Event-based scenario manager for multibody dynamics simulation of heavy load lifting operations in shipyards

하솔,구남국,노명일 대한조선학회 2016 International Journal of Naval Architecture and Oc Vol.8 No.1

This paper suggests an event-based scenario manager capable of creating and editing a scenario for shipbuilding process simulation based on multibody dynamics. To configure various situation in shipyards and easily connect with multibody dynamics, the proposed method has two main concepts: an Actor and an Action List. The Actor represents the anatomic unit of action in the multibody dynamics and can be connected to a specific component of the dynamics kernel such as the body and joint. The user can make a scenario up by combining the actors. The Action List contains information for arranging and executing the actors. Since the shipbuilding process is a kind of event-based sequence, all simulation models were configured using Discrete EVent System Specification (DEVS) formalism. The proposed method was applied to simulations of various operations in shipyards such as lifting and erection of a block and heavy load lifting operation using multiple cranes.

여객선 승객 탈출 시뮬레이션 개요

하솔,Ha, Sol 한국전산구조공학회 2014 전산구조공학 Vol.27 No.4

GPU 병렬 처리 기술을 이용한 격자 볼츠만법 기반 부유체 거동 계산 시뮬레이션

하솔,구남국,이규열 대한조선학회 2012 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2012 No.5

본 논문에서는 부유체의 거동 해석을 위해 Navier-Stokes 방정식에 기반한 격자 볼츠만 모델(Lattice Boltzmann model)을 제안하였다. 제안한 모델은 부유체를 2차원 상의 단면에 존재하는 강체로 가정하고 단면을 정사각형의 규칙적인 격자로 분할하였으며, 격자 상에 위치한 각 node는 인접한 8개의 node로 향하는 입자를 가질 수 있다. 각 node 상에 위치한 유체입자는 격자 볼츠만 방법의 원리에 따라 충돌(colliding)과 흐름(streaming)의 과정을 반복하면서 운동한다. 강체가 떠 있는 자유 표면의 경계 조건과, 강체와 유체가 맞닿은 표면의 경계 조건을 고려하기 위해 격자를 구성하는 각각의 node를 fluid, interface, air, obstacle 등의 네 가지 type으로 구분하였으며, 경계 조건을 기반으로 각 node 간의 상호 작용을 고려하였다. 격자 볼츠만 방법은 각 node 에서 발생하는 유체 입자들 사이의 국소적인 상호 작용을 동일한 규칙으로 정의하고, 매 단위 시간마다 전체 node들의 상태를 한꺼번에 계산하므로 병렬 처리에 적합하다. 따라서 제안한 모델에 GPU 를 이용한 병렬처리 기법을 적용하여 시뮬레이션 속도를 향상시켰다. 제안한 격자 볼츠만 모델과 경계 조건을 검증하기 위해 2차원상에서 수면에 떠 있는 강체에 대한 거동 계산 시뮬레이션을 수행하였다.

어뢰 효과도 분석용 대수상함 교전 시뮬레이션을 위한 Cell-DEVS 기반 전투 공간 모델 개발

하솔,구남국,이규열,나영인 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6

DEVS 형식론 기반의 Dynamic Reliability Block Diagram과 GPU 가속 기술을 이용한 신뢰도 분석 방법

하솔,구남국,노명일,Ha, Sol,Ku, Namkug,Roh, Myung-Il 한국시뮬레이션학회 2013 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.22 No.4

