Airpower is a crucial force for suppressing military threats and achieving victory in wars. This study evaluates newly introduced fighter forces, considering factors such as fighter performance and power index, operational environment, capacity of each airbase, survivability, and force sustainment capability to determine the optimal deployment plan that maximizes operational effectiveness and efficiency. Research methods include optimization techniques such as MIP(mixed integer programming), allocation problems, and experimental design. This optimal allocation mathematical model is constructed based on various constraints such as survivability, mission criticality, and aircraft's performance data. The scope of the study focuses the fighter force and their operational radius is limited to major Air Force and joint operations, such as air interdiction, defensive counter-air operations, close air support, maritime operations and so on. This study aims to maximize the operational efficiency and effectiveness of fighter aircraft operations. The results of proposed model through experiments showed that it was for superior to the existing deployment plan in terms of operation and sustainment aspects when considering both wartime and peacetime.

최적 운항자세 선정 기술이란 주어진 운항 배수량과 운항 선속에서 최소의 저항을 가지는 즉, 최적의 연료 소비 효율을 가지는 초기 선수흘수와 선미흘수를 제시하는 것이다. 본 논문의 주 목적은 대상선박의 유효동력 데이터를 기반으로 주어진 운항조건에서 최대 의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 선정하는 프로그램 개발하는 것이다. 본 프로그램은 인공지능 기법에 의한 파이썬 기반 GUI(Graphical User Interface)로 작성되어 선주가 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 그 과정에 있어 대상 선박 소개, 전산유체역학(CFD)을 통한 유효동력 데이터 수집, 심층학습을 사용한 유효동력 모델 학습 방법 그리고 심층신경망(DNN) 모델을 응용한 최적 운항자세 제시 프로그 램을 구체적으로 설명하였다. 선박은 운항 별로 화물을 싣고 내리게 되고, 이에 화물 적재량이 변화되고 배수량이 변경된다. 선주는 배수 량 별 예상 선속에 따라 최소저항을 가지는 즉, 최대의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 알고자 한다. 개발된 GUI는 해당선박의 태블릿 PC와 앱에 설치하여 최적 운항자세 선정에 활용 가능하다.

As the capacity of renewable power generation facilities rapidly increases, the variability of electric power system and gas turbine power generation is also increasing. Therefore, problems may occur that require urgent repair while the gas turbine rotor is stopped. When the gas turbine rotor turning is stopped and then restarted, if the turning period is not appropriate, severe vibration may occur due to rotor bending. As a result of the experiment, it was confirmed that normal operation is possible when the gap data measured at the start of rotor turning after maintenance work is similar to the existing value. And the vibration value at the start of rotor turning was lower as the rotor temperature was lower or the stop period was shorter.

At high temperatures, molten salt has heat transfer properties like water. Molten salt has the characteristics of a strong natural circulation tendency, large heat capacity, and low thermal conductivity. Unlike sodium, molten salt does not react explosively exothermically with air. However, molten salt has a strong tendency to corrode materials, and its properties are easily changed by a sensitive reaction to oxygen and moisture. Therefore, it is necessary to study material corrosion properties and chemical control methods for nuclear fuel salts, which are eutectic mixtures. In this study, the optimal operation method of the thermal convection loop is established to perform the experiments on the molten salt. The process describes briefly as follows. The operation step consists of preparation, purification, transportation, and operation. In the preparation, the step checks the entire structure and equipment (TC, blower, vacuum pump, etc.). And melt the salt mixture at a high temperature (670°C) slowly in the purification step. Before injecting the molten salt, the surface temperature of the entire loop must retain temperature (about 500°C) constantly. Completely melted molten salt in the melting pot is flow along the pipe of the thermal convection loop in the transportation step. Lastly, the convection of molten salt goes to keep by the temperature difference. The thermal convection loop can be utilized for various experiments such as corrosion tests, component analyses, chemistry control, etc.

