본 연구의 목적은 유해 해양생물의 고밀도 출현을 조기에 탐지하기 위한 시스템 구축이다. 수중영상 기반 객체탐지 모델의 정 확도와 이미지 처리속도를 고려하여 실시간 적용에 적합한 YOLOv8m을 선정하였다. 영상 데이터를 해양생물 탐지 알고리즘에 적용한 결 과 다수의 어류 및 간헐적인 해파리 출현을 탐지하였다. 학습 모델의 검증 데이터에 대한 평균 정밀도는 0.931, 재현율은 0.881, mAP는 0.948로 산출되었다. 또한, 각 클래스별 mAP는 어류 0.970, 해파리 0.970, 살파 0.910로 모든 클래스에서 0.9(90%) 이상으로 산출되어 우수한 성능을 확인하였다. 과학어탐 시스템을 통해 객체의 탐지 범위와 시간에 따른 수중 객체탐지 결과를 확인할 수 있었으며 에코적분 격자 평균을 적용하여 시공간축으로 스무딩 처리된 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 평균체적후방산란강도 값이 분석 도메인 내 객체탐지 여부에 따른 변동성을 반영하는 것을 확인할 수 있었다. 수중영상 기반 객체(해양생물)탐지 알고리즘, 환경조건(야간 포함)에 따른 수중영상 보정 기법, 과학어탐 시스템 기반의 정량화된 탐지결과를 제시하고 향후 다양한 사용처에서의 활용 가능성을 토의하였다.

부유식 해상태양광 설비는 패널 지지를 위한 프레임 구조물, 구조체의 부력 제공을 위한 부유체와 전체 시스템의 거동을 제한하는 계류시설로 구성되어 있다. 계류시설은 구조물의 지지조건으로서의 역 할을 통해 안정적인 발전량 수급에 기여한다. 하지만 해당 시스템은 설치된 해상환경 특성상 계류선의 파단 및 손상 시 직접적인 탐지가 불가능해 유지관리에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 패널지 지 프레임 구조체에 가속도 센서 부착을 가정하여, 해당 센서 계측값을 토대로 계류설비에서 발생한 파단 및 손상이 발생한 위치를 추정하는 알고리즘을 개발하였다. 알고리즘은 비지도학습 인공지능의 일종인 오토인코더를 활용하여 가속도 계측값의 재현 과정을 통해 정상상태의 구조 응답을 학습한 모 델이 비정상상태의 계측값을 재현 시 발생한 오차를 통해 손상 발생 여부와 위치를 실시간 탐지하도 록 구성하였다. 정상상태 구조응답을 기반으로 한 모델의 학습을 위해 패널지지 구조체를 10x10 격자 형으로 결합한 다중 결합 시스템에 불규칙파랑을 환경하중으로 적용함을 통해 발생한 6자유도 가속도 데이터를 확보하였다. 계류시설의 손상 발생 시 주된 변화 인자 탐지를 위해 상관성 분석과 민감도 분 석을 실시하여 손상 위치 추정 알고리즘에 적용할 주요 인자를 선별하여 학습 및 추정 성능에 대한 비교 분석을 수행하였다. 구축된 알고리즘의 테스트를 위해 총 5개 종 손상 케이스 데이터셋을 구축하 여 손상 위치 추정 성능을 비교하였다. 본 연구를 통해 계류 시설에 발생한 손상 여부 및 위치를 추정 하여 부유식 해상태양광 설비의 선제적 유지관리에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

