컨테이너 터미널에서 육상 운송을 담당하는 트럭 운송사 입장에서의 트럭 대기 시간을 줄이기 위한 게이트 시뮬레이션 모델을 개 발하였다. 개발 모델의 검증을 위하여 부산신항 P항만을 대상으로 2014년 12월의 4주간 트럭 진출입 자료를 적용한 결과, 99% 이상의 정확성 을 보였다. 또한, 개발한 시뮬레이션 모델을 통해 기존 게이트 시스템과 최근 게이트 시스템을 비교해 보았다. 결과적으로 동쪽 진입 게이트 기준으로 기존 게이트 시스템에서는 최대 50대의 트럭 대기와 120분의 대기 시간이 발생하였으나, 신규 게이트 시스템에서는 최대 10대의 트 럭 대기와 5.3분의 대기 시간이 소요되었다. 서쪽 진입 게이트 기준으로 기존 게이트 시스템에서는 최대 17대의 트럭 대기와 34분의 대기 시 간이 발생하였으나, 신규 게이트 시스템에서는 최대 10대의 트럭 대기와 5.3분의 대기 시간이 소요되었다. 서쪽 진출 게이트 기준으로 기존 게이트 시스템에서는 최대 11대의 트럭 대기와 5.5분의 대기 시간이 발생하였으나, 신규 게이트 시스템에서는 최대 9대의 트럭 대기와 4.4분 의 대기 시간이 소요되었다. 본 개발 모델을 통하여 각 게이트의 트럭당 진출입 처리 시간에 따라 어느 정도의 트럭 대기가 발생하는지를 파 악할 수 있게 되었다. 또한, 각 게이트에서 트럭 진출입에 따른 트럭당 처리 시간을 여러 시나리오별로 시뮬레이션하여 트럭의 대기가 발생되 지 않는 최적 게이트 시스템의 운영 기준을 찾는데 활용될 수 있다.

유역의 신뢰성 있는 수자원계획을 수립하기 위해서는 장기간의 강수자료가 필수적으로 요구된다. 그러나 시간강수시계열의 경우 결측치가 상대 적으로 많으며, 연속적인 시계열을 확보하는데 어려움이 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 대표적인 시간강수모의기법인 Neyman-Scott Rectangular Pulse Model (NSRPM) 기반의 강수모의기법을 활용하여, 모의기반의 장기강수자료를 생산할 수 있는 기법을 개발하고자 한다. 이 와 더불어, 신뢰성 있는 면적강수량을 추정하기 위한 방안으로 유역 내 여러 지점의 강수량을 동시에 모의할 수 있는 다지점 시간강수모의기법을 개발하였다. 개발된 모형은 서울 우이천 유역 강수지점에 적용하여 모형의 적합성을 평가하였다. 모형 적용결과 다양한 지속시간에 대해서 강수량 의 효과적인 모의(평균, 분산, 1차 자기상관계수)가 가능하였으며, 지점간의 공간성도 효과적으로 복원 가능하였다.

Based on the theory of the chemical reaction and the Tixier Model, we established a time-varying function of the porosity of concrete. The function, which has taken the filling effect of the ettringite to the capillary porosity into consideration, can obtain the change of the porosity at different stages of the corrosion subjected to external sulfate attack. Numerical simulation is utilized to analyze the distribution of porosity and sulfate ion concentration inside the concrete at different moment of the corrosion.

