기계학습을 이용한 저소음 복합소재 추진기 유체-구조 연성해석 및 설계 시스템 개발

최요셉 서울대학교 대학원 2023 국내박사

선박 및 함정의 고속, 대형화 및 요구조건 강화로부터 수중방사소음의 중요성이 강조되고 있다. 특히, 잠수함에서 발생하는 수중방사소음은 잠수함의 은밀성과 생존성에 직결되기 때문에 해당 성능 향상을 위하여 수중방사소음을 저감시키기 위한 저소음 설계가 필수적이다. 잠수함 추진기에서 발생하는 소음은 전체 수중방사소음에 높은 기여도를 차지하며 최근 잠수함의 고속화에 따른 해당 추진기 소음의 기여도가 증가하고 있다. 따라서, 저소음 잠수함 설계를 위해서는 추진기 소음을 저감시켜야 한다. 최근 추진기 소음을 저감시키기 위한 수단으로써 복합소재 추진기의 활용이 대두되고 있다. 복합소재 추진기는 탄소섬유 강화플라스틱(Carbon fiber-reinforced plastic, CFRP) 등의 낮은 밀도와 강성을 가진 재료로 제작되어 다양한 유동 조건에 대하여 변형 및 적응함으로써 목표 성능을 만족시킬 수 있는 특징을 가지고 있다. 복합소재 추진기를 활용하여 목표 수치까지 소음을 저감시키기 위해서는 엄밀한 변형의 평가와 변형으로 인한 발생 소음 변화를 정확히 도출해야 하고 이를 활용한 설계를 수행해야 한다. 본 논문에서는 설계 단계에서 복합소재 추진기의 주요 소음성능을 평가하기 위하여 기계학습을 기반으로 목적 변수 예측 모델을 개발하고 개발된 모델을 활용한 설계 시스템을 구축하여 대상 복합소재 추진기에 대한 최적 설계안을 도출하였다. 학습을 위한 데이터들을 확보하기 위하여 유입류 조건별 날개의 굽힘-비틀림 커플링(Bend-twist coupling) 및 관성력 커플링(Inertial force coupling)을 고려한 구조 모델과 FW-H, permeable FW-H 방정식의 음향상사법(Acoustic analogy)을 적용한 복합소재 추진기 유체-구조 연성(Fluid-structure interaction, FSI) 및 소음해석 기법을 정립하였다. 정립된 해석기법을 기반으로 데이터 스캔 격자 위 단순 정상상태 데이터로 구성된 입력 데이터셋과 각 목적 변수에 대한 출력 데이터셋을 확보하고 확보된 학습 데이터셋과 합성곱 신경망(Convolutional neural network, CNN) 알고리즘을 통해 기계학습 기반 목적 변수 예측 모델이 개발되었다. 본 예측 모델을 활용하여 날개 공동, 날개주파수 소음을 최소화하기 위한 설계 시스템을 구축하고 각 성능에 대한 복합소재 추진기 최적 설계안을 도출하였다. 각 성능별 기존 추진기 대비 도출된 최적안의 성능 향상 정도를 분석함으로써 구축된 복합소재 추진기 설계 시스템의 유용성을 확인하였다. The importance of underwater radiation noise is emphasized due to the increased speed and size of commercial and naval ships. The stealth and survivability of submarines are directly related to underwater radiated noise. Thus, a low-noise design is essential to improve performance. The propeller noise of submarines accounts for a high contribution to the overall underwater radiated noise. Recently, the contribution of propeller noise has been gradually increasing due to the increased speed of submarines. Therefore, it is necessary to reduce the propeller noise to achieve a low-noise submarine design. In recent studies, the composite propeller having flexible characteristics has been proposed to reduce noise. Composite propellers are made of materials with low density and stiffness, such as carbon fiber-reinforced plastics(CFRP), and have adaptive characteristics that can satisfy target performance under various flow conditions. In order to achieve the noise reduction up to the target value using the composite propeller, it is essential to accurately evaluate a deformation and a noise change caused by the deformation and design using it. In this study, a deep learning-based objective parameter prediction model was developed to evaluate the main noise performance of the composite propeller at the design stage, and an optimal design for the reference composite propeller was obtained by constructing a design system using the developed model. In order to acquire the data for learning, fluid-structure interaction(FSI) and acoustic analysis methods applying a structural analysis model considering bend-twist and inertial force coupling and acoustic analogy such as FW-H and permeable FW-H were established for various inflow conditions. An input dataset consisting of simple steady-state data on a data scan grid and an output dataset for each objective parameter was acquired using the established analysis methods, and the deep learning-based objective parameter prediction model was developed using the acquired training dataset and convolutional neural network(CNN) algorithm. Using the prediction model, a design system for the cavitation and blade passing frequency(BPF) minimization was estabilished, and optimal designs for each performance were obtained. The improvement of each noise performance of optimal designs proved the usefulness of the low-noise composite propeller design system.

