In this study, the load fluctuation of the main engine is considered to be a disturbance for the jacket coolant temperature control system of the low-speed two-stroke main diesel engine on the ships. A nonlinear PID temperature control system with satisfactory disturbance rejection performance was designed by rapidly transmitting the load change value to the controller for following the reference set value. The feed-forwarded load fluctuation is considered the set points of the dual loop control system to be changed. Real-coded genetic algorithms were used as an optimization tool to tune the gains for the nonlinear PID controller. ITAE was used as an evaluation function for optimization. For the evaluation function, the engine jacket coolant outlet temperature was considered. As a result of simulating the proposed cascade nonlinear PID control system, it was confirmed that the disturbance caused by the load fluctuation was eliminated with satisfactory performance and that the changed set value was followed.

본 연구는 시스템 다이내믹스를 기반으로 해양구조물 분리시스템(Separation system)의 설계검증 방법을 제안하였다. 해양구조물 분리시스템은 부가가치 측면에서 EPC 프로젝트의 성공 여부를 결정할 수 있는 상부구조(Topsides)의 가장 중요한 시스템 중 하나이다. 그럼에도 불구하고, 설계검증에 대한 지금까지의 실태는 설계 작업의 프로세스 진행이나 도면작성 및 제공에 국한되어 있어 기본설계 단계에서 설계검증의 미흡으로 인하여 계약 후 잦은 설계변경에 의한 기업손실이 발생되어 왔다. 이러한 맥락에서 본 연구의 목적은 해양구조물의 전체 프로젝트 수행 기간에 성공적인 사업수행을 도모하고자 설계검증 모델을 구축하여 적용하도록 하였다. 제안된 설계검증 방법은 상세 설계의 효과적인 실행뿐만 아니라 초기설계 단계에서 기술적 오류나 불일치 사항을 미리 찾아냄으로써 해양구조물의 엔지니어링, 조달 및 건조에 대한 경쟁력을 향상시키는데 기여 할 것으로 예상한다. 본 연구에서는 먼저 건조한 실적선 자료를 바탕으로 설계검증을 수행하여 FPSO 분리시스템에 적용하고 ISO 15288 국제 표준을 준수하였다. 결과적으로, 제안된 설계검증 방법이 해양구조물의 FEED 검증 프로세스에 적용될 수 있으며, 향후 해양 프로젝트의 성공적인 수행에 의한 이익창출을 도모할 수 있을 것이다. 또한, 해양구조물 건조 시 설계변경 에 의한 막대한 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 기대한다.

In a previous paper, ambient vibration tests were conducted on a cable stayed bridge with resilient-friction base isolation systems (R-FBI) to extract the dynamic characteristics of the bridge and compare the results with a seismic analysis model. In this paper, a nonlinear seismic analysis model was established for analysis of the bridge to compare the difference in seismic responses between nonlinear time history analysis and multi-mode spectral analysis methods in the seismic design phase of cable supported bridges. Through these studies, it was confirmed that the seismic design procedures of the “Korean Highway Bridge Design Code (Limit State Design) for Cable Supported Bridges” is not suitable for cable supported bridges installed with R-FBI. Therefore, to reflect the actual dynamic characteristics of the R-FBI installed on cable-supported bridges, an improved seismic design procedure is proposed that applies the seismic analysis method differently depending on the seismic isolation effect of the R-FBI for each seismic performance level.

In this study, a field bridge test was conducted to find the dynamic properties of cable supported bridges with resilient-friction base isolation systems (R-FBI). Various ambient vibration tests were performed to estimate dynamic properties of a test bridge using trucks in a non-transportation state before opening of the bridge and by ordinary traffic loadings about one year later after opening of the bridge. The dynamic properties found from the results of the tests were compared with an analysis model. From the result of the ambient vibration tests of the cable supported bridge with R-FBI, it was confirmed that the dynamic properties were sensitive to the stiffness of the R-FBI in the bridge, and the seismic analysis model of the test bridge using the effective stiffness of the R-FBI was insufficient for reflecting the dynamic behavior of the bridge. In the case of cable supported bridges, the seismic design must follow the “Korean Highway Bridge Design Code (Limit State Design) for Cable supported bridges.” Therefore, in order to reflect the actual behavior characteristics of the R-FBI installed on cable-supported bridges, an improved seismic design procedure should be proposed.