전통적으로 신뢰도 분석에 사용되는 Fault Tree Analysis의 경우 관련 분야의 전문가가 필요하고 작성자의 판단에 따라 신뢰도 분석 결과가 달라진다. 반면, Reliability Block Diagram의 경우 시스템 구성도나 Process Flow Diagram (PFD), Piping and Instrument Diagram (P&ID)을 기반으로 하기에 작성에 필요한 비용과 시간이 절감되는 장점이 있다. 본 논문에서는 Dynamic Reliability Block Diagram과 이산 사건 시뮬레이션에 널리 사용되는 DEVS 형식론을 이용하는 신뢰도 분석 방법을 제안한다. 또한 시스템 모델링 방법론 중 하나인 System Entity Structure/Model Base의 개념을 도입함으로써 다양한 설계 대안에 대한 신뢰도 분석 모델을 자동으로 생성할 수 있도록 하였다. 그리고 Reliability Block Diagram을 이용한 신뢰도 분석 시 오래 소요되는 계산 시간을 단축시키기 위해 GPU 가속 기술을 신뢰도 분석 시뮬레이션에 접목하였다. This paper adopts the system configuration to assess the reliability instead of making a fault tree (FT), which is a traditional method to analyze reliability of a certain system; this is the reliability block diagram (RBD) method. The RBD method is a graphical presentation of a system diagram connecting the subsystems of components according to their functions or reliability relationships. The equipment model for the reliability simulation is modeled based on the discrete event system specification (DEVS) formalism. In order to make various alternatives of target system, this paper also adopts the system entity structure (SES), an ontological framework that hierarchically represents the elements of a system and their relationships. To enhance the calculation time of reliability analysis, GPU-based accelerations are adopted to the reliability simulation.

Representing and constructing liquefaction cycle alternatives for FLNG FEED using system entity structure concepts

하솔,이규열 대한조선학회 2014 International Journal of Naval Architecture and Oc Vol.6 No.3

To support the procedure for determining an optimal liquefaction cycle for FLNG FEED, an ontological modeling method which can automatically generate various alternative liquefaction cycles were carried out in this paper. General rules in combining equipment are extracted from existing onshore liquefaction cycles like C3MR and DMR cycle. A generic relational model which represents whole relations of the plant elements has all these rules, and it is expressed by using the system entity structure (SES), an ontological framework that hierarchically represents the ele-ments of a system and their relationships. By using a process called pruning which reduces the SES to a candidate, various alternative relational models of the liquefaction cycles can be automatically generated. These alternatives were provided by XML-based formats, and they can be used for choosing an optimal liquefaction cycle on the basis of the assessments such as process simulation and reliability analysis.

수중운동체 교전 시뮬레이션을 위한 이산 사건 및 이산 시간 혼합형 시뮬레이션 모델 구조 기반의 전투 공간 모델 개발

하솔,구남국,이규열,노명일,Ha, Sol,Ku, Namkug,Lee, Kyu-Yeul,Roh, Myung-Il 한국시뮬레이션학회 2013 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.22 No.2

본 논문에서는 전장 환경 요소 및 플랫폼 모델 간 상호 교환 정보를 통합하여 관리하는 전투 공간 모델(Battle Space Model)을 제안한다. 전투 공간 모델은 전장의 지형 정보와 환경 요소를 저장하는 Geographic Information System(GIS) Model, 플랫폼 모델 간 상호 교환 정보에 전장 환경 요소의 영향을 고려하는 Propagator Model, 플랫폼 모델 간 상호 교환 정보를 저장하는 Logger Model, 그리고 플랫폼 모델 간의 상호 작용(encounter) 시점을 예측하고 상호 작용 시점까지 시간을 건너뛰는 Spatial Encounter Predictor(SEP) Model로 구성된다. 또한 이산 사건 및 이산 시간 혼합형 시뮬레이션 모델 구조로 구성되어 있는 플랫폼 모델과 추가 작업 없이 직접 연결하기 위해, 전투 공간 모델 또한 이산 사건 및 이산 시간 혼합형 시뮬레이션 모델 구조로 구성하였다. 본 연구에서는 전투 공간 모델을 적용하여 수중운동체 교전 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 통해 플랫폼 모델 각자가 반영하던 전장 환경 요소를 전투 공간 모델이 일괄적으로 반영함으로써 플랫폼 모델 개발을 단순화 할 수 있었다. 또한 각 플랫폼 모델은 다른 플랫폼 모델과의 정보 교환을 고려하지 않고 전투 공간 모델과의 정보 교환만을 고려하면 되므로, 플랫폼 모델을 중립적으로 구성할 수 있었다. This paper presents the battle space model, which is capable of propagating various types of emissions from platforms in underwater warfare simulation, predicting interesting encounters between pairs of platforms, and managing environmental information. The battle space model has four components: the logger, spatial encounter predictor (SEP), propagator, and geographic information system (GIS) models. The logger model stores brief data on all the platforms in the simulation, and the GIS model stores and updates environmental factors such as temperature and current speed. The SEP model infers an encounter among the platforms in the simulation, and progresses the simulation to the time when this encounter will happen. The propagator model receives various emissions from platforms and propagates these to other "within-range" platforms by considering the propagation losses and delays. The battle space model is based on the discrete event system specification (DEVS) and the discrete time system specification (DTSS) formalisms. To verify the battle space model, simple underwater warfare between a battleship and a submarine was simulated. The simulation results with the model were the same as the simulation results without the model.

