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Gumbel 분포를 이용한 전국의 비정상성 빈도 해석 (National Nonstationary Frequence Analysis Using for Gumbel Distribution)

  • 김광섭;이기춘
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.379-379
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    • 2011
  • 본 연구는 우리나라 전국 기상관측소 중 1973년부터 2009년까지의 시 강수자료가 구축되어 있는 기상관측소 55개 지점에 대하여 비정상성 빈도해석을 수행하였다. 각 지점에 대하여 지속시간 1시간, 24시간에 대한 연 최대 강수량 자료를 구축하여 초기 20년을 기준으로 1년씩 추가한 연 최대 강수량 누적 자료를 생성하고, 생성된 기간별 자료의 평균, 위치매개변수, 축척매개변수를 산정하였으며, 위치매개변수와 축척매개변수는 확률가중모멘트법을 사용하여 산정하였다. 산정된 연 최대 평균 누적 강수량과 연도와의 선형 회귀식을 산정하여 목표연도별(2040, 2070, 2100년) 평균 강수량을 산정하였고, 위치매개변수와 축척매개변수도 평균 누적 강수량과의 선형 회귀식을 산정함으로써, 목표연도에 해당하는 각 매개변수를 산정하였다. 또한 산정된 목표연도별 평균 강수량, 위치매개변수와 축척매개변수를 이용해 확률강수량을 산정하였다. 비정상성 빈도해석을 수행하여 산정된 55개 지점에 대한 목표연도별 확률강수량을 Inverse Distance Weighted(IDW) 보간법을 사용하여 전국의 확률강수량을 공간적으로 표현하였다. 전국단위의 비정상성 빈도해석을 실시한 결과, 전체적으로 각 목표연도별 확률강수량이 증가하는 것으로 나타났으나, 일부 감소하는 지역도 나타났다. 경기도와 강원도 등 중부지역에서 확률강수량의 증가가 큰 것으로 나타났으며, 특히 강원도(강릉, 인재 등) 지역에서 확률강수량의 증가폭이 가장 크게 나타났다. 또한 남해지역에서는 대부분 확률강수량이 감소하는 것으로 나타났고, 그중에서 전라남도 남해안 부근(장흥 등)에 확률강수량의 감소가 가장 크게 나타났으며, 경북지역과 전북지역 부근에서는 증가 또는 감소의 차이가 미비하게 나타났다. 하지만 목표연도 2070년과 2100년에 대하여 산정된 확률강수량으로부터 선형 회귀식을 통해 목표연도별 평균 강수량, 위치매개변수, 축척매개변수를 추정하여 확률강수량을 산정하는 것에 한계가 있음을 보여주었다.

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관측강우강도의 경향성 기울기 변화를 고려한 강우빈도 해석 (Rainfall Frequency Analysis Considering Change of Trend Slope in Observed Rainfall Intensity)

  • 장선우;서린;최민하;김태웅
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.26-30
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    • 2011
  • 최근 기후변화에 따라 강우의 패턴이 변화하고 있다. 강우일수는 줄어드는 반면, 강우강도는 증가하여, 홍수로 인한 많은 피해에 직면하고 있다. 이러한 기상이변은 홍수방어시스템을 위한 수공구조물에도 많은 영향을 미친다. 수공구조물을 설계할 때, 일반적으로 강우 기록들의 통계적 특성이 정상성을 가진다고 가정한다. 하지만 최근의 강우 자료를 분석하면, 시간에 따라 평균, 분산, 왜곡도와 같은 기본 통계량이 변화하는 것을 알 수 있다. 따라서, 수공구조물의 설계를 위한 확률 강우량은 이러한 기후변화에 따른 자료의 특성을 반영할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 강우 자료의 비정상성의 특성을 이용하여 확률강우량을 산정하는 것이다. 최근 비정상성 강우빈도해석에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이들 연구는 대부분 목표연도까지 경향성의 기울기가 증가, 또는 일정하다고 가정한다. 하지만, 현재는 경향성이 있지만, 목표연도에는 경향성이 없을 경우도 있고, 또는 경향성이 있어도 그 기울기가 적어지는 경향을 보일 수도 있다. 본 연구에서는 현시점과 목표연도의 시점에 대한 경향성 기울기의 변화를 고려하여 비정상성 강우빈도해석을 수행하였다. 대상지점 선정은 통계적 경향성 검정, Mann-Kendall test를 이용하여 1994년(현재시점)에 경향성이 있다고 판단되는 관측지점을 대상지점으로 선정하였다. 분석 방법은 24시간 임계지속시간의 연최대강우자료를 구축하였다. 자료를 현시점까지 선형회귀식을 이용하여 잔차 계열을 산정하고, Gumbel 분포를 이용하여 확률 잔차를 산정하였다. 확률강우량을 추정하기 위해 추세요소를 산정하였다. 기울기의 증가 혹은 감소 경향을 회귀모형을 이용하여 추세요소를 산정하였고, 잔차의 확률빈도와 추세요소의 합으로 비정상상 확률강우량을 산정하였다.

