강교량 설계정보 표현을 위한 데이터모델 개발

이상호,정연석 한국전산구조공학회 2004 한국전산구조공학회논문집 Vol.17 No.2

In each industry field, many engineers have tried to develop integrated environments using information technology. The core technology in building integrated environments is the database based on standardized information. To meet the requirements, this study builds a database with detailed design information as a part of integrating digital information generated from every work of steel bridges. The data model used to build the database was developed based on the international standard, namely ISO/STEP. The data model is classified into geometric and non-geometric parts to represent the design information of steel bridges. The geometric parts are represented by a three dimensional solid model so that they may be able to reuse existing information. Also, the non-geometric parts represent information requirements that are analyzed by the development method of standard data model. To verify the data model, this study validates the syntax of the model on EXPRESS Engine and verifies the validation of the model by applying the design data of Hannam bridge to the database. 각 산업분야의 엔지니어들은 각종 정보기술을 이용하여 통합환경을 구축해 오고 있다. 통합환경 구축을 위한 핵심기술은 표준화된 정보를 기반으로 한 데이터베이스이다. 본 연구에서는 이와 같은 요구사항에 대처하고 각종업무에서 발생하는 전자정보를 통합하기 위한 일환으로 강교량의 설계정보를 포함하는 데이터베이스를 구축하였다. 데이터베이스 구축과정에서 데이터구조로 사용된 데이터모델은 국제 표준 즉, ISO/STEP(STandard for the Exchange of Product model data)을 기반으로 강교량의 설계정보를 표현할 수 있도록 기하부분과 비기하부분으로 분류되었다. 기하부분의 정보는 기존정보의 재사용이 가능하도록 3차원 솔리드모델로 표현하고, 비기하부분의 정보는 표준 데이터모델 개발 방법론에 의거해 분석된 정보요구사항을 표현하였다. 개발된 데이터모델의 검증을 위해서, 본 연구에서는 EXPRESS Engine을 이용하여 모델의 구문을 검토하였으며, 한남대교의 설계 데이터를 데이터베이스에 저장하여 개발된 모델의 타당성을 입증하였다.