전역 최적화 문제의 해를 유전 알고리즘을 사용하여 얻어 완전파형역산을 수행하고 층상 반무한체의 물성치를 추정하는 기법을 제안한다. 조화 수직 하중이 작용하는 층상 반무한체의 동적 응답을 측정하고, 이를 추정 물성치를 사용하여 계산된 응답과 비교한다. 응답의 추정치는 mid-point integrated finite element와 perfectly matched discrete layer를 사용하여 구성된 thin-layer model로부터 얻는다. 전역 최적화 문제의 목적 함수는 응답의 관측치와 추정치의 차이에 대한 L2-norm으로 계산된다. 유전 알고리즘을 사용하여 전역 최적화 문제의 해를 구하여 완전파형역산을 수행한다. 제안된 기법을 기본 진동 모드 뿐만이 아니라 고차 진동 모드도 우세한 다양한 층상 반무한 매질에 적용하여, 측정치가 잡음을 포함하지 않는 경우와 포함하는 경우 모두에 대해서 제안된 완전파형역산 기법은 층상 반무한체의 재료 특성을 추정하는데 적합함을 확인할 수 있다.

This study pursues to solve a batch of nonlinear parameter estimation (NPE) problems where a model interpreting the independent and the dependent variables is given and fixed but corresponding data sets vary. Specifically, we assume that the model does not have an explicit form and the discrepancy between a value from a data set and a corresponding value from the model is unknown. Due to the complexity of the problem, one may prefer to use heuristic algorithms rather than gradient-based algorithms, but the performance of the heuristic algorithms depends on their initial settings. In this study, we suggest two schemes to improve the performance of heuristic algorithms to solve the target problem. Most of all, we apply a Bayesian optimization to find the best parameters of the heuristic algorithm for solving the first NPE problem of the batch and apply the parameters of the heuristic algorithm for solving other NPE problems. Besides, we save a list of simulation outputs obtained from the Bayesian optimization and then use the list to construct the initial population set of the heuristic algorithm. The suggested schemes were tested in two simulation studies and were applied to a real example of measuring the critical dimensions of a 2-dimensional high-aspect-ratio structure of a wafer in semiconductor manufacturing.

The estimation of heat source model is very important for heat transfer analysis with finite element method. Part I of this study used adaptive simulated annealing which is one of the global optimization algorithm for anticipating the parameters of the Goldak model. Although the analysis with 3D model which depicted the real situation produced the correct answer, that took too much time with moving heat source model based on Fortran and Abaqus. This research suggests the procedure which can reduce time with maintaining quality of analysis. The lead time with 2D model is reduced by 90% comparing that of 3D model, the temperature distribution is similar to each other. That is based on the saturation of heat transfer among the direction of heat source movement. Adaptive simulated annealing with 2D model can be used to estimate more proper heat source model and which could enhance to reduce the resources and time for experiments.

Anticipation of welding deformation with finite element method is a very interested topic in the industries, adequate heat source model is essential for concluding reasonable results. This study is related to estimate the parameters of Goldak heat source model, and global optimization algorithm is applied to this research. The heat affected zone (HAZ) boundary line of bead on plate (BOP) welding is used as the target, parameters of heat sources are used as the variables. Adaptive simulated annealing is applied and the optimal result is obtained out of 1,000 candidates. The convergence of finite element method and the global optimization is meaningful for estimation of welding deformation, which could enhance to reduce the resources and time for experiments.

본 논문은 유한요소법과 유전알고리즘을 연동하여 지진하중을 받는 구조물의 강성저하(손상) 및 보강 후 효과를 추정하는 방법을 다루었다. 본 연구의 독창성은 지진하중을 적용하였고, 그 응답으로부터 구조물의 미지 변수를 추정한다는 점이다. 본 연구에서 제안한 방법은 지진하중으로부터 손상된 부위를 추정할 뿐 아니라, 그 위치와 정도를 규명할 수 있다. 제안한 방법을 검증하기 위하여 El Centro 및 포항 지진하중을 적용하여 저층 뼈대구조물와 트러스 교량을 대상으로 알고리즘을 실행하였다. 수치해석 예제는 제안한 방법이 수치해석적인 효율성 뿐 아니라 지진으로부터의 심각한 피해를 예방하는 데 적용할 수 있음을 보여주었다.

