• Title/Summary/Keyword: 불확실성구간

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Application of machine learning for the analysis of dynamic stage-discharge relations (수위-유량 관계 동적 변화 연구를 위한 기계학습 활용)

  • Tae-Ho Kang;Yeon-Su Kim;Joon-Woo Noh
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.318-318
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    • 2023
  • 수자원개발과 관리 측면에서 하천에서 흐르는 유량을 정확히 산정하는 것은 이수와 치수 두 측면에서 모두 매우 중요한 문제이다. 과거의 유량측정성과를 이용하여 수위-유량 관계 곡선식을 구하면, 현재 관측된 수위만으로도 유량을 간단히 산정할 수 있기 때문에 유량 산정에서 있어서, 수위-유량 관계 곡선식을 사용하는 것이 일반적이며, 따라서 수위-유량 관계식의 신뢰도에 의해 유량 산정의 정확성이 좌우되는 것이 사실이다. 과거 일반적인 단일 수위-유량 곡선의 적용으로는 유량추정에 높은 불확실성이 존재할 수 있음이 확인되어, 하천의 단면변화, 식생변화, 유사이동, 비정상류 등 영향인자를 파악하고 수위-유량 관계의 동적 변화를 추정하는 기술의 고도화가 다양하게 시도되고 있다. 기존 연구에서는 하천의 수위에 따른 단면 변화율 차이 등을 가정하고 수위구간을 구분 다른 수위-유량 관계식으로 추정하는 방안이 제안되거나, 부정류, 하상경사, 그리고 조도계수 변화에 따른 수위-유량 관계 변화 가정하고 특정 조건에 따라서 수위-유량 관계가 변화하는 특성이 연구되었다. 하지만, 검토한 바에 따르면 기존 연구에서는 대부분 수위 관측 지점에 한하여 단면 및 하상특성 등의 영향을 고려하였으며, 수km 떨어진 원거리 하류 범위에서의 하상 등 동적 변화로 인한 상류 지점의 수위-유량 관계의 영향에 대해서는 정량적 분석이 미진한 것으로 파악되었다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 조건에 따른 복잡한 동적 수위-유량 관계를 분석하기 위한 기계학습 기반 데이터 분석기술의 활용 방안을 검토하고, 시범적으로 금강 세종보가 가동중이였던 2017년 관측된 보상류 5km 지점의 수위와 유량 데이터 분석에 적용하였다. 분석 결과 하류 5km 범위에서의 하상변화는 즉각적으로 상류의 수위-유량 관계를 변화시키는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로부터 하류에서의 준설, 퇴적, 교량 및 보건설, 가동보 운영 등이 있을 경우 수km 떨어진 상류에서 수위-유량 관계는 크게 변화함을 예상할 수 있으며, 따라서 유량산정의 신뢰도 제고를 위해서는 본 연구에서 제안된 방안과 같이 동적 수위-유량 관계를 추정하는 기술이 점차 확대 적용되어야 할 것으로 판단된다.

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Future hydrological changes in Jeju Island based on AR6 climate change scenarios (AR6 기후변화 시나리오 기반 제주도의 미래 수문 변화 전망)

  • Chul-Gyum Kim;Jaepil Cho;Jeong Eun Lee;Sun Woo Chang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.293-293
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    • 2023
  • 2022년 발간된 IPCC (The Intergovernmental Panel on Climate Change) 6차 평가보고서(AR6)에서는 미래 사회경제변화를 기준으로 기후변화에 대한 미래의 완화와 적응 노력에 따라 5개의 시나리오로 구분된 SSP (Shared Socioeconomic Pathways, 공통사회경제경로)를 제시하고 있다. 본 연구에서는 제주도 지역을 대상으로 SSP 시나리오에 따른 미래 수문학적 변화를 분석하였다. 제주도 지역의 독특한 기후 및 지질학적 특성, 간헐적 하천유출 특성 등을 모의할 수 있는 유역모델링(SWAT)을 기반으로, 미래 기후변화 시나리오에 따른 수문 변화를 분석하였다. 기후모형에 따른 미래 전망의 불확실성을 최소화하기 위해 SSP 시나리오 4종(SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5)에 대해 18개의 Global Climate Models (GCMs) 자료를 분석에 사용하였다. 또한 지역별 공간적 특성을 충분히 반영하기 위해 하천구간과 고도 특성을 고려하여 총 299개 소유역으로 구분하여 모델링을 수행하였다. 각 GCM 및 SSP 시나리오별 산출된 유역모델링 모의자료를 기반으로 과거 historical 기간(1981~2010년)과 미래기간(2011~2100년)으로 구분하여 강수량, 유출량, 증발산량, 함양량 등에 대한 시공간적 변화를 분석하였다. 대체로 모든 GCM 및 모든 SSP 시나리오에서 미래기간으로 갈수록 강수량은 증가하는 것으로 나타났다. 북부지역(제주시)보다는 남부지역(서귀포시)의 증가량이 많으며, SSP5-8.5 시나리오에서 상대적으로 변동폭이 큰 것으로 분석되었다. 기준증발산량 또한 기온의 증가에 따라 미래로 갈수록 기준증발산량이 증가하는 것으로 전망되었으며, SSP5-8.5 시나리오에서 가장 크게 증가하는 것으로 나타났다. 기준증발산량의 절대값은 북부지역에서 더 크게 나타나며, SSP5-8.5에서 가장 큰 것으로 전망되었다. 과거기간 대비 변화율은 SSP5-8.5에서 가장 크게 증가하며, 최소 10% 이상 증가할 것으로 전망되었다.

