해준다. 본 연구에서는 온실 환경 제어 모델을 활용하여 외부 기상 데 이터를 통해 온실의 환경 변화를 예측하고 가상의 환경 제어시스템을 통해 환경 제어 시 필요한 에너지값들을 시뮬레이션 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 이용자가 직접 맞춤형 환경 제어를 할 수 있도록 편의성을 고려한 사용자 인터페이스를 구축할 것이며, 실제 파프리카 재배 온실의 제어 요소들을 반 영할 수 있도록 설계될 것이다. 농업용 교육 시뮬레이션 툴을 최근 활발하게 연구가 이루어지고 있는 작물 생육 모델링 기 술 및 전산유체역학 기술과 융합하면 더욱 타당한 결과를 보 일 것이다.

스마트팜 요소들 중에서 중요한 요인 중 하나는 환경 계측이 다. 본 연구에서는 오픈 소스 프로그램인 아두이노, 앱 인벤터 와 노드 레드를 이용하여 로라와 블루투스 무선 통신을 통한 환 경 계측 모니터링 시스템을 설계하였다. 이 시스템은 아두이 노, 로라 쉴드, 온습도 센서(SHT10), 이산화탄소 센서(K30) 로 구성되었다. 아두이노(Arduino) 프로그램에서 사용된 라 이브러리로는 LoRa.h, Sensirion.h, LiquidCrystal_I2C.h와 K30_I2C.h를 사용하였다. 일정한 주기로 센서에서 환경 데 이터를 받을 때, 데이터의 안정화를 위해 평균값을 사용한 코 딩을 사용하였다. 사용자 인터페이스로 노드 레드와 앱 인벤 터 프로그램을 이용하여 안드로이드 기반의 앱을 개발하였다. 아두이노의 시리얼 화면과 스마트 폰의 화면 및 노드 레드의 사용자 인터페이스에 출력되는 화면으로 센서에 위한 환경 자 료가 잘 수집되어 디스플레이되는 것을 볼 수 있었다. 이러한 오픈소스 기반의 플랫폼과 프로그램들은 다양한 농업 응용 분 야에 적용될 것이다.

국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)를 중심으로 자율운항선박 도입을 대비한 해사안전 및 보안관련 국제 협약 을 제정하고 있다. 국내에서도 선급 및 산업체를 중심으로 자율운항시스템 기술개발에 착수하고 있으며 연안선박에서 발생하는 사고를 줄이기 위해 연안선박을 대상으로 하는 자율운항선박 기술적용 방안 연구가 진행되고 있다. 국내외적으로 자율운항선박에 대한 관심이 크게 증가하고 있으며 실제 개발된 기술의 검증을 위한 해상실증이 본격적으로 추진되고 있다. 본 연구에서는 연안선박에 적용하기 위한 디지털트윈 기술 관련 실증선박과 육상 플랫폼(원격지원센터)의 설계를 위한 기초연구를 진행하였다. 디지털트윈 기술을 선박에 적용하 기 위해 8m 소형 배터리 전기추진선박을 대상으로 선정하였으며, 선박과 육상 플랫폼 간 통신을 통해 선박 항해 및 운전 데이터가 서버 시스템에 저장되고 전기추진선박의 원격제어 명령이 가능한 디지털트윈 통합 플랫폼의 기본 설계를 진행하였다. 이러한 디지털트윈 기술 을 적용한 선박 성능관리, 운항 및 운영 최적화, 예지제어 등이 가능할 것으로 판단되며, 위기상황에 대응이 가능한 안전하고 경제성 있는 디지털트윈 기술의 선박적용이 가능할 것이라 사료된다.

게임플레이는 플레이어가 게임과 상호작용을 진행하면서 게임 상황에 대한 판단과 행동의 일련의 과정의 반복이라고 볼 수 있다. 잘 설계된 게임플레이는 플레이어로 하여금 게임에 몰입하도록 유도하며, 지속적으 로 몰입상태를 유지할 수 있도록 한다. RPG에서 게임플레이의 핵심과정중 하나는 몬스터와 상호작용하는 것이다. 일반적인 RPG의 몬스터는 패턴플레이로 구성되어 반복적으로 플레이가 진행되는 상황에서 지루함 을 유발하는 요인으로 작용한다. 이로 인해 게임을 플레이하는 플레이어중 고 레벨 플레이어는 레벨업을 위 해 습득해야 하는 경험치의 양의 증가로 인해 같은 필드에서 같은 몬스터를 오랜 시간동안 플레이하는 것 이 일반적이어서 시간이 지날수록 투자한 시간과 성취욕구 사이에서 만족도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 플레이어의 성장과정에서 몬스터가 제공하는 정보에 대한 위계의 설정을 통하여 플레이어의 인지과정에 패턴의 변수를 인식하게 하여 다양한 게임플레이가 가능하도록 하며 이를 바탕으로 플로우 (Flow) 과정에서 경험하는 지루함의 요소를 극복하고 지속적으로 몰입과정을 느낄 수 있도록 한다.

