무선센서네트워크 장애에서 센서 데이터 손실 감소를 위한 2MC기반 프레임워크

신동현,김창화,Shin, DongHyun,Kim, Changhwa 한국시뮬레이션학회 2016 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.25 No.2

무선센서네트워크는 해양환경, 군사시설 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 활용은 센서 데이터를 기반으로 이루어지기 때문에 센서 데이터는 굉장히 중요하다. 무선센서네트워크에서의 통신은 주위 환경에 매우 민감하게 영향을 받기 때문에 통신장애가 발생할 확률이 높다. 특히 수중통신의 경우 좁은 대역폭과 느린 전송 속도, 주변 환경의 잡음 등으로 인해 전파통신에 비해 통신장애는 더 빈번하게 발생한다. 통신장애가 발생하면 센서 데이터 전달과정에서 데이터가 손실될 수 있고, 이는 화재감지 시스템과 같이 실시간성이 중요한 분야에서는 큰 피해를 입을 수 있다. 이를 위해 센서 데이터의 저장 및 압축을 위한 연구를 진행하였지만 이를 위한 프레임워크가 존재하지 않아 그 실현에 어려움이 있었다. 따라서 본 논문에서는 센서 데이터의 손실 감소를 위한 프레임워크를 제안하고 성능을 분석하였다. 분석 결과, 프레임워크를 적용하지 않은 경우에는 통신장애 발생 후 t 시간이 경과함에 따라 T/t(T는 통신장애 발생 시 데이터 저장에서 메모리가 full 상태가 되는 시간)의 복구율 감소를 보인다. 게다가, T 시간 이후의 센서 데이터는 모두 복구가 불가능한 오류에 해당한다. 그러나, 제안한 프레임워크를 적용한 경우는 100%의 데이터 복구율과 2~6%의 복구 후 데이터 오차율을 보인다. Wireless sensor networks have been used in many applications such as marine environment, army installation, etc. The sensor data is very important, because all these applications depend on sensor data. The possibility of communication failures becomes high since the surrounding environment of a wireless sense network has an sensitive effect on its communications. In particular, communication failures in underwater communications occur more frequently because of a narrow bandwidth, slow transmission speed, noises from the surrounding environments and so on. In cases of communication failures, the sensor data can be lost in the sensor data delivery process and these kinds of sensor data losses can make critical huge physical damages on human or environments in applications such as fire surveillance systems. For this reason, although a few of studies for storing and compressing sensor data have been proposed, there are lots of difficulties in actual realization of the studies due to none-existence of the framework using network communications. In this paper, we propose a framework for reducing loss of the sensor data and analyze its performance. The our analyzed results in non-framework application show a decreasing data recovery rate, T/t, as t time passes after a network failure, where T is a time period to fill the storage with sensor data after the network failure. Moreover, all the sensor data generated after a network failure are the errors impossible to recover. But, on the other hand, the analyzed results in framework application show 100% data recovery rate with 2~6% data error rate after data recovery.

철골모멘트 골조의 붕괴성능에 영향을 미치는 불확실성 분석

신동현,김형준,Shin, Dong-Hyeon,Kim, Hyung-Joon 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.4

구조물의 붕괴성능을 정확하게 평가하기 위해서는 구조물과 관련된 구조부재 및 지반운동의 불확실성을 고려한 확률적 접근방식이 요구된다. 불확실성의 종류에 상관없이 불확실성은 구조물의 응답에 영향을 미치게 되는데, 구조물의 성능목표를 설정함에 있어 이러한 불확실성 전파를 예측할 필요가 있다. 최근 들어, 구조물의 붕괴성능을 평가하는 방법으로 사용되고 있는 증분동적해석은 지반운동과 관련된 임의적 불확실성을 해석과정에서 고려할 수 있다는 장점이 있으나, 확률론적 평가를 위한 또 다른 중요 요인인 인식론적 불확실성을 직접적으로 평가할 수 없다는 제한사항이 있다. 본 연구에서는 철골모멘트골조를 표본 건물로 선정하여 인식론적 불확실 요인으로 정의한 구조물의 고유감쇠, 지진중량, 구조부재의 항복강도 및 탄성계수가 구조물의 붕괴성능에 미치는 영향을 확률적으로 평가하였다. 이를 위하여 라틴 방격 추출법을 사용한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 증분동적해석을 수행하여 구조시스템 붕괴성능의 변동성을 정량적으로 예측하였다. 해석결과, 붕괴성능의 변동성에 인식론적 불확실성을 대표하는 변수 중에서 구조물 고유감쇠의 영향이 가장 두드러지는 것으로 나타났다. In order to exactly evaluate the seismic collapse capacity of a structure, probabilistic approach is required by considering uncertainties related to its structural properties and ground motion. Regardless of the types of uncertainties, they influence on the seismic response of a structures and their effects are required to be estimated. An incremental dynamic analysis(IDA) is useful to investigate uncertainty-propagation due to ground motion. In this study, a 3-story steel moment-resisting frame is selected for a prototype frame and analyzed using the IDA. The uncertainty-propagation is assessed with categorized parameters representing epistemic uncertainties, such as the seismic weight, the inherent damping, the yield strength, and the elastic modulus. To do this, the influence of the uncertainty-propagation to the seismic collapse capacity of the prototype frame is probabilistically evaluated using the incremental dynamic analyses based on the Monte-Carlo simulation sampling with the Latin hypercube method. Of various parameters related to epistemic uncertainty-propagation, the inherent damping is investigated to be the most influential parameter on the seismic collapse capacity of the prototype frame.

