본 논문에서는 신뢰성 기반 최적설계(RBDO)에서 성능함수의 비선형성을 고려한 효율적인 차원감소법(DRM)을 제안한다. 차원감 소법은 적분직교점과 가중치를 사용하여 1차 신뢰도법(FORM) 보다 더 정확하게 신뢰도를 평가하는 반면 성능함수를 추가로 해석해 야하기 때문에 적분직교점의 개수가 증가하면 효율성이 저해된다. 본 논문에서는 신뢰성 기반 최적설계에서 성능함수의 비선형도를 평가하고, 비선형도에 따라 적분직교점의 수를 결정하는 기준을 제안한다. 이를 통해 신뢰성 기반 최적설계가 진행될 때 반복마다 적 분직교점의 수를 조절하여 차원감소법의 정확도는 유지하면서 계산의 효율성은 개선하는 방안을 제안한다. 성능함수의 비선형도 평 가는 최대가능목표점(MPTP) 탐색에 사용한 벡터 사이의 각도를 통해 이루어지며, 수치 테스트를 통해 비선형도에 따른 적절한 적분 직교점의 수를 도출하였다. 2차원 수치예제를 통해 개발된 방법이 차원감소법이나 몬테카를로 시뮬레이션(MCS)의 정확도는 유지하 면서 효율성이 향상된다는 것을 확인하였다.

Taguchi method is one of the most popular approaches for design optimization such that performance characteristics become robust to uncontrollable noise variables. However, most previous Taguchi method applications have addressed a single-characteristic problem. Problems with multiple characteristics are more common in practice. The multi-criteria decision making(MCDM) problem is to select the optimal one among multiple alternatives by integrating a number of criteria that may conflict with each other. Representative MCDM methods include TOPSIS(Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution), GRA(Grey Relational Analysis), PCA(Principal Component Analysis), fuzzy logic system, and so on. Therefore, numerous approaches have been conducted to deal with the multi-characteristic design problem by combining original Taguchi method and MCDM methods. In the MCDM problem, multiple criteria generally have different measurement units, which means that there may be a large difference in the physical value of the criteria and ultimately makes it difficult to integrate the measurements for the criteria. Therefore, the normalization technique is usually utilized to convert different units of criteria into one identical unit. There are four normalization techniques commonly used in MCDM problems, including vector normalization, linear scale transformation( max-min, max, or sum). However, the normalization techniques have several shortcomings and do not adequately incorporate the practical matters. For example, if certain alternative has maximum value of data for certain criterion, this alternative is considered as the solution in original process. However, if the maximum value of data does not satisfy the required degree of fulfillment of designer or customer, the alternative may not be considered as the solution. To solve this problem, this paper employs the desirability function that has been proposed in our previous research. The desirability function uses upper limit and lower limit in normalization process. The threshold points for establishing upper or lower limits let us know what degree of fulfillment of designer or customer is. This paper proposes a new design optimization technique for multi-characteristic design problem by integrating the Taguchi method and our desirability functions. Finally, the proposed technique is able to obtain the optimal solution that is robust to multi-characteristic performances.

In the automobile manufacturing industry, lightweight design is one of the essential challenges to be solved fundamentally. The vehicle wheels are classified as safety related components as the main substructure of the vehicle. In this study, we illustrate a technique for selecting the appropriate number of spokes. Based on the basic model of the selected number of spokes, we propose a method to maintain stiffness and design lightweight using topology optimization software. Based on the basic model of the selected number of spokes, it was redesigned to be lightweight while maintaining stiffness by utilizing topology optimization software. By comparing and reviewing the structural analysis results of the basic model and the redesigned model, a design technique that can maintain structural safety and reduce wheel mass was proposed.