최근 디지털 의상으로 제품을 만드는 것이 활성화됨에 따라서 삼차원 공간의 컴퓨터 그래픽을 이용하는 게 임엔진을 및 3D Tool로 샘플을 만들기 시작했다. 이러한 트렌드에 따라서 밴드 기업들은 디지털 의류 모델 을 화상 회의 프로그램을 이용하여 협업하기 시작했다. 하지만 화상 회의에서의 원격화면 공유 기능은 각 공유자의 바탕화면 혹은 각 사용자가 사용하고 있는 데스크탑에 보여지는 화면만을 공유하여 발표화면을 보여주는 기능에 그치고 있어 협업작업에서 필요한 사용자 간의 상호작용을 지원하기에는 부족한 점이 있 다. 본 연구에서는 디지털 의상 협업 작업 시 화상 회의를 사용함에 있어서 불편한 점들을 개선하고 회의를 효율적으로 진행하기 위한 Framework를 제작했다. 프레임워크 제작을 위해 Unity3D 게임엔진과 WebRTC 그 리고 Javascript를 사용하였으며, 중계서버 제작을 위하여 클라우드 AWS 서비스를 사용했다. 시연 결과 화상 회의 참여자들은 스크린에 인터랙션을 할 수 있었으며 따로 프로그램을 설치할 필요가 없었다. 그리고 최대 해상도를 1440p까지 높여 기존의 화상 회의에서의 화질을 더 개선할 수 있었다. 해당 시연 결과를 통하여 기존의 다른 화상 회의 앱과 기능들을 비교하여 제안한 Framework의 효용성을 검증했다.

New buildings have been designed using different seismic design standards that have been revised. However, the seismic performance of existing buildings is evaluated through the same performance evaluation guidelines. Existing buildings may not satisfy the performance targets suggested in the current guidelines, but there are practical limitations to discriminating the existing buildings with poor seismic performance through a full investigation. In this regard, to classify buildings with poor seismic performance according to the applied standard, this study aimed to evaluate performance-based investigation of the seismic design proposals of buildings with different design standards. The target buildings were set as RC ordinary moment frames for office occupancy. Changes in seismic design criteria by period were analyzed, and the design spectrum changes of reinforced concrete ordinary moment resisting frames were compared to analyze the seismic load acting on the building during design. The seismic design plan was derived through structural analysis of the target model, compared the member force and cross-sectional performance, and a preliminary evaluation of the seismic performance was performed to analyze the performance level through DCR. As a result of the seismic performance analysis through the derived design, the reinforced concrete ordinary moment frame design based on AIK 2000 has an insufficient seismic performance level, so buildings built before 2005 are likely to need seismic reinforcement.

국제해사기구(IMO)의 대기오염물질 배출 규제에 대응하기 위해 액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다. 이와 함께 선박의 안정적인 연료 수급을 위한 LNG 벙커링 인프라 확대의 필요성이 대두되고 있다. LNG 벙커링은 TTS(Truck to ship), PTS(Pipe to ship), STS(Ship to ship) 3가지 방식으로 진행된다. 외국에서는 3가지 방식 모두 진행하고 있지만, 국내의 경우 인프라 부족으로 TTS 방식으로만 LNG 벙커링이 진행되고 있다. LNG 벙커링은 위험 요소가 많은 작업으로 안전한 벙커링 작업을 위해 작업 종사자의 역량 이 아주 중요하며 역량 강화를 위한 전문교육과정이 필요하다. 본 연구는 LNG 벙커링 전문인력 육성과 안전하고 체계적인 벙커링 작업 수행을 목적으로 LNG 벙커링 종사자 교육 콘텐츠를 설계하기 위해 진행되었다. 이를 위해 LNG 연료추진선박 및 벙커링 현황을 파악하고 국내외 관련 교육내용을 분석하였다. 더불어 전문가 설문을 통해 교육내용의 중요성에 대한 의견을 수렴하였다. 연구의 결과로서 다양한 교육 대상에 적합한 교육 콘텐츠 설계를 하고, 이를 총 4일이 소요되는 기초교육과 상급교육 과정으로 구분하여 제안하였다. 설계된 교육 콘텐츠를 바탕으로 우리나라 벙커링 환경을 충분히 반영하여 추가 연구가 진행된다면 LNG 벙커링 종사자 역량 증진을 도모하고 인적 자 원 육성에 큰 도움이 될 것으로 사료 된다.