건축물 지진피해 손실평가 방법론

신동현,이승원,김형준,Shin, Dong Hyeon,Lee, Seung Won,Kim, Hyung Joon 한국구조물진단유지관리공학회 2015 한국구조물진단유지관리공학회지 Vol.19 No.2

해외의 진동관련 기준 소개 3 : 유럽

신동현,김형준,Shin, Dong Hyeon,Kim, Hyung Joon 한국구조물진단유지관리공학회 2015 한국구조물진단유지관리공학회지 Vol.19 No.3

지진재해도를 고려한 철골 보통중심가새골조의 위험도기반 내진성능

신동현,홍석재,김형준,Shin, Dong-Hyeon,Hong, Suk-Jae,Kim, Hyung-Joon 한국전산구조공학회 2017 한국전산구조공학회논문집 Vol.30 No.5

미국의 내진설계기준인 ASCE/SEI 7-10은 구조물 붕괴성능에 대한 불확실성을 고려하지 않는 등재해도 기반 내진설계의 문제점을 해결하기 위해 위험도 기반 내진설계 개념을 도입하였다. 하지만 현행 국내 내진설계기준의 경우 한반도 내에서 발생한 큰 규모의 지진기록과 구조물의 붕괴성능과 관련된 연구의 부족으로 위험도 기반 내진설계 개념을 반영하지 않고 있다. 본 연구에서는 철골 보통중심가새골조를 표본건물로 선정하여 위험도 기반 내진성능평가를 수행하였다. 건물이 위치한 지역, 높이, 지반조건을 변수로 바탕으로 표본건물에 대한 붕괴성능 평가를 수행하였으며, 국내 지진기록의 특성을 반영할 수 있는 경험적 스펙트럴 형상 예측 모델을 활용하여 지진재해도 곡선을 작성하였다. 이를 활용하여 국내 주요 도시에 위치한 철골 보통중심가새골조의 붕괴확률을 위험도 적분 개념에 따라 평가하였다. 국내 주요 도시에 위치한 철골 보통중심가새골조의 붕괴확률을 평가한 결과, 현행 건축구조기준에 따라 설계된 표본건물은 본 연구에서 고려한 해석 변수에 따라 붕괴확률에 상당한 차이를 보였다. 특히 국내 건축구조기준의 경우 철골 보통중심가새골조에 대한 높이제한이 없어 일부 고층표본건물에서 목표 위험도인 50년간 1%의 붕괴확률을 초과하는 것으로 평가되었다. The risk-targeted seismic design concept was first included in ASCE/SEI 7-10 to address problems related to the uniform-hazard based seismic concept that has been constructed without explicitly considering probabilistic uncertainties in the collapse capacities of structures. However, this concept is not yet reflected to the current Korean building code(KBC) because of insufficient strong earthquake data occurred at the Korean peninsula and little information on the collapse capacities of structures. This study evaluates the risk-targeted seismic performance of steel ordinary concentrically braced frames(OCBFs). To do this, the collapse capacities of prototype steel OCBFs are assessed with various analysis parameters including building locations, building heights and soil conditions. The seismic hazard curves are developed using an empirical spectral shape prediction model that is capable of reflecting the characteristics of earthquake records. The collapse probabilities of the prototype steel OCBFs located at the Korean major cities are then evaluated using the risk integral concept. As a result, analysis parameters considerably influence the collapse probabilities of steel OCBFs. The collapse probabilities of taller steel OCBFs exceed the target seismic risk of 1 percent in 50 years, which the introduction of the height limitation of steel OCBFs into the future KBC should be considered.

