위상민감도를 이용한 선형구조물의 레벨셋 기반 형상 최적설계

윤민호,하승현,김민근,조선호,Yoon, Minho,Ha, Seung-Hyun,Kim, Min-Geun,Cho, Seonho 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.1

Using a level set method and topological derivatives, a topological shape optimization method that is independent of an initial design is developed for linearly elastic structures. In the level set method, the initial domain is kept fixed and its boundary is represented by an implicit moving boundary embedded in the level set function, which facilitates to handle complicated topological shape changes. The "Hamilton-Jacobi(H-J)" equation and computationally robust numerical technique of "up-wind scheme" lead the initial implicit boundary to an optimal one according to the normal velocity field while minimizing the objective function of compliance and satisfying the constraint of allowable volume. Based on the asymptotic regularization concept, the topological derivative is considered as the limit of shape derivative as the radius of hole approaches to zero. The required velocity field to update the H-J equation is determined from the descent direction of Lagrangian derived from optimality conditions. It turns out that the initial holes are not required to get the optimal result since the developed method can create holes whenever and wherever necessary using indicators obtained from the topological derivatives. It is demonstrated that the proper choice of control parameters for nucleation is crucial for efficient optimization process. 레벨셋 기법과 위상민감도를 이용하여 선형 탄성 구조물에 대하여, 초기 설계형상에 의존성이 없는 위상 및 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 레벨셋 기법에서는 복잡한 위상 형상변화를 쉽게 다루기 위해 초기 영역은 고정한 채 레벨셋 함수로 표현되는 암시적 이동경계로 경계를 표현한다. 해밀턴-자코비(H-J) 방정식과 수치적으로 강건한 기법인 'up-wind scheme'은 컴플라이언스 목적함수를 최소화시키고 허용체적 제약조건을 만족시키면서, 초기 암시적 경계를 법선 속도장에 따라 최적의 형상으로 이끌어 낸다. 점근적인 정규화 개념에 근거하여, 구멍의 반지름을 0으로 접근시켜 형상 미분의 극한을 취한 위상민감도를 고려하였다. 최적조건으로부터 유도된 라그란지안의 감소 방향을 이용하여 H-J 방정식을 갱신하기 위한 속도장을 결정하였다. 개발한 방법에서는 위상민감도로부터 얻어지는 지표를 이용하여 구멍을 언제든지 어디에서나 생성가능하기 때문에 초기 구멍이 최적 형상을 얻기 위해 요구되지 않는다는 사실을 확인하였다. 또한 효율적인 최적화 과정을 위해서는 구멍 생성을 위한 조정변수의 적절한 선택이 중요함을 확인하였다.

설계 의존형 하중 조건을 갖는 구조물의 아이소-지오메트릭 형상 최적설계

윤민호,구본용,하승현,조선호,Yoon, Min-Ho,Koo, Bon-Yong,Ha, Seung-Hyun,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.1

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD와 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개 변수화에 어려움이 있다. 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역에 따라 변화하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향, 곡률 등 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는 수치 예제를 통해 아이소-지오메트릭 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 유한요소 기반의 최적설계보다 더 나은 결과를 제시함을 확인하였다. In this paper, based on an isogeometric approach, we have developed a shape design optimization method for plane elasticity problems subjected to design-dependent loads. The conventional shape optimization using the finite element method has some difficulties in the parameterization of geometry. In an isogeometric analysis, however, the geometric properties are already embedded in the B-spline basis functions and control points so that it has potential capability to overcome the aforementioned difficulties. The solution space for the response analysis can be represented in terms of the same NURBS basis functions to represent the geometry, which yields a precise analysis model that exactly represents the normal and curvature depending on the applied loads. A continuum-based isogeometric adjoint sensitivity is extensively derived for the plane elasticity problems under the design-dependent loads. Through some numerical examples, the developed isogeometric sensitivity analysis method is verified to show excellent agreement with finite difference sensitivity.

