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A Study on Diagnosing the Internal Condition of Slopes by Applying the Forward Modelling Method to the Results of Complex Geophysical Exploration
No full text공용 중의 비탈면에 대해 복합지구물리탐사를 통해 조사 및 시공 중에 인지하지 못한 지질이상대를 분석하였다. 일반적으로 지구물리탐사 결과 해석은 주로 역산법을 이용하여 조사자의 정성적 해석에 따른다. 하지만, 본 연구에서는 현장에서 획득한 물성값에 대해 순산 알고리즘을 적용하여 계산한 이론값과 측정 결과값을 비교하는 순산법을 이용하여 정량적으로 해석하고자 하였다. 사례 분석에서는 순산 모델링을 통해 지반 밀도 모형을 제작하고 해석하여 비탈면의 위험 요소에 해당하는 지질이상대를 파악함으로써 순산법을 적용한 복합지구물리탐사 결과 해석이 비탈면의 내부 상태 진단을 위한 비파괴 조사기법으로 적절함을 제시하였다.1. 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 2
1.3 연구 내용 3
2. 지구물리탐사 4
2.1 개요 4
2.1.1 탐사 방법 4
2.1.2 탐사법의 종류와 적용 분야 5
2.2 전기비저항 탐사 5
2.2.1 측정 원리 5
2.2.2 전극 배열 7
2.2.3 탐사 방법 7
2.2.4 자료 해석 8
2.3 중력 탐사 10
2.3.1 측정 원리 10
2.3.2 보정 11
2.3.3 지상 중력측정 12
2.4 자력 탐사 13
2.4.1 측정 원리 13
2.4.2 자료 해석 13
2.5 모니터링 탐사(Time-lapse analysis) 15
3. 지구물리탐사 통합해석 16
3.1 역산 해석법 16
3.2 순산 해석법 17
3.2.1 순산 모델링 알고리즘 17
3.2.2 IGMAS+ 18
4. 해석 비탈면 사례 20
4.1 중부내륙 고속도로 사면 20
4.1.1 연구지역 20
4.1.2 지질 21
4.1.3 복합지구물리탐사 23
4.1.4 역산 해석 결과 28
4.1.5 IGMAS+ 순산 모델링 29
4.1.6 순산 해석 결과 32
4.2 서천공주 고속도로 사면(부록1) 36
4.2.1 연구지역 36
4.2.2 복합지구물리탐사 통합해석 36
4.3 서산영덕 고속도로 사면(부록2) 39
4.3.1 연구지역 39
4.3.2 복합지구물리탐사 통합해석 39
5. 결론 41
참고문헌 43
부록 48
국문초록 57Maste
A Study on Optimal Calibration Factor Estimation for Maximum Mutual Information Scheme for CQI Selection in 5G NR Mobile Communication System
No full text본 논문에서는 5G NR 이동 통신 시스템에서 채널 품질 정보 선택을 위한 최대 상호 의존 정보 방법의 최적 보정값을 제시한다. 등화기법에 따른 최대 상호 의존 정보 방법의 성능 비교를 위해 계산된 상호 의존 정보를 effective SINR로 맵핑하여 성능을 비교한다. 등화기로는 ZF와 MMSE를 사용한다. 최대 상호 의존 정보 방법의 최적 보정값 추정을 위해 AWGN 채널에서의 PDSCH 블록 오율이 이 되는 지점의 SINR과 페이딩 채널에서 계산된 effective SINR 사이의 평균 제곱 오차를 계산한다. 이때 평균 제곱 오차가 최소가 되는 보정값을 최적 보정값으로 한다. 또한, 최적 보정값을 적용한 Max-MI 방법의 effective SINR 성능을 제시한다. |In this paper, the optimal calibration factor of the Max-MI scheme for channel quality indicator (CQI) in 5G new radio (NR) mobile communication systems is presented. In order to compare the performance of the Max-MI scheme according to the equalization scheme, the calculated mutual information is mapped to the effective signal-to-noise plus noise ratio (SINR). For the equalization scheme, ZF and MMSE are used. In order to estimate the optimal calibration factor of the Max-MI scheme, the MSE is calculated between SINR at the block error rate (BLER) of 0.1 for PDSCH under the additive white Gaussian noise (AWGN) channel and the effective SINR measured in the practical fading channel. And then, the calibration factor, which minimizes the MSE, is selected as the optimal calibration factor. Also, the performance of the Max-MI scheme with the optimal calibration factor is evaluated.1. 서론 1
2. 5G NR 물리계층 송신기 4
2.1 5G NR 프레임 구조 4
2.2 CSI 보고 지시자 6
2.3 PDSCH 송신기 7
2.4 CSI-RS 송신기 12
3. 5G NR 물리계층 수신기 18
3.1 PDSCH 수신기 18
3.2 CSI-RS 수신기 19
3.3 CSI-RS 채널 추정 20
3.4 CQI 25
4. Max-MI 최적 보정값 추정 27
4.1 등화기를 이용한 후처리 SINR 계산 27
4.1.1 ZF 필터 27
4.1.2 MMSE 필터 27
4.1.3 후처리 SINR 계산 28
4.2 기존의 Max-MI 방법 29
4.3 Max-MI 방법의 최적 보정값 추정 31
5. 전산 실험 결과 40
5.1 전산 실험 파라미터 40
5.2 등화기법에 따른 Max-MI 성능 비교 41
5.3 최적 보정값에 따른 Max-MI 성능 비교 49
6. 결론 57Maste
A Study on Integrated Framework for Maritime Traffic Network based on Spatial Analysis Algorithms using Big Data
No full text최근 세계적으로 해운 물동량의 증가와 선박의 거대화의 추세는 해사 산업 분야에 많은 변화를 가져오고 있다. 유럽 국가와 여러 선진 국가들의 경우에는 해상교통의 흐름을 보존하고 안전한 선박의 운항을 위해 최우선으로 항행구역을 고려하고 있다. 이러한 요구들은 여러 국가의 해양공간 계획에서 잘 구분되고 있으며 대용량의 해상교통 데이터와 최신 분석 방법을 활용하여 해상교통로 또는 해상교통망으로 분석하고 공공에 제공한다. 하지만 우리나라의 경우 최근 해상풍력발전단지의 육상입지 대체, 해양관광 활성화 등으로 연안해역을 운항하는 선박들의 관습적 해상교통 흐름에 변화를 유발하고 있지만, 해상교통 보존 연구는 미비한 상황이다. 이에 따라 선박들의 관습적인 통항로를 구축하여 해역이용 수요 증가 및 해상교통 여건의 악화에 대비한 해상교통로의 보존 및 관리 체계가 필요하다. 또한 항만과 항만을 아우르는 해상교통망을 구축하기 위해 해사 빅데이터, 인공지능, 공간분석 알고리즘을 활용하여 실제 선박에 적용이 가능할 방법을 고안할 필요성이 있다.
본 연구에서는 해사 빅데이터를 활용하여 다양한 데이터 분석에 사용하였다. 최근 해운산업에도 비정형, 정형 데이터를 수집하고 처리하는 기술이 발달하였고 선박 운항 기술에 데이터 분석 결과를 접목하는 다양한 연구가 진행되고 있다. 또한 AIS 데이터, 해양공간 정보, 전자해도 등 다양한 형태의 데이터를 해사 분야와 접목하여 안전한 선박 운항과 해양 환경 보호에 도움을 줄 수 있다. 한편 해사 산업에 데이터가 폭발적으로 증가하고 있어 이를 분석하기 위한 기술의 한 가지를 인공지능 알고리즘 개념에 통합하였다. 인공지능 알고리즘이란 대용량의 데이터를 활용하여 학습하고 인간의 의사결정을 모방하는 것을 목적으로 한다. 컴퓨터 기술의 발달에 따라 인공지능 알고리즘은 해양산업의 전통적인 운영 과정을 점진적으로 변화시키고 있다. 또한, 지리정보시스템을 활용하여 해사 공간 빅데이터를 효과적으로 분석하고 시각화 한다. 이러한 추세에 따라 해상교통로와 해상교통망을 구축할 수 있으며 실제 선박 운항에 적용 가능성이 존재하는 것을 의미한다.
