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.

복합구조제어시스템의 동시최적설계방법에 관하여 연구하였다. 여기에서는 수동제어장치 뿐만 아니라 능동제어장치의 배치와 용량, 제어기 등이 설계변수가 되며 설계인자들의 만족도를 나타내는 선호도함수를 정의하여 이를 이용하여 최적화문제를 정식화한다. 또한 수동 및 능동제어장치의 설계변수로부터 동시에 최적해를 찾아내기 의한 수치적 방법으로 유전자알고리즘을 사용하였다. 지진하중을 받는 다자유도 구조물의 설계에 및 수치모사를 통하여 제안한 방법의 타당성을 검증하고자 하였다.

신경망은 설계자의 경험과 통찰력과 같은 비정형적 정보에 의존하는 초기 구조설계단계의 시스템화에 매우 적합하다. 초기 구조설계단계를 시작하는 시점에서는 설계정보가 매우 적음을 생각해 볼 때, 신경망 모델은 제한적인 적은 정보를 입력으로 하고 상대적으로 훨씬 많은 출력을 가지도록 설계되어야 한다. 그러나, 이러한 상황은 신경망 학습시 학습속도, 수렴, 출력 값의 신뢰성등 여러 가지 문제점을 초래한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 설계 정보가 점진적으로 증가하는 흐름을 가지고 있다는 점에 착안해서 다단계 신경망을 제시하고, 이를 토대로 사장교 초기 구조설계시스템에 대한 원형을 구현하였다. 본 연구결과 초기 구조설계단계 전체에 대해서 하나의 신경 망으로 설계하는 것 보다 다단계 신경 망으로 나누어서 동일한 작업을 수행하도록 하는 것이 훨씬 유리하다.

이 논문에서는 지하식 LNG 저장탱크의 설계조건 변화에 따른 구조거동에 대한 사례연구를 다루었다. 지하식 LNG 저장탱크의 설계에 있어서, 치적의 탱크 형상과 치수를 결정하는 것은 다양한 하중조건과 이들의 하중조합 하에서 더욱 향상된 구조거동을 위해 매우 중요하다. 저장 탱크의 설계단계에서 유지단계에 이르기까지 구조거동에 영향을 미치는 주요인자에 대한 분석과 평가가 이루어졌으며, 이러한 매개변수연구를 토대로 한 결과에 근거하여 지하식 LNG 저장탱크의 보다 합리적인 설계에 대한 기초자료를 제안하였다.

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 논문에서는 건물 구조 통합 구조설계 시스템의 구현을 위한 설계모델인 설계 객체 모델을 제안하였다. 건물 구조에 대한 구조 설계 정보를 단계(초기구조설계, 해석, 상세설계) / 계층(시스템, 서브시스템, 콤퍼넌트)별로 분류 모델링한 후, 제시된 요구조건에 대한 세부관점별 해결방법을 고려하여 설계 객체 모델을 개발하였다. 이와 같은 방법론을 통하여 시스템 구현을 고려한 설계 객체 모델의 체계적 분석과 모델링이 가능하였다. 제시된 설계 객체 모델은 계획 설계 측면의 설계정보 표현을 통하여 효율적인 설계정보의 관리가 가능하며, 위상 설계 객체에 의한 공간상 구조부재의 인식이 용이하고, 해석 관련 설계정보를 이해하기 용이한 표현으로 관리할 수 있게 한다.

The object of this study is to get the superior double hull structure to its crashworthiness against collision comparing absorbed energy capacities of its various types with each other, varying material properties, collision positions and velocities, and structural arrangements such as double hull width, web and stringer spaces, etc. Local absorbed energy capacities, failure behaviors and damage extents of their members are also considered during collision in addition to the estimations of their global ones. This paper describes a series of numerical simulations of collisions between DWT 45,000 oil tanker(struck ship) and DWT 10,500 rigid one(striking ships) using Hydrocode LS/DYNA3D. Collisions are assumed to occur at the middle of struck ship with striking one moving at right angle to its centerline. The following remarks were obtained through this study: More flexible the double hull structure is, much superior its crashworthiness against collision is. The increment of double hull width does not give much influence than other factors do. The exact use of material property such as failure strain is also important on the numerical simulation of collision.

건물의 고층화가 이루어지면서 구조부재에 미치는 축력이 증가하게 되고 축소현상을 발생시킨다. 이러한 축소현상은 구조물의 사용헝 저하를 가져올뿐만아니라 2차 응력 발생으로 구조물 자체의 안전에도 영향을 미친다. 수직구조부재의 축소량을 예측하는 목적은 인접 부재간의 부등축소를 보정하는 데 있다 본 논문에서는 시공과정에서만 보정을 실시한 경우와 설계단계에서 축소량을 예측하여 보정을 한 경우에 대해 각각 지진하중을 적용하여 구조부재에 미치는 영향에 대해 비교.검토를 하였으며 수직구조부재의 축소량은 반드시 예측되어 보정을 실시하여야 하는 것으로 나타났다.

