가변형 소기포트의 적용

국제 사회는 사회적, 경제적으로 대두되고 있는 환경오염 문제를 해결하기 위해 관련 산업과 기관을 중심으로 사회 각 분야에서 분주히 움직이고 있다. 선박에서 발생하는 대기 오염 물질을 줄이기 위해 국제해사기구는 다양한 규제를 시행하였으며 질소산화물, 황산화물, 온실가스 배출규제가 대표적이다. 질소산화물 배출 규제를 만족하기 위해 배기가스 재순환 (Exhaust Gas Recirculation, EGR) 기술, 선택적촉매환원 (Selective Catalytic Reduction, SCR) 기술, 이중연료엔진, 연료 분사 시스템 개선, 밀러 사이클의 적용 등 여러 기술들이 선박의 엔진에 적용되고 있다. 최근 강화되고 있는 온실가스 배출 규제는 2050년까지 선박에서 발생하는 온실가스 총 배출량을 2008년 대비 50% 감축하기 위한 온실가스 배출량 감출 전략에 따라 기존 운항선에 대해 엔진 출력 제한이나 에너지절감장치의 설치를 해결책으로 제시하고 있다. 질소 산화물 저감 기술 중 하나로 알려진 밀러 사이클은 아트킨슨 사이클을 현실화한 것으로, 흡기 밸브의 타이밍을 변경하여 고팽창을 실현한다. 2행정 기관의 경우 별도의 흡입 밸브가 없고 고정된 소기포트를 통해 신선한 공기가 실린더 내부로 유입되기 때문에 배기밸브 닫힘 시기를 지연시켜 유효압축비는 줄이고 팽창비는 유지하여 고팽창을 실현한다. 하지만, 유효압축비의 감소는 평균 유효 압력의 감소를 야기하고 결국 실린더의 출력은 감소한다. 따라서 고과급 시스템이 함께 적용되어야 한다. 본 논문의 목적은 국제해사기구의 환경규제에 대응하고 기관의 성능을 개선시킬 수 있는 방안을 찾기 위함이다. 강화되는 환경 규제를 충족하기 위해 선박의 기관실은 다양한 기기들이 설치되고 있으며, 선박 기관사들의 업무는 가중되어가는 실정이다. 추가적인 설비의 설치 없이 고과급 시스템과 함께 기관의 디자인을 개선하여 얻을 수 있는 효과에 대해 알아보고자 하였다. 특히 2행정 기관에서 고팽창을 실현하고 열효율을 높이기 위해 기존의 연구를 통해 소개된 가변형 소기포트를 적용하여 소기포트의 높이를 낮추고, 배기밸브 열림 시기를 지연시켜 얻을 수 있는 효과에 대해 고찰하였다. 결과적으로 가변형 소기포트를 적용하여 밀러 효과를 극대화시키는 경우 연료 소비율 절감과 이산화탄소 발생량 저감효과를 얻을 수 있는 엔진 부하별 소기포트의 형상과 배기밸브 열림 시기가 있다는 결과를 도출하였다.1. 서 론 1 1.1 연구 배경 및 목적 1 1.2 연구 방법 5 1.3 연구 내용 6 2. 해양 환경 규제와 대응 기술 7 2.1 환경규제 7 2.1.1 질소산화물 배출규제 8 2.1.2 황산화물 배출규제 10 2.1.3 온실가스 배출규제 11 2.2 배기가스 배출물 저감기술 16 2.2.1 배기가스재순환 (Exhaust Gas Recirculation, EGR) 기술 18 2.2.2 선택적촉매환원 (Selective Catalytic Reduction, SCR) 기술 22 2.2.3 이중 연료 엔진 (Dual Fuel Engine) 26 3. 2행정 엔진의 고팽창 사이클 적용 34 3.1 개요 34 3.1.1 밀러 사이클과 2단 과급시스템 36 3.1.2 아트킨슨 사이클과 고팽창 효과 39 3.2 대상 엔진의 시뮬레이션 41 3.3 대상 엔진에의 가변형 소기포트 적용 53 4. 결 론 64 참고문헌 66Maste

Design of RCGA-Based Linear Active Disturbance Rejection Controller for Heading Control of an Oil Tanker

