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        • 첨단 최적화 기술과 토목공학상의 응용

          김종우(Zong Woo Geem),김원배(Won Bae Geem),우효섭 대한토목학회 2007 대한토목학회지 Vol.55 No.2

          토목사업은 국가차원에서 막대한 재원이 투입되므로 보다 효율적인 설계를 통해 그 성능을 제고하고 국민의 세금을 절감하는 것이 설계자에 있어 중요한 덕목이라 볼 수 있다. 비용절감을 도모하는 최적화 설계는 전통적으로 수학의 미분을 이용하는 방법(예를 들어, 라그랑지 승수법이나 BFGS법)이나 방향을 선택하여 나열하는 방법(예를 들어, 분지한계법) 등 이 널리 사용되어 왔다. 하지만, 다변수를 가진 대규모 설계나 미분이 불가능한 이산변수를 가진 설계에서는 이러한 방법의 사용이 불가능하다. 해서, 근자에는 자연현상이나 행동현상을 모방한 진화연산(예를 들어, 유전알고리즘, 모의담금질, 혹은 개미군집 알고리즘)이 각광받기 시작했다. 본 연구에서는 음악가들의 즉흥연주에서 아이디어를 얻어 새로이 개발된 하모니써치 알고리즘을 소개하고, 토목공학의 다양한 분야에 적용예를 알아보며, 기존의 진화연산 알고리즘과도 연산능력을 비교하였다. 특히, 예제수준이 아닌, 대규모 토목시설의 설계문제에 적용하여 기존의 유전알고리즘보다 월등히 좋은 결과를 얻었는데, 그 이유를 설명하기 위해 미분도함수가 아닌 하모니써치가 가진 새로운 형태의 추계 도함수를 제시 하였다. 또한, 보다 수월히 최적화를 도모할 수 있도록 IT기술을 활용한 웹기반 최적화 연산툴을 만들었으며, 다른 연구자들이 보다 용이하게 하모니써치 알고리즘에 접근할 수 있게 하기 위하여 논문과 프로그래밍 예제를 제공하는 웹사이트도 구축하였다. Cost-savings in civil engineering projects can be one of the cardinal virtues for design engineers because the projects require enormous budget paid by tax payers. Optimization, which seeks efficient and economical design, has traditionally adopted mathematical differentiation (ex, Lagrangian multiplier, BFGS techniques, etc) or reduced enumeration (ex, branch and bound method). However, for a design with numerous variables or that with discrete variables (instead of continuous variables), the above-mentioned techniques have failed to search desirable solutions. Hence, researchers have turned their interests to evolutionary algorithms (ex, genetic algorithm, simulated annealing, and ant colony algorithm) that mimic natural or behavioral phenomenon. This study introduced another phenomenon-based algorithm (harmony search) which mimics the improvization process of musicians, then compared its performance with other algorithms in various civil engineering problems. Especially, when applied to large-scale real-world problem, the harmony search algorithm found much better results than those of genetic algorithm because it has a novel stochastic derivative which is different from traditional calculus-based one. In addition, a web-based optimal computing tool and informative website have been developed in order for other researchers to easily understand and utilize the harmony search algorithm.