본 연구의 구성인 해상교통로의 추출, 해상교통망 탐지, 지리정보 시스템의 네트워크 기반 항해계획 내용은 해사 빅데이터 활용, 인공지능 적용, 공간분석 알고리즘을 통합한 프레임워크를 기반으로 제안하였다.제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 방법 및 내용 5
제 2 장 해사 빅데이터 분석 9
2.1 해사 빅데이터 정의와 수집 9
2.2 해사 빅데이터 전처리 과정 16
2.3 해양 공간정보 수집 및 저장 20
2.4 해사 빅데이터 통계 분석 24
2.5 공간분석 및 인공지능 알고리즘 분석 방법 35
2.5.1 공간분석 알고리즘 35
2.5.1.1 Moran I 공간적 자기상관성 36
2.5.1.2 Getis Ord G 공간적 자기상관성 39
2.5.2 인공지능 알고리즘 47
2.5.2.1 계층적 군집분석 49
2.5.2.2 분할적 군집분석 49
제 3 장 공간분석 알고리즘을 활용한 해상교통로 추출 53
3.1 해상교통로 추출 연구 배경 53
3.2 연구 방법 및 분석 데이터 57
3.2.1 분석 해역의 공간정보 57
3.2.2 해상교통로 추출 개요 58
3.2.3 데이터 전처리 및 통계 분석 61
3.2.4 밀집도 분석 방법 66
3.3 해상교통로 추출 결과 68
3.3.1 밀집도 분석 케이스 도출 68
3.3.2 등도수 분할 표출 72
3.3.3 해상교통로 구분 및 정의 74
3.3.3.1 간선항로 74
3.3.3.2 외부지선항로 76
3.3.3.3 내부지선항로 76
3.3.4 해상교통로 시각화 79
3.3.5 해상교통로 평가 81
제 4 장 인공지능 기반의 해상교통망 탐지 86
4.1 해상교통망 탐지 연구 배경 86
4.2 선행 연구 89
4.2.1 해상교통로 추출에 관한 연구 89
4.2.2 해상교통망 생성에 관한 연구 90
4.3 해상교통망 탐지 방법 및 데이터 91
4.3.1 해상교통망 탐지 개요 91
4.3.2 데이터 수집 및 전처리 과정 92
4.3.3 Hausdorff-distance 알고리즘 97
4.3.4 Douglas-Peucker 알고리즘 99
4.3.5 인공지능 기반의 변침점 탐지 102
4.3.6 KDE 분석 기반의 항로폭 산출 105
4.4 해상교통망 탐지 결과 108
4.4.1 분석 케이스 도출 108
4.4.2 인공지능 기반의 변침점 탐지 결과 111
4.4.3 KDE를 활용한 항로폭 산출 결과 115
4.4.4 KDE 기반의 변침점 분포값 비교 120
제 5 장 GIS 네트워크를 활용한 최적 항해계획 수립 124
5.1 항해계획 연구 배경 124
5.2 선행 연구 125
5.2.1 해상교통로 생성에 관한 연구 127
5.2.2 해상교통망 구축에 관한 연구 127
5.2.3 최단거리 항해계획에 관한 연구 128
5.2.4 GIS 네트워크 기반의 연구 활용 방안 129
5.3 GIS 네트워크 데이터 세트 구축 방법 130
5.3.1 GIS 네트워크 분석 개요 130
5.3.2 해상교통 데이터와 밀집도 분석 개요 132
5.3.3 들로네 삼각분할 수행 방법 136
5.3.4 전자해도 데이터를 활용한 네트워크 구축 139
5.3.5 들로네 삼각분할 기반의 네트워크 데이터 세트 구축 방법 141
5.4 GIS 네트워크 분석과 항해계획 수행 142
5.4.1 들로네 삼각분할과 네트워크 데이터 세트 구축 결과 142
5.4.2 항해계획을 위한 네트워크 분석 수행 144
5.4.3 실습선과 네트워크 데이터 세트의 항해계획 비교 분석 146
제 6 장 결론 157
국문초록 161
참조문헌 163Docto
A Study on the Applicability of the EurOtop Manual for Wave-overtopping Prediction in Seawalls
No full textCoastal areas are highly valued for commercial and residential space, so economic and social density is overwhelmingly increasing compared to inland regions. In particular, Korea's major industrial production bases are concentrated on the coast and play a vital role in the national economy, such as import and export through ports. The social and economic concentration of these coastal areas will further accelerate, and the management of the coastal regions will further increase.
On the other hand, the sea level continues to rise in the recent marine environment, and typhoons' scale and intensity are also increasing due to climate change. For this reason, the risk of disasters in coastal areas is growing. Changes in the marine environment due to climate change increase the intensity of invasion waves along the coast. As a result, damage from wave-overtopping occurring to shoreline structures in coastal areas is repeated and increased yearly. Korea's design standards(KDS 64 10 10) present a calculation chart for estimating the wave-overtopping rate for vertical seawalls and rubble mound seawalls, which are frequently adopted as seawalls. However, most design standards, except for Korean and Japanese, provide a formula for calculating, not an estimation chart. In Europe, the EurOtop manual, a comprehensive guideline for wave-overtopping, was recently proposed based on the results of the CLASH project, an EU research project. The EurOtop manual suggests an empirical equation for estimating the average amount of wave-overtopping for various revetment structures and introduces different wave-overtopping reduction coefficients that can consider the foreshore effect and the structure's shape, concrete-block armored, and the oblique wave incidence.
In this study, The applicability of the various empirical formulas for estimating wave-overtopping proposed in the EurOtop manual for both the vertical-type and wave-return wall-type seawalls, representative revetment structures frequently used in Korea. The wave-return type seawalls actively reflect incoming waves from the front of the system to reduce the wave-overtopping. First, a hydraulic model experiment using a two-dimensional wave channel was conducted to examine the degree of wave-overtopping of vertical and wave-return wall-type structures. For the revetment structures applied in the hydraulic model experiments, a total of five cross-sections were used depending on the presence or absence of an armored block of seawalls and the location of the superstructure. The interrelationship between the amount of wave-overtopping and the reflection coefficient of the structure for each cross-section was investigated. From the hydraulic model experiments, the wave-return wall-type seawall showed a maximum of 92.4% wave-overtopping reduction effect compared to the vertical seawall. Next, the applicability of the empirical formula presented in the EurOtop manual was considered for predicting the wave-overtopping rate for each seawall section measured from the hydraulic model experiments. As a result, in the case of the discriminant for vertical and composite seawalls according to the water depth of the mound on the front of the structure presented in the EurOtop manual, the applicability is not suitable for the case where the width of the mound is narrow. Thus, the results of calculating the wave-overtopping rate considering the vertical seawall are well-reproduced to the model experiment results.
In addition, the wave-overtopping reduction coefficient of 0.38, considering the roughness of the front of the structure due to the armored block proposed in the EurOtop manual, may be underestimated for the vertical seawall; it was analyzed that it was appropriate to apply the wave-overtopping reduction coefficient of 0.6 instead of 0.38 for T.T.P armored block. It was confirmed that the wave-overtopping rate of the wave-return wall-type seawall could be estimated by applying the effect factor representing the effectiveness in reducing wave-overtopping to the empirical formula applicable to the vertical seawall. Furthermore, in this study, a new wave-overtopping influence coefficient based on the TAW design standard was introduced to calculate the wave-overtopping rate for the case where the front surface of the wave-return wall-type seawall was armored with T.T.P blocks, and it was confirmed that the estimated wave-overtopping rate well reproduced the results of the hydraulic model experiment.|연안지역은 상업과 주거공간으로서의 활용 가치가 높으므로 내륙에 비해 경제·사회적 밀집 정도가 압도적으로 증가하고 있는 추세이다. 특히, 우리나라의 주요 산업생산기지는 연안에 집중되어 있고 항만을 통한 수출입 등의 국가경제에 핵심적인 역할을 담당하고 있기떄문에 연안지역은 경제성과 환경성이 첨예하게 대치되는 영역이다. 이러한 연안지역의 사회적·경제적 집중현상은 더욱 가속화 될 것이며, 연안지역의 관리도 더욱 증대될 것임은 분명하다.