Water supply/intake pumps operation use 70~80% of power costs in water treatment plants. In the water treatment plant, seasonal and hourly differential electricity rates are applied, so proper pump scheduling can yield power cost savings. Accordingly, the purpose of this study was to develop an optimal water supply pump scheduling scheme. An optimal operation method of water supply pumps by using genetic algorithm was developed. Also, a method to minimize power cost for water supply pump operation based on pump performance derived from the thermodynamic pump efficiency measurement method was proposed. Water level constraints to provide sufficient disinfection performance in a clearwell and reservoirs were calibrated. In addition, continuous operation time constraints were calibrated to prevent frequent pump switching. As a result of optimization, savings ratios during 7 days in winter and summer were 4.5% and 5.1%, respectively. In this study, the method for optimal water pump operation was developed to secure disinfection performance in the clearwell and to save power cost. It is expected that it will be used as a more advanced optimal water pump operation method through further studies such as water demand forecasting and efficiency according to pump combination.

This study aimed to develop a method to optimize residual chlorine concentrations in the process of providing water supply. To this end, this study developed a model capable of optimizing the chlorine input into the clearwell in the purification plant and the optimal installation location of rechlorination facilities, and chlorine input. This study applied genetic algorithms finding the optimal point with appropriate residual chlorine concentrations and deriving a cost-optimal solution. The developed model was applied to SN purification plant supply area. As a result, it was possible to meet the target residual chlorine concentration with the minimum cost. Also, the optimal operation method in target area according to the water temperature and volume of supply was suggested. On the basis of the results, this study derived the most economical operational method of coping with water pollution in the process of providing water supply and satisfying the service level required by consumers in the aspects of cost effectiveness. It is considered possible to appropriately respond to increasing service level required by consumers in the future and to use the study results to establish an operational management plan in a short-term perspective.

Artillery fire power due to effectiveness which is hard to predict well-planned and surprising attack can give a fear and shock to the personnel and is a very core weapon system and takes a critical role in wartime. Therefore in order to maximize operational effectiveness, Army required protecting artillery and takes a quick attack action through rapid construction of artillery’s positions. The artillery use artillery’s position to prevent exposure by moving to other position frequently. They have to move and construct at new artillery’s positions quickly against exposing existed place by foe’s recognition. These positions should be built by not manpower but engineering construction equipment. Because artillery positions have to protect human and artillery equipment well and build quickly. Military engineering battalion have lots of construction equipment which include excavator, loader, dozer, combat multi-purposed excavator, armored combat earthmover dump truck and so on. So they have to decide to optimal number of Team combining these equipments and determine construction sequence of artillery’s position in operational plan. In this research, we propose to decide number of Team efficiently and allocate required construction’s positions for each Team under constraints of limited equipments and time. To do so, we develop efficient heuristic method which can give near optimal solution and be applied to various situation including commander’s intention, artillery position’s priority or grouping etc. This heuristic can support quick and flexible construction plan of artillery positions not only for using various composition’s equipment to organize Teams but also for changing quantity of positions.

본 연구에서는 막여과공정, 오존접촉공정, 활성탄흡착공정, 자외선소독공정 등이 계층형으로 배치된 정수처리 실증시설의 설계 및 운영을 통해 수직형 정수 처리시설의 최적 설계/운영방안을 도출하고자 하였다.

As power consumption increases, more power utilities are required to satisfy the demand and consequently results in tremendous cost to build the utilities. Another issue in construction of power utilities to meet the peak demand is an inefficiency caused by surplus power during non-peak time. Therefore, most power company considers power demand management with time-based electricity rate policy which applies different rate over time. This paper considers an optimal machine operation problem under the time-based electricity rates. In TOC (Theory of Constraints), the production capacities of all machines are limited to one of the bottleneck machine to minimize the WIP (work in process). In the situation, other machines except the bottleneck are able to stop their operations without any throughput loss of the whole manufacturing line for saving power utility cost. To consider this problem three integer programming models are introduced. The three models include (1) line shutdown, (2) block shutdown, and (3) individual machine shutdown. We demonstrate the effectiveness of the proposed IP models through diverse experiments, by comparing with a TOC-based machine operation planning considered as a current model.

