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함정의 자기장과 역 방향의 자기장을 생성함으로써 전체 함정의 자기장을 감소시키기 위해 함정 내에 세 방향으로 다수개 설치되는 소자코일 설계방법에 있어서, 함정에서 발생하는 자기장을 제거하기 위해 상기 소자코일들 각각의 기자력 값을 산출하는 소자코일 기자력 최적화단계;상기 산출되는 소자코일별 기자력 값을 이용하여 함정 내 배치되는 상기 소자코일들 별 위치를 산출하는 소자코일 위치 최적화단계; 및상기 산출되는 소자코일들 별 위치를 이용하여 함정 내 배치되는 상기 소자코일 개수를 산출하고 상기 소자코일들 별 위치를 조정하는 소자코일 설계단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자코일 설계방법
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제1항에 있어서,상기 소자코일 기자력 최적화단계는,(a1) 상기 소자코일들 각각의 기자력 값으로 이루어진 제1 설계변수, 상기 소자코일의 기자력의 최대 가능값을 상기 제1 설계변수의 제한으로 하는 제1 구속조건 및 상기 제1 구속조건을 만족하면서 상기 제1 설계변수가 목표에 도달하는지 판단하기 위한 함정의 자기장의 제거 정도인 소자 성능을 나타내는 목적함수를 정의하는 단계;(a2) 상기 제1 설계변수, 목적함수 및 제1 구속조건이 정의된 후, 상기 소자코일 별로 발생하는 기준 자기장 신호인 코일효과를 실험 또는 수학적 계산을 통해 수집하는 단계;(a3) 상기 소자코일의 기자력 값을 초기화하는 단계;(a4) 상기 소자코일의 기자력 값과 상기 (a2)단계에 의해 수집된 상기 코일효과와의 선형성을 이용하여 상기 소자코일에서 발생하는 자기장 신호 값을 계산하는 단계;(a5) 상기 목적함수를, 상기 소자코일에 전류가 인가되기 전 함정에서 발생하는 외부 자기장 신호 값과 상기 소자코일에 전류가 인가되는 것에 의해 발생하는 소자코일의 자기장 신호 값을 이용하여 산출하는 단계;(a6) 상기 소자코일의 기자력 값의 변화에 대한 상기 목적함수의 변화량인 소자코일의 기자력 민감도를 계산하는 단계; 및(a7) 상기 소자코일의 기자력 민감도가 임계값을 초과하는 경우 상기 소자코일의 기자력 값을 수정한 후 상기 (a4)단계 내지 상기 (a6)단계를 반복 수행하고, 상기 소자코일의 기자력 민감도가 임계값 이하인 경우 상기 소자코일 기자력 최적화단계의 수행을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자코일 설계방법
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제2항에 있어서,상기 (a5)단계에서, 상기 목적함수가 F로 표현된 경우, 상기 목적함수는 수식 1에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 소자코일 설계방법
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제2항에 있어서,상기 (a6)단계는,상기 소자코일의 기자력 민감도를 구하기 위한 보조변수를 구하기 위해, 상기 목적함수를 기초로, Mjk로 표현되는 가상소스를 수식 2에 의해 계산하는 단계; 및[수식 2] (여기서, k : 본 단계의 반복 수행횟수)상기 가상소스를 이용하여, λlk로 표현되는 상기 보조변수를 수식 3에 의해 계산하는 단계를 구비하고,[수식 3] (여기서, l과 r : 각각 l번째 상기 소자코일과 상기 가상소스에서 코일까지의 거리)상기 (a6)단계에서, 상기 소자코일의 기자력 민감도는 상기 목적함수(F), 가상소스(Mjk) 및 보조변수(λlk)를 이용하여, 수식 4에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 소자코일 설계방법