조건부스펙트럼을 적용한 원전 격납건물의 비선형 동적 해석 기반 지진취약도평가

신동현,박지훈,전성하,Shin, Dong-Hyun,Park, Ji-Hun,Jeon, Seong-Ha 한국지진공학회 2021 한국지진공학회논문집 Vol.25 No.4

Conditional spectra (CS) are applied to the seismic fragility assessment of a nuclear power plant (NPP) containment building for comparison with a relevant conventional uniform hazard response spectrum (UHRS). Three different control frequencies are considered in developing conditional spectra. The contribution of diverse magnitudes and epicentral distances is identified from deaggregation for the UHRS at a control frequency and incorporated into the conditional spectra. A total of 30 ground motion records are selected and scaled to simulate the probability distribution of each conditional spectra, respectively. A set of lumped mass stick models for the containment building are built considering nonlinear bending and shear deformation and uncertainty in modeling parameters using the Latin hypercube sampling technique. Incremental dynamic analysis is conducted for different seismic input models in order to estimate seismic fragility functions. The seismic fragility functions and high confidence of low probability of failure (HCLPF) are calculated for different seismic input models and analyzed comparatively.

열교차단장치가 적용된 철근 콘크리트 슬래브의 휨거동 예측을 위한 해석모델

신동현,김형준,Shin, Dong-Hyeon,Kim, Hyung-Joon 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.3

Recently, thermal bridge breaker systems(TBBSs) applicable to RC slab-wall connections have been increasingly studied and proposed. This study also aims at proposing an analytic model which is applicable to predicting the flexural behavior of TBBS embedded in slabs from the initial elastic stages, yield states to ultimate conditions. The analytic models are developed by considering strain compatibility, force equilibrium and the constitutive law obtained from material test results. To verify the accuracy of the proposed analytic model, the moment-curvature relationship and change of neutral axis according to the loading states are compared with those of experimental results. Based on the comparison, it is verified that the proposed analytic model provides well predict the flexural behavior of TBBS embedded in slabs. 최근들어 철근콘크리트 슬래브와 벽의 연결부에 적용 가능한 열교차단장치에 대한 연구가 다수 수행되고 있다. 이에 본 연구에서는 열교차단장치가 적용된 슬래브의 균열 전 탄성거동, 균열 후 항복거동 및 극한강도까지 적용이 가능한 해석모델을 제안하고, 실험결과와의 비교를 통하여 제안 모델의 정확도를 검증하고자 하였다. 해석모델은 변형률 적합조건과 힘의 평형개념을 적용하였으며, 이 때 구성 재료의 응력-변형률 관계는 재료실험 결과를 적용하였다. 해석모델의 신뢰성 검증을 위해 모멘트-곡률 관계, 하중단계에 따른 중립축을 실험결과와 비교하였으며, 제안된 해석모델은 실험결과로 획득한 전체적인 휨거동 양상과 거의 일치함을 확인할 수 있었다.

벽-슬래브 접합부에 매립된 열교차단장치의 반복하중에 대한 거동특성 평가

신동현,오명호,김영호,김형준,Shin, Dong-Hyeon,Oh, Moung-Ho,Kim, Young-Ho,Kim, Hyung-Joon 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.5

건물외피 발생하는 열교현상은 건물의 단열성능 및 외피의 내구성에 영향을 미치며, 국내의 일반적인 주거형식인 공동주택의 발코니에 있어서 이러한 열교현상은 중요하게 고려되고 있다. 이와 같이 내 외부 발코니 슬래브 사이에서 발생하는 열교현상을 최소화하기 위한 목적으로 열교차단장치가 개발되었으며 다수의 건설현장에서 적용되고 있다. 철근콘크리트 슬래브 벽-슬래브 접합부에 열교차단장치를 적용함으로써 건물의 단열성능을 향상될 수 있으나 풍하중과 같은 양방향의 하중에 의해 열교차단장치 삽입부위가 적합한 구조성능을 확보하고 있는지에 대한 검증이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 슬래브에 적용된 열교차단장치의 구조성능을 확인하기 위해 변위제어 방식으로 30 싸이클의 반복하중을 가력하였다. 열교차단장치가 삽입된 접합부는 요구되는 구조성능을 확보하며, 최대 모멘트강도, 에너지소산능력, 연성비가 기존의 철근콘크리트 슬래브와 비교하여 향상되는 것으로 나타났다. The thermal bridge occurring in a building influences its thermal performance and durability. The domestic typical multi-unit residential buildings suffer thermal losses resulting from thermal bridges of the balcony slab. To minimize the thermal loss between inside and outside of the balcony slab, thermal bridge breaker(TBB) systems have been developed and applied in building construction. Although thermal bridge breaker systems for reinforced concrete(RC) wall-slab joints can improve the thermal performance of a building, it is necessary to verify the structural performance of TBB systems whether they provide proper resistance for cyclic loading. In order to investigate the structural characteristics of TBB systems embedded in RC slabs, cyclic tests of wall-slab joints were performed by applying two reversed cycles at each up to 30 cycles. The test results show that the RC slabs embedding TBBS systems can present excellent structural performance and the maximum moment capacity, energy dissipation capacity and ductility of TBBs systems are enhanced compared to those of the typical RC slabs.