A tensile test is performed to obtain the mechanical property data of the spent fuel cladding. In general, the elastic modulus, elongation, yield stress, tensile stress, etc. are obtained by axial tensile test of cladding attaching an extensometer. However, due to the limitation in the number of specimens for spent nuclear fuel that can be made, the ring tensile test (RTT) whose required length of the specimen is short is mainly performed. In the case of RTT, an extensometer or strain gauge cannot be attached because the gauge part of the specimen is formed around the cladding and is short. In addition, since a load is applied in the radial direction of the cladding, a curved portion of the circular cladding is spread out and becomes straight, and then the cladding is tensioned. For this reason, it is difficult to obtain the stress-strain curve directly from the RTT results. Isight, which is used to identify the optimization design parameters, was used to build an optimization process that minimizes the difference between the RTT and the analysis to estimate the material property. For this, the elastic modulus, plastic strain, and the radius of the RTT jig were taken as fixed variables. As variables, isotropic hardening data and plastic stress were taken. The objective function was taken as the minimization of the area difference of the load-displacement curve obtained from the tests and analysis, of the difference in the magnitude of the maximum reaction force, and of the difference in the location where the maximum reaction force occurred. Optimization workflow was configured in the following order. First, using the calculator component, plastic stress design variables were created. Next, ABAQUS was placed to perform analysis using design variables, and the reaction force or displacement was calculated. After that, the reaction force was calculated considering the 1/4 symmetry condition using the script component. After that, the data matching component performed quantitative comparison of test and analysis data. Finally, by utilizing the exploration component, the plastic stress design variable that minimizes the difference in the objective function was obtained by automatically changing six optimization algorithms. In this paper, the constructed optimization process and the obtained plastic stress by applying it to the SUS316 RTT results are briefly described. The established optimization process can be utilized to obtain mechanical property from the results of the cladding RTT of spent nuclear fuel or new material.

Waste that contains or is contaminated with radionuclides arises from a number of activities involving the use of radioactive material. Such activities include the operation and decommissioning of nuclear facilities; the use of radionuclides in medicine, industry, agriculture, research and education. Radioactive waste must be safely disposed in a radioactive waste repository for the protection of public health and the environment. In order to safely dispose of radioactive waste in a repository, it is important to derive an optimal predisposal management scenario because radioactive waste must be processed (i.e. processing (pretreatment, treatment and conditioning), storage and transport) for satisfying waste acceptance criteria (WAC). Optimal scenario of predisposal management of radioactive waste is derived for considering the balancing of exposures of workers and/or those of members of the public, the short term and long term risk implications of different waste management strategies, the technological options available and the costs. However, existing studies for deriving the optimal scenario of predisposal management of radioactive waste have evaluated only the radiation dose of workers and public within given scenarios using fixed value, or have derived optimal single process (i.e. decontamination) of predisposal management using Multi-Attribute Decision Making (MADM) methodology. In this study, optimal predisposal management scenario is derived by evaluating exposures of workers using system dynamics (SD) technique. Radiation dose assessment SD model was modeled using VENSIM® code developed by VENTANA systems Inc.. SD Model has the advantage of being able to respond flexibly when decision makers want to change input data and it has the advantage of being able to track dynamically changing phenomena and visually confirm interdependence. After that, based on the SD model derived from this study, evaluations of exposures of public, cost, and technicality will be added to be utilized when establishing an optimal scenario of predisposal management of radioactive waste considering multi attribute.

현재 국내외적으로 다양한 강재 댐퍼의 형상에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 강재 댐퍼는 제진장치 중 하나로 항복을 통해 지진에너지를 흡수 및 소산하여 본 구조물을 보호한다. 최근 적용되고 있는 면내 전단 변형에 의해 작동하는 댐퍼는 응력이 특정 부위에 집중되어 재료의 대부분이 본래의 역량을 발휘하지 못하는 한계가 있었다. 따라서, 본 연구에서는 이 한계를 극 복하고자 전역 최적화 기법 중 하나인 뻐꾸기 탐색을 적용해 최적 형상을 설계하였다. 탐색된 최적 형상을 토대로 수치해석과 실제 실험을 통한 성능검증을 수행했다. 최적 형상으로 설계된 댐퍼는 안정적인 이력거동을 보이고, 높은 에너지 소산능력을 확 보하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 전역 최적화 기법을 적용한 최적 설계 방법을 제시하고 그 결과를 검증함으로써, 다양한 형태의 공학적 문제 해결에 대한 적용 가능성을 제시하였다.