한편, 최근의 해양환경은 기후변화로 인해 해수면이 지속적으로 상승하고 있으며, 내습하는 태풍 규모 및 강도 역시 증가하고 있어 연안지역의 재해위협 요인이 증가하고 있다. 기후변화로 인한 해양환경의 변화는 연안에서 발생하는 내습파랑의 강도를 증가시켜 결과적으로 연안지역에서는 호안구조물 전면에서 내습하는 파랑의 처오름에 의해 구조물의 마루를 넘어서는 수괴가 발생하는 월파피해가 반복적으로 발생하고 있다. 우리나라의 어항 및 항만설계기준에서는 직립식 호안과 사석경사식 호안구조물을 대상으로 월파량을 산정하기위한 산정도표를 제시하고 있으나, 우리나라와 일본을 제외한 대부분의 설계기준에서는 월파량을 정량적으로 산정하기 위한 산정식을 제공하고 있다. 유럽에서도 최근 들어 EU 연구프로젝트인 CLASH 프로젝트 연구결과를 기초로 월파에 관한 종합 지침서인 EurOtop 매뉴얼을 제안하였다. EurOtop 매뉴얼은 다양한 호안구조물에 대한 평균월파량 산정식을 제안하고 있으며, 전빈의 영향, 구조물의 형태, 호안 전면의 블록의 피복여부, 경사입사 등을 고려할 수 있는 다양한 월파량 저감계수를 도입하고 있다.
본 연구에서는 우리나라에서 자주 채용되고 있는 호안구조물인 직립식 호안구조물과 입사하는 파랑을 구조물 전면에서 적극적으로 반사시켜 월파량을 저감을 도모하는 반파형 안벽구조물을 대상으로 EurOtop 매뉴얼에서 제안하고 있는 다양한 월파량 산정식의 적용성을 검토하였다. 먼저, 직립식 호안구조물과 반파형 호안구조물의 월파의 발생정도를 고찰하기 위해 2차원 단면조파수로를 이용한 실내 수리모형실험을 실시하였다. 실내수리모형실험에서 적용된 호안구조물은 직립식 호안과 반파형 호안구조물의 소파블록의 피복유무 및 상치구조물의 위치등에 따라 총 5가지 단면을 적용하였다. 각각의 단면별 발생 월파량을 구조물의 반사계수와 연관하여 고찰하였다. 수리모형실험으로부터 반파형 호안구조물이 직립식 호안구조물에 비해 최대 92.4%의 월파량 저감효과를 보였다.
수리모형실험으로부터 측정된 각 단면별 월파량의 예측을 위해 EurOtop 매뉴얼에서 제시하고 있는 월파량 산정식의 적용성에 대해 고찰하였다. 그 결과, EurOtop 매뉴얼에서 제시하고 있는 구조물 전면의 마운드 수심에 따른 직립제와 혼성제에 대한 판별식의 경우 마운드의 폭이 좁은 경우에 대해서는 적용성이 낮으며, 직립제로 고려한 월파량 산정결과가 수리모형실험결과를 잘 재현하였다. 또한, EurOtop 매뉴얼에서 제시하고 있는 소파블록에 대한 구조물 전면의 조도에 대한 월파량의 저감계수 0.38은 직립식 호안에 대해서는 과소평가 될 수 있으므로, 월파량 저감계수를 0.6을 적용하는 것이 적절한 것으로 분석되었다. 반파형 호안구조물의 월파량은 직립식 호안구조물에 적용 가능한 산정식에 월파량 영향계수를 적용함으로써 산정할 수 있음을 확인하였다. 더불어, 본 연구에서는 호안구조물의 전면에 블록으로 피복된 경우에 대한 월파량 산정을 위해 TAW 설계기준에 기초한 새로운 월파량 영향계수를 도입하였으며, 이를 통해 산정된 월파량은 수리모형실험결과를 잘 재현하고 있음을 확인하였다.제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구의 구성 6
Reference 7
제 2 장 수리모형실험 9
2.1 2차원 단면조파수로 9
2.2 조파제어 및 계측시스템 10
2.3 상사 및 모형스케일의 결정 12
2.4 실험대상 호안구조물 및 모형제작 14
2.5 월파량 계측 및 실험방법 17
2.6 반사계수 측정 20
Reference 25
제 3 장 EurOtop 매뉴얼에 의한 월파량 산정법 26
3.1 평균 월파량 산정을 위한 일반식 26
3.2 연직벽을 갖는 호안구조물의 월파량 산정 29
3.3 혼성제 호안구조물의 월파량 산정 36
3.4 반파형 호안구조물의 월파량 산정 41
3.5 사석경사제 및 소파블록의 효과를 고려한 월파량 산정 45
Reference 50
제 4 장 실험결과 및 EurOtop 예측식의 적용가능성 52
4.1 우리나라의 허용 평균월파량 52
4.2 각 단면별 평균월파량 54
4.3 반사계수에 따른 월파량의 변화 57
4.4 EurOtop 예측식의 적용가능성 60
4.4.1 전빈의 영향이 없는 경우에 대한 직립식 호안구조물의 월파량 예측 60
4.4.2 전빈의 영향을 고려한 직립식 호안구조물의 월파량 예측 62
4.4.3 전빈의 영향을 고려한 혼성제 호안구조물의 월파량 예측 65
4.4.4 반파형 호안구조물의 월파량 예측 67
4.4.5 호안구조물 전면의 피복블록의 효과를 고려한 월파량 예측 69
4.4.6 EurOtop 산정식의 적용성에 대한 검토 결과 71
Reference 72
제 5 장 결 론 74Maste
고장 허용 메모리 샘플치 제어를 통한 구간 2형 퍼지 시스템의 지수적 안정화와 무인 잠수정의 심도 시스템에의 적용
No full text본 학위 논문에서는 구간 2형 퍼지 시스템에 대한 고장 허용 메모리 샘플치 제어기 설계 방법을 제안하며, 무인 잠수정의 심도 시스템에 설계한 제어기를 적용하여 제안하는 방법의 적용가능성을 검증한다.
지난 수십년에 걸쳐서 무인잠수정은 배터리 수명 연장, 경량화, 모듈화 성능 향상 등을 위해 활발하게 연구되어왔다. 무인 잠수정의 활용도가 증가함에 따라 더 정밀한 제어성능이 요구된다. 그러나 무인잠수정은 매우 큰 비선형성을 가지고 있어 기존의 선형 제어 이론을 적용하기는 어렵다. 또한, 심도 시스템의 제어 기법에 대한 대부분의 기존 연구들은 앞으로 나아가는 속도인 서지 속도를 일정한 상수로 가정하여 무인 잠수정의 동역학을 간소화시켰다. 그 결과, 무인 잠수정의 실제 동작과 차이가 발생하기 때문에 새로운 무인 잠수정의 심도 시스템에 대한 모델링이 필요하다.
한편, 컴퓨터 기술과 마이크로컨트롤러의 급격한 발전으로 인하여 샘플치 시스템은 연구자들의 주목을 받아왔다. 샘플치 시스템은 연속시간 영역에서 동작하는 플랜트와 이산 신호 영역에서 동작하는 디지털 제어기로 구성되어 있어 안정도 분석이 복잡하고 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 샘플치 제어 기법이 개발되었다. 최근, 샘플러에서 제어기와 zero-order hold (ZOH)로 전송되는 신호의 지연을 다루는 메모리 샘플치 제어에 대한 연구가 진행되고있다. 메모리 샘플치 제어 기반의 카오스 시스템, 네트워크 시스템 등의 안정도 분석은 많이 연구되었지만 실제 시스템을 위한 고장 허용 제어에 대한 메모리 샘플치 제어기 설계에 대한 연구는 미진한 실정이다.
앞선 분석에 착안하여 본 학위 논문에서는 무인 잠수정의 심도 시스템에 대한 고장 허용 메모리 샘플치 제어기 설계 방법을 제안한다. 이를 위해, 무인 잠수정의 심도 시스템을 구간 2형 퍼지 모델로 표현한다. 또한, 수렴 시간을 줄이기 위해 지수적 시변 이득을 도입함으로써 새로운 형태의 메모리 샘플치 제어기를 설계한다. 미지의 고장 행렬을 사용하여 구동기 고장의 상황을 나타내며, 고장 행렬의 상하한치에 대한 정보를 알고 있다고 가정하여 강인 제어 개념을 기반으로 고장 허용 제어를 수행한다. 적절한 리아푸노프 크라소브스키 함수 (Lyapunov-Krasovskii functional: LKF)를 사용하여 폐루프 시스템의 지수적 안정을 보장하는 충분 조건을 선형 행렬 부등식으로 유도한다. 추가적으로, 유도된 충분 조건은 소속도 함수 종속 H∞ 성능 또한 만족한다. 마지막으로, 시뮬레이션 예제를 통하여 제안하는 방법의 타당성과 효율성을 검증한다.
|In this thesis, the fault-tolerant memory sampled-data controller design method for the interval type-2 (IT-2) fuzzy system is proposed and the applicability of the proposed method is verified by applying the designed controller to the depth system of an autonomous underwater vehicle (AUV).
