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강수창(Kang Soo-Chang),고현무(Koh Hyun-Moo) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 A Vol.30 No.3A
구조물을 설계함에 있어서 작용하중, 재료특성 및 제작오차 등의 불확실성을 고려하여 안전성을 확보함과 동시에 경제적 효율성을 고려해야 한다. 이에 대한 가장 합리적인 해결방안으로서, 불확실성과 경제성을 동시에 고려하는 시스템 신뢰도 기반 최적설계 분야에 대한 관심이 증대되었으며 이를 구조물 설계에 적용하기 위한 많은 시도가 이루어졌다. 기존의 확정론적 최적설계와는 다르게 시스템 신뢰도 기반 최적설계는 요소 확률구속조건 및 시스템 확률구속조건에 대한 평가를 수행해야 한다. 하지만, 요소 신뢰도 지수 및 시스템 신뢰도 지수를 매 확률구속조건을 평가할 때마다 산정해야 하므로 대형구조 해석이 필요한 경우에는 과도한 계산시간이 요구된다. 따라서, 대형구조해석을 필요로 하는 경우에 대하여 보다 효율적인 SRBDO 알고리즘 개발이 필요하다고 할 수 있다. 이 연구에서는 성능치 접근법을 이용하여 보다 더 안정적이고 효율적인 시스템 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘을 제안하였다. 신뢰도 기반 최적설계에 효과적으로 적용된 성능치 접근법은 직접적으로 신뢰도 지수 및 파괴확률을 산정할 수 없어 시스템 신뢰도 기반 최적설계에는 적용할 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 시스템 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘을 요소 신뢰도 해석만을 수행하는 신뢰도 기반 최적설계 부분과 시스템 신뢰도 해석만을 수행하는 신뢰도 기반 최적설계 부분으로 나누어, 요소 신뢰도 해석만을 수행하는 신뢰도 기반 최적설계에 성능치 접근법을 적용하였다. 시스템 신뢰도 지수가 목표 시스템 신뢰도 지수를 만족할 때까지 각 요소 한계상태에 대한 목표 신뢰도 지수를 변경하면서 신뢰도 기반 최적설계를 수행하였다. 수학적 문제 및 트러스 문제에 대하여 제안된 방법을 적용한 결과, 수렴성 및 효율성 측면에서 우수한 성능을 보여줌을 확인하였다. Structural design requires simultaneously to ensure safety by considering quantitatively uncertainties in the applied loadings, material properties and fabrication error and to maximize economical efficiency. As a solution, system reliability-based design optimization (SRBDO), which takes into consideration both uncertainties and economical efficiency, has been extensively researched and numerous attempts have been done to apply it to structural design. Contrary to conventional deterministic optimization, SRBDO involves the evaluation of component and system probabilistic constraints. However, because of the complicated algorithm for calculating component reliability indices and system reliability, excessive computational time is required when the large-scale finite element analysis is involved in evaluating the probabilistic constraints. Accordingly, an algorithm for SRBDO exhibiting improved stability and efficiency needs to be developed for the large-scale problems. In this study, a more stable and efficient SRBDO based on the performance measure approach (PMA) is developed. PMA shows good performance when it is applied to reliability-based design optimization (RBDO) which has only component probabilistic constraints. However, PMA could not be applied to SRBDO because PMA only calculates the probabilistic performance measure for limit state functions and does not evaluate the reliability indices. In order to overcome these difficulties, the decoupled algorithm is proposed where RBDO based on PMA is sequentially performed with updated target component reliability indices until the calculated system reliability index approaches the target system reliability index. Through a mathematical problem and ten-bar truss problem, the proposed method shows better convergence and efficiency than other approaches.
