국민 소득수준 향상과 주 5일제 정착 및 해양으로 접근성 개선 등으로 해양에 관한 국민 관심이 지 속적으로 고조되고 있는 추세이며, 특히 최근 우리나라 주요 해안의 경우 레저와 여가를 위한 친수와 휴식공간으 로 지속적으로 개발함에 따라 이를 이용하려는 이용객이 점차적으로 늘어나고 있다. 그러나 이러한 수변영역 에는 다양한 재해ㆍ재난사고 발생 가능성이 산재하고 있음에도 불구하고 안전관리시스템의 부재로 안타까운 인명 및 재산피해가 끊이질 않고 발생하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 해양활동 이용객 및 안전사고 위협 및 수 변영역 안전관리 실태 및 문제점 분석하고, 그에 따른 수변영역 안전관리시스템 설계 방안에 연구하고자 한다.

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.

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.

본 연구의 목적은 패널영역을 고려한 2차 탄소성힌지해석을 이용한 평면 강뼈대구조물의 이산화 최적설계알고리즘을 개발하는데 있다. 강뼈대구조물의 일반적인 해석은 구조물의 거동에서 패널영역 변형의 효과를 고려하지 않는다. 최적설계의 목적함수는 강뼈대구조물의 중량을 함수로 취하였으며, 제약조건식은 하중저항계수법(AISC-LRFD1994)시방규정을 근거로 하였다. 강뼈대구조물의 해석에서 현실적인 모델 사용의 중요성을 입증하기 위해 접합부 모델에서 패널영역을 고려하지 않은 수치해석과의 비교로부터 이 모델의 타당성이 판명되어진다. 개발된 알고리즘은 범용 프로그램인 SAP2000의 치적설계결과와 비교하여 본 연구에서 개발된 최적화 알고리즘의 타당성을 입증하였다. 이 연구의 결과는 일반적인 강뼈대구조물의 설계방법보다 패널영역의 거동을 고려한 최적설계 알고리즘이 더 경제적인 설계라는 것을 나타내었다.

상용 구조해석 프로그램을 이용한 구조물의 최적설계에서는 최적화 프로그램과 구조해석 프로그램의 연결 및 두 프로그램 사이의 데이터 교환이 용이하지 못하다. 최근 많은 구조물 설계자들은 근사 최적화 기법을 이용하여 이와 같은 문제들을 해결하고 있다. 일반적으로 최적실계 문제의 설계변수에 대한 설계영역은 아주 작은 값에서 아주 큰 값으로 범위가 정해진다. 이렇게 넓은 설계영역에서 생성된 시스템 응답 근사식의 정확도는 떨어지게 되며, 이는 근사 최적해에 지배적인 영향을 미친다. 따라서, 본 연구의 목적은 넓은 설계영역에서 정확도가 높은 근사식 생성을 위한 순차 설계영역법 개발에 있다. 순차 설계영역에서의 근사식은 반응표면법을 이용하여 구성하고, 반응표면법에 필요한 실험방법으로는 직교 배열표를 사용한다. 본 연구에서는 순차 설계영역법의 신뢰도 검증을 위하여 3부재 및 10부재 트러스 구조물을 수치예제로 선정한다.

본고에서는 음악 교과서에 수록된 민요 감상 교육의 현황을 살펴보고, 2009 개정 음악과 교 육과정의 감상 영역과 생활화 영역을 분석하여 민요 감상 수업을 생활화 영역과 연계하여 설 계해야 할 근거와 필요성에 대해 고찰해 보았다. 2009 개정 음악과 교육과정을 고찰해 본 결 과, 감상 영역의 내용은 생활화 영역의 ‘음악을 즐기는 태도’, ‘우리 음악의 가치 인식하기’의 내용 체계와 긴밀한 관계를 맺고 있음을 파악할 수 있었다. 이에 따라 ‘민요를 즐기는 태도 갖 기’와 ‘민요의 가치 인식하기’를 연계하여 민요 감상 수업을 설계해 보았다. 첫째, ‘민요를 즐기는 태도 갖기’와 연계한 감상 수업은 노동요, 의식요, 놀이요의 쓰임 이해 하기에 관한 감상 활동이 생활화 영역의 민요의 쓰임 조사․발표하기 활동과 연계될 수 있도 록 설계하였다. 둘째, ‘민요의 가치 인식하기’와 연계한 감상 수업은 지역 전승 민요와 문화재 로 지정된 민요 감상 활동이 생활화 영역의 지역 축제 참여하기, 문화재 조사하기의 활동과 연 계될 수 있도록 설계하였다. 이와 같이 민요를 감상한 후 민요와 관련된 내용을 직접 조사․발 표하고, 민요를 체험해 볼 수 있는 수업을 설계함으로써 감상 영역과 생활화 영역이 자연스럽 게 연계될 수 있도록 하였다. 이를 통해 학습자들은 민요를 능동적으로 감상하는 태도를 형성 하고, 민요의 가치를 내면화 할 수 있을 것이라 본다. 본고에서 설계한 민요 감상 수업은 생활화 영역과 연계함으로써 생활 속에서 민요를 접할 수 있는 경험의 폭을 넓힐 수 있는 데 의의가 있다고 판단된다. 앞으로 학습자들의 실천적 학 습을 주도할 수 있도록 다양한 측면에서 체계적인 민요 감상 교육이 설계될 필요가 있다.