Over the last decades, the AUV has been studied to achieve the long battery life, light weight, and modular by the researchers. The more utilization of the AUV increases, the more accurate control performance is required. However, the dynamics of the AUV is highly nonlinear, so it is difficult to apply the conventional linear control theories. Furthermore, in previous research, the dynamics of the depth system was simplified by assuming that the surge velocity is a constant. There exists a difference between the dynamics modeled in the previous approaches and the actual motion of the AUV, which implies that the novel modeling for the depth system is required.
Meanwhile, the sampled-data system has attracted attention from researchers due to the growth of computer and microcontroller technologies. The sampled-data system consists of the plant operating in the continuous time domain and the digital controller. Therefore, it is complex and hard to analyze the stability of the system. Various sampled-data control techniques were developed to solve this problem. Recently, the research for the sampled-data control to deal with the delayed signal transmitted from the sampler to the controller and the zero-order hold (ZOH) has progressed, which is called memory sampled-data control. The stability analysis of the chaotic system and the network system has been studied sufficiently, but there has been a lack of research on a memory sampled-data controller with fault-tolerant control for the practical systems.
Motivated by the aforementioned analysis, in this thesis, the fault-tolerant memory sampled-data controller design method is proposed for the depth system of the AUV. To this end, the depth system is represented as the IT-2 fuzzy model. Also, a novel memory sampled-data controller is constructed by employing the exponential time-varying gains to reduce the convergence time. Also, the actuator fault is expressed by using the unknown time-varying matrix. Assuming that the information on the lower and upper bounds of the norm of the fault matrix only is known, the fault-tolerant control is performed based on the robust control concept. Using the appropriate Lyapunov-Krasovskii functional (LKF), the stabilization condition is derived in terms of the linear matrix inequalities (LMIs), which guarantees that the closed-loop system is exponentially stable. In addition, the derived sufficient condition satisfies the membership function-dependent H∞ performance as well. Finally, the effectiveness and applicability of the proposed method are validated in the simulation example.1 Introduction 1
2 Preliminaries 6
2.1 Equation of motion for the depth system of an AUV 6
2.2 IT-2 fuzzy model for the nonlinear system 8
3 Main results 14
3.1 IT-2 fuzzy modeling for the depth system of the AUV 14
3.2 Fault-tolerant memory sampled-data control under the membership function-dependent H∞ performance 16
4 Simulation example 38
5 Conclusions 44Maste
A Study on Radiomap Construction Method based on Histogram and Pearson Correlation Coefficient
No full textWi-Fi Fingerprint estimates user's location using a Radiomap, a database of measured locations and Received Signal Strength Indicator (RSSI). The Radiomap is constructed by collecting RSSI from a physical location that corresponds exactly to a predetermined Reference Point (RP). Collecting large amounts of RSSI to construct a Radiomap with high positioning accuracy requires a large number of people to accurately navigate to a given RP and repeat the RSSI measurements. RSSI measurements must be repeated at every RP for a certain period of time, which requires a high deployment cost in terms of manpower and time. In particular, complexly structured positioning environments such as department stores and conventions can be time consuming and expensive to accurately navigate to the actual RP. An intuitive way to reduce these construction costs is to collect fewer RSSIs and space out the measurement RPs. However, the method of reducing the number of measurement acquisitions causes adverse effects on the positioning accuracy due to signal noise, and the method of increasing the spacing of RP reduces the positioning resolution, which limits the ability to recognize precise positions in a localization environment with complex structures. To solve this problem, I propose a Complete Radiomap Construction Method that ensures high positioning accuracy and precision by adding Unlabeled , whose measurement location is unknown, to Mini , which collects less RSSI and wider RP spacing than before. The proposed construction method consist of RSSI Augmentation Algorithm (RAA), which adds Unlabeled to Mini via Pearson Correlation Labelling (PCL) to increase the small number of measurement, and Pearson Correlation Interpolation Algorithm (PCIA), which relocates the added Unlabeled to be close to the actual measurement location via Pearson Correlation-Nearest Neighbor (PC-NN) to narrow the wide RP gap. The proposed PCL converts the to a probability distribution by histogram and normalization to obtain information about the mean, variance, and distribution. The transformed probability distributions are analyzed for similarity using Pearson Correlation Coefficient (PCC), and the RP of Unlabeled is estimated from the most similar probability distribution. To estimate the actual measured location of Unlabeled , PC-NN relocates Unlabeled after obtaining the nearest neighbor via PCL. The Mini , which is less expensive to construct, can be constructed as a complete Radiomap with similar performance to a measured Radiomap by adding Unlabeled using the proposed construction method. To validate the feasibility of the proposed construction method, I used datasets measured at Jong-O Underground Shopping Center (Jong-O) and Myeong-Dong Station Underground Shopping Center (Myeong-Dong Station) among Seoul's underground shopping Centers. A random sample was taken from the dataset to establish Mini . RPs were removed from the rest of the data to serve as Unlabeled . To check the performance of the Complete Radiomap, I compared the accuracy of the Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) and Deep Learning-based Wi-Fi Fingerprint models. In experiments, the PSNR of the measurement Radiomap decreases as the number of measurements decreases, while the proposed Complete Radiomap maintains 40 B and 35 B regardless of the number of measurements. In addition, the location accuracy of measurement Radiomap decreases as the number of measurements decreases, and it is impossible to recognize the location due to the high error rate when the number of measurements is less than 60 times. The Complete Radiomap converges to similar accuracy as the measurement Radiomap with a higher number of measurements by maintaining 3 m and 3.8 m in Jong-O and 4 m and 4.5 m in Myeong-Dong Station regardless of the number of measurements. At the end of the day used in the experiment, the Mini has a data size of 2,300, which is 2.5 % of the Complete Radiomap data size. The Radiomap constructed by using 2.5% RSSI measurement can be constructed with high location accuracy and precision through the proposed Radiomap construction method. This research is expected to contribute to the commercialization of Fingerprint by enabling Radiomap that are expensive to construct to be constructed at a lower cost.