2차원 열전도 문제에 대한 Fast Multipole 경계요소법의 이론과 실행 알고리즘의 분석

최창용(Chang-Yong Choi) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.5

본 논문에서는 조밀한 계수행렬로 인해 경계요소 개수의 증가에 따른 계산 시간의 급격한 증가 때문에 대규모 문제를 쉽게 다룰 수 없는 기존 BEM 문제를 획기적으로 개선하는 새로운 BEM 해법인 FM-BEM을 소개한다. 단순한 2차원 정상상태 열전도문제를 통해서 FM-BEM과 기존 BEM의 계산시간과 정확도에 대한 해석 결과를 제시하였으며, 이로부터 FM-BEM 해법이 기존 BEM과 유사한 정확도를 유지하면서도 계산 속도를 획기적으로 높인다는 결과를 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서는 FM-BEM의 적용 이론 및 관련 실행 알고리즘들을 고찰하고 이를 통해서 FM-BEM의 효용성을 검증하였으며, 향후 다양한 공학적 문제로의 적용 범위를 확대하고자 한다. This paper presents the fast multipole boundary element method (FM-BEM) as a new BEM solution methodology that overcomes many disadvantages of conventional BEM. In conventional BEM, large-scale problems cannot be treated easily because the computation time increases rapidly with an increase in the number of boundary elements owing to the dense coefficient matrix. Analysis results are obtained to compare FM-BEM with conventional BEM in terms of computation time and accuracy for a simple two-dimensional steady-state heat conduction problem. It is confirmed that the FM-BEM solution methodology greatly enhances the computation speed while maintaining solution accuracy similar to that of conventional BEM. As a result, the theory and implementation algorithm of FM-BEM are discussed in this study.

BIM-BEMS 연계를 위한 M-BDL 기반 BIM 데이터 맵핑

강태욱(Tae-Wook Kang) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.9

최근 BEMS(Building Energy Management System)는 공간정보를 적극 활용하고 있다. 공간정보가 포함된 BIM(Building Information Modeling)을 잘 활용한다면, 사용자는 공간정보와 연계된 직관적 건물 에너지 관리가 가능하다. 이 연구는 BIM-BEMS 연계를 위한 MF(Model Filter)을 활용한 데이터 맵핑 방법인 M-BDL(MF-based BIM Data Linkage)제안한다. 최근 BEMS은 3차원 공간정보를 적극 활용하고 있다. 이를 통해 사용자는 공간정보가 연계된 직관적인 건물 에너지 관리가 가능하다. BIM 데이터를 에너지 관리 시스템에 활용하기 위해서는, 사용자 요구사항 관점에서 필요한 BIM 데이터만 BEMS과 연계할 필요가 있다. 하지만, Rich dataset인 BIM을 그대로 연계한다면 사용자가 불필요한 정보까지 관리해야 하는 부담을 주게 된다. M-BDL을 통해, 무거운 BIM 데이터에서 BEMS에 필요한 데이터만 맵핑함으로써, BIM데이터를 경량화할 수 있었고, 유지보수에 필요한 데이터량을 줄일 수 있다. 이 기술은 필요한 BIM 데이터만 필터링된 BIM 데이터와 BEMS 데이터베이스 간 연계할 수 있는 M-BDL 맵핑 방법을 제안한다. This study proposes MF (Model Filter)-based M-BDL (MF-based BIM Data Linkage), which is a model filter-based data mapping method for BIM (Building Information Modeling)-BEMS linkage. Recently, BEMS (Building Energy Management System) is actively utilizing 3D spatial information. This allows the user to intuitively manage the facility energy linked to spatial information. To use BIM data in energy management systems, it is essential to link BEMS with BIM data only in terms of the user requirements. On the other hand, if the BIM is a rich dataset and is linked as it is, the user will need to manage the unnecessary information. By mapping only the data required for BEMS in heavy BIM data through M-BDL, the BIM data can be lightened and the amount of data required for maintenance can be reduced. This technology proposes a mapping method that can link the BIM data with the filtered BIM data.