        • KCI우수등재

          철도시설 공간정보DB 구축을 위한 법제도 개선방안

          정성봉,최지호,원종운,김동선 대한토목학회 2017 대한토목학회논문집 Vol.37 No.1

          Government has established and operated GIS Data Base in such fields as land-use, road, and underground facilities since 1995. Basedon these circumstances, the importance of spatial information industry began to emerge and accordingly MLIT (Ministry of Land,Infrastructure and Transport) established 「National Spatial Information Policy Master Plan」 and 「National Spatial InformationPolicy Action Plan」. However, compared to other fields of transportation, the spatial information data base for railway facilities are not established and provided systematically. As shown in ‘Korea National Spatial Data Infrastructure System’, only ‘transportation information’ as an related information and ‘transportation’ field as an administrative information are included in the system. Detailed information for railway and its facilities are not included in the system. The reason why detailed information for railway facilities are not included in the system is that regulations for establishing and utilizing the spatial information of railway and its facilities are imperfect. In this study, trend of establishing spatial information and regulations related to railway and its facilities are reviewed. Through this review, improvement items such as complementing existent laws and establishing organization for managing spatial information data of railway are deduced and suggested. Based on this research ‘Korea National Spatial Data Infrastructure System’ could set a legal fundament and both integrated maintenance and operation of railway facilities could be possible. 정부는 국가공간정보 활용 기반 마련을 위해 1995년부터 국가 GIS (Geographic Information System)사업을 통해 토지, 도로, 지하시설물, 통계 등다양한 분야의 GIS활용체계를 구축·운영해 오고 있다. 이러한 기반 하에서 공간정보산업에 대한 중요성이 부각됨에 따라, 국토교통부는 「국가공간정보정책 기본계획」과 「국가공간정보정책 시행계획」을 수립하여, 국가교통분야의 공간정보구축 및 제공을 위한 구체적인 방안을 마련하고 있다. 하지만, 타 분야에 비해 철도 및 철도 관련 시설에 대해서는 공간정보가 체계적으로 구축·제공되지 않고 있다. 즉, 국가공간정보 통합DB에서도 볼 수 있듯이 연계정보로서의 ‘교통정보’와 행정정보로서의 ‘교통’항목이 포함되어 있을 뿐 구체적인 철도 및 철도 관련 시설물에 대한 공간정보에 대한 내용은 부재한 상황이EK. 이는 철도 및 관련 시설물에 대한 정보구축 및 활용에 관한 법·제도가 미비하여, 실제 구축사업 및 활용방안에 대한 연구가 부재하기 때문이다. 이에 본 연구에서는 국가공간정보포털의 교통시설 공간정보 DB 구축 동향을 검토하였고, 철도 및 공간정보 관련 법제도를 분석하였으며, 이를 통해 철도 및 관련 시설물의 공간정보 구축·관리·운영 관련 조직설립, 정보 구축 및 관리 관련, 정보 활용관련 법·제도 개선방안을 제시하였다. 본 연구를 토대로 향후 국가 통합공간정보 내에 다양한 공간정보를 제공하는데 도모할 것이며, 철도 선로 및 시설물에 대한 통합 시설관리, 진보된 유지보수 시스템 등을 구축할 수 있을 것이다.

        • KCI등재

          지하저류조 설치에 따른 침수피해 저감효과 분석

          김영주(Kim Young Joo),한건연(Han Kun Yeun),조완희(Cho Wan Hee) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.1B

          본 연구에서는 대구광역시 서구 비산7동 지역을 배수구역으로 선정하여 집중호우발생시 유출특성을 모의하고, 침수피해를 저감시키기 위한 방안으로 지하저류조의 설치에 따른 침수피해 저감효과에 대한 분석을 실시하였다. SWMM 모형을 적용하여 2003년 태풍 '매미’시상에 대한 유출해석을 실시하였으며, 유출해석을 통하여 계산된 월류량에 대한 2차원 침수모형을 적용한 침수해석을 통하여 2003년 당시의 침수흔적도와 침수해석 결과의 비교 및 검증을 실시하여 침수지역의 공간적 분포가 매우 유사한 양상을 보이고 있는 것을 확인하였다. 또한 지하저류조의 설치에 따른 침수피해 저감효과를 분석하기 위하여 동일한 강우조건을 가지고 대상유역에 대한 유출해석을 실시하여 월류된 유량에 대한 2차원 침수해석을 실시하여 침수피해 저감효과를 분석하였다. 지하저류조의 설치 및 크기에 따른 침수피해 저감효과를 분석한 결과 지하저류조의 높이가 1.7 m(120m×180m×1.7m)인 경우 월류체적은 72%, 침수면적은 40.1% 감소하였고, 높이가 2.0 m(120m×180m×2.0m)인 경우 월류체적은 84.8%, 침수면적은 50.6% 감소하였으며, 높이가 2.2 m(120m×180m×2.2m)인 경우 월류체적은 94% 침수면적은 91.2% 감소하였고, 높이가 2.5 m(120m×180m×2.5m)인 경우는 월류가 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 지하 저류조의 크기와 위치에 따른 침수피해 저감영향에 대한 정량적 분석을 통하여 제시된 연구결과는 침수피해 방지를 위하여 경제적이고 사회적으로도 활용가치가 높은 지하저류조의 설치를 위한 충분한 기초자료가 될 것으로 기대된다. In this study, runoff simulation was carried out in the area of Bisan 7-dong, Seo-gu, Daegu as drainage basin and the effects of the installation of underground storage facilities were analyzed during heavy rainfall. SWMM model was used for the run-off and pipe network analysis on Typhoon Maemi, 2003. 2-D inundation analysis model based on diffusion wave was employed for inundation analysis and to verify computed inundation areas with observed inundation trace map. The simulation results agree with observed in terms of inundation area and depth. Also, the effects of flood damage mitigation were analyzed through the overflow discharge and 2-D inundation analysis, depending upon whether the underground storage facility is installed or not. When the underground storage facility (W: 120 m×L: 180m×H:2.0m) is installed, volume of overflow could be reduced by 72% and flooding area could be reduced by 40.1%. When the underground storage facility (W: 120 m×L: 180m×H:2.0m) is installed, volume of overflow could be reduced by 84.8% and flooding area could be reduced by 50.6%. When the underground storage facility (W: 120 m×L: 180m×H:2.2m) is installed, volume of overflow could be reduced by 94% and flooding area could be reduced by 91.2%. There is no overflow of manhole, when the height of storage facility is 2.5 m. It is expected that the study results presented through quantitative analysis on the effects of underground facilities can be used as base data for socially and economically effective installation of underground facilities to prevent flood damage.