In the maritime industry, autopilot system, which control a ship's rudder angle exposed to various internal and external disturbances during navigation, are of significant importance for the advancement of Maritime Autonomous Surface Ships (MASS) grounded in digital technology and artificial intelligence. To enhance autopilot system, a Linear Active Disturbance Rejection Control (LADRC) design was proposed. Here, the rate of change in a ship's heading due to yaw movement was selected as a crucial factor, and a 3-degree-of-freedom nonlinear tanker model of a ship's motion equations, including the rudder, was used. Disturbances applied to the system and internal uncertainties were considered as total disturbances, and a controller design for more robust heading control was proposed by estimating these in real time. The gains of the proposed controller were tuned using the Real-Coded Genetic Algorithm (RCGA), minimizing the evaluation function using the Integral Absolute Error (IAE). Simulations were conducted considering the squat effect affecting navigation during ship operation, environmental disturbances, measurement noise, and uncertainties and errors in the model. Consequently, it was confirmed that the proposed controller effectively maintains and follows the set ship’s heading, even when considering modeling errors of the nonlinear model, uncertainties, noise from measurement sensors, and disturbance factors such as waves. Additionally, the economic aspect of the proposed controller was validated by considering the energy consumption through the evaluation index.제 1 장 서 론 1 1.1 연구 배경 및 동향 1 1.2 연구 내용 및 구성 4 제 2 장 선박의 조종 운동 모델링 6 2.1 좌표계 6 2.2 선박의 수학모델 10 2.2.1 3자유도 수평면 비선형 모델 11 2.2.2 대형유조선의 비선형 모델 14 2.2.3 Nomoto 선형 자동조타 모델 18 2.4 해상파도모델 21 제 3 장 파라미터 최적화를 위한 유전알고리즘 26 3.1 유전알고리즘 26 3.2 실수코딩 유전알고리즘 28 3.2.1 초기 집단의 생성 28 3.2.2 유전 연산자 29 3.2.3 적합도 평가 30 3.2.4 적합도의 스케일링 31 3.2.5 엘리트 전략 31 3.2.6 종료 조건 31 제 4 장 능동 외란 제거 제어 32 4.1 기존의 제어이론 32 4.1.1 PID 제어 33 4.1.2 모델기반 현대제어 34 4.2 비선형 능동 외란 제거 제어 36 4.2.1 과도상태 프로파일 생성기 37 4.2.2 확장된 상태 관측기 39 4.2.3 비선형 상태 오차 피드백 제어 법칙 40 4.3 선형 능동 외란 제거 제어 41 4.3.1 상태 공간 모델 41 4.4.2 확장된 선형상태관측기 42 4.4.3 선형 상태 오차 피드백 제어 법칙 43 제 5 장 RCGA기반 선형 능동 외란 제거 제어기 설계 46 5.1 선수각 제어를 위한 선형 능동 외란 제거 제어기 47 5.1.1 과도상태 프로파일 48 5.1.2 상태 공간 모델 49 5.1.3 확장된 선형상태관측기 51 5.1.4 제어 법칙 52 5.2 RCGA를 이용한 선형 능동 외란 제거 제어기 이득 동조 54 5.3 성능 비교를 위한 PD 제어기 56 5.4 제어기 성능 평가 57 5.4.1 과도응답 평가지수 57 5.4.2 추진에너지 손실량 평가지수 57 제 6 장 시뮬레이션 및 검토 59 6.1 성능 비교를 위한 PD 제어기 이득 탐색 59 6.2 선형 능동 외란 제거 제어 제어기 이득 탐색 62 6.3 시뮬레이션 조건 64 6.4 수심에 따른 선수각의 제어 응답 64 6.4.1 심해역에서의 선수각 변경에 대한 제어 응답 64 6.4.2 천해역에서의 선수각 변경에 대한 제어 응답 68 6.5 파도 외란에 대한 선수각의 제어 응답 72 6.5.1 선수각 유지에 대한 제어 응답 72 6.5.2 선수각 변경에 대한 제어 응답 76 6.6 측정잡음에 대한 선수각의 제어 응답 79 6.6.1 선수각 유지에 대한 제어 응답 79 6.6.2 선수각 변경에 대한 제어 응답 82 6.7 운항조건 및 불확실성에 대한 선수각의 제어 응답 85 6.7.1 운항조건 및 유체력 미계수 변경 85 6.7.2 선수각 변경에 대한 제어 응답 86 6.8 파도 외란, 측정잡음, 불확실성에 대한 선수각의 제어 응답 89 6.8.1 선수각 유지에 대한 제어 응답 89 6.8.2 선수각 변경에 대한 제어 응답 92 제 7 장 결 론 95 참고문헌 97Docto

- VAR 모형을 중심으로 -

인구는 경제 활동의 주체이다. 한 나라의 인구변화에는 총인구수, 인구연령구조, 고르지 못한 지역별 인구분포 등이 포함되는데 국가의 경제와 사회 발전에 중요한 작용을 한다. 인구 고령화는 현재 세계적인 문제로, 세계는 2005년부터 이미 고령화 사회에 진입했다. UN이 발표한‘2022년 세계 인구 전망'보고서는 세계 인구가 80억 명을 초과할 것으로 예측했고, 또한 전 세계 65세 이상 인구의 비율이 2022년 10%에서 2050년에는 16%로 상승할 것으로 예측했다. 인구 고령화는 비록 인구 현상이지만 경제에 미치는 영향은 막대하며 소비, 저축, 노동력, 과학기술발전 등 여러 방면에서 영향을 끼치고 있다. 본 논문은 같은 동아시아 국가인 중국과 한국을 연구 대상으로 선택하였다. 한국과 중국은 모두 2000년에 고령화사회에 진입했고 비록 양국의 고령화 기간이 유럽과 미국의 고령화 기간만큼 길지는 않지만, 노화 과정이 빠르고 정도가 깊다는 특징이 뚜렷하다. 한국은 세계에서 고령화 속도가 가장 빠른 국가이고, 중국은 세계에서 고령 인구가 가장 많은 국가다. 두 나라는 지리적 위치도 가깝고 문화 배경도 비슷하다. 중국은 여전히 개발도상국의 위치에 있지만 고령화 속도가 상대적으로 빠르다. 중국은 다양한 고령화 대응 정책시스템을 비교적 일찍 구축한 한국의 고령화 문제 해결 노력 경험을 참고할 수 있다. 본 논문은 먼저 한·중 양국의 인구 고령화의 배경에 대해 정리하여 연구를 진행하였으며, 또한 국내외 고령화에 관한 연구들을 요약하였다. 이어 VAR 모형을 통해 인구 고령화가 한·중 양국의 경제성장에 미치는 영향을 분석하였다. 마지막으로 인구구조, 노후 보장, 실버산업 세 가지 측면에서 중국의 고령화 정책을 정리하였다. 전체적으로 한국은 고령화의 역사가 비교적 일찍 시작되었고 중국보다 다양한 양로정책의 시행에서 좋은 효과를 거두고 있기 때문에, 동시에 한국이 채택한 고령화의 경제 정책도 중국이 참고할 수 있을 것이다. 한국의 경험을 참고하여 중국의 고령화 대응 정책을 발전하는 과정에서 직면한 많은 문제를 해결할 수 있는 방법을 찾아냄으로써 중국의 노후보장체계를 보완하는 목적을 달성할 수 있을 것이다.제 1 장 서 론 1 제1절 연구 배경 및 목적 1 제2절 연구 방법과 구성 2 제3절 선행 연구 2 제 2 장 한·중 인구 고령화 현황 및 비교 6 제1절 한·중 인구 현황 및 비교 6 2.1.1. 한국 고령화 현황 6 2.1.2. 중국 고령화 현황 12 제2절 한·중 인구 고령화의 원인 및 비교 18 2.2.1. 평균 수명（Life expectancy）의 연장 19 2.2.2. 낮은 출생률과 사망률 20 제 3 장 인구 고령화가 한·중 경제에 미치는 영향 26 제1절 실증 분석 및 변수 선정 26 제2절 고령화가 중국 경제 성장에 미치는 계량 분석 28 3.2.1 단위근 검정(Unit root test) 28 3.2.2 아카이케 정보 기준(Akaike information criterion) 29 3.2.3 단위원 검정(Unit circle test) 29 3.2.4 벡터자기회귀 (Vector Autoregression) 결과 30 3.2.5 충격반응 함수(Impulse response function: IRF) 31 3.2.6 분산분석(analysis of variance, ANOVA) 35 3.2.7 그레인저 인과관계 검정(Granger Causality Test) 37 제3절 고령화가 한국 경제에 미치는 영향 38 3.3.1 단위근 검정(Unit root test) 38 3.3.2 아카이케 정보 기준(Akaike information criterion) 39 3.3.3 단위원 검정(Unit circle test) 39 3.3.4 벡터자기회귀 (Vector Autoregression) 결과 40 3.3.5 충격반응 함수(Impulse response function: IRF) 41 3.3.6 분산분석(analysis of variance, ANOVA) 45 3.3.7 그레인저 인과관계 검정(Granger Causality Test) 46 제4절 한·중 계량 분석결과 비교 47 제 4 장 중국 인구 고령화에 대한 정책 49 제1절 중국 인구구조에 대한 정책 49 제2절 중국 노후보장에 대한 정책 51 제3절 중국 실버산업에 관한 정책 53 제4절 한국의 고령화 정책이 중국에 주는 시사점 54 제 5 장 결론 57 참고 문헌 59 국내자료 59 국외자료 61Maste