헤이스택 태그와 나이아가라 프레임워크를 이용한 BEMS 시스템

강민욱, 정회경 배재대학교 공학연구소 2020 공학논문집 Vol.22 No.1

건축 분야의 에너지 절감에 대한 이슈는 지난 수년간 끊임없이 대두되고 있다. 또한, 많은 새로운 로직들이 건축공학이나 전기, 에너지공학 부분에서 제기되고 있으며, 이런 로직들을 구현하기 위한 많은 프로그래밍 언어와 라이브러리, 데이터베이스가 이용되고 있다. 이러한 방법으로 BEMS(Building Energy Management System)를 구현하기 위해서는 에너지관리 기업과 IT전문기업의 긴밀한 협업이 필요하며, 신뢰도, 이해도, 검증성 및 프로그램 자체의 유지보수를 위한 비용투자가 불가피하다. 이러한 방법의 개발은 시간이 지날수록 프로그램의 복잡성을 증가시키고 관리와 분석, 업데이트를 어렵게 만드는 주요 원인이 된다. BEMS의 빌딩 에너지 절감 및 저감이라는 궁극적인 목적을 이루기 위해 쉬운 관리와 간결한 개발방법은 매우 중요하다. 본 논문에서는 검증된 빌딩 자동제어를 위한 나이아가라 프레임워크(Niagara Framework)와 헤이스택(Haystack)을 이용하여 개발된 분석적 라이브러리를 이용하여 에너지 전문 업체들이 효과적으로 BMS와 BEMS를 연동하여 제어할 수 있도록 구현할 수 있는 시스템을 제안한다. The issue of energy saving in the construction sector has been constantly emerging over the past few years. Also, many new logics are being raised in architectural engineering, electrical and energy engineering, and numerous programming languages, libraries and databases are being used to implement them. Implementing BEMS(Building Energy Management System) in this way requires close collaboration between energy management companies and IT professionals, and investment in reliability, understanding, verifiability and cost for the maintenance of the program itself is inevitable. The development of these methods is a major cause of increased program complexity over time and difficulty in managing, analyzing and updating. Easy management and concise development methods are critical to achieving the ultimate goal of reducing and reducing building energy in BEMS. Using the Niagara Framework for Automatic Control of Validated Buildings and the Analytics Library developed using Haystack, the paper aims to implement and implement BMS and BEMS effectively.

BIM을 이용한 정보 시각화에 관한 연구

차기춘(Cha, Gi-Chun),박승희(Park, Seunghee) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.6

지구 온난화로 인한 국제적 위기가 초래됨에 따라 전 세계는 지구온난화의 주범인 온실가스를 줄이기 위해 에너지 소비를 절감하기 위한 여러 기술들을 도입하고 시행 중이다. 우리나라는 총에너지의 30%를 건물에서 소비하고 있으며, 건물 에너지를 관리하기 위해 BAS 및 BEMS을 운영하고 있지만, 현재 BEMS는 효율적인 에너지 관리를 위한 정보표현기술이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 BEMS의 운영효율향상을 위해 세종시 첫마을에 위치한 참샘초등학교 BEMS를 대상 으로 연구를 진행하였다. BIM을 이용하여 건물 공간정보 Web 모델을 생성하고 에너지 시각화를 위해 로컬데이터베이스를 구축하였다. 그리고 건물 공간정보 Web모델과 로컬데이터베이스를 Web Browser로 연동하여 에너지정보를 시각화 하였다. ISO/IEC 9126 국제표준을 근거하여 정량적 평가를 수행하였으며, 2달간 본 시스템을 운영하여 약 16%의 에너지 절감을 확인 할 수 있었다. 우리는 3D Web Browser를 통해 BEMS의 운영효율향상을 가져올 것이라 기대한다. The global warming has been recognized as a serious problem. To solve this problem, the country of all the world have conducted techniques such as energy saving and reduction of greenhouse gas. The 30% of total energy is being consumed by buildings domestically and BAS/BEMS are being operated for the management of building energy. But, BEMS is unsatisfactory condition to manage the energy efficiently. In this study, We investigate real application on Chamsaem elementary school as a target buildings and develop 3D Web Browser platform. The spatial information of target buildings is described with used BIM and the energy information is presented for facilities operation and electricity consumption in floor and facility. We perform the quantitative evaluation based on ISO/IEC 9126 and operate this system for two months. in result, energy decreased by about 16%. We expect that the proposed 3D Web Browser system will bring operating efficiency improvement of the current BEMS.