Step feed process was analyzed stoichiometrically for the optimal operation conditions in this study. In case of optimal operation conditions, minimum R (sludge recycling) value, r (internal recycling ratio) value, and n (influent allocation ratio) value for the step feed process to acquire the maximum TN removal efficiency were identified by theoretical analysis. Maximum TN removal efficiency, based on stoichiometric reaction, can be obtained by controlling n value for the step feed process.

On cold start operation of an SI engine, a catalyst shows poor performance before it reaches activation temperature. Therefore, fast warmup of the catalyst is very crucial to reduce harmful emissions. In this study, an appropriate control strategy is investigated to increase exhaust gas temperature through changes of spark timing and exhaust valve timing. Combustion stability is also considered at the same time. Experiments showed that retarded spark timing promotes the combustion at the end of expansion stroke and increases exhaust gas temperature during cold start.An advance of exhaust valve timing decreases residual gas in cylinders due to decrease of valve overlap period. It helps improvement combustion stability by virtue of reduced residual gas. A control strategy of proper valve timing and spark timing is suggested in order to achieve fast light-off of the catalyst and stable operation of the engine in a cold start and idle operation

국내 송·배수 시스템은 산지가 많은 지형적 특성을 이용하여 송수펌프를 통해 고지대에 위치한 배수지에 용수를 저장한 후, 급수구역으로 자연유하 방식으로 배수하는 방식을 사용한다. 이 과정에서 송수펌프 운영에 많은 전기 에너지가 소모되며, 이는 전체 상수관망 시스템 운영에서 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 알려져 있다. 송수펌프의 적정 용량과 운영방법은 하류단에 위치한 배수지의 크기에 영향을 받게 되므로 송, 배수 시스템의 경제적인 설계와 안정적인 운영을 위해서는 초기 시설물의 규모 결정 단계에서 송수펌프 및 배수지의 건설비용과 송수펌프의 장기간 운영비용을 함께 고려하는 것이 타당하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 최적화 기법인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 활용하여 송수펌프와 배수지의 최적규모와 송수펌프의 운영스케줄링을 동시에 최적화 할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발 모형은 국내에서 운영 중인 송·배수시스템에 적용하여 검증을 실시하였다. 본 연구는 송·배수시스템의 초기 설계에 있어 송수펌프와 배수지의 최적규모 산정에 도움을 줄 것으로 기대한다.

유기성폐자원의 바이오가스화는 혐기소화를 통한 메탄가스(CH4)를 생산하는 시설로 현 상황에 대응하는 방안으로 15년도 기준 전국 61 개소의 하수처리장에서 하수슬러지 소화시설을 운영 중에 있다. 생산된 바이오가스는 스팀보일러를 가동하거나 발전기를 가동하여 전기를 생산하게 된다. 최초 혐기소화조에서 생산된 바이오가스는 유입된 폐기물에 따라 메탄함량 약 55~70%이며, 황화수소(H2S) 2,500~5,000ppm, 상대습도 약 90%를 나타난다. 바이오가스를 전처리 없이 바로 사용하게 되면 황화수소가 수분과 결합하여 황산을 생산하게 된다. 황산은 기계적 마찰이 많은 발전기 내부를 마모시키고 부식시키는 원인이 되고, 배관의 부식을 유발한다. 우리나라는 급격하게 바이오가스화 시설이 추진되면서 많은 시행착오로 인한 고장과 효율이 낮은 문제점이 보여 왔다. 전국 11개 바이오가스화 시설의 각 공정 별 가스상의 수분을 측정하였고, 해외기과 발전기 운전적정 수분값을 구하여 바이오가스 이용을 위한 수분함량 가이드라인 설정을 하고자 한다. 국내 소화조 후단 바이오가스 수분측정 결과 음식물/음폐수의 경우 노점온도 26.8 ℃, 절대습도 25.7 g/m3, 상대습도 82.9%로 측정되었고, 가축분뇨는 노점온도 28.7 ℃, 절대습도 28.0 g/m3, 상대습도 82.7%이고, 하수슬러지의 경우 노점온도 24.8 ℃, 절대습도 22.6 g/m3, 상대습도 77.2%로 측정되었다. 또한 제습설비가 운영되고 유지가 잘된 시설의 경우 절대습도 25.5 g/m3에서 12.0 g/m3으로 약 51.1% 감소되었고, 상대습도도 77.2%에서 34.9%로 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 반면 제습설비가 미흡한 시설에서는 역으로 증가하는 추세를 보였다. 따라서 국내 바이오가스화 시설에서는 제습처리가 적정수준으로 처리할 경우 노점온도 약 14 ℃를 만족하며, 절대습도 15.4 g/m3과 평균 가스온도인 31 ℃ 기준 상대습도 48%를 유지할 수 있을 것으로 판단하였다.

