• 제목/요약/키워드: 수학 모델

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수학적 모델을 이용한 신종인플루엔자 환자 예측 및 대응 전략 평가 (Mathematical Modeling of the Novel Influenza A (H1N1) Virus and Evaluation of the Epidemic Response Strategies in the Republic of Korea)

  • 서민아;이지현;지혜진;김영근;강대용;허남욱;하경화;이동한;김창수
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제43권2호
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    • pp.109-116
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    • 2010
  • Objectives: The pandemic of novel influenza A (H1N1) virus has required decision-makers to act in the face of the substantial uncertainties. In this study, we evaluated the potential impact of the pandemic response strategies in the Republic of Korea using a mathematical model. Methods: We developed a deterministic model of a pandemic (H1N1) 2009 in a structured population using the demographic data from the Korean population and the epidemiological feature of the pandemic (H1N1) 2009. To estimate the parameter values for the deterministic model, we used the available data from the previous studies on pandemic influenza. The pandemic response strategies of the Republic of Korea for novel influenza A (H1N1) virus such as school closure, mass vaccination (70% of population in 30 days), and a policy for anti-viral drug (treatment or prophylaxis) were applied to the deterministic model. Results: The effect of two-week school closure on the attack rate was low regardless of the timing of the intervention. The earlier vaccination showed the effect of greater delays in reaching the peak of outbreaks. When it was no vaccination, vaccination at initiation of outbreak, vaccination 90 days after the initiation of outbreak and vaccination at the epidemic peak point, the total number of clinical cases for 400 days were 20.8 million, 4.4 million, 4.7 million and 12.6 million, respectively. The pandemic response strategies of the Republic of Korea delayed the peak of outbreaks (about 40 days) and decreased the number of cumulative clinical cases (8 million). Conclusions: Rapid vaccination was the most important factor to control the spread of pandemic influenza, and the response strategies of the Republic of Korea were shown to delay the spread of pandemic influenza in this deterministic model.

고 양력 타가 선박의 조종성능에 미치는 영향에 관한 연구 (A Study on the Effects of High-lift Rudder on Ship's Maneuverability)

  • 김상현;김현준;전희철;윤승배;박화평;김옥석
    • 해양환경안전학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.393-399
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    • 2010
  • 최근 선박의 좌초 및 추돌 사고로 인한 해양오염이 심각해짐에 따라 선박의 조종성능에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데 IMO에서는 Resolution MSC.137을 채택함으로써 조종성능에 대한 국제적인 기준이 강화되었다. 선박의 조종성능을 향상시키기 위해서는 여러 가지 방법이 있으나 본 연구에서는 타의 양적 증가가 조종성능 향상에 얼마나 기여하는지를 알아보고자 한다. 조종성능 평가 방법으로 수치 시뮬레이션을 이용하였고, 대상선형은 공시선형인 Mariner Class Vessel로 하였다. 조종성능 평가 방법은 선회 시험과 지그재그 시험을 수행하였고, 고 양력 타의 적용은 수학모델에서 타와 관련된 동유체력 미계수의 값을 양력 증가에 따라 변화 시켜 조종성능의 변화를 예측하였다. 시뮬레이션 결과, 타의 양력 증가로 인해 선회성능 개선이 예상되나, 변침성능을 저해할 가능성이 있는 것을 확인하였다.

장래인구추계를 위한 사망률 예측 (Mortality Forecasting for Population Projection)

  • 김태헌
    • 한국인구학
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    • 제29권2호
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    • pp.27-51
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    • 2006
  • 장래인구추계방법으로 코호트 요인법(cohort component method)을 적용하기 위해서는 장래출생, 사망, 이동을 정확하게 예측하여야 한다. 이 연구에서는 기존의 사망률예측방법을 검토하고, 다양한 모델 중에서 과거의 사망률 추세에 수학적 곡선을 적합시켜서 외삽 연장하는 대표적인 관계적 모형인 Lee-Carter법을 선택하여 우리나라의 성, 연령별 장래사망률을 추정하였다. 성, 연령별 생명표와 평균수명의 추세를 검토하고 기존 자료와 비교한 결과 lee-Carter 모형을 우리나라 사망력 예측에 적용하였을 경우 설명력이 매우 높았다. 실측자료와 lee-Carter 모형을 이용한 추정자료를 비교한 결과 남녀 모든 연령층에서 전 비교기간(1971-2003) 동안 모두 차이가 크지 않았다. Lee-Carter 모형을 이용하여 추정한 장래 평균수명은 2051년에 남여 각각 82.73년과 89.41년으로 그 차이는 2005년의 7.06년에서 6.68년으로 감소하였다. 다만, 우리나라 영아사망률자료의 제약으로 일본의 2050년 추계자료를 우리의 2051년 목표치로 사용하였다. 앞으로 충분한 시계열자료가 확보되면 우리나라의 자료를 직접 이용하여 장래예측이 가능하게 될 것이다. 그리고 성, 연령별 사망원인을 극복한다는 가정을 도입할 수 있다면 장래 사망률 예측에 설명력을 더욱 높일 수 있을 것이다. 이것은 우리나라 사망원인 통계의 정확성과 사망원인별 생명표의 시계열 확보가 이루어질 때 가능할 것이다.