2차원 Laplace 변환 경계요소법에 의한 이종재료 접합면 균열의 충격해석

김태규,조상봉,최선호 대한기계학회 1994 대한기계학회논문집 Vol.18 No.5

For BEM analyses of the impact problems of dissimilar materials, the connected multi-region method using perfect bonded conditions on the interface boundaries was added to two-dimensional Laplace transformed-domain BEM program for a single region analysis. It was confirmed that the BEM results of impact problems of a single-region and multi-regions for a homogeneous isotropic material are agreed well. The two-dimensional Laplace transformed-domain BEM program combined with connected multi-region method was applied to analyse several impact problems of dissimilar materials. Also the feasibility of BEM impact analyses was investigated for dissimilar materials by the analysis of the BEM results for impact problems of dissimilar materials in terms of physical aspects. As for an application, the two-dimensional Laplace transformed BEM concerning impact problems of cracks at the interface of dissimilar materials and the determinating process of the dynamic stress intensity factors by extrapolation method are presented in this paper.

경제성 및 성능 향상을 위한 BEMS 참조모델 작성방안 연구

류진(Jin Ryu),황지현(JiHyun Hwang),송두삼(Doosam Song),이태원(Taewon Lee) 대한설비공학회 2016 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2016 No.11

Recently in accordance with the strengthening of international environmental regulations such as reducing greenhouse gases and fluctuation in global oil prices, the interest in the building energy management system(BEMS) has greatly increased. Above all, the experience and know-how obtained through the operation at various building needs to be required to be intensive and organized for active introduction and application of the BEMS. However, the results and information obtained from the operation and management of buildings has not been collected and accumulated in general, because they were currently thrown away after once used for a simple purpose. With this background the need for reference model of the BEMS was discussed briefly in this study and the overview on the development plan and the formational system was also carried out. These can be considered to be used for the introduction of cost-effective and high-performance building energy management systems and their deployment.

BEM-CADMAS-SURF 결합해석법에 기초한 수치조파수조의 응용

김상호(Sang-Ho Kim),야마시로 마사루(Masaru Yamashiro),요시다 아키노리(Akinori Yoshida),신승호(Seung-Ho Shin),홍기용(Key-Yong Hong) 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회지 Vol.33 No.1

대수섬의 유체운동을 포텐셜 운동으로 가정하여 자유수면의 거동을 신속히 해석하는 BEM 해석법과 구조물 근방에서 유체의 자유수면 변화를 계산하기 위하여 NS방정식의 해석으로 CADMAS-SURF 기법을 결합하여 하이브라드 수치기법을 개발하였다. 하이브라드 해석법에서는 반사파를 고려해야 할 넓은 영역에서 , 대수심의 영역은 BEM이,천수역은 CADMAS -SURF 가 계산하게 된다 특히, 하이브라 드 모델은 장시간에 걸친 불규칙파의 운동에 대해서는 단독의 CADMAS-SURF을 이용한 계산에 비해 거의 동일한 정확도로 월등히 신속하게 계산할 수 있다. 본 연구에서는 완정사 해저변을 가진 넓은 해역에서, 호안구조물에 내습하는 파랑의 처오름과 월파와 같은 강비선형 파랑장 계산에 결합해석모델을 적용하였다 계산결과는 각각 토요시마(豊島)의 규칙파 처오름 실험과 고다(合田)가 제안한 불규칙파의 월파량 산정도와 비교하였다. The hybrid numerical model is developed by combining BEM that can calculate the wave motion rapidly under the potential theory and CADMAS-SURF that solves Naoier-Stokes equations for the free surface variation near the structure. In the hybrid model the calculation cf wave motion in a wide field of wave reflection for deep water area is conducted by BEM but for shallow water area by CADMAS-SURF Especially the hybrid model can calculate random wave motions for long term period more rapidly with almost similar accuracy than the calculation of wave motion which was curried out by CADMAS-SURF only. In this study the coupling model was applied to the calculation of the strong nonlinear wave motion such as wave runup and overtopping at the coastal structure on the mild- slope bottom and the results of numerical model were compared with the Toyosima 's experiments of regular wave runup and Coda'sdesign diagram of ramdom wave overtopping, respectively.

