Tuned Mass Dampers (TMDs) are widely used to mitigate structural vibrations in buildings and bridges. However, conventional optimization methods often struggle to achieve optimal performance due to the complexity of structural dynamics. This study proposes the NN-L-BFGS-B algorithm, which combines Artificial Neural Networks (ANNs) for global exploration and L-BFGS-B for local exploitation to efficiently optimize TMD parameters. A ten-story shear-building model with a TMD is used for validation. The proposed method achieves the lowest H₂ norm compared to previous studies, demonstrating improved optimization performance. Additionally, NN-L-BFGS-B effectively balances computational efficiency and accuracy, making it adaptable to various engineering optimization problems.

한국형 포장설계법(KPRP)은 한국의 기후, 교통, 재료 조건을 반영하여 개발된 포장설계법으로, 성능 기반 분석과 역학적-경험적 원 리를 결합하여 국내 도로포장의 내구성과 효율성 향상에 기여해왔다. KPRP는 지역별 환경 데이터, 교통 하중, 재료 특성을 고려하 여 최적의 포장 구조를 설계하며, 2011년 개발 이후 도로포장의 수명 연장과 경제성 향상을 이루어냈다. 그러나 KPRP에 적용되는 기후 및 교통 데이터는 2000년대 초반의 자료를 기반으로 하고 있어, 현재 기준으로 약 10년 이상의 차이가 존재한다. 이에 따라 최 신 데이터를 반영하여 포장설계를 개선할 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 최근 10년간의 최신 기후 데이터를 활용하여 줄눈 콘크리트 포장(JCP)의 콘크리트 슬래브 컬링 시간을 계산하고, 이를 기반으로 온도응력 및 교통응력의 산정 방식을 현 시점에 맞게 개선하고자 한다. 또한, 2023년 도로포장관리시스템(PMS) 데이 터를 이용하여 한국도로공사가 관리하는 모든 고속국도 중 JCP가 적용된 구간을 대상으로 표면 균열(SD), 설계 차로별 AADT, 관 리구간별 도로 연장, 차로 폭 등의 데이터를 분석하였다. 이를 통해 각 도로의 피로균열율을 산정하고, 고속국도를 대상으로 줄눈 콘 크리트 포장의 전이함수를 개선하여 보다 정밀한 설계를 가능하게 하고자 한다. 본 연구는 최신 기후 및 교통 데이터를 반영한 KPRP 기반 줄눈 콘크리트 포장설계의 실현에 기여할 것으로 기대된다.

Water-soluble substances like hydrogen fluoride, generated in semiconductor manufacturing, pose serious health and environmental risks, underscoring the need for effective capture devices. Vertical liquid capture devices help by aggregating and discharging hazardous substances with water, but their design can lead to backflow during abnormal operations, causing unintended releases and impacting efficiency and safety. This study seeks to improve a vertical liquid collection device’s containment performance by optimizing its geometry. The vertical wall was rotated at various angles and directions, and turbulent kinetic energy and streamline distribution were analyzed to assess vortex formation and flow characteristics. These structural modifications identify optimal conditions to control hazardous substance migration, offering insights for future pollutant removal device designs.

In this study, we explored the design of improved road lighting for drivers and pedestrians using ray-tracing and reverse ray-tracing methods. Conventional road lighting often poses issues such as glare and unevenly illuminated areas, which can compromise safety and efficiency. These problems stem from traditional design approaches focused solely on achieving high luminance and electrical power. However, our research shows that higher brightness or power consumption does not necessarily equate to better road lighting. By applying ray-tracing techniques, we aimed to design a reflector that enhances visibility while being easier on the eyes of both drivers and pedestrians. Our optimized reflector design demonstrated significant improvements in both central and average illuminance levels, all while reducing energy consumption. This study suggests that careful reflector design is crucial for creating safer and more energy-efficient road lighting solutions.

In this study, we explored the design of improved road lighting for drivers and pedestrians using ray-tracing and reverse ray-tracing methods. Conventional road lighting often poses issues such as glare and unevenly illuminated areas, which can compromise safety and efficiency. These problems stem from traditional design approaches focused solely on achieving high luminance and electrical power. However, our research shows that higher brightness or power consumption does not necessarily equate to better road lighting. By applying ray-tracing techniques, we aimed to design a reflector that enhances visibility while being easier on the eyes of both drivers and pedestrians. Our optimized reflector design demonstrated significant improvements in both central and average illuminance levels, all while reducing energy consumption. This study suggests that careful reflector design is crucial for creating safer and more energy-efficient road lighting solutions.