과학영재 학생들과 일반학생들의 신체조성, 체력 및 신체적 자아개념 비교 분석 (A Comparative Analysis of Body Composition, Physical Fitness, and Physical Self-Concept between Gifted Students in Math and Science and Non-Gifted Students)

  • 송강영;안정덕
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제14권11호
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    • pp.450-466
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    • 2014
  • 본 연구는 수학 과학 영재학생들로 구성된 Korea Science Academy 학생들의 신체 조성과 체력 및 신체적 자아개념 형성을 일반계 고등학교 학생들과 비교 분석하였다. KSA학생들은 3단계로 진행되는 창의적 문제해결력과 영재성판별 과정 및 과학캠프를 통과하여 2009학년도에 입학한 117명의 남학생들로 구성되었다. 비교그룹으로 참여한 일반 학생들은 서울, 경기를 포함한 전국 5개시도 지역에서 무선 추출 되었다. 2년간 사전 사후 측정 방식에 의한 공변량분석 결과 신장(p<.05)은 영재학생들이 일반학생들에 비해 유의하게 큰 반면, BMI(p<.05)와 PBF(p<.001)에서는 유의하게 낮았다. 신체적 자아개념 하위영역 중 외모(p<.05)와 근력(p<.05)자아개념은 영재학생들이 일반학생들에 비해 유의하게 낮았으며, 이러한 결과는 내적참조준거 모델과 Big fish Litter Fond Effect(BFLFE) 이론을 지지하는 것이다. 지구력 자아개념 요인에서는 영재학생들이 일반학생들보다 높았는데(p<.01), 이것이 높은 과제 집착력을 나타내는 영재들의 특성에기인한 것인지에 대해서는 미래 연구과제로 남아있다.

회전속도에 따른 동역학적 변화를 고려한 반경방향 능동 자기베어링 시스템의 제어기 설계 및 검증 (Controller Design and Validation of Radial Active Magnetic Bearing Systems Considering Dynamical Changes Due To Rotational Speeds)

  • 정진홍;유승열;노명규
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권9호
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    • pp.925-932
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    • 2014
  • 회전체의 자이로스코픽 모멘트가 크거나 회전속도가 고속인 경우 회전속도에 따라 회전체의 동역학적 특성이 변화하는 정도가 커지게 되며, 자기베어링을 이용하여 회전축을 지지하는 경우 자기베어링의 제어기는 회전속도의 영향을 고려하여야 한다. 각 축의 부상력이 해당 축의 센서 출력에 의해서만 결정되는 독립축 제어기는 회전속도에 따른 변화에 대응하기 어려운 구조이나, 혼합축 제어기는 센서출력을 변환하여 진동 모드와 일치하도록 하고 각각의 진동 모드에 대해 독립적으로 제어기가 작동하는 구조로서, 진동 모드에 직접적으로 대응할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 회전체의 유연 모드를 포함하는 자기베어링 시스템의 수학적 모델을 기반으로 혼합축 제어기를 설계하고 제어기의 성능을 ISO 민감도 기준 및 불평형질량 응답 측면에서 평가하였다. 제어기 성능 평가 시 회전속도에 따른 시스템의 동특성 변화를 고려하여, 운전 속도 범위에서 성능 지표를 만족함을 확인하였다.