일반적으로 하천의 유량은 댐과 같은 수공구조물에 의해 조정된 유량으로 수자원계획을 위해서 필요한 자연유량과는 차이가 크다. 수자원계획 을 수립함에 있어 자연 유입량 정보는 댐 운영과 수문분석을 위한 필수적인 정보이다. 본 연구에서는 댐 유역 일유입량 모의기법을 위한 통합 모형 을 개발하였다. 첫째, 장기 강우-유출 모형의 입력강우자료로 사용하기 위하여 평균 및 중앙값과 같은 통계적 모멘트를 효과적으로 재현하고 극치 강우량 재현에 유리한 불연속 Kernel-Pareto 확률분포 기반의 강우모의기법을 통하여 강우모의를 수행하였다. 둘째, SAC-SMA 장기 강우-유출 모형의 매개변수를 Bayesian MCMC 기법을 통하여 최적화하여 산정된 매개변수의 사후분포를 활용하여 댐 유입량 시나리오 도출하였다. 댐 유 역을 대상으로 개발된 모형을 평가한 결과 자연유량과 통계적으로 유사한 특성을 가지는 시나리오를 생성할 수 있었으며, 물수지 분석 등과 같은 수자원계획을 위한 시나리오로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 논문은 빛의 조명으로 defense 게임 플레이에 대한 캐릭터 표면모델을 시뮬레이션하는 데 프레넬의 수학적 모델을 제안한다. 여기서 illumination은 게임에서 사용되는 캐릭터표면 모델에 도달하는 빛의 양을 결정하는 프로세스를 나타낸다. 캐릭터 표면의 shader는 일반적으로 빛이 triangle에 반영하는 방법 즉 예측하는 수학적 모델을 사용한다. shading은 일반적으로 색상과 빛의 강도를 결정하기 위해 사용되는 방법인데, viewer에서 본다면 게임 캐릭터의 표면 위에 각 픽셀에 대한 반사결과를 나타낸다. 여기서 제안 모델은 반사와 투과 계수를 계산하여 실제 게임 플레이를 하면서 프레넬 방정식으로 시뮬레이션 결과를 비교하였다.

본 연구에서는 해수-담수-해안대수층의 비선형 상호작용을 직접 해석할 있는 PBM(Porous Body Model) 기반의 3차원 N-S Solver인 LES-WASS-3D ver 2.0을 적용하며, 해안대수층의 해수침투모의를 수행하였다. 이와 같은 N-S Solver를 적용한 해안대수층의 해수침투모의는 국내 최초 수행되는 것일 뿐만 아니라, 국외적으로도 찾아보기 어려운 새로운 수치해석방법이라고 할 수 있다. 먼저 적용하는 수치모델을 검증하기 위하여 해안대수층의 해수-담수 경계면에 관한 수리모형실험결과와 비교·검토 하여 수치모델의 타당성 및 유효성을 확인하였다. 그리고 해수위 및 지하수위 변화를 고려한 해안대수층 내의 해수침투모의를 수행하여 해수위-지하수위 차와 해수위의 비(△h/h)의 증가에 따른 해안대수층 내의 유동장 그리고 해수-담수 경계면 분포 특성에 관하여 논의하였다. 또한 기존의 비확산 수치모델에서 도출할 수 없었던, △h/h에 따른 해안대수층 내의 연직 염분농도로 부터 해수침투 특성을 파악하였으며, 최종적으로 지표화 할 수 있는 △h/h가 해안대수층 내의 해수침투거리에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 이 결과로부터 △h/h가 작을수록 해안대수층 내의 해수침투가 약해지는 메커니즘을 이해할 수 있었다.

본 연구는 식재된 개수로에서 흐름특성을 모의할 수 있는 수심 적분된 2차원 수치모형을 이용하여 원형 식생역 주변의 흐름을 수치모의하였다. 식생영향을 고려하기 위해 식생항력 항을 지배방정식에 추가하였고 다양한 식생체적비율(SVF) 조건에 따른 수치모의를 수행하였다. 흐름이 원형 식생역을 통과하고 하류에 저유속 구간인 후류영역(wake region)을 형성하며 식생체적비율이 0.08 이상이면 재순환 영역이 발생하였다. 재순환 발생위치는 식생체적비율이 감소하면 식생역 에서 더욱 하류로 이동하였다. 후류영역을 지나 원형 식생역 양 측면에서 유발된 전단층들의 상호작용에 의해 von Kármán 와열이 발생하였다. 원형 식생역 하류에서 발생하는 와류는 식생체적비율이 0.08 이상이 되면 나타나기 시작하였고 발생위치는 난류운동에너지가 최대값을 보이는 위치와 일치하였다. 최대 난류운동에너지는 식생체적비율이 감소하면 줄어드는 것으로 나타났고 최대값의 발생위치는 점점 하류로 이동하였다.