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이동최소자승근사법을 이용한 개선된 신뢰도 기반 최적설계
강수창(Kang Soo-Chang),고현무(Koh Hyun-Moo) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.1A
기존의 구조물의 설계에서는 안전성 및 경제성 등을 향상시키기 위해서 시방서에 명시된 설계지침을 제약조건으로 하여 확정론적 최적설계를 수행하는 것이 일반적이다. 하지만, 구조물의 설계에는 본질적으로 재료성질, 작용하중 및 시공오차 등의 불확실성이 내포되어 있으며, 이러한 불확실성과 경제성을 동시에 고려한 설계가 보다 더 합리적인 설계라 할 수 있다. 기존의 확정론적 최적설계에서는 이러한 불확실성을 고려하기 위하여 결정론적인 안전율을 도입하여 설계하지만, 이러한 경우 각 한계상태 및 파괴모드에 대한 일관된 안전성 및 신뢰도 수준을 확보하지 못한다. 최근에 이러한 불확실성 및 경제성을 동시에 고려하는 신뢰도 기반 최적설계에 대한 연구가 수행되고 있다. 신뢰도 기반 최적설계는 확률구속조건을 평가하는 방법에 따라 RIA(reliability index approach) 및 PMA(performance measure approach)로 구분된다. 일반적으로 PMA가 RIA 보다 안정성 및 효율성 측면에서 더 우수하다는 비교연구가 수행된 바 있다. 하지만 아직도 대형구조해석을 필요로 하는 경우에는 계산비용이 과다하여 최적설계가 불가능하므로 보다 개선된 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘이 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 계산비용을 줄이면서도 안정적으로 수렴하는 개선된 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘을 제안한다. PMA에 적합한 응답면 기법을 개발하였으며, 한계상태식의 근사는 이동최소자승근사법을 사용하였다. 이로부터 더 적은 표본점의 추출만으로 더욱더 정확한 응답면 함수를 얻게 되어 정확도 및 효율성을 개선할 수 있었다. 수학적 문제 및 10-bar truss 문제에 대하여 제안된 방법을 적용한 결과, 수렴성 및 효율성 측면에서 우수한 성능을 보여줌을 확인하였다. In conventional structural design, deterministic optimization which satisfies codified constraints is performed to ensure safety and maximize economical efficiency. However, uncertainties are inevitable due to the stochastic nature of structural materials and applied loads. Thus, deterministic optimization without considering these uncertainties could lead to unreliable design. Recently, there has been much research in reliability-based design optimization (RBDO) taking into consideration both the reliability and optimization. REDO involves the evaluation of probabilistic constraint that can be estimated using the RIA (Reliability Index Approach) and the PMA(Performance Measure Approach). It is generally known that PMA is more stable and efficient than RIA. Despite the significant advancement in PMA, REDO still requires large computation time for large-scale applications. In this paper, A new reliability-based design optimization (REDO) method is presented to achieve the more stable and efficient algorithm. The idea of the new method is to integrate a response surface method (RSM) with PMA. For the approximation of a limit state equation, the moving least squares (MLS) method is used. Through a mathematical example and ten-bar truss problem, the proposed method shows better convergence and efficiency than other approaches.
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강수창(Kang, Soo-Chang),최서윤(Choi, Chris Seoyun) 한국게임학회 2015 한국게임학회 논문지 Vol.15 No.5
온라인 FPS 게임 개발과 서비스가 활발하게 이루어지고 있는 반면에 FPS 레벨 디자인 관련 연구는 부족한 실정이다. 기존에 FPS 레벨 디자인 연구는 주로 PVE을 중심으로 이루어졌으나, 온라인 FPS 게임에서는 PVP 레벨 디자인 시각에서 살펴볼 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 포인트 블랭크(Point Blank) 단체전 선호 레벨을 사례로 PVP 레벨 디자인과 PVE 레벨 디자인 패턴을 비교해 보았다. 본 연구는 사례 분석 결과 및 세 명의 FPS 개발 전문가 인터뷰를 통해 PVP 레벨 디자인 패턴 분류를 제시했다는 점에서 의의가 있다. Level design of online FPS games has not been researched enough for its active development and service. For the most part, FPS design patterns only have been classified based on PVE level design. However, it is necessary to look at it in light of PVP level design in the online FPS multi-player games. Therefore, we analyzed one of the most preferred team-death match levels in 'Point Blank'. This research holds its significance in suggesting the new PVP level design patterns compared to PVE level design patterns after conducting in-depth interviews on three FPS developers.
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