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Future climate change of Jeju Island according to SSP scenarios (SSP 시나리오에 따른 제주도 지역의 미래 기후변화 전망)

  • Kim, Chul-Gyum;Cho, Jaepil;Chung, Il-Moon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.414-414
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    • 2022
  • 본 연구는 2022년도 "제주특별자치도 수자원 부존현황 조사 및 분석 사업"의 연구비 지원에 의해수행되었습니다.최근 IPCC 제6차 평가보고서(AR6)에 새롭게 적용된 미래 기후변화 시나리오인 SSP (Shared Socioeconomic Pathways)에 따른 제주도 지역의 미래 기후변화를 강수량, 기온, 기준증발산 등을 중심으로 분석하였다. 미래의 기후변화 자료로서 19개의 GCM 모형으로부터 도출된 4개의 SSP 시나리오(SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5)를 활용하였다. 제주도 지역의 3개 기상청 ASOS 지점(제주, 성산, 서귀포)을 대상으로 상세화된 기후변화 자료를 이용하여 지점별 및 지역별 미래 전망을 분석하였다. 기준증발산량은 기온자료만을 이용하는 Thornthwaite 방법을 활용하여 산정하였으며, FAO-56 Penman-Monteith 기준증발산량과의 차이를 최소화하기 위하여 시공간적 보정계수를 적용하였다. 과거기간(1985~2014년)을 기준으로, 미래기간(2021~2095년)을 3개 구간(2021~2045년, 2046~2070년, 2071~2095년)으로 나누어 분석하였다. 제주도 전체에 대한 평균적인 전망은 대부분의 SSP 시나리오에서 강수량, 기온, 기준증발산량 모두 미래 후반기로 갈수록 점차 증가하는 경향을 보였으며, SSP1-2.6 시나리오에서만 기온과 기준증발산량이 미래 전반기(2021~2045년)에는 크게 증가하다가 중반기(2046~2070년)와 후반기(2071~2095년)에는 비교적 일정한 것으로 전망되었다. 과거기간과 비교하여 미래 후반기 SSP5-8.5 시나리오에서 가장 크게 증가하는 것으로 전망되었으며, 강수량은 17%, 기온은 38%, 기준증발산량은 58%까지 증가하는 것으로 분석되었다. 지점별로는 제주 지점이 다른 2개 지점(성산, 서귀포)에서보다 더 많이 증가할 것으로 전망되었다. 제주 지점의 경우 SSP5-8.5 시나리오에서 연 강수량은 19%, 평균기온은 42%, 기준증발산량은 70%까지 증가하는 것으로 나타났다. 증가되는 크기는 강수량은 서귀포, 성산, 제주 지점 순으로 전망되었으며, 기온과 기준증발산량은 반대로 제주, 성산, 서귀포 순으로 증가량이 클 것으로 전망되었다. 그러나 GCM 모형에 따라 전망결과가 다양하게 나타나기 때문에 이에 대한 불확실성을 고려한 미래 대응이 필요하다.

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Development of the Decision-Making System for National Highway Pavement Management (국도 포장관리를 위한 의사결정시스템 개발)

  • Do, Myungsik;Kwon, Sooahn;Lee, Sang Hyuk;Kim, Yongjoo
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.34 no.2
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    • pp.645-654
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    • 2014
  • PMS (Pavement Management System) of National highways in Korea has used HDM (Highway Development and Management)-4 developed by World Bank for decision-making for maintenance and rehabilitation of pavements. However using HDM-4 is not appropriate in Korea because HDM-4 requires excessive input factors for analysis and economic analysis models loaded in HDM-4 are not suitable for Korean circumstances. Thus this study aims development of decision-making system for effective pavement management with reflecting Korean circumstances. Moreover this study proposed to define component of system, deterioration models, and basic units for component, and to analyze characteristics of component of system, and also to develop optimal decision-making system. The decision-making system for PMS mainly consists of 1) DB of highways, traffics, and socio-economic index, 2) pavement deterioration model, 3) speed prediction models by pavement conditions, 4) economic evaluation models, and 5) decision-making supporting system. Also this study provided analysis results in case studies for system verifications. However pavement deterioration models considering future probabilistic characteristic and index of decision-making are needed to develop for a further study.