The structural design of arch roofs or bridges requires the analysis of their unstable behaviors depending on certain parameters defined in the arch shape. Their maintenance should estimate the parameters from observed data. However, since the critical parameters exist in the equilibrium paths of the arch, and a small change in such the parameters causes a significant change in their behaviors. Thus, estimation to find the critical ones should be carried out using a global search algorithm. In this paper we study the parameter estimation for a shallow arch by a quantum-inspired evolution algorithm. A cost functional to estimate the system parameters included in the arch consists of the difference between the observed signal and the estimated signal of the arch system. The design variables are shape, external load and damping constant in the arch system. We provide theoretical and numerical examples for estimation of the parameters from both contaminated data and pure data.

본 연구는 실험계획법(예: 반응표면계획법) 및 하모니 검색 알고리즘을 통하여 다양한 아스팔트 콘크리트 포장 구조체에 있어 피로균열의 공용성 인자인 인장변형률을 예측하는 모델을 개발하는 방법에 대한 연구이다. 인장변형률을 산정하기 위하여 한국건설기술연구소에서 개발한 유한요소 축대칭해석 프로그램인 KICTPAVE를 이용하여 아스팔트 층과 린콘크리트 층의 접속면에서 발생되는 변형률을 구하여 데이터베이스(D/B)화 하였다. 아스팔트 포장에서 입력변수인 층별 탄성계수 및 두께를 다양한 조건에서 KICTPAVE 프로그램을 수행하여 훈련용 D/B(Training Set)인 변형률의 값들을 구축한 후 반응표면계획법에 근거하여 회귀방정식을 정의하였으며 방정식에 필요한 계수값을 결정하기 위하여 하모니 검색 알고리즘을 이용하였다. 최종적으로 결정된 회귀방정식의 계수값들의 정확성을 검증하기 위해서 훈련용 D/B가 아닌 다른 조건의 입력변수를 이용하여 검증용 D/B(Testing Set)를 구축하고 이를 이용하여 개발된 모델을 검증하였다.

VMS(Variable Message Sign)는 도로의 이용자에게 하류부의 교통정보를 제공하여 운전자의 경로선택을 위한 의사결정정보와 목적지까지 이동하기위하여 소요되는 통행시간정보를 제공한다. 하지만, VMS에 표출할 수 있는 정보의 개수는 표출면수에 의한 제약이 있기 때문에 신중하게 결정되어야 한다. 지금까지 기 구축된 이벤트의 메시지 표출우선순위는 발생된 이벤트의 심각도만을 고려하여 우선순위 규칙을 적용하고 있다. 하지만 VMS를 더욱 효율적으로 운영하기 위해서는 통행수요가 많은 경로에 교통정보를 우선적으로 제공할 때 그 정보의 수혜자가 가장 많을 것이다. 그러므로 실시간으로 기종점을 파악하여 더욱 많은 운전자가 경로선택이 가능한 정보를 제공받을 수 있도록 정보제공 전략을 수립할 필요가 있다. 본 연구에서는 주도로와 진출입 램프의 검지기 데이터를 이용하여 시간분할 기종점 추정방법론으로 통행수요를 추정하였으며, 추정된 기종점자료를 바탕으로 정보제공 우선순위를 결정할 수 있는 정보제공 전략을 소개하였다.

본 연구에서는 실수코딩 유전자알고리즘을 이용하여 정적풍하중을 추정하는 과정에서 중요한 요소인 측정센서의 개수와 위치가 미치는 영향을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 영향을 분석하는 방법은 수치적인 방법을 이용하며 실수코딩 유전자알고리즘을 이용한 해석후의 실제 풍하중 추정정도의 정확도에 따라 측정센서의 개수와 위치에 의한 영향을 평가하였다. 첫 단계로써 코드에 따른 정적풍하중을 생성하여 30층 구조물에 대한 각 층의 풍하중, 전단강 성행렬, 정적변위를 구한 후 다음 단계로써 유전자알고리즘을 이용하여 센서의 개수와 위치에 따라 구조물의 응답을 사용하여 풍하중을 추정하였다. 유전자알고리즘의 목적함수는 실제풍하중과 또는 실제풍하중과 유사하게 생성한 풍하중을 이용하여 만들 수 있다. 본 연구에서는 센서의 개수와 위치에 따른 각 변수의 최단시간 도출에 대한 내용을 분석하는데 중점을 두어 실제풍하중을 목적함수로 이용하였다.