본 연구에서는 철골편심가새골조 시스템을 대상으로 다목적최적화기법을 통해 설계를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 최적화 설 계를 위해 유전 알고리즘의 일종인 NSGA-II를 활용하였다. 여기서, 목적함수는 이율배반적 관계를 갖는 구조물량과 층간변위로 하여 최소화되고, 제약조건에는 구조기준에서 요구하는 내력비, 링크의 회전각 등을 포함하였다. 제약조건은 최적화 알고리즘 내에서 각 항목을 위반할수록 목적함수 값을 크게 증가시키는 벌금함수의 형태를 가지고 있다. 설계기준에서 EBF 시스템의 설계규정은 링크 부재만 항복이 허용되며 나머지 부재는 링크 항복 시 발생되는 부재력을 탄성상태에서 견디도록 의도한 역량설계법에 기초한다. 그러나 최적화를 통해 도출된 결과 중 일부는 구조기준의 설계조항은 만족하지만 특정층 링크에 소성변형이 집중되어 연약층을 형성함 으로써 기준에서 의도하는 역량설계의 원칙을 위배하는 결과가 나타났다. 이를 해결하기 위해 모든 링크의 전단 초과강도계수 중 최 대값이 최소값의 1.25배를 넘지 않도록 하는 제약식을 추가하였다. 새로운 제약식을 추가한 경우 모든 최적해는 설계기준과 역량설계의 원칙을 준수하는 것으로 나타났다. 모든 설계안에서 보 경간에 대한 링크의 길이비는 전단링크의 범주에 해당하는 10% ~ 14%였다. 전체적으로 설계안들은 링크의 초과강도 계수비가 가장 지배적인 제약으로 작용하였으며, 구조기준의 요구사항 중 층간변위와 내력비 등의 항목에서 허용치에 비해 매우 보수적으로 설계되었다.

The research work was undertaken to determine an effective fertilization medium, sperm separation method and sperm capacitating agent for optimum in vitro fertilization (IVF) rates of indigenous zebu cow oocytes. In experiment 1, tissue culture medium (TCM 199), Tyrode’s albumin lactate pyruvate (TALP) and Brackett and Oliphant (BO) medium were used as basic medium for IVF of oocytes of indigenous zebu cows. In experiment 2, three sperm separation methods namely centrifugation, swim up and percoll gradient methods were used for separation of motile and viable spermatozoa for IVF. In experiment 3, for capacitation of spermatozoa, IVF medium supplemented with the heparin, mixture of penicillamine, hypotaurine and epinephrine (PHE) or the combination of heparin with PHE were used for fertilization. In vitro culture (IVC) of presumptive zygotes was done in modified synthetic oviduct fluid (mSOF) medium using standard procedure 24 h after sperm-oocytes co-culture. The cleavage rate was determined to evaluate the efficacy of fertilization medium, sperm separation method and sperm capacitating agent 24 h after IVC. The cleavage rate was higher in oocytes fertilized in TALP (63.3%) than in TCM 199 (47.5%) (p < 0.05). The cleavage rate was higher in oocytes fertilized by spermatozoa separated by percoll gradient method (62.3%) than by centrifugation (51.6%) (p < 0.05). The cleavage rate of oocytes was higher when insemination was done with spermatozoa capacitated in TALP supplemented with heparin and PHE (61.3%) compared to control (40.9%) (p < 0.05). In conclusions, TALP based medium and percoll gradient sperm separation followed by capacitation with combination of heparin and PHE are suitable for IVF of indigenous zebu cow oocytes in Bangladesh.

Mosquitoes are the most important medical species by transmitting some of deadly infectious diseases to human. Established vector control methods involving the elimination of larval habitats, the use of physical barriers, or those involving insecticides are not sufficient to maintain the populations of these species below the epidemic risk threshold. The sterile insect technique (SIT) is a species-specific, non-polluting and environmentally benevolent method of insect control. This technique involves the release of massive numbers of artificially-reared sterile male insects that, due to their abundance, outcompete fertile wild males for mating opportunities with wild female insects. In this study we discuss optimization of the sterilization process and present a simple model and procedure for determining the optimum dose.