뼈대구조물의 강절점영역을 설계하기 위해서는 휨모멘트의 작용방향에 따른 절점영역 내부의 응력변화를 정확히 예측하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 다양한 형태의 헌치를 갖는 강절점영역의 설계에 있어서 현행의 도로교설계기준이 유용한지에 대해 검토하였다. 또한 선형탄성유한요소해석을 통해 휨모멘트의 작용시의 헌치를 갖는 절점영역내부의 응력상태를 파악한 다음, 이를 바탕으로 스터럿-타이모델을 제안하였다. 본 연구를 통해 제안한 스터럿-타이 모델은 선형탄성유한요소와 동등수준의 정확도를 가지는 것을 확인하였고, 다양한형태의 헌치를 갖는 강절점 영역의 보강철근 설계에 유용할 것으로 사료된다.

In previous researches[2,3] , the self-stability was studied for the spring-mass model and the two segment leg model. In these researches, it was presented that the spring-mass model has the self-stable region at relatively high speed running and the two segment leg model has the self-stable region at relatively low speed running. If the model was run in the self-stable region, the cost of transport[1] is zero ideally. That is, actually, only the energy loss is needed to compensate for running. This means that the energy efficiency is high, running in the self-stable region. We want to have high energy efficiency at low and high speed running. So, in this paper, we propose the design direction of the three segment leg having the self-stable region at low and high speed running. And

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 항로를 설계할 때 가능한 한 만곡부를 피해야 하지만, 그렇지 못할 경우에는 변침과정에서 추가적으로 발생하는 항과면적의 증가를 고려하여 항로의 폭을 확장하고 항로를 배치하는 것이 선박의 안전한 통항에 필수적이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 만곡부의 항로의 폭과 항로의 배치를 결정하는 기법을 다룬다. 모델실험결과 만곡부 중심교각이 30도 미만인 경우 만곡부의 항로의 폭을 직선구간에서의 항로의 폭과 동일하게 설계할 수 있지만, 만곡부 중심교각이 60도인 경우에는 만곡부의 항로의 폭을 대상선박의 길이와 만곡부의 중심교각에 따라 확장해야 할 것으로 분석되었다.

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 대부분의 경우 수심이 확보되어 있는 수역이라면 항로의 설계의 핵심은 항로의 배치와 항로폭의 결정이 될 것이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 항로를 설계하고 평가한다 이 모델은 선박의 주요명세, 선박점용이론, 선박의 속력, 선박지휘자의 조선기술과 경험을 항로설계에 반영할 수 있으며, 특히 선박의 운동 및 조종특성에 영향을 주는 외력을 정확하게 반영할 수 있다. 이를 위해 선박조종자의 선박제어와 외력 등에 의해 생성되는 선박의 동적데이터를 분석하기 위해 전기능선박조종시뮬레이터를 이용하였으며, 항로의 적정성과 안전성을 평가하기 위해 점용도와 점용지수를 정의한다. 개발된 항로설계기법을 울산신항개발계획에 적용하였다. 이 계획에서 항로의 폭은 전장의 1.5배 중심교각 57도인 만곡부의 곡률반경은 전장의 5.0배로 설계하였으며, 항로부근에는 SBM이 위치하고 있다. 모델의 적용결과 항로의 폭과 곡률반경은 적절하지만, 대각도 변침과 항로부근에 위치한 SBM에 의해 선박조선상의 어려움이 야기되는 것으로 분석되었다.