전단빌딩에 발생한 손상 추정에 있어서 대상 구조물의 물성치를 가정하고 이상화한 모델을 이용한 역해석이 필요하다. 강성행렬을 이용하는 고전적인 손상추정 방법에 비해 유연도 행렬을 이용한 손상추정은 구조물의 저차모드를 이용하기 때문에 비교적 정확한 값을 계산할 수 있기 때문에 더 효과적으로 알려져 있다. 이 논문에서는 손상추정을 위한 알고리즘으로 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 도입하였고, 구조 응답에서 취득할 수 있는 유연도 행렬을 이용하여 역해석을 통한 손상추정 기법을 소개하고 있다. 제안된 손상추정 기법은 전단빌딩의 강성에 대한 정확한 정보가 없는 상황에서 전단빌딩의 손상으로 인한 실제 강성변화량을 추정하도록 하였다. 더불어 open source code인 OPENSEES를 이용하여 전단빌딩 수치해석을 통해 제안된 손상추정 기법의 효율성을 검증하였다.

계획어군심지기를 이용하여 자원량을 추정할 경우 해저검출은 매우 중요한 요소이다. 특히 어군이 해저에 가까이 분포하면 할수록, 해저와 어군을 분리하여 책분하는 것은 자원량의 추정정도의 신뢰도를 좌우하게 한다. 본 연구에서는 종래의 해저검출법을 보완하기 위해, 새로운 해저검출법을 개발하여, 그 유효성에 대하여 고찰하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 에코레벨의 최대변화점을 이용하여 해저검출을 행한 경우 고정도로, 나아가 레벨 변동과 무관하여 안정한 해저검출법으로서 유효하다. 2) 전압최대변화율법에 의하면, 해저 오프셋는 해저검출위치로부터 0.45m이내에서 설정가능하고, 펄스파형, 해저지형과 음향 빔 등에 의존하여 결정된다.

본 연구는 지진계측시스템이 설치되지 않은 중소형 교량의 지진손상 수준을 평가하기 위하여 대상 중소형 교량 인근에 위치한 지진관측소의 지진관측 데이터를 이용하여 대상 교량위치에서의 지반응답스펙트럼을 추정하기 위한 알고리즘을 제시하였다. 일반적으로 중소형 교량의 내진설계 및 성능평가는 동적해석법 중 응답스펙트럼해석법이 가장 널리 활용되고 있으므로 대상 중소형 교량에 대한 평가 지진력으로 지반응답스펙트럼을 적용할 수 있는 알고리즘을 제시하였으며, 제안된 알고리즘을 이용한 프로그램 알고리즘도 제안하고 제안된 알고리즘을 통하여 실제 지진계측데이터를 이용하여 특정 위치에서의 지반응답스펙트럼 추정 예를 나타내었다.

In this paper, we propose an algorithm that estimates the location of lunar rover using IMU and vision system instead of the dead-reckoning method using IMU and encoder, which is difficult to estimate the exact distance due to the accumulated error and slip. First, in the lunar environment, magnetic fields are not uniform, unlike the Earth, so only acceleration and gyro sensor data were used for the localization. These data were applied to extended kalman filter to estimate Roll, Pitch, Yaw Euler angles of the exploration rover. Also, the lunar module has special color which can not be seen in the lunar environment. Therefore, the lunar module were correctly recognized by applying the HSV color filter to the stereo image taken by lunar rover. Then, the distance between the exploration rover and the lunar module was estimated through SIFT feature point matching algorithm and geometry. Finally, the estimated Euler angles and distances were used to estimate the current position of the rover from the lunar module. The performance of the proposed algorithm was been compared to the conventional algorithm to show the superiority of the proposed algorithm.