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.

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.

The recent trend in modern systems development can be characterized by the increasing complexity in terms of both the functionality and HW/SW scale that seems to be accelerated by the growing user requirements and the rapid advancement of technology. Among the issues of complexity, the one related to systems safety has attracted great deal of attention lately in the development of the products ranging from mass-transportation systems to defence weapon systems. As such, the incorporation of safety requirements in systems development is becoming more important. Note, however, that since such safety-critical systems are usually complex to develop, a lot of organizations and thus, engineers should participate in the development. In general, there seems to be a variety of differences in both the breadth and depth of the technical background they own. To address the problems, at first this paper presents an effective design process for safety-critical systems, which is intended to meet both the systems design and safety requirements. The result is then advanced to obtain the models utilizing the systems modeling language (SysML) that is a de facto industry standard. The use of SysML can facilitate the construction of the integrated process and also foster active communication among many participants of diverse technical backgrounds. As a case study, the model-based development of high-speed trains is discussed.

산업기술의 비약적인 발전으로 인해 오늘날 우리가 개발하거나 사용하는 시스템은 보다 기술의 고도화 양상을 보이고 있다. 따라서, 기존의 시스템이 지니고 있어 제공하는 단일 특성에서 벗어나 다양한 학제간 결합된 기술로 기존 시스템이 지니고 있는 관념적인 기능에서 벗어나 다기능을 제공하고 있다. 이로 인해, 기존의 개발단계에서는 보다 높은 설계 신뢰성이 요구되고 있다. 특히, 오늘날 우리사회는 시스템의 개발성공이라는 안도에서 벗어나 시스템 운용·유지단계에서도 안전성 측면에서 매우 중요성을 인식하고 대비하고 있다. 따라서, 국내에서는 미흡한 상위 단계에서의 설계활동과 또한, 같은 시스템 수명주기 상에서의 시스템 안전활동을 동시에 고려한 동시공학적인 접근에 관한 연구를 본 연구팀은 지속적으로 수행해왔다. 따라서, 기존의 연구결과인 설계와 안전을 동시에 고려한 통합 설계 프로세스 모델에 대해, 시스템개발에 관련한 모든 이해당사자가 공통된 이해를 바탕으로 시스템설계와 안전 활동에 대해 상호 호완성과 공통된 인식을 갖고 접근할 수 있는 방안을 본 연구를 통해 수행하였다. 따라서, 본 연구는 모델기반 시스템공학 기법중 보편적인 언어인 공통 언어를 통해 기존 연구를 통해 제시한 통합설계 프로세스 모델을 구현에 관한 연구 수행을 통한 접근 방안에 관하여 논의하고 있다. 본 연구를 기반으로 향후 추가 연구를 수행한다면, 국내 대형복합시스템의 설계단계에서의 안전성을 동시 고려한 시스템 설계 신뢰성 확보를 위해 도움이 될 것으로 기대 된다.

As the human demand or desire on brand new systems otherwise equipped with new functions grows drastically, so does the complexity of the systems. With this trend, the systems are becoming bigger in scale and at the same time the safety requirements are more stringent in the development. Typical systems examples in such a situation may include high-speed railway systems, aero and space systems, marine systems, etc. Failure of those systems can cause serious damages on both the human being and wealth with social infrastructure. As such, it is quite necessary to ensure that the safety requirements be satisfied in the system development. To achieve this need, there could be a lot of solutions to take. In this paper, regarding safety, a special attention is given to the verification phase process, which is one of the intermediate phases of whole systems development process. More specifically, the ultimate concern is placed on how to carry out the design verification while ensuring the safety requirements. To do so, some improvements in the verification phase were proposed first. Then, the outcomes were combined with the systems safety process by generating an integrated process model to reach the goal. As a case study, application to a railway system was discussed, where strict safety requirements are usually necessary. It would be expected that the potential likelihood of failure with rail systems could be reduced if the results obtained are used effectively with some enhancement from further study.

Recently, we have witnessed the definitely negative impacts of large-scale accidents happened in such areas as atomic power plants and high-speed train systems, which result in increased fear for the potential danger. The problems appear to arise due to the deficiency in the design of large-scale complex systems. One of the causes can be attributed to the design process that does not fully reflect the safety requirements in the early stage of the system development because of the substantially increased complexity. In this paper, to enhance the systems safety an integrated process is studied, which considers simultaneously both the system design process and system safety process from the beginning of the system development. In the conceptual system design phase an integrated process model is constructed by analyzing the activities of both the system design and safety processes. As a case study example, an inner city train system is described with the application of the developed process. The computer simulation of the example case is followed by the result discussed. The results obtained in the paper are expected to be the basis for the future study where a detailed process and its associated activities can be developed.