|Wi-Fi Fingerprint는 측정 위치와 Received Signal Strength Indicator (RSSI)로 구성된 데이터 베이스인 라디오맵을 사용하여 위치를 추정한다. 라디오맵은 미리 지정된 Reference Point (RP)와 정확히 대응되는 실제 위치에서 RSSI를 수집하여 구축한다. 높은 위치 인식 정확도를 보장하는 라디오맵을 구축하기 위해 RSSI를 다량 수집하는 것은 다수의 사람이 지정된 RP로 정확히 이동하고 모든 RP에서 일정 시간 동안 RSSI 측정을 반복해야 하기 때문에 인적, 시간적으로 많은 구축 비용이 요구된다. 특히, 백화점과 컨벤션 등의 복잡한 구조 지닌 측위 환경은 실제 RP로 정확히 이동하는 과정에서 많은 시간과 비용을 소모한다. 이러한 구축 비용을 줄이는 직관적인 방법은 RSSI의 수집 횟수를 줄이고 측정 RP의 간격을 넓히면 된다. 하지만 RSSI의 수집 횟수를 줄이는 방법은 신호 노이즈로 인한 측위 정확도의 악영향을 일으키고 RP의 간격을 넓이는 방법은 측위 분해능이 감소하여 복잡한 구조의 측위 환경에서 정밀한 위치 인식에 대한 한계가 존재한다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 RSSI 수집을 기존 대비 적게 하면서 RP 간격을 넓게 수집하는 Mini 에 측정 위치를 모르는 Unlabeled 을 추가함으로써 높은 위치 정확도와 정밀도를 보장하는 Complete 라디오맵 구축 기법에 대해 제안한다. 제안하는 구축 기법은 Mini 의 적은 수집 횟수를 증가시키기 위해 Unlabeled 를 Pearson Correlation Labelling (PCL)을 통해 Mini 에 추가하는 RSSI Augmentation Algorithm (RAA)과 넓은 RP 간격을 좁히기 위해 추가된 Unlabeled 를 Pearson Correlation-Nearest Neighbor (PC-NN)을 통해 실제 측정 위치와 근접하도록 재배치하는 Pearson Correlation Interpolation Algorithm (PCIA)으로 구성된다. 제안하는 PCL은 평균과 분산, 분포의 정보를 획득하기 위해 를 히스토그램과 정규화를 통해 확률분포도로 변환한다. 변환된 확률분포도는 피어슨 상관 계수 (Pearson Correlation Coefficient: PCC)를 통해 유사도를 분석하고 가장 유사한 확률분포도를 통해 Unlabeled 의 RP를 추정한다. PC-NN은 Unlabeled 의 실제 측정 위치를 추정하기 위해 PCL을 통해 근접 이웃으로 향하는 를 구한 후 Unlabeled 을 재배치한다. 구축 비용이 적은 Mini 는 제안하는 구축 기법을 통해 Unlabeled 를 추가함으로써 실제 측정하여 구축한 라디오맵과 유사한 성능을 가지는 Complete 라디오맵으로 구축할 수 있다. 제안하는 구축 기법의 타당성을 검증하기 위해 서울 지하상가 중 종오 지하상가 (종오)와 명동역 지하상가 (명동역)에서 측정한 데이터셋을 사용하였다. 데이터셋에서 무작위로 추출하여 Mini 을 설정하였고 나머지 데이터에서 RP를 제거하여 Unlabeled 로 사용하였다. Complete 라디오맵의 성능을 확인하기 위해 Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)과 Deep Learning 기반 Wi-Fi Fingerprint 모델의 정확도를 비교하였다. 실험 결과, 일반 라디오맵은 측정 횟수가 감소할수록 PSNR이 감소하는 반면 제안하는 Complete 라디오맵은 측정 횟수에 상관 없이 40dB와 35dB를 유지하였다. 또한, 일반 라디오맵은 측정 횟수가 감소하면 위치 정확도가 감소하고 측정 횟수가 60회 미만일 경우 높은 오차율로 인해 위치 인식이 불가능하다. Complete 라디오맵은 측정 횟수가 상관 없이 종오는 3m와 3.8m를 유지하고 명동역은 4m와 4.5m를 유지하여 측정 횟수가 높은 일반 라디오맵의 정확도와 유사하게 수렴한다. 실험에서 사용한 종오를 기준으로 Mini 의 데이터 크기는 2,300으로 Complete 라디오맵 데이터 크기의 2.5%이다. RSSI 측정을 2.5%하여 구축한 은 제안하는 라디오맵 구축 기법을 통해 높은 위치 정확도와 정밀도를 가진 라디오맵으로 구축할 수 있다. 본 연구를 바탕으로 구축 비용이 많이 드는 라디오맵을 적은 비용을 사용하여 구축할 수 있어 Fingerprint 상용화에 기여할 것으로 판단한다.1. 서론 1
2. 관련이론 6
2.1 라디오맵 구축 6
2.2 확률분포도 기반 위치 인식 10
2.3 Deep Learning 기반 Wi-Fi Fingerprint 12
3. 제안하는 라디오맵 구축 기법 14
3.1 Complete 라디오맵 구축 기법 14
3.2 제안하는 RSSI Augmentation Algorithm 16
3.3 제안하는 Pearson Correlation Interpolation Algorithm 22
4. 실험 및 결과 27
4.1 실험 환경 27
4.2 실험 결과 31
4.2.1 제안하는 Pearson Correlation Labelling의 성능 31
4.2.2 제안하는 라디오맵 구축 기법의 성능 33
5. 결론 40
참고문헌 41Maste
TCE 오염 부지에서 DNA 바이오마커를 이용한 탈염소 성능의 이해
No full textChlorinated aliphatic hydrocarbons (CAHs) are the major contaminants in the soil and groundwater environment, and require an exceedingly long and complicated process to remediate and restore. Bioremediation is a highly effective method to remediate toxic PCE into non-toxic ethene in aquifers contaminated with chlorinated aliphatic hydrocarbons. However, studies on the dechlorination performance of re-contaminated aquifers on a field scale have been limited. In this study, we investigated the effect of re-contamination and bioremediation of contaminated aquifers on the dechlorination performance of the site by utilizing DNA biomarkers such as 16S rRNA and dechlorination functional genes in an industrial complex contaminated with PCE/TCE. As a result, dechlorinating microorganisms were found in most of the samples except for the newly-contaminated site, and the relative abundance of some dechlorinating microorganisms increased in the re-contaminated sites. Additionally, in the PCoA analysis using this result, it was confirmed that re-contamination and dechlorination of chlorinated ethene had a significant effect on the microbial community structure. Dehalococcoides, the only dechlorinating microorganism that degrades PCE and TCE into ethene, was not detected in 16S rRNA gene-based microbial community analysis, but a reliably detected in qPCR analysis using functional genes. Among the dechlorination functional genes, pceA and tceA appeared at high concentrations similar to Dehalococcoides 16S rRNA, and vcrA and bvcA showed low concentrations or below the detection limit, confirming that in-situ dechlorination was concentrated only in the upper stage. In addition, re-contamination did not increase the relative abundance of dechlorinating microorganisms and the quantitative amounts of dechlorinating functional genes, but it is likely that continuous PCE/TCE contamination contributed to keeping the dechlorinating performance constant. Through this study, it was confirmed that contamination can be quickly diagnosed and biodegradation can be monitored in PCE/TCE contaminated groundwater using DNA-based biomarkers. Using these biomarkers, it is believed that it will be possible to effectively establish a remediation plan and monitoring strategy for diagnosing the contamination and dechlorination status of chlorine-based aliphatic hydrocarbons in the field.|염소계 지방족 탄화수소물(Chlorinated aliphatic hydrocarbon)은 토양지하수 환경의 주요 오염물질이며, 정화 및 복원에는 매우 길고 복잡한 과정을 요구한다. 생물학적 정화는 염소계 지방족 탄화수소로 오염된 대수층에서 독성의 PCE를 무독성의 ethene으로 분해하는 매우 효과적인 방법이다. 그러나, 현장 규모에서 재오염된 대수층의 탈염소능에 대한 연구는 제한적으로 수행이 되고 있다. 본 연구에서는 PCE/TCE로 오염된 산업단지에서 16S rRNA 및 탈염소화 기능성 유전자와 같은 DNA 바이오마커를 활용하여 오염된 대수층의 재오염 및 생물학적 정화가 현장의 탈염소능에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 탈염소 미생물은 신규 오염 지역을 제외한 대부분의 샘플에서 발견되었으며, 재오염 지역에서 몇몇 탈염소 미생물의 상대적 풍부도가 증가하였다. 추가적으로 본 결과를 이용한 PCoA 분석에서 현장의 재오염 및 염소화 에텐의 탈염소화는 미생물 군집 구조에 유의미한 영향을 미침을 확인하였다. PCE와 TCE를 ethene으로 분해하는 유일한 탈염소 미생물인 Dehalococcoides는 16S rRNA 유전자 기반의 미생물 군집분석에서는 검출되지 않았지만, 기능성 유전자를 활용한 qPCR 분석에서는 상대적으로 높은 양이 검측되었다. 탈염소 기능성 유전자 중 pceA와 tceA는 Dehalococcoides 16S rRNA와 비슷한 높은 농도, vcrA와 bvcA는 적은 농도 혹은 검출한계 이하로 나타났으며 이로써 현장의 탈염소화가 상위 단계에만 집중되어 있음을 확인하였다. 또한 재오염은 탈염소 미생물의 상대적 풍부도와 탈염소 기능성 유전자의 정량적 양을 증가시키지 않았지만, 이는 지속적인 PCE/TCE 오염이 탈염소 능력을 일정하게 유지하는데 기여했을 가능성이 높은 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 DNA 기반의 바이오마커를 활용하여 PCE/TCE 오염 지하수에서 신속하게 오염을 진단하고 생분해능을 모니터링할 수 있음을 확인하였다. 이러한 바이오마커를 활용하여 현장에서 염소계 지방족 탄화수소물의 오염과 탈염소화 상태진단에 대한 정화계획과 모니터링 전략을 효과적으로 세울 수 있을 것으로 판단된다.1. Introduction 1
2. Materials and methods 4
2.1 Study site and sample collection 4
2.1.1. Study site 4
2.1.2 Sample collection and chemical analysis 5
2.2 DNA extraction and amplicon sequencing 6
2.3 Statistical analysis 7
2.4 qPCR 7
3. Results and discussion 10
3.1 Microbial community analysis in chlorinated ethene contaminated site 10
3.1.1. Chlorinated ethene 10
3.1.2. Microbial community 15
3.1.3. Beta diversity 22
3.2 Quantitative PCR of dechlorination genes in chlorinated ethene contaminated site 25
3.2.1. Quantitative PCR of dechlorination genes in re-contaminated and once-contaminated site 25
3.2.2. Quantitative PCR of dechlorination genes in newly-contaminated site 30
4. Conclusions 34
5. References 36Maste
A Study on Evaluation of Sustainability of Smart Ports in Domestic
No full text항만은 4차 산업혁명의 영향으로 자동화 항만을 넘어 스마트 항만으로 발전하고 있다. 항만의 발전 단계에 따른 분류에서 2010년 이후의 항만을 스마트 항만이라 할 수 있다. 이러한 스마트 항만은 항만을 둘러싼 환경의 변화와 시간의 흐름에 따라 지금까지 추구해 온 기술과 경제성을 바탕으로 한 스마트 항만을 넘어 ESG개념이 결합된 지속가능한 스마트 항만으로 발전하고 있다.