위험요인을 고려한 농지연금 월지급금의 적정성에 관한 연구

노진수 ( Jin Su Noh ),장운욱 ( Woon Wook Jang ) 아시아.유럽미래학회 2016 유라시아연구 Vol.13 No.1

우리나라는 2000년 고령화사회에 진입한 이후에도 고령인구의 비중이 급속도로 증가하여 2018년에는 고령사회, 2026년에는 초고령사회를 맞이할 것으로 전망되고 있다. 농촌의 경우 고령화 문제는 더욱 심각한 상황으로, 2013년 통계청 농업조사에 따르면 전체인구 고령화율은 12.2%인데 반해 농가인구의 고령화율은 37.3%로 이미 초고령사회에 진입할 만큼 빠른 속도로 진행되고 있다. 정부에서는 이와 같은 농촌 고령인구의 노후 문제에 대한 대책의 하나로 농지를 담보로 하는 농지연금제도를 2011년1월부터 시행하였다. 농지연금제도의 운영에서는 농지가격 위험, 이자율 위험, 장수 위험 등이 주요 위험요인이며 월지급금 역시 가입자의 담보 농지가격 및 연령, 그리고 연금산정 이자율을 주요변수로 하여 결정되고 있다. 본고에서는 현 농지연금 제도에서 적용되고 있는 확정적(deterministic)인 농지가격 모형, 상수의 연금산정이자율, 그리고 통계청 사망률 가정을 대신하여 보다 현실적인 확률적 농지가격 모형 및 확률적 이자율 기간구조 모형, 그리고 보험개발원의 경험생명표를 적용하여 적정 월지급금을 산출하여 현행 농지연금의 월지급금과 비교하였다. 우선 2.85%의 농지가격 상승률을 적용하는 현행 농지연금 모형의 확정적인 농지가격 동학 대신에 확률적으로 변동하는 농지가격 모형으로 기하브라운 운동(geometric Brownianmotion)을 적용하였다. 농지가격 확률과정의 확산항(diffusion term) 모수는 현재 농지연금의 농지가격상승률 산출에 사용되었던 1994년부터 2009년까지 시 군지역 농지가격 변화율의 표준편차 5.37%를 적용하였으며, 추세항(drift term)에는 현 농지가격상승률과 동일하게 2.85%를 적용하였다. 농지연금 월지급금 산출 결과, 농지가격 변화율의 변동성위험이 반영되어 현행보다 적은 월지급금이 산출됨을 확인할 수 있었다. 다음으로 4%의 상수의 이자율을 가정하는 농지연금과 달리 3요인 선형 이자율 모형을 적용하여 경제상황에 따라 유연하게 변화하는 이자율 가정을 농지연금 산출에 적용하였다. 이자율 모형은 최우추정법을 이용하 추정하였으며 이자율 자료는 2002년 1월부터 2014년 7월까지 국고채와 은행채AAA 각각 7개의 만기(1, 2, 3, 4, 5, 7, 10년)의 매주 금요일 종가를 사용하였다. 그 결과 2008년 금융위기 이후의 저금리기조가 반영되어 현 수준보다 상향조정된 월지급금이 산출되는 것을 확인하였다. 마지막으로 현행 농지연금에서 적용하는 2011년 통계청의 국민생명표 대신 보험개발원의 경험생명표를 적용하여 농지연금 월지급금을 산출하였다. 그 결과 상대적으로 장수위험이 더 고려되어 현행보다 감소한 월지급금을 산출되는 것을 알 수 있었다. 세 가지의 모형상의 가정을 동시에 적용하였을 경우, 기하브라운운동의 농지가격 동학 및 경험생명표에서의 월지급금 하락요인과 3요인 선형 이자율 모형의 월지급금상승요인이 서로 상쇄되어 현 농지연금과 크게 차이가 나지 않는 월지급금이 산출되는 것을 확인할 수있었다. 본고의 분석결과는 현재의 농지연금 월지급금 수준이, 연금모형의 각 요인에 대한 현실적인 가정을 적용하는 경우에서도 적정한 수준임을 보여주고 있다. 하지만 이는 현재의 농지연금 모형 및 적용 변수 값이 적절하다는 것까지 보여주는 결과로 해석할 수는 없다. 단지, 현실적인 모형상의 가정을 하는 경우 월지급금 상승요인과 하락요인의 상쇄로 현재 시점에서는 월지급금 수준이 적정 수준과 크게 차이나지 않는다는 것을 보여주는 것뿐이다. 따라서 향후 농지가격 및 이자율의 변화, 그리고 사망률 추이 등의 주요변수를 관찰하며 지속적인 월지급금 적정성 분석이 필요할 것으로 판단한다. South Korea’s population is aging rapidly. Since becoming categorized as an ‘aging society’ in 2000, the elderly population in South Korea has increased at a dramatic pace, so much so that the country is expected to be categorized as an ‘aged society’ by 2018, and as a ‘super-aged society’ by 2026. The aging problem is particularly more serious in the rural areas. According to a 2013 study published by Statistics Korea, while the rate of aging for the entire population is 12.2%, the rate of aging for the farmer population is 37.3%, a rate that is high enough to speed up the move to a ‘super-aged society.’ In order to alleviate the aging problem and the related welfare problem of the elderly in the rural areas, the Korea government launched the Farmland Reverse Mortgage System (FRMS) in January 2011, a pension plan secured by farmland and is guaranteed by a federal agency, the Korea Rural Community Corporation (KRCC). The major risk factors for consideration in the management of the FRMS are farmland price risk, interest rate risk, and longevity risk. These risk factors are taken into consideration when the monthly payments are determined using the farmland collateral price, age of the pension holder, and the interest rate as the main variables. In the current FRMS model, farmland prices are assumed to increase deterministically with a 2.85% rate of farmland price increase. In addition, the model applies a constant interest rate of 4%for the calculation of monthly payments, and uses the national mortality rate in the life table (women) published by the Statistics Korea in 2011. In this paper, we apply a more realistic model assumptions for each risk factor and study the appropriateness of the current FRMS monthly payments. Firstly, we applied a stochastically varying farmland price dynamics instead of the deterministic one used in the current FRMS model. Specifically, we model farmland price using geometric Brownian motion. Numerical analysis shows that, after reflecting for volatility risk in the farmland price dynamics, lower monthly price levels are calculated. Secondly, instead of the constant 4% interest rate used in the current FRMS model, we apply a 3-factor dynamic term structure model (DTSM) for the calculation of the monthly payments. We estimate the DTSM model parameters using the maximum likelyhood estimation (MLE) method. In the MLE we use weekly Korean Treasury Bonds and AAA bank bonds data (1, 2, 3,4, 5, 7, and 10 years maturity). Data periods cover the period from January 2002 to July 2014. In the application of the DTSM for the monthly payment calculations, we obtain higher monthly payment levels, which is a reflection of the low interest rate environment after the global financial crisis in 2008. Lastly, instead of using the national life table, we use the experience life table published by the Korea Insurance Development Institute, where longevity risk taken more into consideration. Application of the mortality rates given by the experience life table gives monthly payment levels that are comparatively lower than the current levels. When we apply all three assumptions into the model at the same time, we obtain monthly payment levels that are rather similar to the current levels. This result is driven by the existence of an offsetting effect between the decreasing factors (stochastic farmland price dynamics and the experience life table) and the increasing factor (stochastic interest rate model). Empirical results of this paper show that the current level of FRMS monthly payments is within a reasonable range even after applying the more realistic assumptions for each of the risk factors within the reverse mortgage model. However, this should not be interpreted as evidence that the current FRMS model is sound as the result observed is driven by the offsetting effect between the risk factors. Hence, going forward, the KRCC should closely monitor and assess any changes in the major variables, such as farmland prices, term structure of interest rates, and the mortality rate, when evaluating the appropriateness of the monthly payment levels.