A Study on the Development of the Mathematical Model Considering the Large Angle Motion of Submarine

본 논문은 잠수함의 대각도의 운동을 고려하는 수학모델을 개발하기 위한 연구이 다. 전산유체역학(CFD)를 이용하여 수직 사항시험 및 수평 사항시험을 각각 진행하 였다. CFD의 결과를 바탕으로 잠수함의 조종운동을 예측하기 위한 모델인 Gertler and Hagen 모델과 Karasuno가 제안한 선박의 조종운동모델을 잠수함에 적용하여 각 각의 결과를 도출하여 비교를 진행하였다. 비교에는 CFD결과 중 0°부터 30°, 60°, 90°까지의 결과로 유체력 미계수를 도출하였으며, 이 유체력을 이용한 3가지 케이스 를 이용하여 taylor 전개와 Karasuno모델을 CFD의 결과를 기준으로 상대차이를 나 타내었다.1. 서 론 1 1.1 연구 배경 1 2. Numerical Method 3 2.1 잠수체의 조종운동방정식의 정립 3 3. Karasuno model 11 3.1 Karasuno model & element 11 3.2 Karasuno 성분분리와 분석방법 17 4. CFD 19 4.1 Geometry 19 4.2 격자 구성 21 4.3 계산 구성 22 5. CFD 결과 및 비교 23 5.1 CFD 수행 결과 23 5.1 CFD 전체 결과 33 6. 비교 분석 34 6.1 분석 방법 37 6.2 30°, 60°, 90° 비교 37 7. 결론 41 참고문헌 42Maste