Separation of biomolecules through porous alumina membrane

최요셉 서울대학교 대학원 2012 국내석사

This paper reports a porous alumina membrane device integrated with an on-chip microfluidic platform that can separate biomolecules based on their sizes. The platform offers a thin (500 nm) porous anodized aluminum oxide (AAO) membrane directly fabricated and suspended on a silicon substrate which is assembled into a compact microfluidic device. The AAO nano-porous membrane structure was fabricated by MEMS techniques. Average pore diameter is controllable using pore widening process or atomic layer deposition (ALD) of ruthenium. With this device, it was successfully demonstrated that the transport of DNA through the porous alumina membrane under various conditions. Molecular movement through the porous alumina membrane was affected by applied voltage and ionic concentration of buffer. Size exclusive biomolecular separation was verified using the complex of thrombin and thrombin aptamer. Transport of the aptamer-protein complex was significantly hampered by the size and electrical charges. This result can be used for binary separation and detection of a molecular reaction as a result of specific recognition. 본 논문은 칩 형태의 마이크로 유체 플랫폼과 결합된 나노 다공성 박막의 제작과 이를 이용한 DNA 분리 실험에 관하여 보고한다. 기존의 접근 방식은 분리된 양극 산화 알루미늄 박막을 사용하였기에 하나의 랩온어칩 시스템을 만들지 못하였으며, 다공성 실리콘 박막은 나노세공의 밀도가 낮고 크기가 균일하지 못한 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 500 nm 두께의 양극 산화 알루미늄 박막을 MEMS 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 직접 증착 함으로써 제작하였다. 제작된 평균 지름 39.78 nm의 다공성 박막은 고가의 나노 리소그라피(Lithography) 장치의 도움 없이 대량으로 제작이 가능하다는 장점을 가지고 있으며 나노세공 확장 프로세스 또는 루테늄(Ruthenium)의 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)에 의하여 평균지름을 최소 13 nm에서 85 nm까지 제어가 가능하다. 이 장치는 분자 수준의 감지와 정제에 다양하게 응용이 가능하며 DNA와 같은 생체분자의 이종(二種) 분리 실험을 성공적으로 수행 하였다. 제작된 나노 다공성 박막을 이용하여 유전영동에 의해 통과하는 DNA의 특성에 관하여 연구하였다. 15 mer의 단가닥 DNA의 분리는 나노세공의 물리적인 크기 이외에 완충용액의 이온 농도에 따른 전기 이중층(Electrical Double Layer)의 크기에 영향을 받으며 실제 세공의 크기는 전기 이중층의 두께만큼 줄어드는 것을 확인하였다. 또한 박막의 양단에 인가한 전기장의 크기가 크고 DNA의 농도가 높을수록 분리 속도가 빨라지는 것을 확인하였다. 이종 분리 실험을 위해 thrombin 단백질과 이에 결합하는 thrombin DNA 압타머를 사용하였으며 thrombin 압타머는 나노 다공성 박막을 잘 통과하는 반면 압타머 thrombin 복합체는 그 물리적 크기로 인해 박막을 통과하지 못하는 것을 확인하였다.