본 논문은 FRP보강시스템에 의한 철근콘크리트보의 보강설계에 대하여 소개하고 있고 ISIS CANADA-Design Manual No. 4(2001) 및 KCI-2012의 설계 코드를 고려하여 연구가 수행되었다. FRP보강시스템에 의한 철근콘크리트보의 보강 설계순서 도가 제시되었으며, 보강설계해석프로그램을 소개하였다. 연구의 검증은 참고문헌과의 비교를 통해서 이루어졌다. 또한, 복철근 직사각형 보와 T형보의 정밀 분석을 통하여 보강 설계 순서도를 수정, 보완하는 경우를 제시하였다. 구조설계자는 본 프로그램 을 이용하여 FRP보강시스템에 의한 노후 철근콘크리트보의 보강설계를 쉽게 수행할 수 있다. 따라서 본 연구가 FRP보강시스템 의 최적화된 설계 및 제작 등에 실질적인 지침서가 될 수 있을 것으로 기대된다.

Electronic Charting systems (ECS) in yachting and boating are the non-professional counterparts to ECDIS in commercial shipping. In the absence of legal regulations on design and use, a wide variety of products have de-veloped. Their usability is not only safety critical but often even determines whether navigation functions like route building or track recording are used at all. With two empirical studies employing standard usability meth-ods from human factors research, we assessed the usability of a variety of current ECSs on a sailing yacht. In study 1, nine usability experts conducted multimethod analyses while sailing in typical cruising areas on sea. Building on the results, a standardized user test was designed and carried out with 12 prototypical users plus 3 usability experts in inland waters (study 2). Finally, a set of 38 design and usability guidelines were formulated. The guidelines may not only help boat owners and charter companies in selecting a current market product but also aid manufacturers in designing their future products. Contributions: David Jung (study 1) and Martin Müller (study 2) conducted the studies and formulated the guide-lines. Gisela Müller-Plath designed and managed the research project ANeMoS (Analysing Use and Impact of NewMedia on Sailboats) which the present work is part of, commanded the sailing yacht, and wrote the paper.

온실의 냉난방시스템 설계 기준에 적용하기 위한 외부 기상조건을 설정하기 위하여 난방 설계용 외기온, 난방 degree-hour, 냉방 설계용 건구온도, 습구온도, 일사량을 분석하여 제시하였다. 우리나라 전 지역을 대상으로 현재 기상청에서 제공하는 기후평년값 기준인 1981~2010 년까지 30년간의 매 시각 기상자료를 분석에 사용하였다. 표준기상데이터의 이용이 제한적이기 때문에 30년간의 전체 기상자료를 이용하여 설계용 기상조건을 구하고, 전체 자료기간의 평균값을 설계기준으로 제시하였다. TAC 방식으로 위험률 1, 2.5, 5%에 대한 설계용 기상자료를 분석하고, 설계기준에서 추천하고 있는 난방용은 위험률 1%, 냉방용은 위험률 2.5%의 기상조건 분포도를 제시하였다. 지역별, 위험률별 및 설정온도별로 최대난방부하, 기간난방부하 및 최대냉방부하의 변화를 고찰하였다. 제시된 각종 설계용 기상조건은 온실의 냉난방시스템 설계에 직접 이용할 수 있을 뿐만 아니라 냉난방 설비 보강이나 에너지 절감대책의 수립에 활용이 가능할 것으로 판단된다. 한편 기후변화로 인하여 최근 여름철 폭염이나 겨울철 이상고온 현상이 자주 발생하고 있으므로 주기적인 설계용 기상자료의 분석이 필요하고, 최소한 10 년 주기로 설계기준을 개정할 필요가 있는 것으로 생각 된다. 본 연구에서는 현재 기후평년값 기준인 1981 ~2010년까지의 기상자료를 분석하였으나 이 기준이 1991~2020년으로 바뀌는 2021년에는 즉시 이 기간의 기상자료를 분석하여 새로운 설계기준으로 제공해야 할 것으로 판단된다.

다단 분리막 공정은 압력변환, 열교환, 수분제거등을 위한 공정 설비들과 연계 운영된다. 또한 sweeping 가스를 도입하기도 하고, 분리막 연결 형태를 변경 하기도 하며, 압력비등을 조절하기도 한다. 따라서, 분리막 공정설계는 막 면적 및 운전 압력을 결정을 포함하여 다단 분리막의 configuration 선정, 분리막 소 재의 선택, 공정의 시스템적 구성, 부가 설비와의 통합 설계 등 여러 설계 요소 들을 통합적으로 분석하며 최적 공정을 구성하게 된다. 본 발표에서는 컴퓨터를 활용한 모델링, 전산 모사 및 최적화를 통해 최적의 분리막 공정 및 운전 조건 을 도출하는 기법들을 설명하며, 이러한 전산적 설계 기법들을 분리막 공정 스케일업과 신공정 개발에 활용하는 방안에 대하여 소개하고자 한다.