A Study on the Effect of Asset Transaction on Money Demand

Since the 1990’s, with the progress of globalization, financial regulations have been eased, and with the development of ICT it has quickly been combined with a financial industry. In the process, the various types of financial products with different characteristics from existing financial products emerged, and the financial policies of the governments based on stable determinants which lay foundation on the existing money demand theory, could not effectively control liquidity and credit size. Therefore, the researches were activated to establish a new money demand function by finding the determinants of stable money demand. Due to changes in the financial environment, this paper established two types of extended money demand functions. one is the asset effect estimation model which adds asset effect factors (stock prices, real estate prices, and exchange rates) to the money demand function including real income and interest rates, which are the basic factors. The other one is the uncertainty effect estimation model which adds the uncertainty effect factors (stock prices volatility and exchange rates volatility) to the basic money demand function. To confirm whether a stable relationship between these determinants and long-term and short-term demand for money is established, It was divided into the period of the Korean foreign exchange crisis (1991-2006) and the period of the international financial crisis (2007-2021), and the empirical analysis was performed using GLS method including the entire period (1991-2021), respectively. The estimation results of the asset effect estimation model and the uncertainty effect estimation model are summarized as follows. First, regardless of the monetary indicators M1, M2 and Lf in the estimation results for the entire analysis period, in most of the estimatin results by the asset effect estimation and uncertainty effect estimation models, real income had a statistically significant effect on the long and short-term money demand in the positive (+) direction and the interest rate in the negative (-) direction, as predicted by the liquidity preference theory for real income and interest rate, which are basic factors. Second, comparing the period of the Korean financial crisis and the period of the international financial crisis, the asset effect estimation model and the uncertainty effect estimation model showed greater influence on real income and interest rates during the Korean financial crisis than during the international financial crisis. However, during the international financial crisis, interest rates have some influence on short-term money demand, but they do not affect long-term money demand, showing an unstable relationship between interest rates and money demand. Third, as a result of estimation for the entire analysis period in the asset effect estimation model, stock prices had a negative (-) effect on long-term and short-term currency demand, resulting in a greater substitution effect. In general, it was found that its influence was greater during the international financial crisis. Real estate prices were found to have a greater income effect as they had a positive (+) effect on long-term and short-term money demand. In general, it can be seen that its influence increased during the international financial crisis. The exchange rate had a positive (+) effect on mid- and long-term money demand, indicating that the income effect was greater. During the Korean financial crisis, the income effect is greater in the positive (+) direction, and during the international financial crisis, the substitution effect is greater in the negative (-) direction, indicating that the fluctuation is quite large. Fourth, as a result of estimation for the entire analysis period in the uncertainty effect model, real estate prices have a positive (+) effect on all long-term and short-term money demand, resulting in a greater income effect. However, it had a greater influence on short-term money demand than long-term. It was found that real estate prices affected short-term money demand in the positive (+) direction during the Korean foreign exchange crisis, and short- and medium-term currency demand during the international financial crisis. Fifth, as a result of estimation for the entire analysis period in the uncertainty effect model, stock price volatility was found to have a negative (-) effect on mid- and long-term money demand. During the international financial crisis, it was found that it had a negative (-) effect on mid- and long-term money demand. Sixth, as a result of estimating exchange rate volatility for the entire analysis period in the uncertainty effect model, it did not have a statistically significant effect on long-term and short-term money demand. As a result of empirical analysis, Korea's long-term and short-term demand for money in 1990 is greatly affected by asset effects such as stock prices, real estate prices, and exchange rates as well as real income and interest rates, which are basic factors. On the other hand, stock price volatility affects the uncertainty effect, but it was not so big. Therefore, when implementing government policies, it is suggested that policies including asset price variables such as stock prices, real estate prices and exchange rates, and uncertainty factors such as stock price volatility should be devised, not just based on real income and interest rates.|1990년대 이후 세계화 진전에 따라 금융규제가 완화되고 정보통신기술이 발달하면서 빠르게 금융 산업과 결합되었다. 이 과정에서 기존 금융상품과 특성이 다른 다양한 형태의 금융상품들이 등장하면서 기존 화폐수요이론에 근거를 둔 안정적 결정요인에 입각한 정부의 금융정책은 유동성과 신용규모를 효과적으로 통제할 수 없었다. 따라서 안정적인 화폐수요의 결정요인을 찾아 새로운 화폐수요함수를 구축하려는 연구가 활성화되었다. 본 논문은 금융환경변화로 인해 기본요인인 실질소득과 이자율을 포함한 화폐수요함수에 자산효과 요인(주가, 부동산가격, 환율)를 추가한 추정모형(자산효과 추정모형)과 불확실성효과 요인(주가변동성, 환율변동성)을 추가한 추정모형(불확실성효과 추정모형) 등 2가지 형태의 확장 화폐수요함수를 설정하였다. 이들 결정요인과 장·단기 화폐수요 간의 안정적 관계 성립여부를 확인하기 위해 한국외환위기 기간(1993-2006)과 국제금융위기 기간(2007-2021)으로 나누고, 또한 전 기간(1993-2021)에 대해 일반최소자승추정법을 사용하여 실증 분석하였다. 자산효과 추정모형과 불확실성효과 추정모형의 추정결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 전 분석기간을 대상으로 한 추정결과에서 통화지표 M1, M2, Lf와 관계없이 자산효과 추정모형과 불확실성효과 추정모형 대부분에서 기본요인인 실질소득과 이자율은 유동성선호설이 예측한 대로 실질소득은 양(+)의 방향으로, 이자율은 음(-)의 방향으로 통계적으로 유의미하게 영향을 미쳤다. 둘째, 한국외환위기 시기에 자산효과 추정모형과 불확실성효과 추정모형에서 한국외환위기 시기에 실질소득과 이자율의 영향력이 장·단기 화폐수요에 더 크게 나타났다. 그러나 이자율의 단기 화폐수요에 대한 영향력은 어느 정도 존재하나 장기 화폐수요에 대한 영향은 없었다. 셋째, 자산효과 추정모형에서 전 분석기간을 대상으로 한 추정결과 주가는 장·단기 화폐수요에 음(-)의 방향으로 영향을 미쳐 대체효과가 더 큰 것으로 나타났다. 대체적으로 국제금융위기 시기에 그 영향력이 더 큰 것으로 나타났다. 부동산가격은 장·단기 화폐수요에 양(+)의 방향으로 영향을 미쳐 소득효과가 더 큰 것으로 나타났다. 대체로 국제금융위기 시기에 그 영향력이 더 커진 것을 알 수 있다. 환율은 중·장기 화폐수요에 대해 양(+)의 방향으로 영향을 미쳐 소득효과가 더 큰 것으로 나타났다. 한국외환위기 시기에는 소득효과가 더 커서 양(+)의 방향으로, 국제금융위기 시기에는 대체효과가 음(-)의 방향으로 영향을 미쳐 그 변동 폭이 상당히 큰 것을 알 수 있다. 넷째, 불확실성 효과모형에서 전 분석기간을 대상으로 한 추정결과 부동산가격은 모든 장·단기 화폐수요에 양(+)의 방향으로 영향을 미쳐 소득효과가 더 큰 것으로 나타났다. 그러나 장기보다는 단기 화폐수요에 대한 영향력이 더 컸다. 한국외환위기 시기에 부동산가격은 단기 화폐수요에 양(+)의 방향으로 영향을, 국제금융위기 시기에는 중·단기 화폐수요에 영향을 미친 것으로 나타났다. 다섯째, 불확실성효과 모형에서 전 분석기간을 대상으로 한 추정결과 주가변동성은 중·장기 화폐수요에 대해 음(-)의 방향으로 영향을 미친 것으로 나타났다. 국제금융위기 시기에도 중·장기 화폐수요에 대해 음(-)의 방향으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 여섯째, 불확실성효과 모형에서 전 분석기간 대상으로 한 환율변동성을 추정결과 장·단기 화폐수요에 통계적으로 유의미한 영향을 미치지 못했다. 실증분석 결과 1990년대 한국의 장·단기 화폐수요는 기본요인인 실질소득과 이자율뿐만 아니라 주가, 부동산가격과 환율 등 자산효과에 크게 장기 안정적인 영향을 받고 있다. 반면 불확실성효과로 주가변동성이 영향을 미치지만 그렇게 크지 않았다. 따라서 정부정책을 실시할 때 기존의 기본요인인 실질소득과 이자율에만 기반을 두지 않고 주가, 부동산가격과 환율 등 자산가격변수와 주가변동성 등 불확실성 요인을 포함한 정책을 입안해야한다는 시사점을 얻는다.제 1 장 서 론 1 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1 제 2 절 연구의 방법과 범위 3 2. 1 연구방법 3 2. 2 연구범위 4 제 3 절 연구의 구성 5 제 2 장 화폐수요 이론적 배경 8 제 1 절 이론적 배경 8 1. 1 현금잔고수량설 8 1. 2 유동성선호설 10 1. 3 자산선택이론 12 1. 4 신화폐수량설 15 1. 5 화폐수요 확장이론 17 제 2 절 선행연구 21 제 3 장 통화지표와 통화량 현황 30 제 1 절 통화지표와 화폐수요 30 제 2 절 통화지표 구성요소 32 제 3 절 통화량 현황 35 제 4 장 실증분석 방법론 40 제 1 절 추정모형 설정 40 제 2 절 통계자료 42 2. 1 통화지표 42 2. 2 실질GDP 43 2. 3 명목이자율 43 2. 4 주가지수와 주가지수 변동률 44 2. 5 부동산가격지수 45 2. 6 환율과 환율변동률 45 2. 7 GDP 디플레이터 46 제 3 절 변수 관련 설명 47 3. 1 종속변수 47 3. 2 독립변수 47 제 4 절 통계분석 방법 48 4. 1 단위근 검정 48 4. 2 공적분 검정 50 4. 3 장기균형식 추정방법 51 제 5 장 추정결과 및 해석 52 제 1 절 추정결과 52 1. 1 단위근 검정 결과 52 1. 2 공적분 검정 결과 54 1. 3 장기균형식 추정 결과 및 해석 62 제 6 장 결 론 78 참고문헌 82 국문초록 87Docto

