• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.267-267
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• 2012

전 지구적으로 발생하고 있는 기후변화로 인한 기상이변으로 자연재해 발생빈도 및 피해규모는 증가하고 있는 추세로 나타나고 있다. 이에 따라 많은 연구는 자연재해에 직간접적으로 영향을 미치고 있는 홍수와 가뭄의 변화에 초점이 맞추어져 있는 것이 사실이다. 하지만, 최근에 우리나라의 경우 지난 2011년 2월에는 동해안의 폭설로 인하여 동해안지방 최심신적설량 극값 1위를 경신하였고, 2010년 1월 서울에는 40년만에 최대 적설량을 기록하는 등 최근 한반도에서 발생한 적설로 인하여 사회적 경제적 피해가 증가하고 있다. 따라서, 지구온난화에 기인한 기후변화 연구에서 상대적으로 소홀했던 적설량과 관련한 연구의 중요성도 대두되고 있다. 본 연구에서는 적설량에 온도 및 강수가 미치는 영향을 평가하기 위하여 관측기상자료를 이용하였다. 적설량은 기상인자들의 복잡한 비선형 조합으로 발생하기 때문에 적설량에 영향을 미치는 온도, 강수, 적설량의 비선형 과정들을 고려할 수 있는 신경망 모형을 이용하여 적설량 예측 모형을 구성하였다. 30년 이상의 관측자료를 보유하고 있는 기상청 산하 58개 관측지점의 자료를 이용하여 2002년 이전에 관측된 온도, 강수, 적설량을 지점별로 훈련시켰으며 이를 적설량 예측에 활용하고자 하였다. 이를 위해 구성된 신경망 모형에 2002년 이후 지점별 온도, 강우자료를 이용하여 적설량을 산정하고 통계분석을 실시한 결과 적설량 예측에 적용이 가능함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.460-460
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• 2011

국내에서는 수자원 정보화 사업에 일환으로 국가수자원종합정보시스템(WAMIS)을 개발하여 수자원에 관련된 많은 기초 자료 정보를 일반에 공개 제공하고 있으나, 주 이용 계층은 수자원관련 종사자 또는 연구자들이 대부분이다. 국가수자원종합정보시스템에서 제공하는 양질의 수자원 정보를 일반 국민들이 보다 쉽게 이해하고, 이용할 수 있도록 국내에서는 이들 기초자료를 바탕으로 다양한 수자원 지표 및 지수를 개발하였다. 이러한 수자원 관련 지표 및 지수를 개발하기 위해서는 서로 다른 단위와 특성을 가진 자료들을 모아 하나의 지표로 정의하는 과정이 필요하며, 하나의 지표로 정의되기 위해서는 반드시 표준화(normalization)과정이 필요하다. 국내에서 가장 보편적으로 사용하고 있는 방법은 Z-score법이며, 이외에도 가장 단순하고 간단한 방법인 Ranking 법, 자료의 극값(최대값, 최소값)을 이용하는 Re-scaling법, 일정 지표를 기준으로 하는 Distance to a reference country법 등이 있다. 표준화 방법은 각기 다른 장 단점을 가지고 있으며, 그 특성에 따라 정의되는 지표값은 다르게 나타날 수 있기에 지수값의 변화를 야기시킬 수 있다. 본 연구에서는 기 개발된 물이용안전성지수를 이용하여 기존 분석과 다양한 표준화 방법을 이용하여 지표를 산정하였을 때 표준화 방법에 따른 변화를 분석해 보고자 한다. 기존 연구에서 사용된 표준화 방법은 Z-score법이며, 다른 표준화 방법을 적용해 봄으로서 기존 산정 결과와의 차이를 비교 분석하였다. 지수를 구성하는 세부지표에 따라 수집되는 기초자료의 단위 및 특성은 다양하기 때문에 적합한 표준화 방법을 찾는 과정은 매우 중요하며, 이는 지표를 보다 정확하게 산정할 수 있도록 한다. 합리적인 표준화 방법을 통해 올바른 지수를 도출할 수 있고 객관적으로 수자원 환경을 평가할 수 있으며, 또한 수자원 계획 및 정책 개발에 있어 중요한 기준으로서 적용 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.178-178
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• 2021