캐주얼게임이 대중화되면서 게임개발과정에서 다양한 유저들의 게임플레이의 성향과 요구사 항들을 만족시켜야 할 필요성이 증가하였다. 이를 위해서는 게임개발과정의 테스트단계에서 다양한 유저의 게임플레이 패턴을 분석해야 한다. 본 논문에서는 유저의 게임플레이 측정데이 터를 사용하는 Petri net 모델의 시뮬레이션을 통해 액션 패턴을 분석하는 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 유저의 게임플레이 측정데이터를 사용하기 때문에 시뮬레이션 환경은 실제적이 고 또한 Petri net 모델을 사용한 분석이기 때문에 액션 패턴의 reachability, coverbility, liveness 등과 같은 다양한 분석이 가능하다. 제안하는 방법의 적용사례로 Petri net 모델링 도 구인 GPenSIM v4.0 도구를 사용하여 팩맨(Pacman) 게임의 게임플레이 패턴을 분석하는 Petri net 모델을 구현하고 시뮬레이션을 결과들을 제시하였다. 적용사례의 제시 결과들은 제안하는 방법이 Petri net 분석 기능을 이용하여 유저의 게임플레이의 액션패턴을 다양하게 분석가능 함 을 보여주었다.

국내 여객선 이용자수는 매년 5% 이상 증가하여 2012년에는 1,453만명이 여객선을 이용하였으며, 동시에 해상재난 건수도 증가하 였다. 재난예방단계에서 선내 승객의 피난가능성을 예측하고 재난상황에 대비한 안전피난 관련 기술을 개발하는 것은 매우 중요한 사안이다. 이에 본 연구는 일반 승객의 피난가능성 예측을 위한 선내 피난모델 개발을 위해 승선생활이 익숙하지 않고 재난대응과 관련된 정규교육을 받지 않은 일반인의 피난경로특성을 파악하였다. 본 83명이 참가한 본 실험에는 33가지 경로선택설문이 제시되었고 응답결과를 분석하면 다 음과 같다. T, U, Y형의 2 분기경로에서 왼쪽 경로보다 오른쪽 경로를 선택하는 비율이 6~18% 높았다. 그러나 경로 상에 보행자 혹은 주행자 가 있으면 보행자 혹은 주행자가 있는 경로를 선택하는 비율이 높아지며, 상대적으로 주행자가 이동하는 경로를 더욱 선호하였다. ‘ㅓ’, ‘ㅏ’형 의 2 분기경로, 3 분기경로에서는 직진경로를 선택하는 비율이 높았다. 이 경우에도 다른 사람을 따르는 경향이 나타났지만 그 보다는 직진경 로를 선택하는 직진성이 더욱 강한 것으로 조사되었다. 또한 분기경로에서 상대적으로 밝은 경로를 선택하는 비율이 높았다. 계단에서는 같은 조건일 때 우측계단, 하향계단, 가까운 계단을 각각 더 선호하는 것으로 조사되었고, 일반 계단에 비해 에스컬레이터와 엘리베이터를 선택하 는 비율은 매우 낮았다.

기후변화에 기인한 집중호의 영향으로 산지에서 토석류를 비롯한 토사재해가 해마다 발생하고 있다. 대분의 경우 토석류 등의 재해는 산지에서 일어나는 것으로 한정하기 쉬우나, 토석류와 산사태가 발생하여 인근의 하천에 유입되면 고농도의 탁수가 혼합된 것과 동일한 효과가 발생하여, 수질에 악영향을 미친다. 이와 마찬가지로 연안에 위치한 산지에서 토석류가 발생하면, 발생된 토석류는 바다와 연결된 하천을 따라서 바다로 유입되게 된다. 이와 같은 고농도의 토석류가 바다에 유입되면 주변의 수질은 오염되어 생태계에 악영향을 미친다. 본 연구에서는 바다와 연결된 강원도 오십천 유역의 산지를 연구대상지역으로 하여, 유역 내 산지에서 토석류가 발생하였을 때 이에 따른 토석류의 거동을 모의하였다. 바다와 연결된 하구를 원점으로 하여 10 km의 거리에 대해서 토석류의 유량과 토석류의 유동심을 모의 하였다. 산지유역의 상류부에서 토석류가 발달함에 따라 침식과 퇴적이 반복되어 일어나고 있다. 모의결과 하구에서의 토사유출량은 114,216 ㎥으로 나타났다. 이와 같은 연구를 발생시켜 실제현상에 대한 예측능력을 강화시킨다면 산지와 연결된 하구부 또는 하천에서의 토석류에 의한 2차 재해를 방지하는데 효과적일 것으로 판단된다.