Implementation of the submarine diving simulation in a distributed environment

하솔,차주환,노명일,이규열 대한조선학회 2012 International Journal of Naval Architecture and Oc Vol.4 No.3

To implement a combined discrete event and discrete time simulation such as submarine diving simulation in a distributed environment, e.g., in the High Level Architecture (HLA)/Run-Time Infrastructure (RTI), a HLA interface, which can easily connect combined models with the HLA/RTI, was developed in this study. To verify the function and performance of the HLA interface, it was applied to the submarine dive scenario in a distributed environment,and the distributed simulation shows the same results as the stand-alone simulation. Finally, by adding a visualization model to the simulation and by editing this model, we can confirm that the HLA interface can provide user-friendly functions such as adding new model and editing a model.

GPU 병렬 처리 기술을 이용한 격자 볼츠만법 기반 부유체 거동 계산 시뮬레이션

하솔,구남국,이규열 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

본 논문에서는 부유체의 거동 해석을 위해 Navier-Stokes 방정식에 기반한 격자 볼츠만 모델(Lattice Boltzmann model)을 제안하였다. 제안한 모델은 부유체를 2차원 상의 단면에 존재하는 강체로 가정하고 단면을 정사각형의 규칙적인 격자로 분할하였으며, 격자 상에 위치한 각 node는 인접한 8개의 node로 향하는 입자를 가질 수 있다. 각 node 상에 위치한 유체 입자는 격자 볼츠만 방법의 원리에 따라 충돌(collicling)과 흐름(streaming)의 과정을 반복하면서 운동한다. 강체가 떠 있는 자유 표면의 경계 조건과, 강체와 유체가 맞닿은 표면의 경계 조건을 고려하기 위해 격자를 구성하는 각각의 node를 fluid, interface, air, obstacle 등의 네 가지 type으로 구분하였으며, 경계 조건을 기반으로 각 node 간의 상호 작용을 고려하였다. 격자 볼츠만 방법은 각 node 에서 발생하는 유체 입자들 사이의 국소적인 상호 작용을 동일한 규칙으로 정의하고, 매 단위 시간마다 전체 node들의 상태를 한꺼번에 계산하므로 병렬 처리에 적합하다. 따라서 제안한 모델에 GPU 를 이용한 병렬 처리 기법을 적용하여 시뮬레이션 속도를 향상시켰다. 제안한 격자 볼츠만 모델과 경계 조건을 검증하기 위해 2차원 상에서 수면에 떠 있는 강체에 대한 거동 계산 시뮬레이션을 수행하였다.

이산 사건/이산 시간 혼합형 시뮬레이션 모델 구조를 사용한 유도 어뢰의 탐지 효과도 분석

하솔,차주환,이규열,Ha, Sol,Cha, Ju-Hwan,Lee, Kyu-Yeul 한국시뮬레이션학회 2010 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.19 No.2

Since a homing torpedo system consists of various subsystems, organic interactions of which dictate the performance of the torpedo system, it is necessary to estimate the effects of individual subsystems in order to obtain an optimized design of the overall system. This paper attempts to gain some insight into the detection mechanism of a torpedo run, and analyze the relative importance of various parameters of a torpedo system. A database for the analysis was generated using a simulation model based on the combined discrete event and discrete time architecture. Multiple search schemes, including the snake-search method, were applied to the torpedo model, and some parameters of the torpedo were found to be stochastic. We then analyzed the effectiveness of torpedo’s detection capability according to the torpedo speed, the target speed, and the maximum detection range.