지난 수 십년 간 컴퓨터는 구조설계에 있어서 그 이용이 증가하고 있다. 구조설계를 위한 컴퓨터 시스템을 개발하기 위해서는 먼저 구조설계에 관련된 정보와 작업을 정형화한 표현이 필요하다. 본 논문은 구조설계에서 설계정보와 설계작업의 이해와 표현이 어려운 분야의 하나인 시스템설계에 대하여 논하고 있으며, 빌딩 프레임구조물의 시스템 설계정보를 표현하는 한 방법을 기술하고 있다. 3차원 공간을 표시하기 위하여 기준평면과 그리드 라인을 정의하였으며, 빌딩 프레임구조물의 시스템을 프레임 서브시스템, 플로어 서브시스템, 시스템요소 기둥의 세 종류의 요소로 분해하였다. 시스템요소 기둥은 프레임의 요소가 아니고, 시스템의 요소이다. 시스템 설계정보를 표현하기 위한 이와 같은 방법을 개체형 통합설계모델의 표기법을 이용하여 표시하였다. 개체형 통합설계모델은 설계정보와 설계작업을 표현하기 위하여 각각 프로덕트 개체와 프로세스 개체를 이용한다. 시스템 설계정보를 위하여 본 논문에서 정의한 프로덕트 개체들은 정형화된 시스템 설계정보를 표현하는데, 이것은 구조설계 CAD 시스템 개발에 유용하다.

구조설계 과정에서 설계대안을 효율적으로 생성하여 평가하면서, 특히 다목적 환경 속에서 최적구조의 위상과 부재의 치수까지 동시에 결정할 수 있는 새로운 방식을 제시하고자 한다. 설계자가 설계대안을 생성하기 위해 설계자의 경험과 노하우를 체계적으로 구축해 놓고 이를 적절한 시기에 활용할 수 있게 하는 방법으로는 인공지능 기술의 하나인 사례기반 추론 기법을 사용하였다. 이와 더불어, 설계대안들 간의 효율적인 비교와 평가를 위해서 구조물의 계층적인 면을 고려한 새로운 유전적인 표현법을 개발하였다. 여기에 기존의 유전적 표현법을 변경시켜 생긴 여분의 효과와 계층적인 특징을 가지는 Structured Genetic Algorithm(StrGA)를 변형시켜서 사례기반 추론에 의해 생성된 설계대안들을 표현하였다. 일반적인 구조설계 과정에서는 구조물을 평가하는 기준이 여러 개가 존재하므로, 모든 대안들을 동시에 최적화 하는 과정에 Multicriteria Optimization for Genetic Algorithm(MOGA)를 병합하였다. 본 논문에서는 인공지능 기술을 이용하여 구조물의 위상설계를 할 수 있는 새로운 방법을 제안하여 그 유용성을 truss 설계문제에 대해 검토하였다.

계측점의 규모가 제한되어 있는 경우에 대형구조물의 모든 부재의 손상을 추정하는 것은 기술적으로 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 최근에 국내외에서 많이 연구되고 있는 인공신경망이론을 이용하여 구조물의 손상을 추정하는 기법을 개발하였으며, 대형구조물의 손상을 계측자료로부터 보다 효과적으로 평가하기 위해 두 단계로 수행되는 손상부재 평가과정을 개발하였다. 먼저 합리적인 평가대상 부재선택을 위해 구조물의 파괴 또는 이상거동 등에 가장 큰 영향을 미치는 부재를 민감도분석을 통해 선정한 후, 선정된 부재의 손상추정에 가장 영향을 미치는 계측점과 적절한 계측기의 수를 민감도분석기법을 이용해 선정하는 기법이다. 다양한 예제를 통하여 본 연구에서 제안된 방법들의 적용가능성을 검증한 결과, 본 연구에서 개발한 기법을 적용하면 제한된 수의 계측자료를 가지고 보다 효과적으로 대형구조물의 파괴나 이상거동을 사전에 감지할 수 있는 것으로 분석되었다.