목 적：간 MRI 검사 시 호흡 정지 기법으로 검사를 진행하게 되는데 긴 검사시간으로 인해 호흡에 의한 움직임이나 불수의 적 움직임으로 영상의 질이 저하되는 경우가 빈번하다. 이런 이유로 영상의 질을 저하시키지 않으면서 검사시간을 단축시키기 위해 영상 획득 속도를 향상시키는 방법인 CS기법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 CS기법의 extra reduction과 denoising level 조합의 변화에 따른 검사시간과 영상 변화를 기존의 conventional 3D-FFE THRIVE와 비교분석을 통하여 최적화된 parameter설정에 관하여 알아보고자 한다. 대상 및 방법：2018년 12월 1일부터 2019년 2월 3일까지 본원에서 간 MRI 검사를 시행한 환자 30명을 대상(남자 15명 여자 15명±6.73세)으로 extra reduction 1, denoising level 0% 가 적용된 3D-FFE THRIVE 시퀀스를 기존의 conventional 3D-FFE THRIVE로 간주하였으며, extra reduction level 1, 1.5, 2, 2.5, 3 값에 각각 denoising level을 0%, 20%, 40%, 60%, 80% 로 변화를 주고 다른 매개변수들은 모두 동일하게 하여 실험을 진행하였다. 획득한 각 영상들의 SNR, CNR, SSIM 을 측정하고, 정성적 영상 평가와 검사시간의 변화를 비교하였다. 정성적 평가에서 3점 이하로 평가받은 영상을 제외한 총 11개의 조합영상에 대하여 각 조합별로 순위를 매긴 후 1위는 1점, 11위는 11점으로 점수를 부여한 후, 합산 한 최종 점수가 가장 낮은 영상을 최적의 영상으로 선택하였다. 결 과：Extra reduction의 증가에 따라 SNR, CNR은 유의한 변화가 없었고, SSIM과 정성적 영상 평가 점수, 검사시간은 extra reduction증가에 따라 유의하게 감소하였다. Denoising level의 증가에 의해 SNR, CNR은 유의하게 증가하였고 SSIM과 검사시간은 유의한 변화가 없었으며, 정성적 영상 평가점수는 denoising level의 증가에 따라 유의하게 감소하였다. 결 론：본 연구의 실험결과를 종합해봤을 때 extra reduction 3, denoising level 20% 로 설정 시, 기존 영상 대비 정량적 평가인 SNR의 경우 12%, CNR의 경우 13% 향상되었으며, SSIM과 정성적 평가에서는 동일한 평가를 얻었고, 검사 시간은 50% 단축시키는 효과를 얻을 수 있었다. CS기법을 이용하여 간 검사 시, 시각적으로 용인되는 영상의 질 변화를 고려하여 extra reduction, denoising level을 조절한다면 화질의 유지와 함께 획기적인 검사 시간 단축을 이룰 수 있을 것으로 사료된다.

This research was conducted to elucidate the optimum conditions for the antibacterial activity of konjak jelly using the evolutionary operation-factorial design technique. In the first set of experiments, concentration of a coagulation agent, soaking liquid, and temperature of water were set to 0.4%, 0.6×10－2 N, and 65℃ as a central point, respectively. The highest antibacterial activity was acquired at E21, in which the number of bacteria was 1.25 log cfu/g. Because the code of changes in the main effect was (-), it could be decided that the central point of the first set was not the optimum point. Although antibacterial activity in the second set was improved, the values of the main effect were higher than that of changes in the mean effect. The central point of third set was concentration of coagulation agent 0.8%, concentration of soaking liquid 1.0×10－2 N, and temperature of water 65℃. It was found that the antibacterial activity of central point in the third set was highest among all the tested set. Further, all the necessary conditions were appropriate to reach the optimum condition. The antibacterial activity of the central point in third set was more than 1,000 times higher than that of E11, in first set.

In korea, only small amount of nonstructural lightweight concrete is being used through indirect effects such as heat insulation property and soundproofing rather than structural elements due to lack of structural lightweight aggregates and lack of understanding about lightweight concrete development, etc. That`s why structural lightweight concrete to reduce weight has not been put to practical use. This study is a part of high strength lightweight aggregate concrete researches using lightweight aggregates and the purpose of this study is to find out the basic physical characteristics and tension cracking fracture characteristics of lightweight concrete. Crack Mouth Opening Displacement is measured through 3 point flexure experiment about notch beam. Load-CMOD characteristics are examined through rules of countries, characteristics of lightweight concrete and tension cracking fracture experiments. The degree of tensile characteristic alteration according to size changes of specimen and the characteristics about crack surface are analyzed. The changes of softening curve are analyzed and fracture energy is drawn through inverse analysis by the obtained Load-CMOD curve. To decide fracture energy and analysis parametric, inverse analysis is conducted and Ant Colony Method is conducted for optimization and then a way to find out optimal parameterization fracture energy is suggested.

최근 컴퓨터 기술의 발달로 인해 복잡한 형태를 가지는 기념비적인 건축물이 설계, 시공됨에 따라 비정형건축에 관한 사회적인 관심이 해외뿐만 아니라 국내에서도 증가하고 있다. 하지만 비정형 구조시스템의 구현하기 위한 기술 및 연구에 대한 사례가 부족하여 많은 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 3D모델링 프로그램과 최적설계를 수행하는 프로그램간의 인터페이스 모듈에 대한 연구를 수행하였다. 3D 모델링 프로그램에서 자동 메쉬를 생성하고, 모델링에 대한 정보를 바로 추출하여 최적화를 수행하였다. 결과적으로 개발된 인터페이스 모듈의 검증을 위해 예제 모델을 선정하여 형상최적화을 수행하였다.