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비정상성 Gumbel 모형의 다양한 규모 매개변수 형태에 관한 비교 연구 (Comparison study on the various forms of scale parameter for the nonstationary Gumbel model)

  • 장한진;김한빈;정진석;허준행
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.147-147
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    • 2015
  • 전 세계적으로 이상기후로 인한 극한가뭄 및 이상홍수 등의 피해 발생이 확인되고 있으며 그 발생빈도 또한 급격히 증가하고 있다. 그러나 기존의 빈도해석은 시간의 변화에 따라 자료의 통계적 특성이 변하지 않는다는 정상성(stationarity)을 기본 가정으로 수행되기 때문에 극한 사상에 경향성이 있는 경우에 적용하기엔 한계가 있다. 비정상성 빈도해석을 위해 개발된 비정상성 확률 분포 모형들은 대부분 매개변수에 시간항을 포함하는 형태로 정의된다. 이중에서도 우리나라에 널리 사용되고 있는 Gumbel 모형에 대해 살펴보면, 비정상성 Gumbel 모형의 위치 및 규모 매개변수는 시간에 대해 선형(linear) 및 지수(exponential) 함수의 관계를 보이는 형태로 가정한다. 규모 매개변수의 지수함수의 형태는 음(-)의 값이 추정되는 것을 방지하기 위해 제안되어 널리 사용되고 있으나 이로 인해 확률수문량이 과다산정되는 문제가 발생하기도 한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 비정상성 Gumbel 모형을 대상으로 규모 매개변수의 다양한 형태를 비교하고자 한다. 이를 위해 비정상성 Gumbel 모형 규모 매개변수를 지수함수, 선형, 로그, 로지스틱 형태로 가정하여 비교하였다. 각 모형의 매개변수의 추정은 최우도법을 적용하였으며, 규모 매개변수의 형태별 정확도 비교를 위해 모의실험을 수행하였다.

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골 신티그라피에서 신장 영상 비출현의 원인 질환 및 전이성 골질환에서의 의의 (Absent or Faint Renal Uptake in Bone Scan: Etiology and Significance in Metastatic Bone Disease)