The Wooden Stupa of Hwangnyongsa Temple, existed from Shilla to Koryo Dynasty, is recognized as a typical model of the Korean wooden stupa. The related records on this stupa are found in some historical documents including The Chronicles of the Three States (『三國史記』). This study, through the interpretation of these documents, attempts to discuss and analyse design and structural methods of the stupa, viz., i) the relationship with both Chinese and Japanese wooden stupa, ii) the height, iii) each floor's linking methods, iv) the 'Noban' (Basement of the upper part), v) structure of the 'Simju' (Central pillar) and vi) the stairs and the handrails. The results of this study would be hopefully used for the further researches as well as the restoration of this precious architectural asset.

구조 및 전기적 제약조건을 고려한 전자력 발사기의 최적설계에 대해 연구하였다. 펄스형 대전류가 흐르는 발사기의 단면적이 최소화되었으며 각 요소(레일, 측면벽, 세라믹 및 강철)의 허용응력과 예하중을 고려하였다. 전기적 제약조건은 발사기의 성능을 저하시키는 와전류 효과를 방지하기 위한 세라믹의 두께로 정하였다. 90mm발사기의 설계에서 응력해석과 최적화는 ANSYS코드를 사용하여 수행되었다. 예하중을 받는 최적설계에서는 예하중을 받지 않는 최적설계보다 53%의 단면적이 감소되었다. 레일의 원호각이 45.deg.일때 발사기의 성능이 가장 양호하다. 레일의 원호각이 45.deg.일때 Fahrenthold 연구결과와 비교하여 9%의 변형량 감소와 10.4%의 변형량 감소를 얻었고, 예하중도 186Mpa에서 59.8Mpa로 감소되었다. 연구결과는 설계 요구조건을 충분히 만족시켜 주고 있음을 보여 주었다.

본 연구는 통합 구조설계 시스템의 구축에서 객체지향적인 방법론을 도입하여 건축 구조물을 객체모델링하고, 구조해석 객체모델(Structural Analysis Object Model, SAOM)과 구조설계 객체모델(Structural Design Object Model, SDOM)을 개발하여 통합 구조설계 시스템의 원형(Prototype)을 제시한다. 구조해석 객체모델은 구조부재를 모델링한 것으로 유한요소법을 이용하역 구조물의 해석을 실시하며, 구조설계 객체모델은 한국 강구조 기준에 의해 구조부재의 적합성을 검토하도록 모델링 하였다. 이 두 모델은 통합 구조설계 시스템을 구축하는데 유용하도록 의미 추상적이고, 캡슐화되고, 재사용성이 높다.

The purpose of this paper is to develop an integrated environment system for finite element structural analysis using OOA(Object-Oriented Analysis) and OOD(Object-Oriented Design), with may reduce inconveniencies in use such as file input of macro command and improve lacks of graphic presentation in the established finite element analysis program. This paper is attempted to suggest an easy approach to object-oriented concept and convenient programming. Two languages are used together in this paper instead of single C++ language for the development of object-oriented program. : Visual Basic with CDK(Custom Development Kit), and Borland C++ with OWL(Object Windows Library).

The small-waterplane-area-twin-hull(SWATH) ship has been recognized as a promising high performance ship because of her superior seakeeping characteristics and large deck area for various operations compared to the conventional monohull ship. significant advances in analytical technics for the prediction of the ship motions, wave loads and structural responses, structural fatigue and its prediction, and hull vibration for ship motions, wave loads and structural responses, structural fatigue and its prediction, and hull vibration for SWATH ship have been much developed during the last twenty years. Based on these developments in technology an integrated computational procedures for prediction wave loads and structural responses can be used to get a accurate results. But the major problem of SWATH ship's structural design is the accurate prediction of structural responses by the maximum critical loads likely to be experienced during the life of SWATH. To get a easier and safer computational procedures and the analytical approach for determining the accurate structural responses, a case study has been presented through the project experienced.

불확정 구조계획의 선형 고유치 문제는 재료정수나 경게조건 및 외부하중 등에 결정론적으로 사용할 수 없는 확률량을 포함하고 있다. 변동량을 내포한 고유치 문제의 해석은 기대치에 대한 지배 방정식과 변동량 결정방정식을 고려해야 한다. 비선형성이 심한 구조계를 선형화할 대 일차 및 이차 변동값을 반영함으로 고유치의 정도를 향상시킬 수 있다. 매개변수에 불확정성을 포함한 고유치 문제는 최적설계 정식화에서 변동된 값을 고료해 줌으로 신뢰성 있는 설계가 된다. 최적설계 알고리즘 중에는 목적함수와 제한 조건식의 설계 민감도를 요한다. 이차 기울기에 근거를 둔 최적설계 수행시에 변동량에 고려하여 제한식으로 설정하고, 설계 민감도를 구할 수 있는 방법을 제시하였다.