A study on uncertainty by passage of time of stereotactic body radiation therapy for spine metastasis cancer (척추 전이암 환자의 정위적방사선치료 시 시간 경과에 따른 불확실성에 관한 연구)

  • Cho, Yong Wan;Kim, Joo Ho;Ahn, Seung Kwon;Lee, Sang Kyoo;Cho, Jeong Hee
    • The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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    • v.27 no.1
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    • pp.79-86
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    • 2015
  • Purpose : The purpose of this study was to determine the proper treatment time of stereotactic body radiation therapy for spine metastasis cancer by using the image guidance system of CyberKnife(Accuray Incorporated, USA) which is able to correct movements of patients during the treatment. Materials and Methods : Fifty seven spine metastasis cancer patients who have stereotactic body radiation therapy of CyberKnife participate, 8 of them with cervical spine cancer, 26 of them with thoracic spine cancer, and 23 of them with lumbar spine cancer. X-ray images acquired during the treatment were classified by treatment site. From the starting point of treatment, motion tendency of patients is analyzed in each section which is divided into every 5 minutes. Results : In case of cervical spine, there is sudden increase of variation in 15 minutes after the treatment starts in rotational direction. In case of thoracic spine, there is no significantly variable section. However, variation increases gradually with the passage of time so that it is assumed that noticeable value comes up in approximately 40 minutes. In case of lumbar spine, sharp increase of variation is seen in 20 minutes in translational and rotational direction. Conclusion : Without having corrections during the treatment, proper treatment time is considered as less than 15 minutes for cervical spine, 40 minutes for thoracic spine, and 20 minutes for lumbar spine. If treatment time is longer than these duration, additional patient alignments are required or PTV margin should be enlarged.

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Statistical Evaluation of Validity of KS Asphalt Penetration Grade System (통계적 분석을 통한 KS 아스팔트 침입도 규격의 문제점 고찰)

  • Kim, Kwang-Woo;Lee, Woo-Hyun;Jung, Jae-Hun;Doh, Young-Soo
    • International Journal of Highway Engineering
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    • v.8 no.4 s.30
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    • pp.125-133
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    • 2006
  • In this study, the Korean Industrial Standard(KS) penetration grade system was examined to evaluate its statistical validity. It was found from this limited study that the system has no gap between each grade, the binder falling out of limit trespasses into other binder grade. Therefore, many products can have similar property level with an adjacent grade even though the mean value is within the specification limit. It was also found out that the equal range setup of each grade, such as 20 for 40-60, 60-80, 80-100, has no statistical foundation. Since KS penetration grade is defined without gap between each grade, the producer must maintain the coefficient of variation below the level by the ASTM system to satisfy the normal quality control limit of products. Due to its lack of a gap between grades, higher percentage of products will be duplicated even if the mean is at the median of the specification limits due to material's quality uncertainty. Especially if the mean moves toward the upper limit, a half or more of the binder grade will be overlapped with the upper binder grade. Therefore, KS penetration specification should be immediately modified by statistically valid methodologies.

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The Study on the Elaboration of Technology Valuation Model and the Adequacy of Volatility based on Real Options (실물옵션 기반 기술가치 평가모델 정교화와 변동성 유효구간에 관한 연구)

  • Sung, Tae-Eung;Lee, Jongtaik;Kim, Byunghoon;Jun, Seung-Pyo;Park, Hyun-Woo
    • Journal of Korea Technology Innovation Society
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    • v.20 no.3
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    • pp.732-753
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    • 2017
  • Recently, when evaluating the technology values in the fields of biotechnology, pharmaceuticals and medicine, we have needed more to estimate those values in consideration of the period and cost for the commercialization to be put into in future. The existing discounted cash flow (DCF) method has limitations in that it can not consider consecutive investment or does not reflect the probabilistic property of commercialized input cost of technology-applied products. However, since the value of technology and investment should be considered as opportunity value and the information of decision-making for resource allocation should be taken into account, it is regarded desirable to apply the concept of real options, and in order to reflect the characteristics of business model for the target technology into the concept of volatility in terms of stock price which we usually apply to in evaluation of a firm's value, we need to consider 'the continuity of stock price (relatively minor change)' and 'positive condition'. Thus, as discussed in a lot of literature, it is necessary to investigate the relationship among volatility, underlying asset values, and cost of commercialization in the Black-Scholes model for estimating the technology value based on real options. This study is expected to provide more elaborated real options model, by mathematically deriving whether the ratio of the present value of the underlying asset to the present value of the commercialization cost, which reflects the uncertainty in the option pricing model (OPM), is divided into the "no action taken" (NAT) area under certain threshold conditions or not, and also presenting the estimation logic for option values according to the observation variables (or input values).