위성영상을 이용한 도시녹지의 기온저감 효과 분석

윤민호,안동만,Yoon, Min-Ho,Ahn, Tong-Mahn 한국조경학회 2009 韓國造景學會誌 Vol.37 No.3

위성영상 자료를 이용하여 녹지가 주변 도시지역 기온저감에 영향을 미치는 범위를 분석하는 방법을 제시하였다. Landsat 5 TM Band 6에서 표면온도를 추출하고, 이를 자동기상관측소의 실측기온을 이용하여 기온으로 보정하였다. 위와 같은 방법으로 위성영상으로부터 지표온도를 추출 보정한 후 녹지가 도시기온에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 등온선도를 작성하였다. 기온이 거리에 따라 급격하게 변화하는 지역을 기온완화구간이라고 정의하고, 100m당 $0.1^{\circ}C$ 이상의 기온저감을 기준으로 기온완화효과 영역을 설정하였다. 위와 같은 방법으로 수혜면적을 도출한 후 해당행정구역 내 인구가 동일하게 분포한다고 가정하여 기온저감수혜인구를 도출하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 녹지의 기온저감영향이 녹지로부터 반경 500m까지 미친다는 선행연구를 토대로 기준을 설정할 경우 시가지 중 100m 당 $0.1^{\circ}C$ 이상의 기온저감 영향을 받는 면적은 $67.33km^2$로 전체 서울시 면적의 11.12%, 시가지면적을 기준으로 할 경우 18.09%를 차지한다. 서울시민이 시가지에 등밀도로 거주한다고 가정하면 2008년 1/4분기 기준으로 서울시 인구 10,456,095명 중 약 1,892,000명을 기온저감 수혜인구로 추정할 수 있다. 또한, 기온저감 영향권역 단면 50곳을 임의로 선정하여 단면도를 작성한 결과, 녹지의 경계부와 시가지의 기온은 평균 $0.78^{\circ}C$ 차이가 났으며, 최저 $0.3^{\circ}C$, 최대 $1.7^{\circ}C$의 차이를 보였다. 이를 통해 열섬완화측면에서 법률상 공원의 유치거리 및 배치의 적절성을 분석하여 향후 공원 조성 시 인간의 이용측면만이 아닌 열섬완화 및 열 쾌적성을 고려한 새로운 기준작성의 기초자료로 활용 가능하다. Urbanization brings several changes to the natural environment. Its consequences can have a direct effect on climatic features, as in the Urban Heat Island Effect. One factor that directly affects the urban climate is the green area. In urban areas, vegetation is suppressed in order to accommodate manmade buildings and streets. In this paper we analyze the effect of green areas on the urban temperature in Seoul. The period selected for analysis was July 30th, 2007. The ground temperature was measured using Landsat TM satellite imagery. Land cover was calculated in terms of city area, water, bare soil, wet lands, grass lands, forest, and farmland. We extracted the surface temperature using the Linear Regression Model. Then, we did a regression analysis between air temperature at the Automatic Weather Station and surface temperature. Finally, we calculated the temperature decrease area and the population benefits from the green areas. Consequently, we determined that a green area with a radius of 500m will have a temperature reduction area of $67.33km^2$, in terms of urban area. This is 11.12% of Seoul's metropolitan area and 18.09% of the Seoul urban area. We can assume that about 1,892,000 people would be affected by this green area's temperature reduction. Also, we randomly chose 50 places to analysis a cross section of temperature reduction area. Temperature differences between the boundaries of green and urban areas are an average of $0.78^{\circ}C$. The highest temperature difference is $1.7^{\circ}C$, and the lowest temperature difference is $0.3^{\circ}C$. This study has demonstrated that we can understand how green areas truly affect air temperature.

고주파수 파워흐름 문제의 아이소-지오메트릭 형상 최적설계

윤민호,하승현,조선호,Yoon, Minho,Ha, Seung-Hyun,Cho, Seonho 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.3

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 고주파수를 가지는 파워흐름 문제에 대하여 연속체 기반 형상 최적 설계를 수행하였다. 아이소-지오메트릭 기법을 형상 최적설계에 적용하면, CAD 기하 모델링에서 쓰이던 NURBS 기저 함수가 직접 쓸 수 있기에 정확한 기하학 정보가 수치계산에서 고려되고, 이에 따라 형상 최적설계 관점에서 볼 때, 전통적인 유한요소법에 비해 향상되고 부드러운 설계 섭동량을 가지는 설계 매개화가 가능하게 된다. 즉, 정확한 기하 모델이 응답 해석과 설계민감도 해석에 쓰이게 되고, 이에 따라 설계영역 전체에서 법선 벡터와 곡률이 연속적으로 되게 된다. 결과적으로 정밀한 민감도 해석이 가능하게 된다. 몇 가지 수치예제를 통하여 개발된 아이소-지오메트릭 설계민감도가 유한차분 설계민감도와 비교하여 정확성을 확인할 수 있었으며, 형상 최적설계 문제를 통해서 본 방법론을 적용하여 검증하였다. Using an isogeometric approach, a continuum-based shape design optimization method is developed for steady state power flow problems at high frequencies. In case the isogeometric method is employed to the shape design optimization, the NURBS basis functions used in CAD geometric modeling are directly utilized to embed the exact geometry into the computational framework so that the design parameterization for shape optimization is much easier than that in the finite element method and consequently provides the enhanced smoothness of design perturbations. Thus, exact geometric models can be used in both the response and the shape sensitivity analyses, where normal vector and curvature are continuous over the whole design space so that enhanced shape sensitivity can be expected. Through numerical examples, the developed isogeometric sensitivity is compared with finite difference one to provide excellent agreement. Also, it turns out that the proposed method works very well in the shape optimization problems.