따라서 본 연구의 목적은 새로운 항만의 발전 형태에 적합한 스마트 항만의 개념을 정립하고, 평가 방안을 검토, 적용하여 연구와 실무에 활용할 수 있도록 하는 것에 있다. 이를 위해 첫 번째, 스마트, 친환경, 지속가능성, TBL, ESG 등 항만을 수식하는 다양한 개념을 검토하여 현재 항만을 지속가능한 스마트 항만으로 정의하고 개념화하였다. 지속가능한 스마트 항만을 IoT, 빅 데이터, AI 등의 기술을 적용하고 완전 자동화 항만, 블록체인 등의 기술을 통한 신뢰할 수 있는 정보의 실시간 공유가 가능하고 끊김 없는 물류의 흐름이 가능한 스마트 항만을 전제로 지속가능성(운영, 환경, 사회, 지배구조 영역)을 지향하는 항만으로 정의하였다. 두 번째, 선행연구를 통해 지속가능한 스마트 항만의 개념에 맞는 평가체계를 도출하였다. 스마트 항만의 지속가능성 영역은 기술, 운영(경제적 측면), 환경, 사회, 지배구조 등 5가지로 구성하였다. 기술 영역의 평가를 위해서 IoT, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 블록체인, AI, 로보틱스, 드론, 디지털 트윈, 3D 컴퓨팅, AR/VR, 5G 등 11가지의 기술을 대상으로 스마트 항만에서의 도입수준 및 활용수준을 평가항목으로 정하였다. 나머지 운영, 환경, 사회, 지배구조 등의 4개 영역에 대하여서는 각 영역별로 5가지 요인들을 평가 요인으로 하여 각 평가 요인별로 평가 항목을 세부적으로 구성하였다. 세 번째, 도출된 평가 항목의 적용을 위해 국내 통계 자료를 수집하였으며, 정량적인 평가가 불가능한 항목들에 대해서는 국내 항만공사의 ESG 실무자를 대상으로 설문조사를 통한 정성평가로 진행하였다. 부산, 인천, 여수광양, 울산 등 국내의 대표적인 4개의 항만에 정량적 및 정성적 분석을 통하여 국내 스마트 항만의 지속가능성을 평가하였다.
평가 결과, 국내 스마트 항만은 지속가능성의 중요성을 인식하고 관련 사업을 시작하여 본격적인 투자단계로 나아가고 있는 것으로 분석되었다. 지속가능성의 실행 단계를 살펴보면, 부산항과 여수광양항은 투자단계에 해당되고 인천항과 울산항은 지속가능성에 대한 실행을 본격적으로 준비하는 단계로 확인되었다. 국내 스마트 항만의 지속가능성 정도를 4개 항만에 대하여 상대적으로 비교한 결과는 부산항, 여수광양항, 인천항, 울산항 순으로 나타났다. 영역별 지속가능성에 대한 상대적 평가 결과를 보면 부산항은 기술, 운영, 환경, 사회, 지배구조 등 5개의 영역 중에서 기술, 운영, 환경, 지배구조 등 4개의 영역에서 우수한 결과를 보였다. 먼저 기술 영역에서는 부산항은 빅 데이터가, 인천항은 드론이, 여수광양항은 IoT, 빅 데이터, 드론 등이 울산항은 드론을 주요 기술로 인식하고 있어 항만별로 도입되고 활용되는 기술이 조금씩 다른 것으로 분석되었다. 둘째, 운영 영역에서는 부산항, 여수광양항, 울산항, 인천항 순으로 나타났다. 셋째, 환경 영역에서는 부산항, 여수광양항, 인천항, 울산항 순으로 나타났다. 환경 영역의 평가 요인들에 대해서는 환경 법규 및 환경 계획, 사후 관리, 오염 측정 및 관리체계 요인 순으로 지속가능성을 확인할 수 있었다. 넷째 사회 영역에서는 여수광양항, 부산항, 인천항, 울산항 순으로 평가되었다. 평가 요인들에 대해서는 보안, 내부 직원, 외부 참여자, 안전, 지역사회 순으로 지속가능성을 확인할 수 있었다. 마지막으로 지배구조 영역에서는 항만별로는 부산항, 여수광양항, 인천항, 울산항 순으로 나타났다. 평가 요인 5가지들에 대해서는 이사회·위원회 운영, 법·제도·정책 준수, 정보공개, 예산관리, 내부·외부 감사 순으로 지속가능성을 보여주고 있다.
5가지 평가 영역과 그에 따른 평가 요인과 항목을 모두 반영한 분석 결과를 통해 국내 스마트 항만 간의 지속가능성 수준은 시작 단계와 투자 단계에 위치해 있다. 항만의 지속가능성 영역간의 격차는 시작 단계에서 전략적 활용 단계까지 위치하여 그 편차가 큼을 알 수 있었다. 따라서, 항만의 지속가능성을 높이기 위해 기존의 접근 방법인 항만의 특성을 반영한 개별적인 정책의 수립에서 나아가 지속가능성의 영역별 향상 방안에 대한 정책이 필요함을 발견할 수 있었다.제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구의 방법 및 구성 3
제2장 이론적 배경 5
제1절 스마트 항만의 개요 5
제2절 지속가능한 스마트 항만 30
제3절 선행연구 39
제3장 스마트 항만의 지속가능성 평가요인 체계 45
제1절 평가요인 도출 개요 45
제2절 평가 영역별 평가요인 46
제3절 평가방법 62
제4장 국내 스마트 항만에서의 적용 및 결과 70
제1절 평가요인 적용 개요 70
제2절 평가 영역별 적용 결과 74
제3절 결과 분석 85
제5장 결론 98
제1절 연구 결과 요약 및 시사점 98
제2절 연구의 한계점과 향후 연구 방향 102Maste
해양안보를 중심으로
No full text미･중 패권경쟁은 무역, 금융, 에너지, 과학기술, 군사적인 분야 등 전 영역에서 일어나고 있지만, 군사적인 분야에서 그 전장은 인도-태평양 지역의 해양이다. 미국과 중국의 해양패권 경쟁은 중국의 국가전략인 일대일로와 군사적인 A2AD(반접근 지역거부) 전략을 통해 핵심이익을 보호한다는 명분 아래 남･동중국해와 인도양에서 팽창정책을 펼치고 있다.
세력전이 이론가들은 국가 간 국력의 상대적 변화가 국제체제의 불균형을 가져오고, 이 불균형속에서 신흥 국가와 기존 강대국 간에 새로운 국제체제 균형을 위한 패권경쟁이 전개된다고 주장한다. 이 경우 국력의 기준을 대체적으로 경제력과 군사력을 중시하는데, 군사력 가운데에서 특히 해군력 증강을 국제질서상 강대국의 요소로 평가한다. 왜냐하면, 강대국이 보유하고 있는 군사력중에서 언제라도 사용할 수 있는 가장 위협적인 군사력은 해군력이었다. 해군력은 다른 종류의 군사력과 달리 힘의 투사(Power Projection)을 가능하게 하는 군사력이기 때문이다. 해군력의 증강이야말로 한 나라가 패권을 추구하고 있는지에 대한 기준이 될 수 있다. 물론 20세기 중반 이후 과학기술의 발전추세에 따라 핵무기와 우주 공간에 배치된 위성시스템, 그리고 사이버 무기의 중요성이 증대되고 있는 것은 사실이다.