현재 국내에서 발생하는 음폐수의 해양투기 금지 및 음식물류 폐기물의 에너지화 정책에 따른 유기성 폐기물 육상처리의 일환으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설이 지속적으로 설치 및 운영되고 있다. 그중에서도 음식물쓰레기는 처리 단가가 높고, 바이오가스 회수 잠재력 또한 높아 바이오가스화 시설의 경제성을 높여줄 유용한 폐자원으로 여겨지고 있다. 하지만 국내 발생 음식물쓰레기의 평균 고형물함량(TS)이 18~20% 수준으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 이전에 전처리가 필수적이며, 단순 파쇄/선별을 통한 물리적 전처리만으로는 충분한 가용화가 어려운 부분이 있다. 이러한 유기성폐자원의 가용화를 위한 전처리 방법에는 가수분해/산발효를 통한 생물학적 처리, 산, 알칼리, 오존 등을 통한 화학적 처리, 초음파, 열, 압축 등에 의한 물리적 처리 등이 있는데 본 연구에서는 물리적 처리방법 중 하나인 열가수분해를 통한 음식물쓰레기의 가용화효율을 분석하였다. 이를 위해 1차로 물리적 파쇄/선별 처리한 음식물쓰레기에 대해 다양한 운전 조건(온도, 압력 변화)으로 열가수분해를 실시하여 각 운전조건별 음식물쓰레기 성상변화를 분석함으로써 음식물쓰레기 열가수분해를 위한 최적 운전조건을 도출하고자 하였다.

본 연구는 신규로 건설되는 국제여객터미널의 최적 항만운영안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 컨조인트 분석을 활용하여 최 적 항만운영이 될 수 있는 대안을 분석하였다. 또한 사용자 관점과 실사업 주관입장인 인천항만공사와 인식차이 비교분석을 실시한다. 사 용자 컨조인트 분석결과 ‘임대료 산정방식’이 신국제여객터미널 항만운영 방안에서는 가장 중요한 요인으로 도출되었다. 다음으로 자동화 구축, 부지면적 순으로 분석되었다. 수준별 효용결과를 살펴보면 임대료 산정방식에서는 ‘국유재산법 적용방식’, 자동화구축에서는 ‘야드장 비의 자동화’, 부지면적에서는 ‘61,000평∼66,000평’순으로 효용성을 보였다. 신국제여객터미널 실사업 주관자인 인천항만공사의 경우, 사용 자 결과와 마찬가지로 중요도에서 ‘임대료 산정방식’이 신국제여객터미널 항만운영방안에서 가장 중요한 요인으로 나타났으며, 자동화구 축, 부지면적 순으로 도출되었다. 각 요인의 수준별 효용결과로는 임대료산정방식에서는 ‘투자비 보전방식’, 자동화구축에서는 ‘야드장치장 의 자동화’, 부지면적에서는 ‘43000평∼48000평’ 순으로 효용치를 보였다.