Time Series and Cross-Sectional Analysis of the Congestion in Busan North Port

본 연구는 부산북항의 체선현상에 대해서 분석하는 것을 목적으로 한다. 체선은 선박의 기항시간을 증가시키며 또한, 이와 연계되어 발생하는 체화시간은 항만의 운영 효율성에 중대한 영향을 미친다. 이에 따라, 본 연구는 부산북항 체선현상의 시계열 및 횡단면 분석을 위해서 연도별, 월별, 선종별, 선박크기별 체선시간을 분석하였다. 분석을 위해서 2012년부터 2021년 기간동안 선박의 최초 입항신고로부터 선박이 실제 선석에 접안한 시간의 평균과 표준편차를 구하여 회귀분석을 실시하였다. 분석 결과, 부산북항의 체선은 특정월에 집중되는 계절성을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 체선시간은 선박크기가와 양(+)의 관계를 보였으며, 주변국 상황 또는 천재지변과 같은 외부적인 요인에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났다.|The purpose of this study is to analyze the congestion in Busan North Port. Congestion leads to increase in a ship’s turnaround time at a calling port, which has an significant impact on efficiency of port operation. In this regard, this study performs the time-series and cross-sectional analysis of congestion in Busan North Port according to year, month, ship type and ship size. To this end, the dataset for the berthing times of ships that have called at Busan North Port for the period between 2012 and 2021 was collected. The results demonstrate that congestion in Busan North Port shows seasonal variations, as well as that a ship’s turnaround time is positively associated with ship size. Moreover, it is also shown that some external shocks from neighboring countries or force majeures affect congestion in Busan North Port. The findings in this study can be utilized in establishing short- and medium-term port operation strategies.제 1 장 서론 1 제1절 연구의 배경 및 목적 1 제2절 연구의 방법 및 구성 6 제 2 장 선행연구분석 7 제1절 부산항의 체선 현황 7 제2절 체선의 원인과 문제점 10 제3절 체선의 사회적 및 경제적 비용 12 제 3 장 연구모형 15 제1절 자료의 수집 및 특성 15 제2절 연구모형 24 제 4 장 실증분석 25 제1절 연도별 분석 25 제2절 계절성 분석 26 제3절 선종별 분석 27 제4절 선박크기별 분석 29 제 5 장 결론 30 제1절 연구 요약 및 의의 30 제2절 연구의 한계 및 향후 연구과제 32Maste

Soil liquefaction and post-liquefaction behavior of ground and its affecting factors