지진은 통제 불가능한 자연재해의 하나로 도로, 통신, 전력, 상하수도, 대규모 구조물 등 사회기반시설에 막대한 손실을 일으킨다. 지진피해를 완벽히 대비할 수 없는 현실을 감안한다면, 재해발생 후 최대한 신속하게 피해를 복구하는 노력이 경주되어야 한다. 본 연구에서는 다양한 사회기반시설물 중에서 상수관망시스템의 지진피해를 모의하고 복구전략을 수립하는 방안을 모색하고자 한다. 재해가 발생한 이후의 비상상황을 모의한 후, 관망 수리분석을 통해 최적의 복구대책 및 복구전략을 수립하기 위한 컴퓨터 기반의 “상수관망시스템 지진복구 모형”을 개발하였다. 모형을 이용한 모의절차는 다음과 같다. 먼저, 지진발생 후 상수관망에서 발생가능한 피해상황(관 파손, 누수, 전력차단으로 인한 펌프운영 중단 등)을 모의한 후, 복구 우선순위와 복구에 필요한 소요인력, 장비 등을 산정한다. 다음으로, 초기 피해상황을 관망 수리해석모형에 반영하여 관의 유량, 가용한 절점의 수요량, 수압 등을 계산한다. 추후로는, 복구전략에 따른 실제 복구진행상황(파손관의 수리, 전력회복에 따른 펌프재가동 등)을 모의한다. 즉 시간대별로 복구상황을 모형에 반영한 후 수리해석을 실시하여 절점별 공급가능량을 계산한다. 효율적인 복구전략의 수립을 위해 다양한 민감도분석을 실시하였다. 즉, 복구 우선순위, 복구에 필요한 소요인력 투입방법, 그리고 재난상황에서의 용수사용량 절감방안 등을 달리한 후, 시뮬레이션을 실시하여 가장 효과적이고 신속한 복구대책을 선정하였다. 본 연구에서 제안한 컴퓨터 기반 시뮬레이션 모형은 상수관망에 발생할 수 있는 다양한 지진피해를 모의하여, 해당 시스템에 가장 효과적인 복구전략을 마련하는데 도움을 준다. 따라서, 실무자들이 신속한 시스템 복구대책 및 복원전략을 마련하기 위한 교육 및 훈련의 수단으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

Water quality of the Koejong-reservoir was estimated by using the ecological model to evaluate the effects of industrial sewage discharge. State variables consist of POC, DOC, phytoplankton, DIP, DIN, DO and COD. Initial conditions for the compartment are applied to the model based on the observed results. The reproducibility was found to be satisfactory with the relative error ranging between the calculated value and the observed value. Water quality simulation was conducted by applying additional industrial sewage discharge into the Koejong-reservoir. The concentrations of COD, Chl.a, DIP and COD showed fluctuations of a narrow range. The increment percentages of Chl.a, COD and DIP were 26.6%, 20.2% and 18.2%, respectively. In the case of DO, the concentration decreased 4.8%.

This study aimed to simulate the complex behavior of structures and predict test results. For this, the leading nonlinear model ‘Bouc-wen model’ was used, and rubber bearing and MR-damper were investigated. While seismic load was being applied, complex behavior of continuous structures was simulated. To test simulation performances, in addition, a seismic response test of the model structure was conducted using shaking table. Then, each structure’s displacement data were compared to simulation results. This study found that nonlinear model-based simulation results were mostly matched with test results, and they are applicable to the prediction of test results.