  • 김상은;김덕윤;이동수;정준기;이명철;고창순;궁성수
    • 대한핵의학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.299-306
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    • 1990
  • 골 신티그라피에서 신장이 희미하게 보이거나 전혀 안보이게 되는(이하 신장 영상 비출현이라 함) 원인 질환을 파악하고, 또 골 신티그라피에서 골전이가 발견된 여러 악성종양에서 신장 영상 비출현의 빈도 및 신장 영상 비출현의 소견을 보이는 여러 악성종양의 골전이 범위를 관찰하기 위하여, 서울대학교 병원에서 최근 6년간 시행한 골 신티그람 중 신장 영상 비출현의 소견을 보이는 889개를 재검토하였다. 신장영상 비출현의 원인 질환으로는 신부전이 대부분을 차지하였으나(816/889 : 91.8%), 신장 질환이 없는 경우에서는 광범위한 골전이가 가장 많았으며 (53/889 : 6.0%), 그 원발부위는 전립선암 (19/53 : 35.8%), 위암(14/53 : 26.4%), 유방암(5/53 : 9.4%), 폐암(4/53 : 7.5%) 신세포암(2/53 : 3.8%), 방광암(1/53 : 1.9%), 원발부위 미상(8/53 : 15.1%)으로 전립선암과 위암이 가장 많았다. 특히 강직성 척추염 4예, 류마토이드 관절염 3예, 성인형의 골화석증 1예에서 신장 영상 비출현의 소견을 보여 이채로왔으며, 이 밖에 원발성 부갑상선 기능항진증 및 그레이브스병이 각 1예씩 있었으며 원인을 알 수 없는 경우가 10예 있었다. 전립선암 140예중 골 신티그라피에서 골전이가 발견된 예는 108예(77.1%), 이중 신장 영상 비출현의 소견을 보이는 예는 19예(19/108, 17 6%)이었으며, 위암에서는 각각 328예, 162예(49.4%), 14예 (8.6%), 유방암에서는 각각 1754예, 730예 (41.6%), 5예(0.7%), 폐암에서는 각각 1105예, 596예(53.9%), 4예(0.7%), 방광암에서는 각각 247예, 110예(44.5%), 1예(0.9%)로 전립선암에서 신장 영상 비출현의 빈도가 가장 높았으며, 특히 위암에서 골전이 및 신장 영상 비출현의 빈도가 높아 주목되었다. 골전이 및 신장 영상 비출현의 소견을 보이는 악성종양 환자의 골 신티그람 53개중 44개 (83.0%)에서 척추 및 늑골에 미만성, 또는 다발성 침습이 관찰되었다. 또 골전이 부위를 두개골, 척추, 견대부, 늑골, 골반, 사지의 근위부 장골의 6개 부위로 나누어 분석할 경우 49개(92.5%)에서 3부위 이상에 전이가 발견되었고, 35개(66.0%)에서 4부위 이상에 전이가 발견되었으며, 5부위 이상, 6개 부위에 모두 전이가 발견된 것은 각각 20개 (37 7%), 11개(20.8%)이었다. 이상의 성적으로 보아 악성종양 환자의 골 신피그라피에서 신장 영상의 비출현은 종양의 광범위한 골전이를 간접적으로 시사하는 소견으로 생각된다. 여러 악성종양중 전립선암에서 신장 영상 비출현의 빈도가 가장 높았으며, 특히 위암에서 골전이 및 신장 영상 비출현의 빈도가 높음은 주목할 만한 것이라 하겠다.

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해외 홍수량 자료에 대한 지역빈도해석 적용성 검토 (Application of Regional Frequency Analysis in Oversea's Flood Data)

  • 이영석;조한범
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.405-405
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    • 2021
  • 지점빈도해석은 수문자료의 관측기간이 짧은 경우 확률수문량 산정의 신뢰도가 낮은 경향이 있으므로, 지점 내 충분한 수의 자료확보가 선행되어야 한다. 지역빈도해석은 지점 자료가 부족한 경우 또는 미계측 지점에서 확률수문량을 결정하기 위하여 제안된 방법으로서, 자료수가 부족한 경우 지역빈도해석을 사용하면 효율적이고 안정적으로 확률수문량을 산정할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그간 국내 수문자료를 적용한 지역빈도해석에 대해 많은 검토가 이루어져 왔으나, 해외 수문자료에 대해서는 구하기 어려운 점 등의 이유로 상대적으로 검토가 부족했던 바, 본 검토에서는 해외 수문자료를 이용하여 지점빈도해석 및 지역빈도해석을 수행하여 결과를 비교하였다. 지역빈도해석의 기법으로는 지수홍수법 및 지역형상추적법을 적용하였으며, 적용한 지점의 L-변동계수, L-왜곡도계수의 차이에 따라 다른 결과가 나타났다. 일반적으로는 지역형상추적법이 지점빈도해석과 지수홍수법의 절충형으로, 확률수문량 산정결과도 지역형상추적법의 결과가 지점빈도해석과 지수홍수법의 사이에 위치할 것으로 예상하였으나, 어떤 경우에서는 그렇지 않은 결과를 도출하기도 하였다. 따라서, 지역빈도해석은 가급적 두 가지 이상의 방법을 적용한 뒤, 설계자가 자료의 특성에 따라 판단하여 적용해야 할 것으로 판단된다. 향후 국내에 비해 자료가 상대적으로 부족한 해외 수자원사업의 경우, 적은 자료수에서도 안정적인 결과를 산출하는 지역빈도해석의 적용이 필수적으로 판단되며, 해외 자료를 이용한 관련 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