한국의 에너지소비 변동성 변화 분석

신동현 ( Dong Hyun Shin ),조하현 ( Ha Hyun Jo ),김재혁 ( Jae Hyeok Kim ) 한국경제학회 2015 經濟學硏究 Vol.63 No.3

본 논문은 1997년 외환위기 이후 한국의 최종 에너지소비 변동성 변화를 분석하였다. 내생적 구조변화 분석방법을 활용하여 실증분석한 결과, 한국의 최종 에너지소비의 변동성은 2002년 1월 이후로 이전보다 약 50% 감소한 것으로 나타났다. 부문별로는 수송, 상업·가정, 공공 부문의 에너지소비 변동성이 감소하였고, 에너지원별로는 석유의 소비 변동성이 감소하였다. 반면, 석탄과 신재생에너지소비의 변동성은 증가한 것을 확인할 수 있었다. 에너지소비 변동성 감소의 원천을 파악하기 위해서 비중을 고려한 부문별·에너지원별 소비(growth contribution)의 변동성 변화를 분석한 결과 산업, 상업·가정 부문과 석유, 열에너지소비가 전체 에너지소비 변동성 감소의 원천임을 확인할 수 있었다. 장기균형 관계를 반영한 오차수정모형(error correction model)을 이용하여 최종 에너지소비 변동성 감소의 원인을 분석한 결과, 변동성 감소의 원인은 외부충격의 크기 감소가 아닌 충격의 지속성 감소인 것으로 확인되었다. 구체적으로 에너지소비에 대한 산업생산의 영향 하락과 에너지소비, 산업생산, 에너지가격 간 불균형오차의 조정속도 감소가 최종 에너지소비 변동성 축소의 주요 원인인 것을 확인할 수 있었다. 전자는 에너지효율 개선과 에너지 다소비 산업 비중 감소라는 산업구조 변화, 후자는 세 변수 간의 불균형오차 크기 감소 때문인 것으로 나타났다. 반면, 에너지소비에 있어 지속적인 난방수요의 확대는 최종 에너지소비의 변동성을 확대시킬 수 있는 잠재 요인임을 확인하였다. 이러한 실증결과들은 에너지효율을 높일 수 있는 기술 개발과 에너지 다소비 산업에서 저소비 산업으로 구조 전환의 가속화를 통해서 생산-에너지 원단위를 개선하고, 이상기온으로 인한 난방수요 확대에 대처하면 에너지소비의 안정화를 지속시킬 수 있다는 것을 시사한다. This paper investigates the volatility change of Korean energy consumption applying endogenous structural break analysis methods. Empirical results show that the energy consumption volatility in Korea has reduced by 50% after January, 2002. In the aspects of sector and energy source, the volatility of transportation, commerce?household, public energy consumption and petroleum has decreased. On the other hand, the volatility of coal and renewable energy has increased. The analysis indicates that industry, commerce?household, petroleum and heat energy consumption are the main sources of the volatility reduction. The weakened relationship between industry production and energy consumption is also found to reduce the volatility. Another important reason for the volatility reduction is the decrease of adjustment speed among energy consumption, industry production and energy price caused by the reduced size of disequilibrium error. These empirical results imply that improvement of energy efficiency and structural transition from energy intensive industry to energy efficient industry should be accelerated in order to maintain the stability of Korean energy consumption.

국내 구역전기사업 지속을 위한 제도개선 방안 연구

신동현(Donghyun Shin),전영신(Young-Shin Jeong),강승우(Seung-Woo Kang),정광율(Kwang-Yul Jung) 한국에너지기후변화학회 2020 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2020 No.11