대공간 스페이스 프레임 구조물은 구조물의 목적 및 설계자의 의도와 함께 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 다양한 구조물 형식에 적용될 수 있다. 그러나 이러한 대공간 스페이스 프레임 구조물의 최적의 부재크기나 형상은 구조 엔지니어의 경험과 반복적인 해석 그리고 시행착오적인 방법 때문에 그 결정이 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 설계자가 구조물의 최적 형상을 선택할 수 있는 방안을 제시하기 위해 먼저 타원형 및 볼트복합형과 같은 다양한 유형의 스페이스 프레임 구조물이 선정되며, 절점, 좌표 및 부재 생성을 위한 형상생성방법이 고려된다. 또한 스페이스 프레임 구조의 최적설계 절차에서 각 절점 좌표는 높이 변화나 링의 개수에 따라 변하게 되므로 최적설계 과정에서 절점파 부재의 자동생성기법이 적용된다. 다음으로 형상생성방법을 기반으로 한 형상생성모듈은 구조물의 최적화 단계에 앞서 설계자가 원하는 형상을 생성해주는 모듈이며, 최적화 단계에서는 해석 모듈과 최적화모듈이 연계된다. 마지막으로 예제 모델을 통해 형상생성방안 및 최적설계 방안의 효율성을 검토한다.

본 논문에서는 비선형 지진격리교량의 최적 설계 방법을 제시하였다. 최적설계를 위한 목적함수로는 교각과 지진격리장치의 파괴확률을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 동시에 최적화하는 다수의 해를 효율적으로 검색하고자 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화기법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 다수의 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도 교량의 확률적 응답을 효율적으로 예측할 수 있는 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 실제 교량인 남한강교를 고려하였고, 제안하는 방법과 기존 비선형 시간이력해석을 이용한 생애주기비용 기반 설계법을 각각 적용하여 내진성능을 비교하였다. 내진성능을 비교한 결과, 제시하는 방법이 기존의 비용에 기반한 최적설계보다 우수한 성능 및 경제성을 보임을 검증하였다. 또한, 다양한 지진하중에 대해서도 제안된 방법이 보다 개선된 성능을 보임을 확인하였다.

위상최적화기법을 이용하여 보의 기본고유진동수 최대화문제를 수행하였다. 도입된 위상최적화기법은 구조물의 모드형상에 의해서 발생되는 모드변형에너지를 바탕으로 한다. 최소화하고자하는 모드변형에너지를 목적함수로 하고 구조물의 초기부피를 제약함수로 채택하였다. 최적정기준법을 바탕으로 한 크기조절알고리듬을 유한요소내부에 존재하는 셀의 빈공간의 크기를 조절하기 위해 도입하였다. 세 가지의 다른 경계조건을 가지는 보를 이용하여 자유진동모드형상에 저항하는 보의 최적위상을 조사하였다. 수치해석결과로부터 도입된 위상최적화기법을 이용하여 도출한 보의 최적위상은 초기구조물에 비해 저차의 자유진동수가 크게 증가하는 것으로 나타났으며 특히 모드변형에너지를 이용하는 위상최적화의 경우에는 구조물의 기본진동수를 최대화하는데 매우 효과적인 것으로 나타났다.

기존의 유한요소모델개선기법들은 측정에 의한 모달 데이터와 해석적으로 계산된 시스템 행렬로 구성된 수학적인 목적함수를 사용하거나 업데이팅 변수에 관한 모달 특성의 미분함수를 사용하여야만 한다. 따라서 교량구조물과 같은 복잡한 구조물에의 적용이 어렵고 역해석에 있어 해의 안정성 문제가 발생할 수 있다. 또한 개선된 모델이 물리적인 의미를 지니지 못할 수도 있다. 본 논문에서는 유전자알고리즘과 Welder-Mead의 심플렉스기법을 사용한 하이브리드 최적화 유한요소모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 최적화 기법의 성능을 검증하기 위해 3개의 국부최소값과 1개의 전체최소값을 갖는 Goldstein-Price 함수를 사용하여 비선형문제에 대한 적용성을 검토하였다. 또한 최적화목적함수의 영향을 검토하기 위해 10개의 자유도를 갖는 스프링-질량 모델을 사용하여 변수연구를 수행하였다. 최종적으로 수치해석을 통해서 질량과 강성을 동시에 개선하기 위한 최적화 목적함수를 제시하고, 제안된 하이브리드 최적화 기법이 유한요소모델개선을 위해 매우 효과적인 방법임을 입증하였다.

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.