Conventional product development process employs a design-build break philosophy which is sequentially executed product development process. It often results in a prolonged lead-time and a high product cost. This paper proposes the concurrent engineering design approach integrating design process to solve the above problems. The proposed approach in this paper holds potential for shortening the overall product development cycle, improving product quality, and reducing product cost. This paper presents three concepts and methods for product development : (1) considering product performance, quality and cost together in early design stage, (2) supporting design decision-making through a quantitative approach, and (3) incorporating rapid prototyping and virtual prototyping for design verification.

고층 건물의 구조시스템 및 물량은 최대변위 및 층간 변위 제어를 포함하는 강성설계에 의해서 결정되는 경향이 있으나 강도설계와는 달리 특정 소수 부재의 단면 변화로 강성제한 조건을 만족시키기는 어렵다. 이러한 이유로 이제까지의 고층건물 구조설계는 설계자의 경험과 직관에 의존한 반복적인 설계과정을 피할 수 없었다. 그러므로 본 연구에서는 민감도 해석이나 반복적인 구조해석 없이 변위를 제어할 수 있는 실용적인 고층건물 변위제어기법을 제안하였다. 기존 연구에서 개발된 재분배기법은 구조물이 횡하중을 받는 경우만을 고려하였으나 실제 구조물은 횡하중과 연직하중을 동시에 받고 있으므로 이를 고려한 재분배기법을 개발하였다. 개발된 횡하중과 연직하중을 고려한 재분배기법을 강도설계모듈과 결합하여 고층건물 변위설계 모델을 제안하였으며 제안된 변위설계모델을 20층 강접골조 전단벽 구조물과 60층 아웃리거 구조물의 변위설계에 적용하여 기존의 횡하중 만을 고려한 변위설계모델의 결과와 비교 분석하였다.

도로포장 설계의 목적은 다른 토목구조물의 설계와 마찬가지로 정해진 신뢰성 수준에서 가장 경제적인 설계를 얻는데 있다 할 것이다. 미국과 유럽의 선진국가들의 설계법들은 전혀 상이한 신뢰성 수준을 갖는 설계결과들을 생산하는 설계법을 지양해가면서 세월을 두고 변천하여 균등한 신뢰성 수준을 보장할 수 있는 LRFD양식을 채용하는 방향으로 발전되었다. 현재, LRFD 양식은 콘크리트 구조, 목구조, 강구조 및 교량설계기준에 적용되어 있다 본 논문에서 저자는 역학-경험적 포장설계법에 적용될 신뢰성 모듈의 한 대안으로 신뢰성이론을 사용하여 LRFD 양식을 개발하고자 하는 과정을 예시하였다. AASHTO 86설계법에 따라 동일한 신뢰성 수준을 갖도록 설계된 10개의 포장단면이 피로균열과 같은 역학적 포장손상 측면에서 볼 때 균등한 구조적 신뢰성을 보여주지 못하며 LRFD 양식을 사용함으로서 그러한 균등한 신뢰성을 확보할 수 있다는 사실이 본 논문을 통해 예시되고 있다.

도로포장 설계의 목적은 다른 토목구조물의 설계와 마찬가지로 정해진 신뢰성 수준에서 가장 경제적인 설계를 얻는데 있다 할 것이다. 미국과 유럽의 선진국가들의 설계법들은 전혀 상이한 신뢰성 수준을 갖는 설계결과들을 생산하는 설계법을 지양해가면서 세월을 두고 변천하여 균등한 신뢰성 수준을 보장할 수 있는 LRFD양식을 채용하는 방향으로 발전되었다. 현재, LRFD 양식은 콘크리트 구조, 목구조, 강구조 및 교량설계기준에 적용되어 있다 본 논문에서 저자는 역학-경험적 포장설계법에 적용될 신뢰성 모듈의 한 대안으로 신뢰성이론을 사용하여 LRFD 양식을 개발하고자 하는 과정을 예시하였다. AASHTO 86설계법에 따라 동일한 신뢰성 수준을 갖도록 설계된 10개의 포장단면이 피로균열과 같은 역학적 포장손상 측면에서 볼 때 균등한 구조적 신뢰성을 보여주지 못하며 LRFD 양식을 사용함으로서 그러한 균등한 신뢰성을 확보할 수 있다는 사실이 본 논문을 통해 예시되고 있다.