An algorithm for the detection of the cylinderical contact shape

오지웅,박상철 대한산업공학회 2013 대한산업공학회 추계학술대회논문집 Vol.2013 No.11

본 논문은 assembly geometric model로부터 자동적으로 실린더 형태의 접촉면을 탐색하는 알고리즘을 제안한다. assembly geometric model이란 강건한 부품들끼리 조립된 모델로써, 부품들 간에 관절을 형성하고 있지만 논리적 움직임을 위한 구조는 갖춰지지 않은 모델을 말한다. Kinetic model은 추상적인 개념으로써 눈에 보이지는 않지만 관절의 움직임을 가능하게 해주는 논리적 모델을 말한다. Virtual Factory(VF)에서 사용되는 대부분의 assembly geometric model은 2개의 대표적인 관절(revolute joint, prismatic joint)로 이루어져 있기 때문에 본 논문은 이 두 가지 관절에 대해서만 고려한다. 이 두 가지 관절은 중심 축을 기준으로 회전운동과 직선운동으로 나뉘어진다. 관절은 두 개의 부품이 서로 접촉하여 생성하게 되는데 대부분의 관절은 실린더 형태의 접촉면을 이룬다. 각 부품 별 접촉면을 탐색하기 위해서 GPU를 이용한 parallel computing 기법을 사용했으며, 무분별하게 탐색된 접촉면들 중에서 실린더 형태의 접촉면을 구분하기 위해서 gauss map을 이용한다. 본 논문에서는 자동차 조립 라인의 6축 로봇을 이용했고, 핵심 기술인 gauss map을 이용하여 실린더 형상의 접촉면과 중심축을 생성하는 알고리즘에 대해서 설명한다.

Quasi-Optimal Model을 활용한 출연연 성과평가 가중치의 객관적인 산정 방법에 관한 연구

김희태(Heetae Kim),오승훈(Seunghun Oh),한석현(John Han),전형배(Hyongbae Jeon) 한국혁신학회 2018 한국혁신학회지 Vol.13 No.1

과학기술 분야 출연연의 혁신역량과 연구 성과의 평가를 위해 다양한 방법론이 사용되었다. 오랜 기간 축적된 방법론임에도 불구하고, 평가의 공정성과 타당성을 높이기 위하여 매년 경영진과 전문가의 논의를 통해 지표별 가중치(배점)를 조정하여 개선하고자 노력하고 있다. 가중치나 배점을 정제된 방법론을 적용하였다 하더라도 주관이 개입되는 한계가 있기 때문에 상대적으로 불리한 평가를 받은 구성원이 공정성과 타당성을 문제 삼는 결과가 도출되기도 한다. 따라서 본 연구는 연구 성과평가를 위한 가중치 선정 방식을 객관적인 방식으로 검토할 수 있는 수리적 모형을 제시하였다. 독립변수들의 조합으로 종속변수에 대해 추정을 할 경우에는 가중치 부여에 주관이 개입할 수밖에 없는 기존의 연구 한계를 넘어서 대립 모형을 이용하여 객관성을 합리적으로 확보할 수 있는 모델을 제안하였다. 또한, 과학기술 분야 출연연의 연구팀에 대한 성과평가 사례로 본 연구가 제안하는 준최적화 모형(Quasi-Optimal Model)의 타당성에 대해 논하였다. 본 모델을 확장하여 적용하면 전문가들의 서로 다르게 제안된 모형을 절충할 수 있는 의사결정 방법론에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구 모형을 포함하는 수리적 모형의 한계와 본 연구 결과의 활용방안에 대해서는 본 연구의 마지막 단원에서 다룬다. A number of methodologies have been used to evaluate the innovation capabilities and research performance of government-funded research institutes in science and technology in South Korea. Despite the long-accumulated methodology based on many experiences, they are trying to adjust the weights for each indicator based on the executive members and experts’ supervision every year in order to improve the fairness and validity of evaluation. However, since there is a main problem of involving the supervision of a group belong to just some people, there is a problem that some members who have received a relatively unfavorable result in an evaluation that can not be understood. Therefore, this study presents a more objective and valid mathematical model of the weighting method for evaluating the research performance. In this paper, we discuss the feasibility of the Quasi-Optimal Model based on the arithmetic and geometric model proposed by this study. By proposed model in this study, we can apply it to the decision-making methodology among various models suggested by different expert groups. At the end of this paper, the limitations of the mathematical models and how to apply the research results are discussed.