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제2항에 있어서,상기 소자코일 위치 최적화단계는,(b1) 상기 소자코일들 각각의 기하학적 중심 좌표 중 선체의 종축 기준의 좌표 값으로 이루어진 제2 설계변수, 상기 소자코일들 각각이 서로 간섭하지 않는 상기 선체의 종축 기준의 좌표 값의 상한값 및 하한값을 상기 제2 설계변수의 제한으로 하는 제2 구속조건 및 상기 제2 구속조건을 만족하면서 상기 제2 설계변수가 목표에 도달하는지 판단하기 위한 목적함수를 정의하는 단계;(b2) 상기 제2 설계변수, 목적함수 및 제2 구속조건이 정의된 후, 상기 소자코일 기자력 최적화단계를 수행하는 단계;(b3) 상기 (b2)단계의 수행 중 산출되는 상기 기자력 민감도를 이용하여 함정의 자기장을 제거하는 소자를 수행하고, 상기 (b2)단계의 수행 중 산출되는 상기 목적함수를 확인하는 단계;(b4) 사전에 정해진 이동량에 의해 정해진 상기 소자코일들의 예측된 이동 위치에 대응하여 코일효과를 이동시키는 단계;(b5) 상기 이동된 상기 소자코일 별 코일효과에 의해 상기 소자코일 기자력 최적화단계를 수행하는 단계;(b6) 상기 (b5)단계의 수행 중 산출되는 상기 기자력 민감도를 이용하여 함정의 자기장을 제거하는 소자를 수행하고, (b5)단계의 수행 중 산출되는 상기 목적함수를 확인하는 단계;(b7) 상기 (b3)단계에 의해 확인된 목적함수와 상기 (b6)단계에 의해 확인된 목적함수를 비교하여 상기 소자코일들 위치의 예측 이동 전 후의 소자 성능의 향상여부를 판단하는 단계;(b8) 상기 (b7)단계의 판단결과 상기 예측 이동 후의 상기 소자 코일들의 위치에서 상기 소자 성능이 향상된 것으로 판단된 경우, 상기 예측 이동에 대응하여 상기 소자코일들 각각의 위치를 실제로 수정하고 상기 (b2)단계 내지 상기 (b7)단계를 반복 수행하는 단계; 및(b9) 상기 (b7)단계의 판단결과 상기 예측 이동 후의 상기 소자 코일들의 위치에서 상기 소자 성능이 향상되지 않은 것으로 판단된 경우 본 소자코일 위치 최적화단계의 수행을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자코일 설계방법
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제5항에 있어서,상기 소자코일 설계단계는,(c1) 상기 소자코일의 초기 개수를 설정하는 단계;(c2) 상기 소자코일의 현재 개수를 이용하여 상기 소자코일 위치 최적화단계를 수행하는 단계;(c3) 상기 (c2)단계에 의해 산출되는 상기 목적함수 값을 저장하고 상기 소자코일의 개수가 임계개수에 도달하는지 판단하는 단계;(c4) 상기 (c3)단계의 판단결과 상기 소자코일의 개수가 상기 임계개수에 도달되지 않은 것으로 판단한 경우 상기 소자코일의 개수를 증가시키고 상기 (c2)단계 내지 상기 (c3)단계를 반복 수행하는 단계;(c5) 상기 (c3)단계의 판단결과 상기 소자코일의 개수가 상기 임계개수에 도달한 것으로 판단한 경우 상기 (c3)단계에 의해 저장된 목적함수 값을 이용하여 상기 소자코일 개수별 소자 성능을 평가하는 단계;(c6) 상기 소자코일 기하하적 중심을 확인하고, 최대 및 최소 코일효과를 나타내는 상기 소자코일들 각각의 위치를 확인하는 단계; 및(c7) 상기 (c6)단계에 의해 확인된 상기 소자코일들 각각의 위치에 근거하여 함정의 격벽이나 내부구조의 영향과 상기 소자코일에 전력을 공급하는 전원부의 용량과 동작 중 상기 소자코일로부터 발생하는 열을 고려하여 상기 소자코일의 배치 위치를 조정함으로써 상기 소자코일에 대한 상세설계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자코일 설계방법
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선체에 대한 정보, 소자코일에 대한 정보 및 함정의 자기장정보를 입력받기 위한 정보입력부;상기 정보입력부로부터 입력되는 상기 선체에 대한 정보, 상기 소자코일에 대한 정보 및 상기 함정의 자기장정보를 이용하여 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 소자코일 설계방법을 수행하는 연산부; 및상기 연산부에 의한 수행결과, 완료된 상기 소자코일에 대한 설계정보를 출력하는 결과출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자코일 설계장치
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