The multi-local resonance metamaterial is based on the local resonance mechanism of resonators, effectively blocking wave propagation within multiple resonant frequency ranges, a phenomenon known as band gaps. In practical applications for vibration reduction, the goal is to achieve wide-band vibration attenuation at low frequencies. Therefore, this study aims to improve the vibration reduction performance of multi-local resonance metamaterials by lowering the band gap frequency and expanding the band gap width. To achieve this, an objective function was formulated in the optimization problem, considering both the frequency and width of the band gap, with the geometric shapes of the multiple local resonators selected as design variables. The Sequential Quadratic Programming (SQP) technique was employed for optimization. The results confirmed that the band gap was generated at lower frequencies and that the band gap width was expanded.

In various machines used in industrial sites and transportation equipment, fastening structures of bolts and nuts are widely employed. However, conventional Steel sockets, classified as non-explosion-proof materials, have a high likelihood of generating sparks due to friction with components, which can lead to explosions or large-scale fires. To address this issue, this study developed a lightweight explosion-protection socket using AL-7075-T6 aluminum alloy, which is known for its excellent explosion-proof properties. However, due to the inherent characteristics of aluminum, it has lower rigidity compared to Steel, requiring the use of more expensive alloy materials. Therefore, our research team utilized Finite Element Analysis (FEA) and Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA) to optimize the mass and safety factor of the socket, proposing a design that simultaneously achieves both weight reduction and structural stability. The socket developed in this study is approximately 30% lighter than traditional Steel-based sockets while maintaining a safety factor of 1.2 or higher, significantly enhancing operational safety in explosive environments. This research sets a new standard in the design and manufacturing process of explosion-proof sockets and is expected to contribute to the optimization of various explosion-proof equipment in the future.

In order support the design support system of small and medium-sized shipbuilding companies that carry out designs using 2D CAD, this study developed a system that automatically calculates the cable length by extracting the Y-axis value expressed as text data in 2D CAD. By setting the equipment where the cable starts and ends, the essential route and the installation rate were checked so that the optimal route of the cable could be calculated. As a result, the value calculated based on the optimal route and length of the cable by extracting the data of 2D CAD through this study was the same as the value previously calculated by the actual user, and the installation rate was less than 130% so there was no problem with the on-site installation. In addition, it was confirmed that the cable length calculated through this was reduced by about 7% compared to the existing work.

전 세계적으로 보전 성과 및 효과평가 필요성, 신뢰도 높은 지표 측정 방법 등이 강조되고 있다. 식물체 높이는 재도입 등 보전이입 및 생태계 복원 시 중요한 지표로 활용된다. 정확한 모집단 추정을 위한 세밀한 표본 설계는 연구 진행에 앞서 가장 중요한 과정 중 하나이다. 이 연구는 멸종위기 야생생물 백양더부살이의 전국 분포, 개체군 현황, 생장 및 번식 특성, 식물체 높이의 지역 개체군 내 또는 개체군 간 변이를 파악하고, 보전·복원사업 효과평가에 필요한 효율적이고도 신뢰도 높은 생장 지표(즉, 식물체 높이) 모니터링 기반을 구축하고자 수행되었다. 백양더부살이 는 탐색한 전국 16곳 중 7곳에서 확인되었으며, 정읍 1지역 개체군이 국내 최대 규모 개체군이었다(N = 636). 이중 3개 지역(정읍 2지역, 제주 1지역)에 대해 식물체 높이 전수조사를 수행한 결과(N = 947), 높이의 범위는 3-50 cm였고 중앙값은 20 cm였다. 제주 지역 개체군의 평균 높이(22.1 ± 6.7 cm)는 가장 컸고, 무리(clump)당 개체수(중앙값 = 5)도 가장 많았다. 전수조사 자료를 바탕으로 표본추출 강도별 두 가지 방법(1. 집락표본추출, 2. 이단표본추출)으로 부트스트랩 복원추출을 수행한 결과, 집락표본추출 결과가 변동성, 정확도, 정밀도 측면에서 우수했으며, 무리를 표본추 출단위로 하고 표본추출 강도를 60% 이상으로 할 때 신뢰도 높은 모집단 추정이 가능했다. 이 연구는 멸종위기 야생생 물 보전·복원사업 이전에 충분한 기초정보 수집과 명확한 표본 설계를 통한 모니터링 체계 구축의 중요성을 강조한다.