최근 들어 기후변화로 인한 극심한 가뭄 피해가 한반도에 발생하고 있다. 가뭄 상황에 대비하여 댐을 안정적으로 운영하기 위해서는 갈수빈도 유입량에 대한 분석이 필수적이다. 갈수빈도해석의 경우, 홍수빈도해석과 유사하게 확률밀도함수의 극값에 대한 확률값을 산정하며, 확률 분포형의 역함수에 비초과확률을 대입하여 산정한다. 그러나 홍수와 달리 가뭄은 지속기간이 긴 특성 탓에 자기상관을 고려해야하며, 댐 및 저수지 등 대규모 시설물의 경우 일반적인 하천과 달리 저류효과로 인해 누적 유량에 대한 고려가 필요하다. 이에 K-water는 자체 제작한 누가차분법 및 Disaggregation 두 가지 방법을 채택하여 실무에서 사용해왔다. 그러나 누가차분법을 사용할 경우, 빈도유입량이 지나치게 크게 산정되는 문제가 있으며, Disaggregation 방법을 사용하는 경우, 특정 빈도 이상의 극한가뭄에서 유입량의 차이가 유의미하지 않아 산정된 빈도유입량과 최근 발생한 극심한 가뭄의 실측유입량간 큰 차이가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 자기상관을 고려한 선형회귀모형에 근거하여 빈도유입량을 배분하는 방법을 제안한다. 또한, 앞서 서술한 네 가지 빈도유입량 방법(월빈도분석, 누가차분법, K-water Disaggregation, 자기상관 선형회귀모형)에 대한 수식적 비교를 수행하며, 국내 댐 유역에 적용 및 평가를 통해 자료 특성에 따른 적절한 빈도유입량 산정방식에 대한 기준을 제안한다. 본 연구를 통해 가뭄특성을 고려한 합리적인 댐 유입량을 산정함으로써 보다 유연한 수자원시설물의 가뭄대응이 이루어질 것으로 기대된다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제37권3호
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• pp.467-482
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• 2023

본 논문에서는 인공지능 알고리즘에서 많이 사용되는 경사하강법(gradient descent method)을 대학수학 강좌에서 인공지능 활용사례로 사용할 수 있도록 연구한 교수·학습 기초자료를 소개한다. 특히 대학 미적분학 수준에서도 가르칠 수 있도록 자세한 개념 설명과 함께 복잡한 함수에 관해서도 쉽게 계산할 수 있도록 파이썬(Python) 기반의 SageMath 코드를 제공한다. 그리고 실제 인공지능 응용과 연계하여 선형회귀에서 발생하는 최소제곱문제를 경사하강법을 활용하여 풀이한 예시도 함께 소개한다. 본 연구는 대학 미적분학 뿐만 아니라 공학수학, 수치해석, 응용수학 등과 같은 고급 수학 과목을 지도하는 다양한 교수자들에게 도움이 될 수 있다.

• 대기
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• 제26권4호
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• pp.697-709
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• 2016

This study estimates and evaluates the extreme value of 30 m-resolution daily maximum and minimum temperatures over South Korea, using inverse distance weighting (IDW), parameter-elevation regression on independent slopes model (PRISM) and generalized extreme value (GEV) method. The three experiments are designed and performed to find the optimal estimation strategy to obtain extreme value. First experiment (EXP1) applies GEV firstly to automated surface observing system (ASOS) to estimate extreme value and then applies IDW to produce high-resolution extreme values. Second experiment (EXP2) is same as EXP1, but using PRISM to make the high-resolution extreme value instead of IDW. Third experiment (EXP3) firstly applies PRISM to ASOS to produce the high-resolution temperature field, and then applies GEV method to make high resolution extreme value data. By comparing these 3 experiments with extreme values obtained from observation data, we find that EXP3 shows the best performance to estimate extreme values of maximum and minimum temperatures, followed by EXP1 and EXP2. It is revealed that EXP1 and EXP2 have a limitation to estimate the extreme value at each grid point correctly because the extreme values of these experiments with 30 m-resolution are calculated from only 60 extreme values obtained from ASOS. On the other hand, the extreme value of EXP3 is similar to observation compared to others, since EXP3 produces 30m-resolution daily temperature through PRISM, and then applies GEV to that result at each grid point. This result indicates that the quality of statistically produced high-resolution extreme values which are estimated from observation data is different depending on the combination and procedure order of statistical methods.

• 원예과학기술지
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• 제18권3호
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• pp.387-390
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• 2000

포도나무의 수체관리와 수량이 과실품질과 내한성에 미치는 영향을 구명하기 위하여, 화성지역과 수원지역에서 '캠벨얼리' 품종을 이용하여 시험을 수행하였다. 동해 상습지역인 화성지역은 수원지역에 비해 동계 최저기온 극값이 낮았고, 재식거리가 좁아 과다결실을 하고 있었으며, 수확시기도 7일 가량 늦은 경향이었다. 또한 포도나무의 결과모지내 탄수화물 함량도 1.2~1.7% 정도 낮았으며, $-15^{\circ}C$의 저온처리에 의해 발아율도 현저히 낮았다. 수원지역에서 포도 착과량별 과실품질과 결과모지의 발아정도를 보면, 착과량이 많아질수록 과방 및 과립의 크기는 차이가 없었으나, 당도가 떨어지고, 착색이 나빠지는 것을 알 수 있었다. 착과량이 많아지면 결과모지의 탄수화물 함량이 적어지는 경향인데, 특히, $-15^{\circ}C$ 이하의 저온 처리에 의해 발아율이 현저히 낮아졌다. 과실품질을 고려한 적정 수량은 2.3~2.6MT/10a이 적합하였다.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.287-295
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• 2017