지하 동굴식 중-저준위 방사성 폐기물 처분장의 환기시스템 고찰 (A Study on Ventilation System of Underground Low-Intermediate Radioactive Waste Repository)

  • 김영민;권오상;윤찬훈;권상기;김진
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.65-78
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    • 2007
  • 지하 동굴식 처분장의 건설, 운영 및 중-저준위 방사성폐기물을 처분한 이후 발생하게 되는 오염물질(Rn, CH CO, HS, Radiolysis에 의한 방사능 가스 등)은 적절한 공기량을 필요로 한 곳에 정확히 분배시킬 수 있는 환기시스템에 의해 통제되도록 하여야한다. 특히 지하 처분장은 여러 개의 진입 터널, 저장 터널, 공기 유입-배기 터널, 수직갱 등으로 이루어진 복잡한 회로망의 형태로 나타나기 때문에 이에 적절한 기술적 접근이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 환기시스템 구축을 위한 기술적 접근을 위해 미국의 WIPP (Waste Isolation Pilot Plant)처분장과 스웨덴의 SFR (Slutforvar for Reaktoravfall) 중-저준위 처분장을 모델로 하여 두 처분장의 소요환기량을 선정하고 설계상 통풍로의 단면적, 길이, 표면 거칠기 등을 고려한 환기회로를 구성하였으며, 수학적으로 계산되는 각 회로의 저항에 대해 기술하였다. 또한 이를 바탕으로 적절한 선풍기의 용량과 수직갱 운용방안을 설계하였다. 두 처분장의 지형상의 규모 및 환기시설 비교 결과, SFR 처분장에 비해 WIPP 처분장에서와 같이 병렬구조가 많을수록 처분장 전체의 저항이 감소되며 이러한 결과로 환기시스템의 운용비 절감효과를 얻을 수 있다는 결론을 얻었다. 따라서 처분용량 증대를 위한 대단면의 SFR 처분장 구조와 전체 저항 감소를 위한 WIPP 처분장의 병렬구조를 조합한 형태가 가장 합리적이며 효율적인 환기가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

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12V 차량용 납축전지의 동적 거동 모델링 (Modeling of the dynamic behavior of a 12-V automotive lead-acid battery)

  • 김성태;이정빈;김의성;신치범
    • 에너지공학
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    • 제22권2호
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    • pp.175-183
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    • 2013
  • 차량 전기 시스템의 최적 설계를 위해 납축전지의 동적 거동을 예측하는 것은 중요하다. 동적 거동을 예측하기 위해서는 믿을만한 모델링 프로그램이 필요하다. 본 연구에서는 1차원 모델링을 통하여 12V 차량용 납축전지의 동적거동을 예측하였다. 수학적 모델에는 전기화학반응과 전지 내부에서 일어나는 이온 물질전달을 포함하였다. 모델링을 검증하기 위해 용량이 다른 2개(68Ah, 90Ah)의 납축전지 모델링 결과를 실험 결과와 비교하였다. 본 연구에서 사용한 납축전지는 현대자동차 차량에 적용되는 납축전지를 사용하였다. 방전 실험의 조건은 C/3, C/5, C/10, C/20의 방전율을 조합하여 진행하였다. 그리고 충전과 방전이 연속적으로 일어나는 동적 실험을 수행하였다. 모델링 결과와 실험 결과를 비교하여 보면 모델링 결과가 실험결과를 잘 예측하는 것을 볼 수 있다. 모델링은 고체상과 액체상에서의 전위분포와 전극 내에서 전류밀도에 근거한 모델링은 충 방전 시간의 함수로 예측할 수 있다.

시스템 사고에 기반한 STEAM 교육 프로그램이 기후변화 학습에 미치는 효과 (Effect of Systems Thinking Based STEAM Education Program on Climate Change Topics)

  • 조규동;김형범
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제17권7호
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    • pp.113-123
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    • 2017
  • 이 연구에서는 시스템 사고와 STEAM의 이론을 고찰해 보고 이 이론을 근거로 기후변화 학습에 맞는 시스템 사고 기반의 STEAM 프로그램을 구안하여 학교 현장에서의 적용효과를 확인하고자 하였다. 연구자와 외부전문가들의 지속적인 전문가 과정을 통해 시스템 사고 기반 STEAM 프로그램을 개발하였으며, 중학생들을 대상으로 8주에 거쳐 시스템 사고 기반 STEAM 프로그램을 과학수업에 적용하였다. 따라서 현장 적용에 대한 효과성을 검증하기 위해 시스템 사고 검사와 STEAM 소양 검사를 실시하였으며, 최종 학업 성취도 검사를 실시하여 시스템 기반 STEAM 프로그램의 효과성을 확인하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 시스템 사고 분석에서는 시스템 사고의 하위 구인 중 '정신 모델'을 제외한 '시스템 분석', '개인숙련', '공유비전', '팀 학습'에서 실험집단이 비교집단에 비해 통계적으로 의미 있는 차이가 나타난 것으로 확인되었다. 둘째, STEAM 소양 검사에서는 '과학', '기술', '공학', '예술', '수학'의 사전 사후에 의한 두 집단 독립표본 t검정의 통계 결과, STEAM 소양의 하위구인들 전체에서 실험집단이 비교집단에 비해 통계적으로 의미 있는 차이가 나타난 것으로 확인되었다. 셋째, 기후변화에 관한 학업성취도 평가에서는 실험집단이 비교집단에 비해 학업성취도가 높은 것으로 확인되었다. 따라서 시스템 기반 STEAM 프로그램이 시스템 사고를 통한 융합적 사고력 배양에 적합하며, 기후변화 과학을 바탕으로 새로운 아이디어를 제시함으로써 창의적으로 문제를 해결하는 사고 능력을 신장할 수 있을 것으로 기대된다.