본 논문에서는 마스크 설계에 다양한 위상 최적설계 기법을 적용하고, 광학 근접 보정 성능을 비교한다. 포토리소그래피 공정 중 포토레지스트에 가해지는 빛의 간섭 효과를 보정하는 광학 근접 보정 기술은 반도체 품질을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 전통 적인 광학 근접 보정 기술에서는 마스크의 일부 요소를 조정하며 보정 효과를 시뮬레이션과 실험으로 확인하면서 설계를 진행한다. 이러한 경험적 설계를 통해 최적의 마스크 형상을 얻는 데는 한계가 있기 때문에, 위상 최적화 기법을 이용한 마스크 설계의 필요성이 증가하고 있으며, 민감도 기반 알고리듬을 이용한 위상 최적설계가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 이진 구조 위상 최적설계(TOBS)와 새롭게 고안한 완화된 이진 구조 위상 최적설계(Continuated TOBS)를 이용하여 기존 최적설계와 비교하고, 더 발전된 최적설계 방향 을 제시한다.

Multidisciplinary Design Optimization(MDO) method that considers principles in various fields affecting big scale structure and system design at the same time is used. Because most variables are connected many engineering phenomena under the classic optimized design method(all-in-one design approach), it is hard to judge the meaning of final design solution obtained, and there are cases where all variables converge before reaching the optimal design value in large-scale design problems with many variables. Collaborative Optimization (CO) method, the most advanced MDO approach, is used to efficiently solve these optimum problems, to efficiently analyze design problems involving numerous design variables and constraints and in which various engineering phenomena occur. However, the application of the MDO problem to CO introduces a number of numerical problems by destroying the numerical properties of the original optimal design problem. Therefore, this study researches one solution by listing the problems of CO after organizing various approaches of MDO.

Liquid hydrogen, a promising energy carrier, necessitates robust storage and transportation systems due to its extremely low boiling point. Consequently, the development of reliable cryogenic adhesives and standardized testing protocols is crucial. This study focused on optimizing the design of a gripper used in single lap shear tests for evaluating cryogenic adhesives, specifically targeting the challenges posed by low-temperature conditions that induce slippage at the gripper interface. The optimal design was performed using a total of five variables, including the position and size of the gripper. By employing the genetic algorithm coupled with finite element analysis, we exhaustively searched through over 1000 models to identify the optimal gripper geometry. We successfully minimized stress concentration at the gripper region while maintaining a uniform stress distribution on the non-bonded surface. Furthermore, the study explored the impact of symmetric versus asymmetric gripper configurations on test results. The findings revealed that symmetric grippers generally yielded more consistent and reliable data. This study's results enable the accurate and stable execution of lap shear tests under the temperature conditions of liquefied hydrogen.

본 논문에서는 15차 bézier 곡선을 사용하여 기존의 연구보다 더 유연한 빔 형상을 설계하고, 더 넓은 설계 공간에서 최적 설계를 수 행하여 최적의 열전도도를 갖는 빔 형상을 설계한다. 설계 공간이 넓어지면 그 만큼 계산양이 증가하게 되는데, 고차원 변수 공간에서 효율적으로 작동하는 인공신경망을 사용하여 최적 설계를 가속화하여 계산 한계를 극복하였다. 더 나아가 최적의 탄성계수를 갖는 빔의 형상과 비교하였으며 열전도와 탄성학 사이의 수학적 유사성을 이용하여 빔 형상을 설명한다. 본 연구에서는 인공지능을 활용 한 형상 최적설계를 통해 기존의 한계를 뛰어넘는 격자구조의 빔 형상을 제안한다. 먼저, SC(Simple Cubic), BC(Body Centered Cubic) 격자 구조 빔 형상을 bézier 곡선으로 모델링하고 bézier 곡선의 제어점 좌표를 무작위로 설정하여 학습데이터를 확보하였다. NN(Neural Network) 및 GA(Genetic Algorithm)를 통해 우수한 유효 열전도도를 가진 빔 형상을 생성하여 최적의 빔 형상을 설계하였 다. 본 연구를 통해 추후 다양한 열 조건에서 격자구조의 적절한 구조적 해답을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

공항은 다른 어떤 기반시설보다 복잡하고 사고시 매우 치명적이기 때문에 공항 계획/설계시 운영적인 측면을 고려한 면밀한 검토가 필요하다. 공항 건설이후 실제 항공기가 어떻게 운영되는지 시뮬레이션하고 문제점을 사전에 예측함으로써 항공기 운항 안전성을 확보할 수 있기 때문이다. 최근 도로/공항의 경우 디지털 트윈 기반의 시뮬레이션 프로그램으로 설계, 분석하는 사례가 많다. 이러한 기조에 맞춰 공항에서도 시뮬레이션 프로그램인 AviPLAN을 활용하여 에어사이드 배치 설계를 수행하고 있으며, 인천국제공항공사와 한국공항공사에서도 활용하고 있다. 본 연구에서는 기존 국내외 공항에 AviPLAN 프로그램을 활용하여 최적화 설계를 수행하였고 산출된 포장물량 절감사례를 바탕으로 에어사이드 시설 배치가 얼마나 중요한지 확인하고자 하였다.