Dynamic analysis of three-dimensional helical geared rotor system with geometric eccentricity

Yimin Zhang,Qibin Wang,Hui Ma,Jing Huang,Chunyu Zhao 대한기계학회 2013 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.27 No.11

A dynamic model of a multi-shaft helical geared rotor system is presented. Rotating shafts of the system are modeled as Timoshenko beams. A general three-dimensional dynamic model of helical gear pairs with geometric eccentricity is developed for the gear mesh and bearing flexibility is included in the model as well. The transmission error and gear geometric eccentricity are simulated as excitations. Eigenvalue solution and the modal summation technique are used to predict the natural frequencies and forced responses of the system. Then two geared rotor system models are presented for validation of the gear dynamic model. It is demonstrated that the gear mesh model is effective for general geared rotor systems, spur and helical gears, one-stage and multi-stage systems. Finally, forced responses of an example system are analyzed to demonstrate the influences of the helical gear geometric eccentricity and the coupling between gear geometric eccentricity and rotor mass unbalance.

충돌 검출을 이용한 지그 키네틱 모델링 방법론

정용호(Yong Ho Chung),함원경(Won K. Hwam),박상철(Sang Chul Park),최정주(Jung Ju Choi) (사)한국CDE학회 2013 한국 CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.1

This paper proposes algorithm for efficient fixture modeling for automotive body assembly line that should be remodeled frequently whenever changes of design occur. A fixture model consists of geometric model and kinetic model. We develop an algorithm extracting kinetic model from geometric model. In automotive body assembly lines, Kinetic models of fixtures mostly follow the same mechanism, the so-called slider-crank mechanism; this is a four-axis system of three revolute and one prismatic joint. It is very important to identify the prismatic axis from a given geometric model to extract the kinetic model of a fixture. We employ the concept of collision detection. The result of collision detection is a Boolean saying whether two or more objects collide.

일반상품 가격을 어떻게 모형화 할 것인가? : 국내 파생결합증권(DLS)의 가치평가

장봉규,임상규,이호석 한국재무학회 2008 한국재무학회 학술대회 Vol.2008 No.11

본 논문에서는 국내에서 거래되고 있는 DLS의 가치 평가를 위해 일반상품의 가격을 어떤 모형을 사용해서 모형화 해야 하는지에 대해 연구하였다. 특히 보관비용과 편의수 익률을 고려한 기하브라운운동(GBM) 모형과 평균회귀를 반영하는 Schwartz 모형을 도 입하는 데 초점을 맞추었다. 본 논문의 특징은 이와 같은 모형을 도입할 때 기초자산이 여러 개인 경우와 두 모형 을 결합하여 사용하는 경우에 대한 모형을 제시하면서, 파생결합증권(DLS)의 가치 평 가 시 발생할 수 있는 환위험 조정에 대해서도 논의하였다. GBM 모형의 경우 환위험 조정은 알려진 바대로 비교적 간단하나, Schwartz 모형의 경우 환위험 조정이 단순히 확률과정의 표류항(drift term)에 특정 상수를 조정함으로써 가능하지 않고 환율의 확률 과정을 사용하여야만 가능함을 밝혀 내였다. 가치 평가 결과, WTI 지수만을 기초자산으로 하는 DLS의 경우에는 두 모형 모두 안 정적인 평가금액이 나왔으나, WTI 지수 뿐 아니라 니켈 현물 등을 기초자산으로 포함 한 DLS의 경우에는 두 모형 모두 비교적 안정적이지 못한 결과를 보여 주었다. We investigated term structure models for commodity prices to value derivative-linked securities(DLS) traded in Korea. We especially highlighted geometric Brownian motion(GBM) model considering storage costs and a convenience yield and Schwartz model reflecting mean-reverting property. One of key characteristics of the paper is that this paper provides theoretical models for multi underlying assets and the model combining GBM model and Schwartz model. Furthermore, it gives us an analysis for quanto adjustment which occurs in the valuation of DLS. In case of GBM model, quanto adjustment seems to be relatively simple by adjusting a constant ratio to risk-free interest rate. Unlike GBM model, we find out that, in case of Schwartz model, such adjustment can be achieved only when the stochastic process of foreign exchange rate is considered. After having valuation, both models show stable results for DLS prices using WTI index as an underlying asset. However, they results in outcomes, which are relatively not stable, on valuing DLS written on multi underlying assets including nickel.