미국과 중국은 지리적으로 멀리 이격되어 있어 양국간의 군사적 긴장이 국경선에서 마주하고 있는 것이 아니라, 주로 동중국해와 남중국해를 포함한 서태평양과 인도양 지역에서 서로 정면 승부를 구사하는 모양새이다. 중국은 ‘일대일로’를 주창하면서 중국의 옛 명성을 되찾겠다고 다짐하고, 미국은 일본 및 호주, 인도 등과 ‘인도-태평양시대’를 열어가겠다는 구상으로 Quad 연합체를 형성하여 중국을 압박한다.
중국의 일대일로 전략은 외형적으로 아시아와 아프리카 개발도상국의 개발과 현대화에 목적을 두고 추진하고 있지만, 내부적으로는 중국 서쪽의 변방지대 개발과 중국과 인접해 있는 동남아 및 인도양 인접국에 대한 영향력 확대로 볼 수 있다. 상대적으로 저소득 지역인 중국의 서북과 서남 방면에 대한 개발정책이면서 중앙아시아, 인도양 및 동남아시아로 영향력을 확장하여 중국의 위성국가화를 시키려는 의도가 있는 것 같다. 또한, 이 프로젝트의 숨은 의도는 중국과 유럽까지 이어지는 해상교통로를 보호하고, 해외에 해군기지를 건설하여 미국의 태평양과 대서양의 해양통제에 대응하고 전시를 대비한 전쟁지속능력을 보장하기 위한 방편으로 활용하고 있는 듯 하다.
반면에, 미국의 인도-태평양전략은 미국이 인도양 및 서태평양에서 해상활동의 안전을 보장하기 위해 미국 주도로 인도, 일본, 호주가 핵심국가가 된다. 냉전기에는 미국이 주로 소련의 공산권을 봉쇄하기 위해서 이 지역에 전략구도를 잡았지만, 탈냉전기에는 중국의 무리한 확장정책에 따른 인도-태평양의 해양안보를 보장하기 위해 지역적 협력을 구축하고 있는 것이다. 이와 같이 미중간에 역내 영향력 확대를 추진하는 과정에서 해양에서 군사적인 충돌 가능성을 배제할 수 없다.
또한, 미･중간 패권경쟁과 함께 서해에서 중국과 바다를 맞대고 있는 한국으로서는 중국의 지정학적인 위치와 공세적인 해군력 운용으로 직접적으로 영향을 받고 있다. 중국은 서해를 중국의 내해로 만들려는 행태를 보이고 있고, 앞으로 서해에서 EEZ 획정 문제와 이어도 문제 등이 영향을 받을 것으로 예상된다.
따라서 본 논문에서는 양국간 패권경쟁을 전망하기 위해 미국과 중국이 추진하고 있는 국가전략과 정책 그리고 해양전략과 해군력 건설방향 등을 분석해보고, 이러한 미･중 패권경쟁의 전망과 함께 한국에 어떤 영향을 주는지 살펴본다. 그리고 본 논문의 주제인 해양안보를 중심으로 한국의 전략적인 대비방안을 제시하고자 하였다.
중국은 2013년 시진핑 집권 이후 지정학적･지경학적 전략으로 ‘일대일로’ 구상을 펼치면서 ‘서진(西進) 전략’을 통해 중국의 부상과 주변국에 대한 영향력 확대의 새로운 공간을 확보하려고 시도하고 있다. 미국은 중국의 일대일로에 대응하여 ‘인도･태평양 전략’과 ‘쿼드’를 추진함으로써 중국을 모든 분야에서 견제하고, 미국 주도의 해양포위망을 구축하려는 의도를 지니고 있다. 이는 결국 아시아 태평양지역의 주도권을 놓고 미국과 중국의 전략이 대립하는 양상으로서 중･장기적 차원의 ‘패권경쟁’ 성격으로 발전되고 있다.
중국이 제1도련선을 설정한 의도는 태평양 서부 지역을 중국이 장악하겠다는 의지를 분명히 드러낸 것이며, 중국은 서태평양은 물론 궁극적으로 태평양에서의 패권을 꿈꾸고 있는 것이다. 21세기에 들어 급격한 경제성장을 이룬 중국은 아시아 태평양을 지배하려는 ‘욕망’을 숨기지 않고 있다. 중국은 남중국해에서 9단선을 설정한 것처럼 바다에 선을 그어놓고 중국의 해안으로부터 중국이 설정한 선까지의 지역을 방어해야 할 지역, 혹은 지배해야 할 지역으로 정의하고 있다. 그러므로 중국은 바다의 일부분을 마치 육지의 영토와 같은 개념으로 생각하는 행태를 보이면서 해양에서 영토분쟁을 벌이고 있는 것이다. 이런 개념이라면 중국은 ‘거부전략(area denial)을 넘어서 제2도련선까지 뻗은 해상에 진입불가지역(No-Go Zone)을 설정’할지도 모른다.
미국은 중국의 A2AD(반접근 지역거부) 전략에도 불구하고 중국이 설정한 도련선 지역내에서 항행의 자유작전을 전개하고 있으며, 인도-태평양 전략을 통해 미국의 군사력은 물론 Quad 4개국인 일본･호주･인도와 함께 다국적 군사연합체를 형성하여 대응하고 있다. 또한, 미국은 2021년 아프간에서 철수한 이후 미국･영국･호주간 3각 안보협의체인 ‘오커스(AUKUS)’ 동맹을 결성하여 중국을 더욱 더 압박하고 있는 형국이다.
이러한 중국의 해양패권 추구의 가장 큰 희생국은 대한민국이 될 가능성이 높다. 천안함 피격사건 직후 북한 제재에 유엔 안보리 성명을 채택하는 과정에서 북한을 일방 두둔했던 중국은 제3국과 대화하면서 ‘미국만 없었으면 한국은 진작에 손봤을 나라’라는 취지의 언급을 했다. 중국은 화평굴기론을 내세우면서도 실은 끊임없이 세력을 확장하여 주변 국가를 굴복시키려는 의도를 숨기지 않고 있다. 만약 중국이 제1도련선을 장악하게 되면 한국은 핵심적인 해상교통로를 위협받게 된다. 중국어선에 해상민병대를 태우고 NLL 근해와 동･서･남해 전해상에서 불법 조업을 일삼으면서 대한민국의 해양질서를 어지럽히는 것도 해양패권전략의 일환으로 해석이 가능하다. 즉 ‘회색지대전략’을 통해 한국의 서해 바다를 미국과 한국이 자유롭게 사용하지 못하게 하고 중국의 통제하에 두려는 전략을 쓰고 있는 것이다.
남중국해에서 벌어지고 있는 중국과 주변국과의 영토분쟁도 남의 일이 아니다. 중국이 남중국해를 장악하게 되면 한국의 수출입 생명선을 중국이 쥐게 된다. 중국은 서해를 내해화(內海化)하려 할 것이고 이어도 영유권과 한국의 배타적 경제수역 획정에 본격적으로 강압해 올 것이다. 미래 남북통일 과정에서는 중국과의 경계문제로 인해 많은 어려움들이 제기될 것이다. 이는 한국이 일본과의 독도 문제뿐만 아니라 중국과의 영토분쟁에 관심을 가져야 하고, 철저한 준비를 통해서 한국의 주권과 국가이익이 침해당해서는 안 될 것이다.
미･중 해군력 경쟁에 따른 동아시아 지역질서의 변화는 한국이 국가적･군사적 차원에서 장기적인 전략과 정책을 마련하여 대응할 것을 요구한다. 무엇보다 한미동맹을 발전시키면서 한중관계를 악화시키지 않기 위한 국가적인 차원에서의 방향을 잘 설정하고 일관성 있게 추진해야 한다. 또한, 한국은 중국의 팽창적 해양정책과 해군력 증강이 한중 간 서해 배타적경제수역을 포함한 경계선 획정문제와 이어도 문제에 미칠 수 있는 영향에 대한 대책을 마련하고 준비해야 한다. 군사적으로는 한반도 평화를 유지하고 해양이익을 보호하기 위해 미국과 동맹관계 속에서 자주적 방위능력을 확충하는 것이 가장 중요하다. 특히, 해양분쟁에 대응할 수 있는 첨단 지휘통제체계, 해군력과 공군력의 건설과 정밀 타격이 가능한 탄도미사일 전력증강에 중점을 둬서 만약 전쟁이 발생한다면 해양에서 차단하여 짧은 종심의 한반도를 보호할 수 있는 전략개념과 전력건설이 필요하다.