컴퓨터시뮬레이션을 이용한 항만설계 및 부산항 3단계 개발 계획에 관한 응용에 관한 연구 (A Study on the Microcomputer Aided Port Design Simulation and its Application to the Third State Busan Port Development Project.)

  • 김환수
    • 한국항해학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.12-47
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    • 1991
  • 본 논문은 마이크로 컴퓨터를 이용한 항만설계 시물레이션에 대한 계념을 소개하고 시물레이션의 핵심인 선박의 수학 모델에 대해 해석 및 분석을 하였다. 그리고 항만설계 시물레이션 기법을 부산항 3단계 개발 계획에 직접 응용하여 본게획과 관련한 설계상의 문제점 유무, 그리고 개발이 예정대로 완료된후 입출항할 대형 컨테이너선의 조선과 관련된 문제점 등에 대해 감정을 하였다. 먼저, 신설되는 컨테이너 터미널 전방의 turning basin의 크기에 대해 검정하고 동시에 선박의 이접안에 대해 그 안전성을 확인하였다. 동시에 새로 건설되는 부산 외항의 방파제를 통한 선박의 입출항과 관련한 안전성 문제도 검정하였다. 시물레이션에는 전장 290m 총톤수 60,000톤의 panamax size의 풀 컨테이너선을 이용하였다. 시물레이션은 전직 카디프항 도선사와 유경험 항해사에 의해 직접 실시되었으며 총 116회의 시물레이션 중 68회의 시물레이션이 실제 문제의 분석에 이용되었다.

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해상교통공학적 고려 요소를 이용한 광양항의 장래교통량 예측에 대한 연구 (A Study on the Future Traffic Volume Estimation for Kwangyang Port Using The Consideration Factors of Marine Traffic Engineering)

  • 박영수;김종수;박진수
    • 한국항해항만학회지
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    • 제31권6호
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    • pp.447-454
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    • 2007
  • 항만개발의 적정성 및 해상교통 환경평가를 위하여 대상항만의 현재의 입출항 교통량을 이용하여 장래의 교통량을 추정하고 있다. 이는 장래 교통량의 추정을 기초로 하여 항로의 혼잡도, 항로 폭의 결정, 각종 운영규정을 설정하기 때문에 상당히 중요한 요소로 반드시 고려되어야 할 요소이다. 장래 해상교통량 추정방법은 프레터 법칙, 경향 추세식을 이용한 방법 등이 있는데 이전 연구의 대부분은 교통량 추정요소는 그 항만의 입출항 척수를 기초로 장래교통량을 추정하고 있다. 그러나 항만 특성상 입출항 선박의 종류 및 크기가 상이하여 지금과 같이 입출항 척수라는 하나의 요소로 변화 추이를 이용한 장래 교통량 예측은 상당히 어렵다. 이 논문에서는 각 항만의 해상교통 구성 특성요소인 연안 외항선박 척수, 선박 크기별 입출항 척수, 각 선박 당 수송 물동량 등의 변화 추이를 이용하여 장래 교통량 추이를 조사하여 예측하고자 한다. 그리고 수학적으로 모델을 구하기 어려운 비선형 시스템이라 할지라도 입 출력 특성을 묘사할 수 있으며, 입력정보의 왜곡, 잡음 등에 강인한 특성을 가지고 있어서 최근에 비선형 동특성 시스템의 동정(Identification)에 응용되고 있는 신경회로망을 이용하여 장래교통량을 예측한 결과와 상호 비교하고자 한다.