확장 B-스플라인 기저함수(extended B-spline basis functions)을 이용한 레벨셋 기반의 위상 형상 최적설계 기법을 정상 상태의 열전도 문제에 대하여 개발하였다. 본 해석법은 레벨셋으로 결정된 영역 안쪽만 고려하여 해석을 수행하게 되므로 열전달 문제에서 생길 수 있는 영역 바깥부분 영향을 제거할 수 있다. 설계민감도 해석으로부터 결정되는 법선속도를 활용하여 헤밀턴-자코비 방정식의 해를 구하게 되며, 주어진 체적조건 하에서 열 컴플라이언스(thermal compliance)가 최소가 되는 방향으로 최적의 형상을 결정할 수 있다. 형상 설계민감도를 정확하게 얻기 위해서는 레벨셋 함수와 B-스플라인 함수를 이용하여 수직 단위 벡터와 형상의 곡률을 정확히 결정하며, 위상 설계민감도를 통해 최적화과정 동안 필요한 위치와 시점에서 위상의 변화를 주는 홀을 쉽게 생성할 수 있다.

This paper introduces a knot adjustment algorithm for adjusting the end k knots of a k th order B-spline curve without changing its shape. Then we show its application in extension of B-spline curves and approximate merging of B-spline curves.

어선의 초기 설계 단계에서 필요한 초기선형의 선수미부 생성을 위하여 B-spline 곡선과 형상계수를 결합한 방법을 적용하였다. 선수미부의 각부분에 대하여 선형별로 형상계수를 선정한 뒤 이를 이용하여 B-spline 곡선의 정점을 구하도록 하였다. 선수부분의 경우 bulbous bow를 가지는 경우와 그렇지 않는 것으로 크게 분류한 뒤 bulbous bow를 가지는 경우는 수선면 근처의 형상에 따라 2가지로 분류하였다. 수선면보다 윗부분에 대해서는 bulbuos bow와는 무관하므로 이의 유무에 상관없이 직선으로 갑판까지 가는 경우와 곡선을 가지는 경우로 분류하여 다루었다. 선미부분의 경우는 수선면 윗부분은 transom stern과 cruiser stern으로 분류하였으며 수선면이하의 부분은 선미 bulb를 가진 선형과 shoe piece를 가진 선형으로 분류하여 다루었다. 형상계수는 각 경우에 따라 반드시 지켜야 할 점의 좌표와 기울기 등이 우선 선정되었으며 곡선부의 볼록한 정도를 조절해 주는 계수들이 선정되었다. 형상계수를 이용하여 곡선을 생성시킬 기법으로는 다항식, cubic spline, parabolic blending, bezier curve, non-algebraic function 등이 있으나 연속성이 충분히 보장되고, 국부적으로 변형이 가능하며, 불연속점이 정의 및 직선의 표현이 가능한 B-spline을 선택하였다