형상 최적설계 중에 발생하는 절점의 과도한 이동은 요소망을 왜곡하고, 결국 최적해의 저하를 유발한다. 이러한 문제를 개선한 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 이 방법은 구조물의 형상이 변해 갈 수 있는 충분한 공간의 설계 영역을 정하여, 균일하고 세밀한 요소망을 미리 생성한다. 각각의 최적화 단계마다 모든 요소들과 구조물의 위치 관계를 검사하여, 내부의 요소에는 실제의 물성치를 부여하고, 외부에 존재하는 요소는 0에 가까운 물성치를 부여한다. 변위와 고유 진동수의 제한조건을 가진 두 개의 예제를 통해 이 방법의 특징을 살펴보았다.

공학적 설계에 있어 많은 문제들은 몇 가지 목적함수들을 동시에 최소화하여야 할 필요가 있을 경우가 있다. 선박설계에 있어, 종래에는 자재비 경감과 재화중량 증가를 위해 최소중량설계가 구조 설계의 주된 목적이었으나, 값싼 노동력을 내세운 후발 조선국과의 치열한 국제 경쟁을 극복하기 위해서는 보다 경제성 있는 선박 건조 기술 개발이 선행되어야 할 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 다목적함수 최적화기법을 이용한 선체 구조의 보다 합리적인 설계 방안에 대한 연구를 수행하여 실제 건조된 유조선을 대상으로 중량, 건조비 등의 경제성을 비교 평가하였다. 다목적 함수로는 유조선의 중량과 건조비로 하였으며 최적화 기법으로는 확률론적 탐색법인 ES(Evolution Strategies)를 이용하였다. 건조비 모델은 상대 건조비 개념을 도입하였고, 종강도 부재는 선급규정에 의해, 횡강도 및 횡격벽 부재는 직접해석법인 일반화된 경사처짐법을 사용하여 설계에 적용하였다. 다목적함수 최적화 결과로부터 도출된 Pareto 최적 설계점들에 대하여, 요구운임률을 각각 산정함으로써 이들 최적 설계점들 중에서 가장 경제성이 뛰어난 선박 설계 방안을 제시하였다.

실무에서 교량 교각의 내진해석을 수행할 때 계산의 편의와 보수적인 설계를 위하여 기초의 연성을 고려하지 않고 지반면을 고정단으로 가정하여 해석하는 경우가 많다. 이러한 고정단 모델은 대부분의 경우 설계력 측면에서 매우 보수적인 결과를 주므로, 최근 기초의 연성을 고려하여 현실적으로 교각 기초를 모델링하려는 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 기초연성의 모델링 방법, 입력응답스펙트럼의 종류 그리고 지반조건을 달리하여 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 수치해석을 통하여 교각에 발생하는 전단력, 모멘트 그리고 변위를 비교하여 기초의 연성을 고려하는 기법과 지반 및 지진파 특성들이 해석결과에 미치는 영향을 분석하였다. 대부분의 경우 고정단 모델에서 큰 전단력과 모멘트가 발생하였지만, 연약 점성토층에 장주기 지진파가 작용하는 특수한 경우에는 기초의 연성을 고려한 모델에서 고정단 모델보다 큰 전단력과 모멘트가 발생하였다. 또한 기초의 연성을 고려하는 여러 모델들의 해석결과를 지반-구조물 동적 상호작용을 고려한 정밀 동해석 결과와 비교하여 그들의 적용성을 평가하였다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 철근콘크리트(Reinforced Concrete : RC) 교각의 효율적인 최적설계 알고리즘을 제안하였다. 제안한 RC 교각 최적설계 알고리즘은 효율적인 강도재해석 기법을 기초로 하고 있다. 또한 RC 교각의 특성을 고려하여 제약조건 소거기법과 같은 근사화 기법을 도입 하였다. 기존의 최적설계 방법 비교를 통해 제안한 RC 교각의 최적설계 방법의 효율성과 신뢰성을 비교하였다. 그리고 시방서의 내진 규정에 따른 수치예제를 통하여 제안한 강도재해석기법에 의한 새로운 알고리즘이 기존의 최적설계 방법에 비해 효율성과 신뢰도가 우수하다는 것을 입증하였다.