Improved Fuzzy Binarization Method with Trapezoid type Membership Function and Adaptive α_cut (사다리꼴 형태의 소속 함수와 동적 α_cut 을이용한 개선된 퍼지 이진화)

  • Woo, Hyun-su;Kim, Kwang-baek
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.20 no.10
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    • pp.1852-1859
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    • 2016
  • The effectiveness of a binarization algorithm in image processing depends on how to eliminate the uncertainty of determining threshold in a reasonable way and on minimizing information loss due to the binarization effect. Fuzzy binarization technique was proposed to handle that uncertainty with fuzzy logic. However, that method is known to be inefficient when the given image has low intensity contrast. In this paper, we propose an improved fuzzy binarization method to overcome such known drawbacks. Our method proposes a trapezoid type fuzzy membership function instead of most-frequently used triangle type one. We also propose an adaptive ${\alpha}$_cut determination policy. Our proposed method has less information loss than other algorithms since we do not use any stretching based preprocessing for enhancing the intensity contrast. In experiment, our proposed method is verified to be more effective in binarization with less information loss for many different types of images with low intensity contrast such as night scenery, lumber scoliosis, and lipoma images.

A study on the effect of support structure of steel rib in partitioning excavation of tunnel (터널 상·하반 분할 굴착 시 강지보재 지지구조 효과에 대한 연구)

  • Kim, Ki-Hyun;Kim, Yeon-Deok;Hwang, Beoung-Hyeon;Choi, Yong-Kyu;Kim, Sang-Hwan
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.22 no.5
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    • pp.543-561
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    • 2020
  • This paper is the result of the study on the effect of the support structure of the tunnel steel rib. In tunnel excavation, the top and bottom half excavation methods result in subsidence of steel rib reinforcement due to insufficient support of steel rib reinforcement when the ground is poor after excavation. The foundation of the steel rib installed in the upper half excavates the bottom part of the base, causing the subsidence to occur due to various effects such as internal load and lateral pressure. As a result, the tunnel is difficult to maintain and its safety is problematic. To solve these problems, steel rib support structures have been developed. For the purpose of verification, the behavior of the supporting structure is verified by model experiments reduced to shotcrete and steel rib material similarity, the numerical analysis of ΔP and ΔP generated by bottom excavation by Terzaghi theoretical equation. As a result, it was found that the support structure of 20.100~198.423 kN is required for the 10~40 m section of the depth for each soil of weathered soil~soft rock. In addition, as a result of the reduced model experiment, a fixed level of 50% steel rib deposit of steel rib support structure was installed. The study shows that the installation of steel rib support structures will compensate for uncertainties and various problems during construction. It is also thought that the installation of steel rib support structure will have many effects such as stability, economy, and air reduction.

Small Business Research and Development Assessment System based on Fuzzy-AHP (Fuzzy-AHP 기반 중소기업 R&D 평가 시스템)

  • Park, Seong-Ho;Oh, Jae-Taek;Lee, Sang-Yong
    • Journal of Digital Convergence
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    • v.18 no.9
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    • pp.323-329
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    • 2020
  • There is a system of mandating the allocation of support to small business in certain percentage or more to facilitate technological innovation at small business. Trying to assess small business R&D projects, which receive a budget of three trillion won or more from the government every year, for their possibilities of success, a group of experts perform a technological evaluation with their technologies and their difficulty levels and review closely the possibilities of their commercialization and success. Used in such a review, the Analytic Hierarchy Process technique cannot make an objective judgment of evaluation criteria for evaluation items and guarantee the professionalism and fairness of small business R&D projects due to the inherent ambiguity and uncertainty of the evaluation criteria. This study proposed an R&D evaluation system based on Fuzzy-AHP for small business to provide objective weight for the evaluation items and assess the possibilities of such projects' success. The evaluation criteria were make objective as they were applied as section values based on triangular fuzzy numbers. Weight was assigned and applied according to the management guidelines of supportive projects for small business' technological development so that it could be reflected on actual assessment. The findings of the study will be helpful for reflecting the scoring weight of these evaluation items again when an expert is appointed for a new project and guaranteeing the professionalism and fairness of small business R&D project based on them.