This paper describes the design concept of a bio-inspired legged underwater and estimating its performance by implementing simulations. Especially the leg structure of an underwater organism, diving beetles, is fully adopted to our designing to employ its efficiency for swimming. To make it possible for the robot to both walk and swim, the transformable kinematic model according to applications of the leg is proposed. To aid in the robot development and estimate swimming performance of the robot in advance, an underwater simulator has been constructed and an approximated model based on the developing robot was set up in the simulation. Furthermore, previous work that we have done, the swimming locomotion produced by a swimming patten generator based on the control parameters, is briefly mentioned in the paper and adopted to the simulation for extensive studies such as path planning and control techniques. Through the results, we established the strategy of leg joints which make the robot swim in the three dimensional space to reach effective controls.

일반적으로 국지성 집중호우로 인한 산지하천의 돌발홍수 및 도심지의 침수 피해 등을 방지하기 위한 설계에는 포아송 클러스터 강우생성 모형(Poisson Cluster Rainfall Generation Model)과 같은 강수모의발생기법이 이용된다. 그러나 강수량의 1, 2차 모멘트 이상의 통계적 특성을 효과적으로 재현되지 못하고 극치강수량이 관측값에 비해 현저하게 과소 추정되는 등의 문제점이 있으며, 평균적인 강수량과 극치강수량의 통계적 분포특성을 동시에 구현하는 데 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 포아송 클러스터 강우생성 모형 중 공간상의 한 점에 대한 연속시간 강수모형으로 일 단위 이하 강수의 통계적 특성을 재현하는데 유용하다고 알려진 Modified Bartlet-Lewis Rectangular Pulse(MBLRP) 모형에 Bayesian MCMC(Markov Chain Monte Carlo)기법을 연계한 Bayesian MBLRP 모형을 제안하고자 한다. Bayesian MBLRP 모형은 각 매개변수간 결합확률분포를 계산하여 매개변수의 사후분포를 추정하며 이들 사후분포로부터 Monte Carlo 모의를 통해 다양한 시간 규모에서 극치값을 효과적으로 복원할 수 있었다. 사후분포로부터 추정된 강우시나리오는 강우-유출모의 시 유출되는 홍수량 및 홍수위에 대한 불확실성 범위를 정량적으로 제공하는 등 다양한 수문학적 문제에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

도시화로 인한 불투수층의 증가로 침수 및 범람의 피해가 매년 증가 하고 있는 실정이며, 서울시에서는 그 대안으로 새롭게 시공되는 도로의 경우 투수성 포장을 시공하도록 시행하였다. 이러한 투수성 포장재는 많은 연구로 다양하게 개발되어 왔지만 그 효율에 대한 정량적인 효율성 검증 및 평가 방법이 미비하다. 그리하여 본 연구는 강우모의 장치를 이용하여 투수성 블록의 강우 유출수 저감 효율을 일반 보도블록과 비교하여 평가 하였으며, 관측된 data를 이용하여 Holton의 침투모형에 의해 투수성 블록 시설의 침투모형을 산정하였다. 또한 SWMM모형의 LID Tool을 이용하여 관측값과 SWMM모형 계산 값을 시행착오법으로 보정 하여 투수성 블록의 매개변수를 산정하였다. 산정된 매개변수는 소규모 공업지역에 적용하여 문헌에서 제시한 자료와 비교하였다. 향후 LID 요소별 검증실험을 통한 매개변수를 산정한다면 모형을 통하여 간단하게 대상유역에 대하여 LID 요소기술 적용을 통한 강우유출수의 저감 효율을 산정할 수 있을 것으로 기대된다

본 연구에서는 기후변화에 따른 충주댐 유입량을 모의하였으며 이때 발생되는 불확실성을 분석하였다. GCM별 불확실성을 고려하기 위해 IPCC AR4 A2 시나리오에 의한 4개의 GCM 강수량 결과를 추계학적 모형인 TFN 모형에 적용하였다. TFN 모형의 불확실성을 고려하기 위하여 정규분포를 따르는 100개의 잡음항을 생성하여 앙상블 유입량 시나리오를 생성하였고, 결과적으로 400개의 미래 유입량 시나리오를 제시하였다. 분석 결과 과거 30년과 비교하여 미래에는 다른 변화율을 보였으며, 모든 시나리오에서 전 기간에 걸쳐 연 유입량 증가 양상을 보였고 여름철의 유입량 증가, 봄철의 유입량 감소가 전망되었다.