A High Precision Aeroelastic Analysis of an Air Vehicle with High-Aspect-Ratio Wings

정찬훈,Anas El Arras,신상준,조창민,장세용,김상용 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.4

Aeroelastic analysis of an aircraft with a high aspect ratio-wing for medium altitude and long endurance capability was attempted in this paper. In order to achieve such objective, various structural and aerodynamic models were adopted. The traditional approach has been based on an Euler-Bernoulli beam structural model. In addition to that, a geometrically non-linear beam model was adopted. The structural analysis results of the present beam models were obtained and compared with those by three-dimensional NASTRAN finite element model. The relevant unsteady aerodynamic forces were acquired by two methods. First, a finite state dynamic inflow unsteady aerodynamics model was developed and evaluated. Second, ZAERO, which is based on the doublet lattice method, was used. These two kinds of aerodynamic forces were compared, and applied to the foregoing flutter analysis. The structural mode shapes and natural frequencies from both the Euler-Bernoulli beam structural model and the three-dimensional finite element model were transferred to ZAERO, which used the DLM aerodynamics to estimate the flutter. Similarly, flutter prediction was conducted by combining the Euler-Bernoulli beam structural model and the finite state dynamic inflow unsteady aerodynamics. The next phase of the present research will deal with the analysis of the possible interaction between the rigid-body degrees of freedom and the aeroelastic modes.

기하학적 비선형 판재 해석을 위한 혼합형 FE Model 연구

김우람(Wooram Kim),최윤대(Youn Dae Choi) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.10

전통 판재이론을 이용하여 기하학적 비선형성을 갖는 판재의 휨해석을 위한 혼합형 유한요소모델을 구성하였다. 혼합형 유한요소 모델의 구성에 포함되는 변형률과 합성력의 관계에 대한 적절한 가중함수를 찾기 위하여 라그랑지 승수법과 최소가상에너지 원리를 사용하였다. 각 요소별 유한요소 방정식의 계수행렬과 뉴턴 반복법 사용을 위한 접선 행렬에 대한 구체적 값을 제시하였다. 구성된 유한요소 해석모델의 선형 해에 대한 정확도 분석을 위하여, 여러 경계조건하에서의 수학적 해와 제시된 모델과 기존 모델의 유한요소해를 비교하여 현재 모델의 정확도의 향상을 확인하였다. 또한 수렴된 비선형해를 이용하여 제시된 모델의 경우, 각종 합성력들에 대한 요소 경계에서의 연속성이 기존의 모델의 합성력에 비해 개선됨을 제시하였다. 최종적으로 수렴한 비선형해에 대한 유효성을 보이기 위하여 기존 모델의 비선형 수렴해와 현재 모델의 비선형 수렴해를 비교하여 제시하였다. A mixed finite element model was developed using the classical plate theory to analyze the nonlinear bending of a plate. The appropriate weight functions for the constraints integrated over the domain were determined by the Lagrange multiplier method by using the principle of minimum virtual energy; which provides the constitutive relations between force-like variables and strains. All of detail terms of element wise coefficient matrices and associate tangent matrices to be used in the Newton iterative method are presented. Then, the linear solutions of the current model and those of the traditional displacement model under the SS (simple support) boundary conditions were compared with the existing analytical solution. The post-processed images of the nonlinear results of the force-like variables are presented to show the continuity of the solutions at the joint of the element boundaries. Finally, the converged nonlinear finite element solutions of the current model are compared with those of existing traditional displacement model.

기하학적 비선형 판재 해석을 위한 혼합형 FE Model 연구

김우람(Wooram Kim),최윤대(Youn Dae Choi) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5

A mixed finite element model was developed using the classical plate theory to analyze nonlinear bending of plate. The Lagrange multiplier method and the principal of minimum virtual energy were employed to find proper weight functions for the constraints which state the constitutive relations of force like variables and strains. All detail terms of element wise coefficient matrices and associate tangent matrices are presented to use the Newton iterative method. Then, linear solutions of the current model and traditional displacement model under the SS(simple support) boundary conditions were compared along with existing analytic solution. Post processed images of the nonlinear result of force like variables are presented to show the continuity of the solutions at the joint of the element boundaries. Finally, converged nonlinear finite element solutions of the current model are compared with those of existing traditional displacement model.Put Abstract text here.