문화와 종교의 상관관계에서 본 팬데믹 시대 한국교회 위기 연구 : 폴 틸리히 신학을 중심으로

최요셉 감리교신학대학교 대학원 2024 국내석사

중세에 이르기까지 종교는 문화를 형성하고 세상을 이해하는 틀(frame)이었지만, 근대에 이르러 종교를 위협하는 새로운 세계관의 출현으로 인하여 위기를 맞이하게 된다. 과학과 철학의 비약적인 발전으로 인해 계시의 객관성이 의심받기 시작했고, 이에 따라 칸트는 종교를 도덕의 영역으로, 슐라이어마허는 종교를 감 정의 영역으로 편입시켰다. 그러나 틸리히는 그러한 영역들에 종교를 위치시키는 것이 적절치 않다고 보았고, 종교란 “인간 정신생활의 모든 기능에 있는 깊이의 측면”이라고 정의하게 된다. 이로써 종교의 영역은 넓게 확장되었고, 종교와 문화 사이의 커다란 간격이 좁혀지게 되었다. 코로나19 팬데믹을 겪으면서 한국교회는 국가와 세속 문화에 크게 대립하는 모습을 빈번하게 보이곤 했다. 도대체 무엇 때문에 한국교회는 그토록 갈등하고, 대립할 수밖에 없었을까? 본 연구에서는 종교와 문화의 관계를 적절히 이해하는 능력이 부재했던 교회의 모습 속에서 그 원인을 찾는다. 코로나19를 통해서 교회는 교회대로, 세상은 세상대로 멀찍이 떨어져 이원화되어 있었음을 확인하고 반성하게 되었다. 급격한 속도로 기술과 지식이 발전하고 다원화되고 있는 사회에 적응하기 위해서, 한국교회는 적극적으로 세상과 교류하고 관계 맺을 수 있는 신학적 기반이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 종교와 문화의 관계를 설득력 있게 제시했던 중요한 이론가들의 주장을 살펴보고, 팬데믹 시대에 한국교회가 겪었던 위기를 극복할 대안을 제시한다. 리처드 니버와 본회퍼는 그리스도론을 중심으로 문화 이해 이론을 전개했는데, 그러한 문화 이해 방식이 과연 기독교 중심의 유럽 국가들이 아닌 다원화된 세계에서도 여전히 유효할지 의문이 든다. 그들의 이론에서는 그리스도가 가장 중요하면서도 중심적인 위치에 있는데, 그리스도가 낯설거나, 혹은 종교 자체가 낯선 이들에게는 그러한 문화 이해가 상당히 부담스럽게 느껴질 수 있기 때문이다. 그렇다면 기독교보다 더 넓은 개념으로서의 종교를 근간으로 문화 이해 방법을 제시하는 것은 어떨까? 트뢸치는 과감하게 기독교를 상대화함으로써 그러한 시도를 해나갔다. 그는 여러 종교를 이해하고 포용할 수 있는 역사적 상대주의 방법을 제시함으로써 종교의 절대성에 부당함과 부담을 느끼는 사람들에게도 신앙의 가능성을 열어 놓았다. 그러나 그의 이론에서는 분명히 기독교의 보편적인 진리를 주장하기 어렵다는 한계가 존재했다. 트뢸치가 기독교의 교의적인 내용을 대부분 포기함으로써 기독교 고유의 정체성이 모호해졌기 때문이다. 트뢸치와 같은 시대에 활동했던 베버는 종교의 본질적 내용보다 윤리적 요소에 더 관심을 가졌고, 문화와 종교의 관계를 신학적인 차원이 아닌 사회적인 차원에서 다루었다. 그렇게 종교와 문화의 적절한 관계를 이해하기 위해 마지막으로 도착한 곳은 틸리히의 이론이다. 그의 독특한 신학 방법론인 상관관계의 방법을 통해 신학은 문화 모든 영역과 상호작용할 수 있게 된다. 인간의 실존적 질문과 신학적 대답이라는 관계 속에서 신학이 다양한 삶의 영역들과 맞닿게 되고 하나님을 요청하게 되기 때문이다. 코로나19 팬데믹 때의 경험을 통해서 우리는 삶과 신앙이 더 이상 멀찍이 분리되어서는 안 된다는 사실을 깨달았다. 교회가 바이러스라는 위기를 헤쳐나가기 위해서 때로는 세상의 기술과 지식을 빌리고, 심지어는 세상의 요구대로 따라야했던 상황도 발생했다. 코로나19와 같은 재난이 한 번 만 왔다 가리라는 법은 없기에, 교회는 다양한 상황에 대비하여 세상과 긴밀히 교류하고 소통하는 능력을 길러 놓아야 한다. 그러기 위해서는 기존의 교회가 갖고 있던, 세상과의 교류를 단절하도록 하는 요소들을 버려야 할 것이다. 종교와 문화를 단절시키는 요소들 은 사이비 종교 안에서 뚜렷하게 발견할 수 있는데, 이를 반면교사 삼고 새롭게 다가올 미래를 잘 준비함으로써 교회가 다시금 생명력을 되찾기를 바란다.