양송이배지로부터 분리한 두 Paraburkholderia 속 세균에 의한 인산가용화 효과

유혜진,윤민호,Yu, Hye-Jin,Yoon, Min-Ho 한국버섯학회 2019 한국버섯학회지 Vol.17 No.2

양송이배지로부터 분리한 인산가용화균 Paraburkholderia phenazinium YH3와 Paraburkholderia metrosideri YH4의 단일접종 및 동시접종에 따른 인산가용화 능력의 시너지효과 및 상추생육효과를 조사하였다. 인산캄슘이 함유된 NBRIP 액체배지에 분리균을 접종하고 해리된 가용인산(soluble phosphorus)함량을 HPLC에 의해 분석하여 인산가용화능을 측정한 결과, 배양 3일차에 동시접종구 $1,250{\mu}g\;mL^{-1}$, P. metrosideri $1196.59{\mu}g\;mL^{-1}$, P. phenazinium $994.34{\mu}g\;mL^{-1}$의 순으로 나타나 두 종의 인산가용화 박테리아간의 동시 접종에 의한 시너지효과가 관찰되었다. 배지 내 pH 와 잔류 glucose 함량 변화도 모든 접종구에서 배양 1일 후 대부분의 변화가 이루어져 pH의 경우 초기 pH 7.0에서 pH 4.0 수준으로 감소하였으며, 잔류 glucose 함량은 초기 $10mg\;mL^{-1}$에서 $4.8mg\;mL^{-1}$ 수준으로 검출되어 인산가용화능과 거의 유사한 경향을 보였다. 배양여액의 유기산 분석결과 gluconic acid 약 $11mg\;mL^{-1}$와 malic acid 약 $4mg\;mL^{-1}$ 수준으로 가장 높게 검출되었으며, Park et al(2016)에 의해 보고된 oxalic acid는 검출되지 않았다. 대부분의 유기산이 배양 1일과 3일 후 생성되는 결과를 보임으로서 유기산이 배지의 pH를 감소시키고 인산 가용화를 유도하는 주요 원인임을 확인할 수 있었다. 접종 4주 후 상추 생육차이를 조사한 결과, TCP를 첨가하지 않은 P. phenazinium 접종구, P. metrosideri 접종구 와 동시 접종구에 비해 TCA 첨가한 모든 처리구에서 10 -20% 수준의 생육증진효과가 확인되었으나 단일접종과 동시접종구간에 유의수준의 차이를 확인할 수 없었다. 결과적으로 인(P) 결핍 토양 및 염류토양에 인산가용화균을 사용하면 식물과 작물 수확량에 의한 P 섭취가 동시에 증가하고 생육이 촉진된다는 다른 연구결과(Rodriguez et al, 1999; Suh et al, 2008; Walpola and Yoon. 2013)와 유사한 경향을 보였다. The present study was conducted to investigate the synergistic effects caused by single and co-inoculation of the phosphate solubilizing bacteria (PSB), Paraburkholderia phenazinium YH3 and Paraburkholderia metrosideri YH4. Phosphate solubilization was assessed by measuring the phosphorus contents for 7 days in a single and co-inoculation medium. Co-inoculation of the two strains was found to release the highest content of soluble phosphorus ($1,250{\mu}g\;mL^{-1}$) into the medium, followed by the single inoculation of P. metrosideri YH4 ($1196.59{\mu}g\;mL^{-1}$) and P. phenazinium YH3 ($994.34{\mu}g\;mL^{-1}$). The highest pH reduction, organic acid production and glucose consumption was also observed in the co-inoculation medium of the two strains. A plant growth promotion bioassay revealed that co-inoculation with the two strains enhanced the growth of romaine lettuce more than single inoculation with either of the two strains (28.5% for leaf and 16.6% for root). Although there was no significant difference between single and co-inoculation of bacterial strains in terms of phosphorous release and plant growth, the synergistic effects of co-inoculation with PSB could be beneficial for crop growth.