자동차 경량화를 지향하는 초경량차체 기술 중에서 합체박판기술을 이용한 수 있는 일련의 최적설계 기법을 제안하고 기존의 자동차 도어 내판에 적용하여 경량화를 수행하였다. 먼저, 내판에 부착되는 보강재를 제거한 후 취약해진 강성을 보강하기 위한 파트 선정을 위해 위상 최적설계를 수행하여 대략적인 파트 분포를 결정하였다. 그 다음 상세설계 단계로서 각 파트의 두께는 치수 최적설계를 이용하여 정하고, 형상 최적설계로 최종 용접선을 결정하였다. 이러한 일련의 최적화를 위해 상용 소프트웨어인 GENESIS가 사용되었다.

확률론적 구조설계 최적화는 구조물의 역학적 특성이나 하중의 불확실성이나 임의성과 같은 변동성을 정량적이고 합리적으로 고려할 수 있다는 점에서 기존의 전통적인 확정론적 최적화와 비교된다. 확률론적 최적화의 방법론으로는 개선된 일계이차모멘트법을 이용하는 신뢰도지수에 기반한 접근법(MPFP search)이 널리 알려져 있으며, 최근 목표성능치에 기반한 접근법(MPTP search)이 새롭게 제안되었다. 본 논문에서는 이들 두 가지 접근법에 대한 정식화를 수행하고, 특히 탐색과정에서 소모적인 반복계산을 발견하고 제거하는 알고리즘을 제시하였다. 예제에서 두 접근법에 의한 확률론적 최적화를 수행하고 구조설계 최적화의 관점에서 두 접근법의 장단점을 비교검토하였다.

본 연구에서는 기지개와 미시구멍으로 구성된 복합재료에 입자보강 복합재료의 등가 재료상수 예측기법인 평균장 근사이론과 등가원리를 적용하여 위상 최적화에 필요한 등가 재료상수와 설계변수와의 상관관계식을 유도하였다. 또한, 유도된 관계식에 중간값을 갖는 설계변수의 수를 줄이기 위하여 벌칙인자를 도입하였다. 그리고 본 연구의 타당성을 검증하기 위하여 벌칙인자가 도입된 위상 최적화문제를 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 해석하였다.

fishing boat is a specialized vessel which is intended to perform certain well defined tasks. Its size, deck-layout, carrying capacity and equipment are all related to its function in carrying out its planned operations. Therefore the process of fishing boat design is inherently combined with optimization of the design variables called the economic optimization criteria. Optimization then is a process in which minimum value of weight or cost is established through evaluation of consecutive designs in which one or more design parameters are varied. This paper is to study the basic-design of Stow-net fishing vessel in the Mok-Po region. The main task is developed the preliminary design model of engineering economic system in order to use optimization techniques from operation research the design problem needs to be expressed in terms of objective function and numerous constrains like : speed, fish hold capacity, fishing range, displacement and weight, ratio of main dimensions, etc. The objective function represents the criterion which is NPV such as the ratio of revene/cost. When using computers of limited capacity like P/C, the developed basic-design model of the economic optimization procedure must be simplified to V, Cb, L/B, Dv, Db and less than 15 constraint equations. The main conclusions of this study have attempted to show that economic considerations are essential in Stow-net fishing vessel basic design and operations, and that techno-economic evaluation is an important tool for the design of Stow-net fishing vessel in 69ton and 79ton.

몇 가지의 예를 들어 점진적 붕괴가 내진설계의 중요한 설계기준이 될 수 있다는 것과 이와 관련하여 Shakedown 해석이 한 구조설계 도구로 사용될 수 있다는 사실이 밝혀진다. 이 Shakedown 해석기법을 사용하여 비선형 계획에 의한 최적 구조설계 프로그램이 개발되었는데, 이것은: (i) 탄성응력과 처짐에 대한 제약조건: (ii) 점진적 붕괴와 약충붕괴의 방지를 위한 제약조건: 그리고 (iii) 구조물의 기본주기에 대한 제약조건을 수용하고 있다. 마지막으로 내진설계의 모든 요구조건을 만족시키는 최적설계를 얻기 위하여, 이 개발된 프로그램을 이용한 5-단계 설계방법론이 제시되고 있다.