한국성결교회 성결론에 관한 연구 : 제2차은혜 개념의 발전과정을 중심으로

최요셉 성결대학교 신학대학원 2024 국내석사

국문초록 한국성결교회 성결론에 관한 연구 : 제2차은혜 개념의 발전과정을 중심으로 한국성결교회의 성결론의 정체성에 대한 연구는 두 가지 흐름으로 나뉜다. 첫 번째는 존 웨슬리의 그리스도인의 완전에 근거한 성결론과 두 번 째는 19세기 웨슬리안 성결 운동에서 발전된 성결론이다. 이 두 성결론의 신학적 유래를 찾는 것은 성결론의 발전을 위해 유익한 일이다. 문제는 두 성결론의 강조점이 다르다 보니 이 두 흐름 안에서 성결론은 상호보완적이거나 상호발전적이라기보다는 비교 분석 연구가 많이 되었던 것이 사실이다. 이러한 문제 제기로 본 연구자는 웨슬리로부터 한 국성결교회까지 하나의 주제를 관통하는 근본개념을 가지고 한국성결교회 성결론을 분석하고, 한국성결교회 성결론의 발전과 성결체험을 연구하려 는 목적으로 본 논문을 작성하게 되었다. 한국성결교회의 성결론은 죄성제거설에 입각하고, 죄성제거설은 웨슬리 로부터 19세기 웨슬리안 성결운동 그리고 한국성결교회까지 관통하는 제2 차은혜(The Second Blessing)라는 근본개념 안에서 제시된다. 본 논문은 제2차은혜라는 근본개념을 중심으로 웨슬리로부터 19세기 웨슬리안 성결운동을 지나 한국성결교회까지 역사서술을 통한 발전과정 연구방식을 사용하여 제2차 은혜를 연구해 나갈 것이다. 그리고 웨슬리의 성결론과 19세기 웨슬리안 성결운동의 성결론은 전혀 다른 존재 양상이 아니라 상호 보완적 관계이고, 이는 하나님의 도덕적 형상의 회복이며, 성령의 역사로 해석되어지는 보완적인 관계임을 설명할 것이다. 주제어 : 제2차은혜, 웨슬리, 웨슬리안 성결운동, 한국성결교회, 성결론 ABSTRACT A Study on the Doctine of Holiness of the Korea Holiness Church : Focused on the Development of the Concept of the Second Blessing The study of identity of the sanctification theology in the Korean Holiness church is divided into two areas. First it is based on the sanctification theology of Christian perfection, and second, is developed from the Wesleyan Holiness movement of the 19th century. Finding theological origins through both perspectives is beneficial for the development of sanctification theology. However, the problem is both theories have different emphasis points. As a result, sanctification theology has been researched on comparative and analytical ways rather than complementing each other for the practical methods. To address this issue, the researcher began analyzing the sanctification theology of the Korean Holiness Church with a fundamental concept penetrating a single theme with the aim of the development and practical experience in Korean Holiness Church. The sanctification theology of the Korean Holiness Church is based on the doctrine of Eradication(the removal of original sin) which is suggested a core concept (The Second Blessing) from 19th -century Wesleyan Holiness movement to the Korean Holiness Church Holiness Church. This paper will focus on The Second Blessing with the core concept and historical narrative method that is from 19th -century Wesleyan Holiness movement to the Korean Holiness Church, and explain that Wesley's sanctification theology and the 19th-century Wesleyan Holiness movement are not completely different in nature but complementary and it is the restoration of God's moral image and the work of the Holy Spirit. Keyword : Second Blessing, John Wesley, Korea holiness church, Holiness Movement, Doctrine of sanctification