가열을받은고강도콘크리트및RC 기둥의수축변형평가

윤민호(Yoon, Min Ho),김규용(Kim, Gyu Yong),황의철(Hwang, Eui Chul),서원우(Seo, Won Woo),백재욱(Baek, Jae Uk),남정수(Nam, Jeong Soo) 한국콘크리트학회 2017 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.29 No.1

고식적 회장인공항문술과 역연동성 회장인공항문술의 비교관찰

윤민호(Min-ho Yoon),오남건(Nahm-gun Oh) 대한외과학회 1998 Annals of Surgical Treatment and Research Vol.54 No.1

초고강도 콘크리트의 열변형에 미치는 고온탄성계수의 영향

윤민호(Yoon, Min Ho),김규용(Kim, Gyu Yong),최경철(Choe, Gyoeng Cheol),황의철(Hwang, Eui Chul),김홍섭(Kim, Hong Seop),이보경(Lee, Bo Kyeong) 한국콘크리트학회 2016 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.28 No.2

중추청각처리장애 선별도구로서의 Fisher's 청각행동문제 체크리스트(FAPC)와 청각행동특성척도(SAB)의 비교 연구

윤민호(Yoon Min Ho),장현숙(Jang Hyun Sook) 한국장애인재활협회 2014 재활복지 Vol.18 No.4

본 연구의 목적은 국외에서 중추청각처리장애의 선별도구로 널리 사용되고 있는 Fisher's 청각행동문제 체크리스트(Fisher's auditory problems checklist, FAPC)와 청각행동특성척도(Scale of Auditory Behaviors, SAB)를 한국어로 번역하여 학령기 아동을 대상으로 실시하므로 국내의 학령기 아동의 청각행동특성을 파악하고, 두 검사 간의 특성을 비교하므로 국내에서 중추청각처리장애 선별을 위한 기초 자료를 제공하는데 있다. 한국어로 번역된 FAPC와 SAB 검사도구를 1~6학년 223명의 학생의 부모나 양육자에게 실시한 결과, FAPC와 SAB 검사 도구는 모두 학년별로 유의미한 점수 차이를 보이지 않았고, 학년 증감에 따른 수행 점수 간에 특정 유형이 관찰되지 않았으므로 본 설문지들은 학년에 상관없이 사용하여도 무방하다고 여겨진다. 그러나 두 검사의 유의미한 상관관계에도 불구하고 공통위험군 범위의 아동 수가 적어 서로 다른 특성을 포함하고 있으므로 선별검사 및 청각행동특성을 기초로 한 진단검사의 선정 및 재활 계획 수립시 서로 보완적으로 사용하는 것이 바람직하다고 여겨진다. 더하여 두 검사의 중추청각처리장애와의 관련성 검증과 표본 집단을 확대한 규준 제시를 통한 후속 표준화 연구가 요구된다. The purpose of this study was to observe auditory processing skills in school-age children using Fisher's Auditory Problem Checklist(FAPC; Fisher, 1976) and Scales of Auditory Behaviors(SAB; Shiffman, 1999) in order to provide a basis for clinical application in screening central auditory processing disorders(CAPD) in Korea. Korean translated version of FAPC and SAB were given to the parents or care givers of 233 students from grades 1~6. As a result of testing FAPC, the average score for all grades showed 91.87(±7.93) points, with grade point average score falling in 90.13~93.67 range and no significant differences among grades. For SAB, the average score for all grades showed 53.44(±5.09), with grade point average score falling in 51.78~55.44 range and also no significant differences among grades. Significant correlations between FAPC and SAB were shown in all and within grade levels. There showed to be 22 children(9.9%) in -1 SD at risk criteria, with 13 male students(12%) and 9 female students(7.8%) for both FAPC and SAB. In applying FAPC and SAB clinically to school-age children, these two tests showed to have a significant correlation, but because of different characteristics due to the small number of children in the common risk range, diagnostic testing/rehabilitation plan based on screening and auditory behavior characteristics is recommended to be conducted complementarily to one another.

특허 시스템의 정량 분석을 위한 시스템 다이내믹스 모형

윤민호 ( Min-ho Yoon ) 한국시스템다이내믹스학회 2016 한국시스템다이내믹스 연구 Vol.17 No.2

In this paper, a system dynamics model for explaining the application, grant and maintenance of patents is provided. Existing literatures regarding the patent application system are mostly econometric approaches that consider only economic variables such as GDP and R&D. The model in this paper includes patent variables such as disputes as well as economic variables. Moreover, we show that the model can be used in not only a quantitative prediction but also policy experiment. The results of the policy experiment shows that strengthening protection of patents tend to increase the propensity to patent more than R&D investment.