본 연구에서는 유역의 공간상관성을 고려한 다지점 일단위 강수량을 동시에 모의할 수 있는 일강수량 모의기법을 개발하였다. 기존 Hidden Markov Chain Model(HMM)은 단일지점 강수모의에 적용되어 왔으나 관측지점간의 유역상관성을 충분히 고려하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 Chow-Liu Tree(CLT) 모형을 적용하여 다변량(multivariate) 형태로써 유역내에 위치한 강우관측소간의 상호종속성을 고려하기 위하여 기존의 동질성 HMM 강우모의기법과 CLT 알고리즘을 결합한 동질성 CLT-HMM 모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 동질성 CLT-HMM 모형을 사용하여 장기간의 수문자료를 보유하고 있는 기상청 산하의 한강유역 강수네트워크에 대해서 적합성을 검토하였다. 동질성 CLT-HMM 모형을 적용하여 모의 된 결과를 보면 일강수량의 계절적 특성뿐만 아니라 일강수량 모의 시 강수시계열의 통계적인 특성들까지 우수하게 모의하였다. 추가적으로 상관행렬(correlation matrix)을 이용하여 기상관측소간의 공간상관 재현성을 검토한 결과 관측지점들 사이의 공간상관성도 비교적 우수하게 재현하는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 낙동강 본류의 강정고령보에 설치된 인공하도식 어도의 효율성을 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 이용하여 평가해 보았다. 강정고령보 상하류단의 실측 수위를 이용하여 모형을 보정 및 검정하였다. 모의조건은 2012년 풍수량, 평수량, 저수량을 기준으로 어도 입구 및 어도 내부의 흐름장을 분석하였다. 특히 본 연구의 목표종인 피라미가 산란기인 봄철에 주로 이동을 하므로, 저수기를 기준으로 어도가 기능을 잘 유지하는지 살펴보았다. 분석결과, 풍수 및 평수기에는 본류 수위가 높아 어도로의 피라미 유입 효율성이 떨어져 보였다. 반면 저수기에는 본류의 낮은 수위로 인해 어도 입구에 상대적으로 적절한 유속이 발생하여 유입효율과 이동효율이 높아질 것으로 평가되었다. 어도 내 흐름은 어류가 소상하기에 무리가 없는 유속장이 발생하는 것으로 파악되었다.

유역유출 모의 모형의 자동 보정에 주로 사용되는 진화계열의 알고리즘은 무제약 최적화 알고리즘이다. 이러한 진화계열 알고리즘에 제약조건을 반영하기 위해서는 제약조건을 다룰 수 있는 별도의 방법이 요구된다. 본 연구의 목적은 진화계열 알고리즘의 일종인 집합체 혼합진화 알고리즘에 벌칙함수를 적용하여 제약조건을 고려할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 제약조건을 고려할 수 있는 집합체 혼합진화 알고리즘을 SWMM의 자동 보정 모듈에 적용하여 기존 자동 보정 모듈의 기능을 개선하는 것이다. 홍수유출 해석에서는 첨두유량과 관련된 지표가 중요하므로 첨두유량의 오차와 첨두유량 발생시간의 오차를 제어할 수 있는 제약조건을 구성하였다. 제약조건을 포함하여 구성된 자동 보정 모듈은 밀양댐 유역과 구로1 빗물펌프장 배수유역의 홍수유출 모의 모형에 대하여 적용되었다. 자동 보정의 결과는 제약조건의 포함 유무에 따른 결과를 비교하여 제시되었다. 그 결과, 제약조건을 고려함에 따라 본래의 목적함수를 크게 위배하지 않으면서, 첨두유량과 첨두유량 발생시간의 오차가 크게 개선되었다. 또한, 검증을 통해서도 제약 최적화를 통한 자동 보정의 적절성이 검토되었다. 결론적으로 벌칙함수를 이용한 제약조건의 반영을 통해 자동 보정 모듈의 기능을 향상시킬 수 있었다.