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극치수문자료의 계절성 분석 개념 및 비정상성 빈도해석을 이용한 확률강수량 해석 (Concept of Seasonality Analysis of Hydrologic Extreme Variables and Design Rainfall Estimation Using Nonstationary Frequency Analysis)

  • 이정주;권현한;황규남
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제43권8호
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    • pp.733-745
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    • 2010
  • 수문자료의 계절성은 수자원관리의 관점에서 매우 중요한 요소로서 계절성의 변동은 댐의 운영, 홍수조절, 관개용수 관리 등 다양한 분야와 밀접한 관계를 가지고 있다. 수문빈도해석을 위해 POT 자료와 같은 부분기간치계열을 사용함으로써 자료의 확충, 계절성 확보, 발생빈도모형의 구축 등이 가능하다. 본 연구에서는 POT 자료의 장점을 효과적으로 빈도해석에 연계시키는 방법론으로서 POT 자료로부터 계절성을 추출하고 이를 빈도해석과 연계시켜 Bayesian 기법을 기반으로 하는 비정상성 빈도해석 모형을 구축하였다. 서울지점의 관측 자료로부터 98% Threshold를 적용하여 POT 자료를 추출하였으며, GEV 분포에 대한적합성을 검토하였다. 위치 및 규모매개변수의 계절적변동성을 Fourier 급수로 표현하고, Bayesian Markov Chain Monte Carlo 모의를 통해 매개변수들의 사후분포를 추정하였으며, 사후분포와 Quantile 함수를 이용하여 재현기간에 따른 확률강수량을 추정하였다. 계절성을 고려한 비정상성빈도해석 결과 7~8월의 비정상성 확률강수량과 기존 정상성빈도해석의 결과가 유사한 값을 나타내고 있으며 동시에 계절성을 반영한 확률강수량의 거동을 효과적으로 모의가 가능하였다.

Bayesian MCMC를 이용한 저수량 점 빈도분석: II. 빈도분석의 적용 및 결과의 평가 (At-site Low Flow Frequency Analysis Using Bayesian MCMC: II. Application and Comparative Studies)

  • 김상욱;이길성;김경태
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1125-1128
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    • 2008
  • 본 연구에서는 Bayesian MCMC 방법과 2차 근사식을 이용한 최우추정(Maximum Likelihood Estimation, MLE)방법 방법을 이용하여 낙동강 유역의 본류지점인 낙동, 왜관, 고령교, 진동지점에 대한 점 빈도분석을 수행하고 그 결과로써 불확실성을 포함한 빈도곡선을 작성하였다. 통계적 실험을 통한 두 가지 추정방법의 분석을 위하여 먼저 자료의 길이가 100인 8개의 합성 유량자료 셋을 생성하여 비교 연구를 수행하였으며, 이를 자료길이 36인 실측 유량자료의 추정결과와 비교하였다. Bayesian MCMC 방법에 의한 평균값과 2차 근사식을 이용한 취우추정방법에 의한 모드에서의 2모수 Weibull 분포의 모수 추정값은 비슷한 결과를 보였으나, 불확실성을 나타내는 하한값과 상한값의 차이는 Bayesian MCMC 방법이 2차 근사식을 이용한 취우추정방법보다 불확실성을 감소시켜 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 실측 유량자료를 이용한 결과, 2차 근사식을 이용한 최우추정방법의 경우 자료의 길이가 감소됨에 따라 불확실성의 범위가 합성 유량자료를 사용한 경우에 비해 상대적으로 증가되지만, Bayesian MCMC 방법의 경우에는 자료의 길이에 대한 영향이 거의 없다는 결론을 얻을 수 있었다. 그러므로 저수량 빈도분석을 수행하기 위해 충분한 자료를 확보할 수 없는 국내의 상황을 감안할 때, 위와 같은 결론으로부터 Bayesian MCMC 방법이 불확실성을 표현하는데 있어서 2차 근사식을 이용한 최우추정방법에 비해 합리적일 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.