This study analyzes the four composition elements : profile, anchorage and connection, material and member rigidity, stability, as the main composition design elements of flexure structure systems, in order to explore possibilities for more various structure designs in architectures with flexure structure system. It also examines typical design methods that use the mentioned four composition elements. At the results, this research presents an understanding of the differences between funicular shape and non-funicular shape and mechanical features of the shapes in the profile element, regarding to the ratio of rise height to span length(f/l). Also, the typical design methods are presented for the designable usages of the hinge joints and the fix joints, and for the applications of member rigidity expressed by the index of the ratio of member depth to span length(d/l). And it was presented that connection styles, addition of brace members, placement of shear walls are the main design methods in the stability element. This data would be useful to architectural designs concerning integrated design with structures.

Trends of integrating products and services lead to the emergence of Product-Service System (PSS). To implement and embody a PSS solution in new product development, a comprehensive design framework is allowed designers to facilitate the design factors of the PSS in complex business environments. A physical product, containing functionalities for services, is the role of medium between customers and a manufactures. Customers can access those metaphysical interfaces to utilize the product fully or expand its performances. The PSS is aiming to prolong its lifecycle while maintaining its expected quality. Since the quality can be represented as a measure which belongs to user’s perspective, guaranteeing certain level of quality can be interpreted to sustaining customer satisfaction. The objective of this paper is to propose a PSS design framework to identify design factors for developing products and services by integrating object-oriented concepts and blueprinting in context of a business ecosystem. The proposed model is developed based on relationship products and services matching with their design factors. The products and the services are then brought together to form a PSS. Functions and processes can be categorized to identify the design factors in different levels using the object-oriented concepts. Objected-oriented concepts provide PSS analysis tools for describing a business process or a workflow process in the PSS. The blueprint is used to identify the relationships between the products functions and the service processes that are offered as part of a job. To demonstrate of the effectiveness of the proposed model, we use a case study involving a smart phone.

Since 2000s, proper utilization of IoT (Internet of Things) technology is a key factor for a firm to become more competitive, and this stream is not exceptional for the food and agriculture industry. Along with this stream, Korea government organization, for example MAFRA (Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs), elected to adopt IoT technology, such as USN and RFID technologies, in the food and agriculture industry. Based on the IoT technology, MAFARA launched six “IoT based farm” project in 2007. IoT based farm project includes IoT based greenhouse system project, and it shows drastic efficiency in terms of cost reduction. When it comes to the productivity, however, the effect of IoT based greenhouse system is still ambiguous. In this regard, this study conducted systems analysis and design for IoT based tomato greenhouse in order to help farmers’ decision making related to the productivity by establishing standardized database structure and designing output form to analyze productivity indices. Proposed systems analysis and design can be utilized as a data analysis tools by farmers. Productivity data from the proposed systems is can be used by researchers to identify the relationship among environment, plant growth and productivity. Policy makers also can refer to the data and output forms to predict the quantity of fruit during certain period and to revise production guideline more precisely.

물 수급 불균형현상을 극복하기 위해 해수담수화 공법 중 적은 에너지를 소모하는 역삼투분리막 공정이 사용되고 있다. 하지만 분리막을 통과할 수 있는 구동압력이 요구되어 전기에너지가 필요하고 효율적인 운전비용 사용을 위한 최적의 공정설계가 필요하게 된다. 이를 위해 본 연구는 역삼투 분리막 공정을 전산 모사하는 분리막과 관련 설비들의 대한 수학적 모델링을 수행하고, 공정의 최적화를 위해 성능이 다른 분리막을 연계하여 단일 vessel을 구성하거나, 단일 vessel 내 유입∙유출 경로 조건을 변경하거나, 여러 분리막 vessel을 다단으로 구성하는 방안 등에 대하여 시스템적 관점으로 비교하고 분석하였다. 이를 통해 분리막의 종류와 구성에 따른 공정의 경제성 및 분리 성능을 향상시키는 방안을 도출하였다.