도시지역에서 강우가 내리면 우수관거, 빗물저류지 및 빗물펌프장 등을 통하여 우수가 배제된다. 따라서 도시유역은 이들 내배수시설물의 홍수방재능력의 한계를 초과하는 호우사상이 발생하면 유역의 저지대를 중심으로 침수가 일어나게 된다. 침수저감을 위해서는 관거의 확장, 빗물저류지의 신·증설 및 빗물펌프장의 신설 또는 확장 등 홍수방재시설물의 능력 확장을 통하여 가능하다. 이러한 구조적인 대책은 도시지역 및 계획강우량 등의 한계가 있으므로 우선적으로 기존 방재시설물의 운영 최적화를 통하여 방재능력의 극대화가 이루어져야 한다. 비구조적인 대책인 최적운영은 주로 제어가 가능한 빗물펌프장에서 가능하므로 최적홍수제어는 빗물펌프장의 최적제어라고 할 수 있다. 이 또한 관거의 통수능 부족 등에 의한 중상류 저지대침수 등 빗물펌프장에서의 운영최적화에도 한계가 있게 된다. 본 연구에서는 빗물펌프장에서의 최적운영으로 기대할 수 있는 최대 침수저감량을 추정하기 위한 절차를 제시하고 적용을 시도하였다. 이를 위하여 시범유역을 선정하고 빗물펌프장의 설계 및 실운영자료 등을 조사하고 최대의 운영조건으로 가능한 침수저감능력을 분석하였다.

본 연구에서는 도시침수 저감을 위한 비구조적인 대책 중 빗물저류조 최적운영에 관해 연구하였다. 기존의 빗물저류조는 크게 온라인 빗물저류조와 오프라인 빗물저류조로 구분할 수 있다. 온라인 빗물저류조는 일반적으로 대규모로 설치되어 자연유하에 의한 방류를 하며 오프라인 빗물저류조는 중소규모로 경제적이나 월류턱 높이 결정의 운영관리가 어렵고 펌프 압송에 의해 방류한다. 우수관망 내 설치된 오프라인 빗물저류조의 경우 도심지에서 부지확보가 곤란하기 때문에 규모에 한계성이 있고 일반적으로 강우 종료 후 방류를 시작하므로 연속강우에 대한 대처가 취약하다. 오프라인 빗물저류조의 경우 구조적 대책만으로는 연속 강우에 대해 완벽하게 대응하기는 곤란하며 방재성능을 향상시킬 수 있는 비구조적 대책이 필요하다. 오프라인 빗물저류조의 효율을 극대화하여 도시침수를 저감시키기 위해서는 빗물저류조 최적운영은 필수적이다.

본 연구에서는 도시침수 저감을 위한 비구조적인 대책 중 하나로 내외수 연계 내배수시설 최적운영 시스템 개발을 검토하였다. 기존의 유하시설 용량 증설 및 통수능 확보를 초점으로 하는 구조적인 대책은 막대한 예산과 시간을 필요로 할 뿐만 아니라 지구 온난화로 인한 이상기후 및 국지성 집중호우에 완벽하게 대응하기는 곤란하며 유하시설 위주로의 대책은 하류에서의 더 큰 홍수를 발생시킬 위험이 있다. 구조적인 대책과 더불어 집중호우에 대비할 수 있도록 각 시설물의 기능 및 경제성을 최대로 하며 방재성능을 향상시킬 수 있는 비구조적인 대책이 동시에 수립되어야 하며, 유하시설 뿐만 아니라 유역 내 유수지 등을 활용한 대책이 필요하다. 제내지에서의 방류량은 외수의 수위 변화와 밀접한 연관이 있으며, 반대로 외수의 수위가 내수의 배출가능 여부에 직접적인 영향을 미치기 때문에 효율적인 내수침수 방어를 위해서는 내외수를 연계한 운영이 필수적이다.