드러머 폴 모션(Paul Motion)의 재즈드럼 연주기법 연구 : Bill Evans Trio의 50~60년대 음악을 중심으로

최요셉 경희대학교 2016 국내석사

본 논문은 재즈 음악에서 타악기가 맡고 있는 역할과 재즈 드럼 연주 기법에 대한 연구를 담고 있다. 특히 이 연구는 재즈사에서 가장 혁신적인 피아노 트리오 중 하나인 ‘빌 에반스 트리오’의 드러머 ‘폴 모션(Paul Motion)’을 대상으로 진행됐으며, 풀 모션은 영향력 있는 재즈 연주자들이 많이 탄생됐던 50년대부터, 모던 재즈와 아방가르드 재즈, 프리 재즈 등이 다양하게 혼재돼 있는 현재에 이르기까지 가장 영향력 있는 드럼 연주자 중 한 명이다. 본 논문에서는 ‘빌 에반스 트리오’의 50∼60년대 음악을 중심으로 연구가 이뤄졌는데, 이는 재즈 연주 편성의 근간이 되는 소규모 앙상블-트리오 구성에서의 재즈 드럼 연주스타일을 분석하기 위함이다. 저자는 먼저, 폴 모션의 음악적 배경과 초기 연주 활동부터 ‘빌 에반스 트리오’에서의 연주 활동을 조사했다. 또한, 드러머 폴 모션이 참여한 ‘빌 에반스 트리오’의 음악 중 재즈 드럼의 연주 기법과 특징이 잘 나타난 “Autumn Leaves”, “Peri’s Scope”, “Solar”, “Waltz For Debby”, “Re-Person I Knew”를 선정해, 폴 모션의 드럼 연주를 섹션별로 세분화해서 연구했다. 폴 모션의 연주를 연구하며 재즈 드럼 연주 기법에서 나타난 라이드 심벌(Ride Cymbal) 패턴과 콜 앤 리스폰스(Call and Respons), 크로스 리듬(Cross Rhythm), 그루핑(Grouping)의 형태를 언급함으로써 재즈 드럼에서 사용되는 다양한 모티브를 제시했는데, 그 결과 다음과 같은 특징을 발견 할 수 있었다. 첫째, 폴 모션의 드럼 연주는 비밥 시대의 드럼 연주자들처럼 단순히 타임을 지키는 역할에서 벗어나, 선율 악기와 음악적 영역을 공유했고 타악기의 멜로디를 효과적으로 표현했다는 것을 확인할 수 있었다. 둘째, 폴 모션은 브러시 스틱의 사용을 통해 상호 간의 연주에서 가장 중요한 부분인 앙상블(ensemble)을 중점으로 연주했고, 그 결과 피아노 트리오 같은 작은 앙상블 연주에서 드럼이 표현해야 하는 알맞은 볼륨과 사운드를 완성했다는 사실을 발견할 수 있었다. 셋째, 그는 다양한 리듬적 모티브와 프레이즈를 사용함으로써, 동시다발적으로 반응해 상호작용으로 일어나는 동시 즉흥 연주-인터플레이를 강조했다. 그 결과 새로운 모티브가 형성되고 그 모티브를 통해 새로운 프레이즈들이 생겨났다. 재즈의 본질인 임프로비제이션(Improvisation)에 충실한 연주를 한 것이다. 넷째, 폴 모션은 타임 키핑에 있어서 4분 음표 펄스의 위주로 이루어진 연주뿐만 아니라 라이드 심벌 패턴을 변형한 연주를 함으로써, 스윙 리듬에서 가장 중요한 심벌 사운드를 다양한 음악적 형태로 발전시켰다. 폴 모션은 드럼연주자로서 타임 키핑에 중점을 둔 기존 비밥 드러머들과 차이점을 드러냈고, 드럼이라는 악기로 선율 악기의 영역을 공유한다는 점에서 모던재즈 드러밍의 선구자 역할을 했다고 평가할 수 있다. 이러한 사실에 기반을 두고 폴 모션의 드럼 연주를 분석한 본 연구가 재즈 드럼 연주 기법의 새로운 방향성을 제시하는 논문이 되기를 바란다.