Soil liquefaction refers to a phenomenon wherein a saturated soil loses strength in response to a dynamic load, usually earthquake shaking causing to increase in pore water pressure. Increase in pore water pressures is the result of rapid loading situation during seismic events where there is not enough time for dissipation of excess pore water pressures through natural drainage. This phenomenon and subsequent ground settlements which causes large deformation of soil layers, may seriously damage the structures. Since Niigata and Alaska earthquakes in 1964, more researches focused on the basic mechanism and various aspects of liquefaction and associated problems. The present study attempts to investigate the soil liquefaction and subsequent ground deformations that may seriously damage the structures. The primary factors affecting the soil liquefaction will be discussed in order to quantify their effect on the liquefaction and post-liquefaction behaviour of the ground. There are various factors affecting the soil liquefaction. Among them, the packing density and void ratio can be mentioned, that are key mechanical characteristics of soil in geotechnical engineering. Previous experimental studies on sand-silt mixtures have shown that silty fines significantly affect the soil fabric and resulting mechanical behavior. Some bilinear models have been proposed to capture minimum and maximum void ratios. In Chapter 2, previously-reported data from 37 soil mixtures with 338 individual specimens for which the minimum void ratios are available were studied. The results helped form the basis to develop a nonlinear model capable of estimating the shape of the minimum void ratio curve of the sand-silt mixtures. The equations of minimum void ratios were derived for soil mixtures in coarse and fine grain dominant regions. The results show that the predicted values of minimum void ratios by quadratic polynomial equations agree well with the measured data; the root mean square error (RMSE) is 0.03. The proposed model only requires one data from the experimental test to predict the minimum void ratio for any soil mixture with various fine contents. There are some mathematical models that predict the limit void ratios, however, the results obtained through these models have shown some discrepancies with the experimentally measured limit void ratios; in particular, the model predictions were inaccurate around the threshold fines content in case the limit void ratio is minimum. Previous studies revealed that in a sand-silt mixture, the parameters affecting the maximum void ratio are almost same as those of the minimum void ratio. To overcome this issue, Chapter 3 extends the mathematical model for estimating minimum void ratios of soil mixtures to predict the maximum void ratios of soil mixtures as a function of fines content. The extended model is verified by data from 37 soil mixtures with various soil samples. The predictions fitted well with the experimental results, whether there were small or big reductions in the maximum void ratios and with various fines content for both coarse- and fine-dominant regions with the root mean square error equal to 0.043. Moreover, 44 tests were conducted on 22 different mixed graded soil samples from the Nakdong River soil in Busan to obtain the minimum and maximum void ratios of soil mixtures at different fines content. The predictions of the test results for the minimum and maximum void ratios via the model confirmed the applicability of the proposed nonlinear model. In Chapter 4, a SPT-N based investigation is carried out to assess the susceptibility of liquefaction in Eco-Delta city, located in the southwestern part of Busan city in South Korea. Data from 229 sites are analyzed for the earthquake of 7.5 magnitude with a peak horizontal acceleration of 0.2g to carry out the liquefaction potential index (LPI) through two deterministic methods which have different factors of safety (FS). The liquefaction probability is investigated by the deterministic and reliability methods and the liquefaction hazard maps are generated. To observe the effect of fines content and plasticity index on the liquefaction susceptibility, three different cases are considered. It is found that among the four approaches used, Overseas Coastal Area Development Institute of Japan (OCDI) method showed more sensitivity to changes of fines content and plasticity index. The Eco-Delta city is found to be highly vulnerable to liquefaction having 91% of sites with LPI values greater than 15. A solidification (compaction) process always occurs after liquefaction due to the dissipation of excess pore water pressure and causes permanent settlement in the ground. In Chapter 5, data from Nakdong River soil in Busan, South Korea is used to simulate 53-m-deep free-field ground with a 10-m-deep layer of liquefiable sandy soil. A sensitivity analysis was performed by subjecting three different soil densities to four different sinusoidal motions with different amplitudes and frequencies to investigate the differences in the outcome. The excess pore water pressures at various depths and settlements were estimated in 12 analysis cases. Compared to the initial settlement due to liquefaction, significantly greater settlement due to the dissipation of the excess pore water pressure and solidification was found (78% of the final settlement in the weakest motion case), which should be considered in liquefaction analysis. By regression analysis of the results, an exponential function of normalized depth is proposed to accurately estimate the final settlement after dissipation of excess pore water pressure based on the motion properties at any particular depth.Abstract xix Preface xxiii CHAPTER 1. Introduction 1 1.1. Overview and previous researches 1 1.2. Objectives 2 1.3. Novelty of research 3 1.4. Dissertation organization 4 CHAPTER 2. Nonlinear estimation model of minimum void ratio for sand-silt mixtures 7 2.1. Introduction 7 2.2. Concept of the new nonlinear model 10 2.3. Soil database 14 2.4. Evaluation of the new model 18 2.5. Results and discussion 24 2.6. Summary 40 CHAPTER 3. Study of the maximum void ratio with effect of fines content for soil mixtures 42 3.1. Introduction 42 3.2. Model for minimum void ratio of sand-silt mixtures 43 3.3. Concept of the extended model to maximum void ratio 45 3.4. Maximum void ratio for coarse-dominant region 46 3.5. Maximum void ratio for fine-dominant region 47 3.6. Collected data 48 3.7. Applicability of the model to the collected data 52 3.8. Applicability of the model to the Nakdong River soil 72 3.9. Soil tested 73 3.10. Procedures for minimum and maximum density testing 75 3.11. Experiment result and discussion 76 3.11.1. Minimum void ratio tests 76 3.11.2. Maximum void ratio tests 80 3.12. Summary 83 CHAPTER 4. Effect of fines content on the liquefaction of Eco-Delta city (Busan) using different approaches 85 4.1. Introduction 85 4.2. Investigation of study area 87 4.2.1. Geological and tectonic 87 4.2.2. Seismotectonics 88 4.3. Study area 90 4.4. Deterministic evaluation of liquefaction probability 94 4.5. Seed and Idriss approach 94 4.6. DSHB approach 100 4.7. OCDI approach 110 4.8. Reliability evaluation of liquefaction probability 115 4.9. Results and liquefaction hazard maps 120 4.10. Summary 132 CHAPTER 5. Earthquake-induced settlement of sand due to dissipation of excess pore water pressure 134 5.1. Introduction 134 5.2. Outline of model 136 5.3. Analysis cases 137 5.4. Results and discussion 141 5.5. Estimation of post-liquefaction settlement 165 5.6. Summary 167 CHAPTER 6. Conclusions and recommendations 169 6.1. Summary and conclusions 169 6.2. Limitations and recommendations 173 References 175 APPENDIX A. Detailed analysis result for settlement for 12 cases 187 APPENDIX B. Detailed analysis result for generation of excess pore water pressure for 12 cases 193 APPENDIX C. Detailed analysis result for dissipation of excess pore water pressure for 12 cases 199Docto

Field Observation and Multi-layer Modelling for Prediction of Current Field in the Coast with Submerged Structures

In this study, we observe morphological changes of the coast with submerged breakwaters during the typhoon period and analyze the flow characteristics using the SWASH model. The study area is Bongpo Beach, located in Goseong, Gangwon-do, where three submerged breakwaters were completed through a coastal improvement project due to serious erosion problems, and the coast is affected by waves from the open sea. As a result of analyzing the changes before and after the typhoon period to identify places particularly vulnerable to erosion after the structures were installed, it is expected that the 2-cell circulation pattern is dominant for coastal flows. To predict the flow mechanism that caused these results, the wave data of the period is input as the offshore boundary condition, and the simulation is performed by dividing the layers in the vertical direction. As a result of simulating a total of 10 cases, the factor determining the overall pattern is the wave direction, and it is reproduced similarly to the observation results at the layer closest to the surface and bottom. Wave conditions are broadly classified into two types: shore normal wave incidence (ENE series) and oblique wave incidence (ESE series). We think that the difference in flow speed caused by the ESE series wave had a big effect on the area near Cheonjin Port where erosion was strong (more than 1.5 m) and that the ENE series wave dominated the rest of the area. These results are underestimated when the depth-averaged mode is applied. This suggests that multi-layered simulation is necessary to simulate complex coastal flows. Also, we think it will be used as a basis for figuring out how to deal with areas along the coast with submerged structures where erosion happens a lot because of the waves.1. Introduction 1 2. Research area and observation data 4 2.1 Research area 4 2.2 Wave data 6 2.3 Bathymetric data before and after storm waves 9 2.4 Current patterns in the submerged breakwater hinterland 13 3. Non-hydrostatic modelling 15 3.1 SWASH (Simulating WAves till SHore) 15 3.1.1 Dep-averaged flow 16 3.1.2 Multi-layered flow 19 3.2 Numerical set-up 22 4. Result and validation 26 4.1 Significant wave height result 33 4.2 Result of flow simulation by shore normal wave incidence (ENE series) 35 4.3 Result of flow simulation by oblique wave incidence (ESE series) 38 4.4 Comparison of multi-layered and dep-averaged mode 41 5. Conclusion 43 References 45Maste