오늘날 대 산업분야는 과학 기술의 진보에 따라 비약적인 기술발달을 이루었다. 따 라서, 고객이 요구(Needs)하는 다양한 기능을 구현하기 위해 상당수 부분을 소프트웨 어 중심으로 달성하고 있다. 이렇듯, 과거의 하드웨어 중심의 자동차와 달리 소프트웨 어 중심의 기능 구현이 이행되고 있는 실정이다. 이렇다 보니, 시스템이 보다 복잡해 짐에 따라 시스템을 설계하고 제어하는데 있어서 상당한 어려움이 따르고 있다. 따라 서, 유럽에서는 자동차 분야의 전자제어 장비로 인한 기능안전을 달성하기 위해 ISO26262라는 국제표준을 제정하였다. 국제표준의 제정에 따라 국내 자동차 산업은 차량 시스템을 설계하는데 있어서의 노력, 뿐만 아니라, 기능안전이라는 안전부분을 대비해야하는 상황에 직면하게 되었다. 본 연구에서는 자동차 시스템의 상위 수준의 설계인 개념설계 단계에서 FMEA를 통한 안전성 활동 반영을 통한 하나의 단일화된 개발 방법론을 본 연구를 통해 제시하고자 한다. 따라서, 본 연구를 기반으로 향후 추가 연구를 수행한다면, 국내 자동차 산업, 뿐만 아니라, 대형복합 안전 중시 시스템 으로 확대하여 설계단계에서 안전성을 동시 고려한 시스템 설계 신뢰성 확보를 위해 도움이 될 것으로 기대 된다.

The demand from customers on better products and systems seems to be ever increasing. To meet the demand, the systems are becoming more and more complicated in terms of both scale and functionality, thereby requiring enormous effort in the development. One bright spot of this trend is that such effort has been the driving forces of the remarkable advancement in modern systems development. On the other hand, safety issues appear to be critical in many large-scale systems such as transportation and weapon systems including high-speed trains, airplanes, ships, missiles/rockets launchers, and so on. Such systems turn out to be prone to a variety of faults and thus the resultant failure can cause disastrous accidents. For the reason, they can be referred to as safety-critical systems. The systems failure can be attributed to either random or systemic factors (or sometimes both). The objective of this paper is on how to reduce potential systemic failure in safety critical systems. To do so, a proper system design is pursued to minimize the risk of systemic failure. A focus is placed on the fact that complex systems have a lot of complicated interfaces among the system elements. To effectively handle the sources of hazards at the complicated interfaces and resultant failure, a method is developed by utilizing a design structure matrix. As a case study, the developed method is applied in the design of train control systems.

Modern systems development becomes more and more complicated due to the need on the ever-increasing capability of the systems. In addition to the complexity issue, safety concern is also increasing since the malfunctions of the systems under development may result in the accidents in both the test and evaluation phase and the operation phase. Light rail transit(LRT) with passenger capacity between bus and subway is driven by an unmanned control, so safety issues of LRT in emergency shall be considered more carefully than other rolling stock. Modern railway system is a complex system and many actions in emergency are required. In this view, interoperability approach is effective to identify the related elements in emergency. In this paper, we propose the method to generate the fire response scenario of unmann ed LRT based on the outputs of systems engineering architecture design methodology. The proposed method is could be contributed to establish more reliable and applicable fire response scenario.

본 논문에서는 브리징 스케일 분해를 기반으로 멀티스케일 문제에 대한 설계민감도 해석법을 개발하였다. 나노 기술의 급속한 발전으로 인해 나노 수준의 해석의 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. 최근 분자동역학과 연속체역학의 연성문제에서 많은 해석 방법들이 개발되었다. 본 논문에서는 연성시스템 해석을 위해 브리징 스케일 기법을 사용한다. 전체 영역의 분자동역학 시스템의 해석은 많은 양의 계산 비용이 들기때문에 분자동역학과 연속체 시뮬레이션의 연성시스템을 선호한다. 분자동역학과 연속체 수준 사이의 정보 교환은 분자동역학과 연속체의 경계에서 일어난다. 브리징 스케일 법에서 일반화된 랑지벵 방정식은 축소된 영역의 분자동역학 시스템 해석을 위하여 요구되고, 시간이력 커널을 사용하여 구한 GLE 힘은 분자동역학 시스템에서 경계에 있는 원자들에 작용한다. 그러므로 분자동역학과 연속체 수준의 시뮬레이션을 분리해서 해석할 수 있으며 계산 과정을 가속시킬 수 있다. 연성문제의 시뮬레이션 이후에는 설계의 최적화를 위해 설계민감도 해석의 필요성이 자연스럽게 나타나며 전체 시스템의 성능은 나노 스케일의 효과를 고려해서 최적화된다. 설계구배 기반 최적화에서 설계민감도가 요구되지만 유한차분법으로 구한 민감도는 문제가 대형화될 때 계산비용의 제한때문에 비실용적이나 해석적 설계민감도는 효율적인 강점을 갖는다. 본 연구에서는 연성된 분자동역학-연속체 멀티스케일 문제에서 해석적 설계민감도를 유도하여 정확성과 향후 최적설계로의 활용 가능성을 확인하였다.