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Copula 함수를 이용한 댐 유역의 극치강우량 및 극치홍수량의 결합분포함수 산정 및 평가 (Estimation and Assessment of Joint Distribution Function Between Extreme Rainfall and Extreme Flood Based on Copula Function)

  • 김태정;김기영;권현한
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.414-414
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    • 2015
  • 최근 지구온난화로 인한 기상변동성 증가로 인해 극한기후현상의 발생빈도가 점차 증가하고 있으며 유역단위의 수자원을 효율적으로 운영하는데 문제점을 해소하고자 다양한 측면에서 체계적인 수자원 운영을 위한 연구가 이루어지고 있다. 수공구조물을 설계하는데 있어서 가장 일반적인 가정 사항은 수문모형에 사용되는 강우의 빈도와 유출의 빈도가 동일하다는 가정에 근거한다. 즉, 유역의 초기함수조건, 강우강도, 강우의 시간적 분포와 관계없이 동일한 빈도로 고려되는 문제점이 있다. 이러한 점에서 비교적 장기간의 자료를 확보하고 있는 계측유역에 대해서 다변량 확률밀도함수를 적용하여 비선형관계를 고려한 수문빈도해석기법을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 이변량 분석기법(bivariate analysis) 중 전통적인 이변량 분포에 비해 주변분포형(marginal distribution)을 자유롭게 선택할 수 있는 장점이 있는 추계학적 Copula 모형을 활용하여 댐 및 저수지 상류유역의 강우량과 유입량을 대상으로 이변량 분석을 수행하고자 한다. 최종적으로 비선형 관계에 있는 강수량과 유출량 사이에 이변량 빈도해석 모형을 개발하고 기존 해석방법과의 종합적인 비교를 실시하였다.

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한국산 야생 생쥐(Mus musculus subspecies)에서 Chiasma, Univalent 및 X-Y 염색체 조기 분리에 관한 연구

  • 최영현;권용원;이원호
    • 한국동물학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.104-112
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    • 1994
  • 한국산 야생 생쥐(Mus muscurus subspecies)와 동계교배 계통인 BALB/c의 정모세포에서 감수분열에 따른 염색체의 chiasma 말단화 여부와 chiasma 빈도, X-Y 염색체의 조기 분리 빈도 등을 조사하였다 한국산 야생 생쥐에서는 chiasma 말단화가 일어나지 않는 것으로 나타나 말단 chiasma는 말단 부위에 특이적으로 생긴 chiasma로 생각되며, chiasma 빈도의 감소와 univalent 빈도의 증가에 관한 ageing의 영향도 관찰되지 않았다. 불임개체에서 X-Y 염색체 조기 분리가 낮은 빈도로 나타나 동계교배 계통과는 다소 상반된 결과를 보였고, chiasma 빈도는 한국산 야생 생쥐가 동계교배 계통에 비해 다소 높게 나타났으며 복사기, 이동기 및 중기 1을 거치는 동안 거의 일정한 수준을 보여주었다. 또한 한국산 야생 생쥐에서 특징적으로 개재 chiasma 빈도 보다 말단 chiasma 빈도가 높게 나타났으며 이에 대해서는 부가적인 연구가 뒤따라야 할 것으로 사료된다.

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입상체시료의 공극비의 빈도분포 (The Frequency Distribution of Void Ratio of Granular Materials)

  • 도덕현;고재만;오규태
    • 한국지반공학회지:지반
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    • 제4권3호
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    • pp.5-18
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    • 1988
  • 3종의 입상체시료를 대상으로 공극비의 빈도분포, 상대밀도 전단강도 등에 대한 시험연구결과 (1) 유리알의 경우 공극비의 빈도분포는 Shahinpoorl가 제안한 음의 지수분포에 접근하며 입자의 모양은 구형에서 각형의 순으로 변화되는 반면에 조밀한 공극의 빈도는 감소하며 Beta분포로서 잘 나타냈다. (2) 전 시료에서 공극비의 표준편차는 시료의 상대밀도와 입자의 구형성이 감소함에 따라 증가하였다. (3) 전단강도는 평균공극비와 표준편차의 함수일 뿐만 아니라 공극비 분포의 확율밀도함수이다. (4) 공극비는 정도분포가 조밀한 공극쪽으로 기울수록 시료의 전단강도는 더 크며 이의 역도 또한 같다.

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