결론적으로 본 논문에서는 이러한 미･중 패권경쟁 상황에서 한국이 선택해야 할 전략적 원칙을 9개로 설정하였고, 각 전략적 원칙에 적합한 대응전략과 준비해야 할 과제들을 크게 3가지 분야로 구분하여 발전방안을 제시하였다. 좀 더 현실적인 방안을 도출하기 위하여 현재 가장 위협이 높은 미･중 패권전쟁을 대만해협 충돌로 가정하여 구체화하였다. 3가지 분야는 정책 및 안보분야, 다자간 안보협력 및 경제･과학기술 분야, 그리고 군사적인 분야이다. 이런 분야를 발전시켜 국가이익과 우리의 안보가 지켜져서 과거 우리 역사에서처럼 유린되지 않도록 현명한 선택과 혜안이 절실히 필요한 때다.제1장 서 론 1
제1절 연구배경 및 목적 1
제2절 연구범위 및 방법 5
제2장 패권경쟁에 관한 일반적인 이론 및 현황 8
제1절 국제안보 환경의 변화 8
제2절 국제관계이론과 패권경쟁 이론 15
Ⅰ. 국제관계이론과 국제안보이론 15
Ⅱ. 패권경쟁이론 19
제3절 투키디데스의 함정과 미․중 패권경쟁 24
Ⅰ. 투키디데스 함정의 기원 24
Ⅱ. 투키디데스 함정으로 본 미․중 패권경쟁 26
제3장 중국의 부상과 동아시아 해양안보 변화 36
제1절 중국의 부상과 아태지역 패권경쟁 심화 36
제2절 중국의 국가정책과 국방정책 41
Ⅰ. 국가 대전략 및 국방․외교전략 41
Ⅱ. 중국의 일대일로 전략 43
Ⅲ. 군사굴기의 주요 내용과 군 현대화 추진 46
Ⅳ. 국방비 증액을 통한 미래 최첨단 군사혁신과 지능화 추진 50
제3절 중국의 군사전략과 군사력 53
Ⅰ. 중국의 적극방어전략 53
Ⅱ. 중국의 해군력 증강 57
제4절 중국의 해양전략과 주변국과의 해양분쟁 현황 60
Ⅰ. 중국의 해양전략 60
Ⅱ. 중국과 주변국과의 해양분쟁 현황 70
제5절 중국의 회색지대 전략과 삼전전략 77
Ⅰ. 중국의 회색지대 전략 77
Ⅱ. 중국의 삼전전략 83
제4장 미국의 대응전략 87
제1절 패권경쟁에 대한 미국의 대전략 87
Ⅰ. 미국 패권에 대한 전통적 도전 87
Ⅱ. 미국 패권에 대한 도전국 중국과 미국의 전략 90
Ⅲ. 미국의 대전략에서 한반도의 전략적인 위치 92
제2절 미국의 국가안보전략과 인도-태평양 전략 97
Ⅰ. 미국의 국방정책 및 군사력 건설 계획 97
Ⅱ. 트럼프 행정부 미국의 아시아태평양 전략 97
Ⅲ. 바이든 행정부의 인도․태평양 전략 106
제3절 중국의 인도․태평양 진출 견제를 위한 미국의 대응전략 109
Ⅰ. 미 바이든 정부의 국가안보전략지침 109
Ⅱ. 바이든 정부의 인도-태평양 전략이 주는 함의 114
Ⅲ. 中 '진주목걸이' 전략에 맞서는 美 '다이아몬드' 전략 115
제4절 미국의 해군력 유지전략과 미․중 해군력 평가 119
Ⅰ. 미․중패권에 대비한 미국의 해군력 우위유지 전략 120
Ⅱ. 미․중 해군력 평가 123
제5절 미국의 모자이크 전쟁과 미 해군의 유령함대 계획 126
Ⅰ. 중국의 패권전쟁에 대비한 미국의 모자이크 전쟁 계획 126
Ⅱ. 미 해군의 유령함대 전략 128
제5장 미․중 패권경쟁과 한반도의 영향 131
제1절 미․중 패권경쟁의 전망 131
Ⅰ. 미․중 패권경쟁의 양상 131
Ⅱ. 미․중 패권경쟁의 핵심 138
제2절 미․중 패권전쟁의 전개 양상 143
Ⅰ. 미․중 패권전쟁 양상 예측 143
Ⅱ. 미․중 패권경쟁과 중국의 대만 침공 147
Ⅲ. 미․중 패권전쟁의 가상 시나리오 153
제3절 미․중 패권경쟁과 한반도의 위협 159
Ⅰ. 한반도의 지정학적 위험 159
Ⅱ. 미․중 해군력의 증강과 한국의 영향 171
Ⅲ. 미․중 패권경쟁과 한국의 영향 179
제6장 한국의 해양안보 대응방안 183
제1절 미․중 패권경쟁 시대에 한국의 전략적 선택 183
제2절 정책 및 안보분야 192
제3절 다자간 안보협력 및 경제․과학기술분야 216
제4절 군사분야 223
제7장 결 론 238
참 고 문 헌 244
국 문 초 록Docto
Self-reduction during thermal decomposition of ammonium molybdate for reduction of molybdenum oxide
No full text몰리브덴 생산 상용 공정은 MoS2를 원료로 하여 탈황을 위한 환원배소를 수행한 후 SiO2, Al2O3와 같은 맥석을 제거하기 위해 암모니아수에 용출 후 결정화하여 몰리브덴산 암모늄([NH4]6Mo7O24·4H2O)으로 전환한다. 몰리브덴산 암모늄을 열분해하면 MoO3와 암모니아(NH3) 가스, 수증기(H2O)가 생성된다. 열분해를 통해 얻은 MoO3는 수소(H2) 환원하여 Mo으로 생산하고, 암모니아 가스는 포집하여 용출에 사용하는 암모니아수로 전환한다. 몰리브덴산 암모늄의 열분해를 통해 생성된 암모니아 가스는 수소처럼 산화몰리브덴의 환원제로 사용할 수 있고, 열역학적으로 수소 가스보다 몰리브덴 환원에 더 유리하다는 것을 확인하였다. 이를 토대로 본 연구는 몰리브덴산 암모늄 내 존재하는 암모니아가 환원제로 작용할 수 있는지를 파악한 후, 열분해와 환원을 한 번에 수행하여 공정을 단축할 수 있는지 확인하고자 하였다. 몰리브덴산암모늄을 건조하여 수하물을 제거한 후, 수평관로를 이용해 아르곤, 수소 분위기에서 온도를 575℃로 조정한 후 배소 실험을 수행하였다. 실험결과, 아르곤 분위기에서 MoO2 및 Mo4O11의 피크를 XRD 분석으로 관찰하였고, 환원에 의해 시료의 질량 감소가 18% 일어났음을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 건조한 몰리브덴산암모늄 시료와 MoO3의 수소 환원 결과를 비교했을 때, 몰리브덴산암모늄을 이용한 경우 MoO2로 상대적으로 20.19% 신속하게 환원이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.제 1 장. 서론 1
1.1 몰리브덴 1
1.1.1 몰리브덴의 특성 1
1.1.2 몰리브덴의 용도 및 시장현황 5
1.2 연구목적 7
제 2 장. 이론 9
2.1 열분해(Thermal decompostition) 및 배소(Roasting) 9
2.2 몰리브덴산암모늄 내 암모니아의 환원제 활용 가능성 확인 10
제 3 장. 이론몰리브덴산암모늄 열분해 거동 확인 14
3.1 실험 및 분석방법 14
3.2 실험 결과 및 고찰 16
제 4 장. (NH4)4Mo5O17의 자체 환원 반응 확인 20
4.1 실험 및 분석방법 20
4.2 실험 결과 및 고찰 22
4.2.1 몰리브덴의 특성 22
4.2.2 몰리브덴의 용도 및 시장현황 27
제 5 장. 결론 32Maste