A Study on Density Analysis based on Marine Spatial Big Data for Establishment of Maritime Traffic Route

최근 해상교통은 수출입 물동량의 증가, 선박의 대형화, 자율운항선박의 출현 등으로 새롭고 다양한 교통환경에 직면해 있다. 선박의 광범위한 활동과 해양관광 및 해상풍력발전단지 개발 등으로 해양이용에 대한 수요가 증가함에 따라 연안을 항해하는 선박의 해상교통안전 확보의 중요성이 대두되고 있다. 한편, 정부 국정과제로‘해상교통망 구축’이 선정되어 전국 연안에 유형별 해상교통로를 지정하여 관리하고자 추진 중이다. 해상교통망은 선박의 운항상 안전을 확보하고 원활한 운항흐름을 위하여 해양수산부장관이 영해 및 내수에 설정하는 각종 항로, 각종 수역 등의 해양공간과 이에 설치되는 해양교통시설의 결합체를 의미한다. 연안에 형성된 관습적 통항로를 해상교통로로 지정하고 보전하여 선박교통환경 변화에 대비하고 해상에서 선박의 안전한 통항흐름이 이루어질 수 있도록 하기 위한 목적이다. 해상 및 항만에서의 해상교통 위험요소를 조사하고 안정성을 평가하는 해상교통평가를 통해 식별한 항행안전 저해요소를 해소하고 선박통항이 잦은 해역을 해상교통로로 지정하고 관리하는 것이 주요 내용이다. 본 연구는 우리나라 연안해역을 대상으로 수심과 선박 항적 데이터를 이용하여 해양 공간분석을 수행하였다. 먼저, 저수심 및 제한수역이 빈번한 연안해역에서 선박의 정밀한 가항수역 계산과 확보를 위해 기존 ENC에서 제공하는 표준등심선 이외에 1m 단위의 고밀도 등심선을 생성하고자 수심 데이터를 기반으로 공간분석을 수행하였다. 개별 포인트마다 수심과 위치 정보를 포함하고 있는 수심데이터를 이용하여 TIN(Triangulated Irregular Network) 보간 알고리즘을 적용하여 서로 중첩되지 않은 삼각형 면을 구성한 고도표면을 생성하였다. 이를 래스터 구조인 DEM(Digital Elevation Model)으로 변환하고 선형 보간을 통해 최종적으로 1m 간격의 등심선을 생성하였다. 또한, 연안해역 내 관습적인 선박 통항흐름을 파악하기 위해 공간분석을 수행하였다. 선박자동식별시스템(Automatic Identification System, AIS) 데이터인 해상교통 빅데이터를 이용하여 밀집도 분석을 수행하였다. 우리나라 전 연안해역을 대상으로 공간적 분석범위를 정의하고 1km × 1km 크기의 그리드 셀을 생성하였다. 분석에 사용할 AIS 데이터를 추출하고 전처리 과정을 거쳐 계절별 1개월 기간의 주요 선종을 대상으로 그리드 셀 내 선박의 점유시간을 계산하는 밀집도 분석을 수행하였다. 위치정보인 공간적 개념에 선박 항해시간이라는 시간적 개념을 추가하여 새로운 시공간 밀집도 분석방법을 구현하였다. 결과값의 로그스케일 적용을 통해 정규성을 높이고 스트레치 시각화 방법을 적용하여 통계적으로 지도화하였다. 그 결과, 외해통항로, 연안통항로, 내해통항로, 접속항로 등 유형별 다양한 형태의 통항로를 식별할 수 있었다. 또한, 상대적으로 밀집도가 높은 영역을 식별하고자 스트레치 색상 램프의 비율을 줄여가면서 표출하였다. 그 결과, 평균으로부터 양측으로 표준편차 1개 범위 내를 연장하고 색상 표출을 전체 램프의 25%만을 나타내었을 때 우리나라 연안을 순환하는 형태의 주요 통항로를 식별할 수 있었다. 마지막으로, 일정 기준 이상의 밀집도 값을 가진 영역을 추출하여 최소한으로 보존해야 할 관습 통항로를 제시하였다.제1장 서론 1 1.1 연구 배경 및 목적 1 1.2 연구 내용 4 제2장 등심선 생성 알고리즘 5 2.1 ENC 등심선 및 ECDIS 안전기능 개요 5 2.2 수치해도 데이터 10 2.3 등심선 생성 알고리즘 모델링 15 2.3.1 보간 알고리즘 18 2.3.2 TIN 표면의 DEM 변환 20 2.3.3 고밀도 등심선 생성 21 2.3.4 라인 스무싱 알고리즘 22 2.4 실해역 분석결과 23 제3장 GIS 기반 해상교통 밀집도 분석 28 3.1 지리정보시스템(GIS) 28 3.2 선박자동식별시스템(AIS) 데이터 32 3.3 밀집도 분석 방법 33 3.3.1 point density 35 3.3.2 transit counts 37 3.3.3 line density 38 3.3.4 spatial-temporal density 40 3.4 정량 데이터 시각화 방법 42 3.4.1 내추럴 브레이크(Jenks) 44 3.4.2 등도수(Quantile) 44 3.4.3 등간격(Equan-interval) 44 3.4.4 지오메트리 간격(Geometry interval) 45 3.4.5 스트레치(Stretch) 45 3.5 밀집도 분석 및 시각화 방법 비교 46 3.5.1 밀집도 분석 방법 비교 49 3.5.2 시각화 방법 비교 52 제4장 해상교통로 추출 56 4.1 연안해역 밀집도 분석 모델링 56 4.1.1 밀집도 분석 절차 57 4.1.2 분석 해역 모델링 59 4.1.3 AIS 데이터 모델링 60 4.2 연안해역 밀집도 분석 결과 62 4.2.1 선박 항적도 생성 결과 62 4.2.2 밀집도 결과 기술통계분석 63 4.2.3 로그스케일 적용 65 4.2.4 density map 생성 67 4.3 연안해역 해상교통로 추출 73 4.3.1 속성값 기반의 래스터 추출 73 4.3.2 래스터 데이터의 폴리곤 변환 75 4.3.3 폴리곤 집계 76 4.3.4 폴리곤 스무싱 78 4.4 해상교통로 통항안전성 검증 80 제5장 결론 83Maste