본 연구에서는 금호강의 수질 및 유량 자료를 이용하여 첨두수질에 따른 강우유출 특성을 분석하고 모니터링 및 오염원별 관리 시기 등의 비점오염 관리 방향을 도출하였다. 첨두수질농도(Peak Water Quality Concentration)는 강우유출수내 수질이 가장 높은 농도로 비점오염 관리 기준농도로 극값(Extremal value)을 활용하는 개념이다. 이 방법을 이용하여 누적강수량(총강수량), 첨두수질농도, 첨두수질농도까지의 누적강수량, 첨두수질농도까지의 시간, 첨두수질농도까지의 EMC 등의 평가인자를 검토하였고 장기간에 걸친 실측자료를 이용하여 비점오염원 강우유출특성을 분석하였다. 분석 결과를 통해 비점오염원을 관리하기 위한 적정 모니터링 및 관리방안을 제시하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.1-9
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• 2012

조위편차는 최근 기후변화에 의한 영향으로 연안 안전 방재 측면에서 매우 중요한 인자로 부각되고 있다. 태풍강도 등과 더불어 변화가 예상되는 조위편차는 해안구조물의 안전 및 기능검토에 필요한 기준해수면 결정에 기여하는 중요한 인자이다. 우리나라 연안 조위편차의 확률밀도함수는 음 양의 왜도와 정규분포보다 큰 돌도를 가지는 분포로, 정규분포로 근사화하는 방법은 한계가 있기 때문에 본 연구에서는 비모수적 방법인 Kernel 함수를 이용하여 확률밀도함수를 추정 제안하였다. 본 연구에서 제안된 확률밀도함수는 조위편차자료의 분포와 매우 우수한 일치수준을 보이고 있으며, 다양한 극값 추정에도 높은 수준의 정도를 보여주고 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.624-630
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• 2010

심전도 신호는 일반적으로 200Hz 이상의 주파수로 표본화 되므로 효율적인 저장 및 전송을 위해서는 진단에 중요한 정보를 손실 없이 압축하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 곡률을 이용하여 진단에 중요한 정보인 특징점에 기반한 심전도 신호 압축 방법을 제안한다. 제안한 방식은 심전도 신호의 중요 구성요소인 P, Q, R, S, T파의 특징점이 다른 정점에 비해 곡률 값이 크므로 곡률의 국부적 극값을 이용하여 정점을 추출하였다. 또한 신호의 복원 오차를 최소화하기 위하여 순환적정점 선택 방법에 따른 정점을 특징점으로 추가한다. MIT-BIH 부정맥 데이터베이스에 있는 심전도 신호에 대한 실험을 통하여 선택한 정점들이 심전도 신호의 특징점을 모두 포함하고 있으며, 압축의 효율성도 AZTEC 방식 보다 높다는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.418-418
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• 2012

현재 전 세계적으로 온실가스 농도 증가로 호우나 가뭄, 대설 등 지역에 따라 서로 상반되는 변화를 가져올 수 있다고 경고되고 있으며, 우리나라에서도 남해안지역과 경기북부지역에서 호우빈도가 증가하는 반면, 충정도 내륙지역과 경상북도에서는 호우빈도가 감소하고 5일 누적 강수량 또한 감소하여, 해당지역에서 가뭄이 발생할 경우 심화될 가능성이 높아진다고 보고된 바 있다. 기후변화 시나리오에 분석결과에서도 우리나라의 경우 평균적으로 강우일수는 작아지며, 강우강도는 커지는 결과들이 도출되었다. 이러한 결과들은 가뭄의 발생가능성이 높아지고 있음을 보여주고 있다. 본 연구에서는 우리나라에서 발생된 가뭄의 특성을 분석하고 가뭄의 특성과 기상인자간의 관계를 Quantile regression 분석을 통해 살펴보고자 한다. 가뭄의 특성과 기상인자(엘니뇨, 강수량 등)의 관계에 있어서 기상인자들의 평균을 이용하는 일반적인 회귀분석은 전체 데이터의 영향에 따른 가뭄특성인자와의 관계를 보여준다. 하지만 강수량과 가뭄과의 관계에서와 같이 강수량의 극값보다는 적은 강수량 혹은 무강우일수가 가뭄과 밀접한 관련을 보여준다. 이러한 점에서 이상치들에 영향을 배재할 수 있는 Quantile regression을 사용하여 Quantile에 따른 기상인자와 가뭄특성과의 관계를 규명하고 평가해 보고자 한다. 본 연구에서 적용한 Quantile Regression 기법은 회귀계수의 추정에 있어서 회귀인자의 신뢰성을 아래와 같은 Quantile-회귀계수 그래프를 통해 분석할 수 있으며, 로버스트 통계량의 특징인 분산이 적은 안정적인 추정량을 확보할 수 있는 장점을 갖는다. 아래식은 Quantile regression의 회귀계수 추정식을 나타낸다. $$arg\;in\;{n\\\;p(y_i-f(x_i,\;z_i,\;{\cdots}))\\ =1}$$ 여기서, $y_i$는 가뭄특성값을 $x_i$, $z_i$, $\cdots$는 기상인자를 나타낸다. $$p(y-q)={{\beta}(y-q)\;y{\geq_-}q \\ (1-{\beta})(q-y)\;y<q}$$ ${\beta}$는 quantile을 나타내며 0< ${\beta}$ <1범위를 갖는다.