        • KCI등재

          해상교량에 대한 선박충돌 위험도 평가 및 민감도 분석

          배용귀,이성로,Bae, Yong Gwi,Lee, Seong Lo 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.5

          본해상교량 프로젝트의 설계단계에서 선박충돌 문제는 주로 교량 하부구조의 단면 결정에 관여하게 되며, 위험도 평가와 충돌 시뮬레이션 등을 통해 설계를 수행하게 된다. 선박의 충돌위험은 다양한 확률모델에 의해 평가되며 대체로 AASHTO Guide(2009)의 Method II와 유사하다. 그러나 해당기준에서 사용되는 일부 요소는 내륙수로에 국한되어 있거나 지역적인 요인이 강하여 설계자의 판단이 요구되므로 관련 기준이나 연구결과 등을 참고하여 결정해야 한다. 본 연구에서는 2010년 선박운항데이터를 사용하여 인천대교에 대한 위험도평가를 수행하고 기존 하부구조 및 방호구조물에 대한 위험도 및 내충돌 성능을 검토하였다. 그리고 AASHTO Guide의 Method II를 기준으로 하여 위험도평가에 필요한 요소들의 추정 방법과 적용 사례, 관련 연구결과에 대한 고찰을 수행하였다. 이로부터 위험도평가에 필요한 요소들의 적절한 가변영역을 정의하고 해당 구간에 대한 민감도 분석을 수행하였으며 설계단계에서 설계자가 주의하여 적용해야 하거나 지역적인 데이터의 직접 분석이 필요한 요소들이 확인되었다. 이번 연구는 해상교량에 대한 선박충돌을 고려한 설계시 위험도 분석과 관련하여 기본적인 참고자료가 될 것으로 판단된다. In the design phase of sea-crossing bridge projects, ship collision problem is mostly participated in decision of substructure section and it would be performed by risk assessment and impact simulations. Ship collision risk is assessed by probability model which is similar to method II of Guide Specification and Commentary for Vessel Collision Design of Highway Bridge(AASHTO, 2009). However, several factors used in the applicable code are limited to inland waterways or have many local characteristics. Accordingly, it should be needed judgement of engineer or referred to related criteria, research finding. In this study risk assessment for In-cheon bridge and review of existing substructure's impact risk and resistance capacity are performed using the 2010's ship passage data. And then consideration regarding to presumption and applied instance of factors needed for risk assessment and related research findings are performed on the basis of AASHTO Guide's Method. As a result of study, adequate variable region of factors needed for risk assessment is defined and sensitivity analysis for appropriate region is performed. Consequently, factors that should be applied carefully or needed for direct analysis of local data are confirmed. This research could be fundamental material to risk assessment related to design for sea-crossing bridge taken into account ship collision.

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