맵리듀스와 대응분석을 활용한 비정형 빅 데이터의 정형화와 시각적 해석

최요셉 부산대학교 2013 국내석사

These days, massive and various type of the data are being recorded everywhere in our life. We can call this type of the data, big data. It has been very important to analyze big data and to find valuable information from it. Besides, to standardize unstructured big data is also very important for applying to statistical method. In this paper, we will show that how to standardize unstructured big data using MapReduce which is a distribution processing system. And, we will apply simple correspondence analysis and multiple correspondence analysis to finding the relationships and characteristics around Samsung Electronics and words of the newspaper named The Korea Economic Daily, and also apply for Apple Inc and the word of the newspaper.

교육지원청의 직원 적정규모 연구

최요셉 충북대학교 2023 국내석사

본 연구의 목적은 지역교육청의 현원과 기대인력을 비교하고 검토하여 적정인력을 산출하기 위함이다. 지역교육청은 관할구역내의 관할권을 행사하는 교육행정기관으로 중앙교육행정기관으로부터 사무를 분장받아 각 지역 실정에 적합한 행정서비스를 제공하는 역할을 수행하고 있다. 행정기관은 사람 급부의 사무를 수행하는 공공기관으로의 역할을 수행하기 위해서 적정한 수준의 인력을 운영하고, 예산을 집행해야 할 필요성이 있다. 과거로부터 우리는 행정서비스의 최적화를 증명하기 위해서 인력과 예산의 적정성에 대한 논의를 지속적으로 해왔음을 알 수 있다. 또한 각종 법령과 선행연구들을 통해서도 행정기관들은 지속적으로 인력을 적정하게 운영하기 위한 제언을 시행해왔다. 이에 따라 본 연구는 각종 문헌들을 참고하여 지역교육청의 직원 수에 대한 개념을 정의하고, 기대인력을 산출하여 현원과의 비교를 통해 적정한 인력의 운영에 대해 제언하고자 한다. 지역교육청의 직원으로는 현장의 공무원들과 교육공무직을 바탕으로 설정하였고, 이에 대한 기대인력을 산출하기 위해 관할지의 면적, 인구, 인구밀도, 학교 수, 학급 수, 학생 수, 교원 수, 교지면적에 대한 데이터를 수집하여 가공하였다. 데이터를 각 변수로 선정하여 회귀분석을 실시하여 유의미한 수준에서 기대인력을 도출해내어 각 지역교육청의 인력 운영의 적정성에 대해 제언하고자 하였다. The purpose of this study is to compare the prefectural members of the local educational authority with the expected personnel and to calculate the appropriate personnel. The Local Authority of Education is an educational administrative organization that exercises jurisdiction within its jurisdiction, and is divided into administrative services suitable for the actual situation of each region by the central educational administrative organization. Administrative institutions need to operate human resources at an appropriate level and execute their budgets in order to serve as public institutions responsible for human benefit affairs. We can see from the past that we have been continuously discussing the appropriateness of human resources and budgets to demonstrate the optimization of administrative services. In addition, through various laws and regulations and prior research, administrative agencies have continuously implemented recommendations for proper management of human resources. In line with this, this study aims to define the concept of the number of employees of the Local Authority of Education by referring to various literature, calculate the expected personnel, and compare them with prefectural members to make recommendations on proper management. The employees of the local educational authority were selected as Public officials in education administration and public officials in education. Also, with data, collected and processed data on the area of jurisdiction, population density, number of people, number of schools, number of classes, number of teachers, number of students, and school site to calculate expected personnel. It tried to select data as variables and conduct regression analysis to derive expected human resources at a meaningful level, and to recommend the appropriateness of the management of human resources of each regional education office.