인공신경망을 활용한 원자로냉각시스템의 지능형 금속 이물질 탐지기술

금속파편감시계통(LPMS: Loose Part Monitoring System, 이하 LPMS)은 Hertz의 금속 충격이론을 바탕으로, 원자로 냉각재 계통 내부에 존재하는 금속 파편물이 내부면에 부딪힐 때 발생되는 충격파를 가속도계로 조기 탐지하여, 핵연료 파손 확대 및 관련 구조물 손상, 제어봉 구동장애, 증기발생기 튜브 누설등의 사고를 미연에 방지할 목적으로 설치된 감시설비로서 원자로 계통의 신뢰성 확보에 중요한 설비이다. 원자로 및 증기발생기 내에서 이물질이 존재할 경우, 기 설정된 크기 이상의 금속 파편 충격파를 검출하며, 경보 설정치를 초과하면 경보를 발생시키게 된다. 국내 원전에서는 LPMS 이벤트 및 경보 신호 사례가 많이 보고되고 있으며, LPMS 신호분석을 통해 금속파편의 충격 위치 및 질량을 추정하여 적절한 조치를 취하는 것이 매우 중요하다. 여기서, 금속 이물질(Loose part)은 원자로의 원장 장비의 기계적 손상이나 피로, 부식 등으로 인해 기기에서 이탈되어 발생하거나 내부 핵연료 재장전 또는 정비 시에 계통 외부로부터 유입된 공구류나 물질을 의미한다. 현재까지 원전의 원자로 냉각재계통에서 사용되는 금속 이물질 진단 시스템은 금속 이물질의 존재 여부를 추정하고 이상 발생 시 경보를 발생시키는 방식으로 구현되었다. 따라서 발전소 기동 또는 정지시 발생하는 열충격에 의해 빈번하는 오경보(False Alarm)의 최소화가 해결해야 할 과제였다. 또한 현재의 금속이물질 진단 시스템의 경우 숙달된 운전원의 역량이 장비 운용에 큰 부분을 차지하였다. 이는 설비의 운영능력에 인적요소가 포함되기 때문에, 장비의 신뢰성을 믿지 못할 수 있으며, 잘못된 판단은 원전 일차계통의 손상을 일으킬 수 있어서, 원전 자체에 큰 위험이 될 수 있다. 과거부터 원자력발전소 내부의 이상부속물을 탐지하고 위치와 무게를 예측하기 위한 연구가 꾸준히 이루어져 왔다. 이와 관련된 연구 중 충격 신호를 감지하고 결정하는 방법은 대부분 신호의 RMS 값 또는 신호의 Peak값을 비교하는 것이며, 시설 표면에 부착된 센서를 통해 이 값이 일정한 임계치를 초과하면 충격의 존재 여부를 판단한다. 이러한 알고리즘은 정상 운전 시 좋은 결과를 보이지만, 온도와 압력이 급격하게 상승하거나 하락하는 시작 및 정지 기간과 같은 다른 환경에서는 대량의 오작동을 발생시켜 작업자의 업무를 가중시키며, 충격 신호를 신속하고 정확하게 감지하는 것을 어렵게 만든다. 이 문제를 해결하기 위해 인공신경망을 이용하여 상승 시간, 반 주기 및 최대 진폭의 최적값을 찾아 충격 신호를 평가하는 방법을 제안하였다. 또한, 선형 예측 코딩(LPC)과 서포트 벡터 머신(SVM)을 결합하여 잘못된 경보율을 줄이는 방법을 제안 등 다양한 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 4차 산업혁명기술인 머신 러닝/딥 러닝 기법을 도입한 지능형 금속 이물질 감시진단 기술에 대해 검토하고, 이를 이용하여 오경보를 줄이는 방법에 대한 연구 결과를 제안한다. 국내 경수로형 원자력 발전소 및 시험장에서 얻은 실제 충격 및 거짓 알람 신호를 제안된 모델을 통해 더 높은 정확도로 분류하고 거짓 경보율을 감소시킬 수 있는 딥러닝을 활용하는 방법을 제안한다.1. 서론 1 2. 기존 금속 이물질 감시진단 시스템 4 2.1 LPMS 감시원리 및 기능 5 2.2 금속 이물질 감시계통의 구성과 주요구성기기 6 2.3 금속 이물질 감시계통의 관련 규제요건 9 2.4 기존 LPMS의 이벤트 평가 및 알람 판별 10 3. 인공신경망을 활용한 지능형 금속 이물질 감시진단기술 12 3.1 지능형 금속 이물질 감시진단 시스템 개발 13 3.2 원자력발전소 충격신호 및 오경보 신호 15 3.3 인공신경망 학습용 데이터 취득 18 3.4 인공신경망 학습용 데이터 전처리 및 학습 19 3.5 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network)구조 결정 20 3.6 테스트 및 시험결과 비교 22 4. 결론 27 참고문헌 28 국문초록 31Maste