공공건물의 BEMS데이터를 활용한 설비시스템의 운영 실태 분석

라선중(Seon Jung Ra),손진웅(Jin Woong Son),엄태윤(Tae Yun Aum) 대한설비공학회 2019 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.-

As BEMS is usually focused on monitoring functions rather than control, HVAC systems are operated as heuristic rules by the building manager. This can be difficult to control HVAC systems in response to real-time changing load. We analyzed the operation of HVAC systems and reviewed effective function of the BEMS for energy saving in the public office building. First, it found that several BEMS data sensor is not working normally. So operator was not able to perform effective control through BEMS monitoring. Second, it found that the HVAC systems are controlled by monitering realtime indoor-temperature. And then, the control method could lead to inefficient operation and unpleasant indoor environment. As a result, operator will be able to perform the efficient operation through the guideline that presenting the normal physical values of HVAC systems with the analysis results about the operation status.

Exterior Acoustic Holography Reconstruction of a Tuning Fork Using Inverse Non-singular BEM

Jarng, Soon-Suck The Acoustical Society of Korea 2003 韓國音響學會誌 Vol.22 No.e1

Non-singular boundary element method (BEM) codes are developed in acoustics application. The BEM code is then used to calculate unknown boundary surface normal displacements and surface pressures from known exterior near field pressures. And then the calculated surface normal displacements and surface pressures are again applied to the BEM in forward in order to calculate reconstructed field pressures. The initial exterior near field pressures are very well agreed with the later reconstructed field pressures. Only the same number of boundary surface nodes (1178) are used for the initial exterior pressures which are at first calculated by Finite Element Method (FEM) and BEM. Pseudo-inverse technique is, used for the calculation of the unknown boundary surface normal displacements. The structural object is a tuning fork with 128.4 ㎐ resonant. The boundary element is a quadratic hexahedral element (eight nodes per element).

효율적인 에너지 절감을 위한 BIM 기반 BEMS 모니터링 시스템

변주향(Byun, Joo-Hyang),김동배(Kim, Dong-Bae),고정림(Ko, Jeong-Lim),신지웅(Shin, Jee-Woong) 대한건축학회 2018 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.38 No.1

EAN 빌딩의 효율적인 에너지 절감을 위해 BIM 기반 BEMS 모니터링 시스템이 적용되었다. 본 연구는 EAN 빌딩에 적용된 BIM 기반 BEMS 모니터링 시스템을 분석하고, 건축물에 적용된 실제 구동 현황을 파악하여 BEMS의 운용성을 확인하는 것을 목표로 하였다. 그 결과, BIM 기반 BEMS 모니터링 시스템을 통해 EAN 빌딩의 전체 및 층별, 설비별, 업무용도에 따른 에너지 소비량 파악이 가능하였으며, 실제 시스템 구동 현황을 파악하여 서버에 보존된 데이터를 이용한 데이터 검출, 통신상태 감시, 에너지 사용량 집계가 이루어지고 있음을 확인하였다.