| 초록 |
강건성 및 고 신뢰도를 갖는 전기기기 및 전력소자 개발을 가능케 하기 위하여 기기 및 소자의 제작 공차, 재료 물성치, 운전조건 등에 필연적으로 포함되어 있는 불확실성을 설계단계에서 고려한 새로운 확률론적 최적설계 방법론을 개발하였다. 1차년도에는 불확실 변수에 대한 목적함수의 최대 구배로 정의되는 구배지수법을 도입하여 최적설계 문제에서 목적함수 뿐 아니라 구속조건의 가용성에 대한 강건성을 향상시킬 수 있는 강건 최적설계방법론을 개발하였다. 2차년도에는 손상확률에 대한 신뢰도 지수를 이용하여 원하는 성능을 만족하는 최적조건을 탐색하는 신뢰도지수법을 이용한 신뢰도 기반 최적설계 방법론을 개발하였다. 3차년도에는 수렴안정성과 효율성이 우수한 성능측정법을 이용한 신뢰도 기반 최적설계 방법론을 개발하였다. 또한 개발된 최적설계방법을 구현할 수 있는 자동화된 최적설계 프로그램 환경을 구축하였으며 설계대상을 선정하여 실험 및 시험데이터 분석을 수행하였다. 또한, 기존의 최적설계 결과와 비교함으로써 제안된 설계결과의 정밀도를 검증하였다. 고성능·고신뢰 전기기기 및 소자의 혁신설계를 실현하기 위한 새로운 확률론적 최적설계의 핵심·요소기술 개발은 다음의 세부연구를 포함한다. 1. 구배지수법을 이용한 강건 최적설계방법론 개발 - 전자기 시스템의 강건 최적설계를 위한 설계문제 정식화 - 구속조건의 가용성 향상 기법 및 효율적인 구배지수 계산 기법 개발 - 구배지수법을 이용한 강건 최적설계 알고리즘 및 프로그램 개발 - 설계대상(SMES) 선정 및 시험데이터 분석을 통한 설계결과 검증 2. 신뢰도지수법(RIA)을 이용한 신뢰도 기반 최적설계 방법론 개발 - 불변이차적률법(AFOSM)을 적용한 손상함수 및 신뢰도지수 변환기법 개발 - 신뢰도지수법을 이용한 효율적인 최대가능손상점(MPP) 탐색기법 개발 - 일차신뢰도법(FORM) 기반의 최적설계 알고리즘 및 프로그램 개발 - 설계대상(SMES) 선정 및 시험데이터 분석을 통한 설계결과 검증 3. 성능측정법(PMA)을 이용한 신뢰도 기반 최적설계 방법론 개발 - 전자기 시스템의 신뢰도 기반 최적설계를 위한 설계문제 정식화 - 성능측정법을 이용한 효율적인 최대가능손상점(MPP) 탐색기법 개발 - 신뢰도 기반 최적설계 자동화 프로그램 환경 구축 - 설계대상(SMES, 스피커모델) 선정 및 시험데이터 분석을 통한 설계결과 검증 본 연구에서 개발된 확률론적 최적설계 기술은 전기기기 및 소자의 제작과정, 동작조건 등에 필연적으로 포함되어 있는 불확실성을 설계단계에서 고려하여 설계대상의 강건성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 따라서 전자기현상을 이용하는 모든 기기 및 장치의 설계단계에 광범위하게 적용이 가능할 뿐 아니라 설계결과를 실제 산업체의 제품개발에 직접 활용할 수 있는 가능성을 높였다. 또한 확률론적 최적설계 기술은 전자기장이 이용되는 모든 기기 및 소자에 일반적으로 적용되는 핵심요소기술로서 중전기기, 전자제품, 전력, 에너지, 항공, 자동차, 의료, 국방, 계측기 등의 분야에 적용할 수 있기 때문에 이에 대한 응용분야는 광범위할 것으로 사료된다. |
