• 제목/요약/키워드: Computational science

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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.

수치해석적 방법을 이용한 비등온 고농도 연무의 배기량 산정에 관한 연구 (The Numerical Study on the Ventilation of Non-isothermal Concentrated Fume)

  • 임석채;장혁상;하지수
    • 대한환경공학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.534-543
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    • 2008
  • 연무거동을 해석하는 방법 중에서 실물을 이용한 실험방법이 가장 믿을 수 있는 자료를 제공하지만 여러 가지 제한사항들로 인해 축소모델실험을 이용한 상사방법이나 CFD(computational fluid dynamics)를 이용한 수치해석적 방법이 대안으로 채택되고 있다. 본 연구는 연무거동을 수치해석적 방법으로 예측하여 연층의 높이에 따른 배기량을 산정하고자 했다. 수치해석에 사용된 격자는 축소실험에서 사용된 모델 A, B와 동일한 크기 및 형상을 가진다. 배기량은 수치해석으로 예측된 연소생성물들의 몰비를 이용하여 연층의 높이를 예측하고 그때의 배기가스 온도 및 유속으로 산정되었다. 수치해석 결과, 벽면 열손실 및 복사효과를 고려하여 예측된 배기량이 축소모델 실험결과의 표준편차 범위 내에 존재하였지만 에너지 방출량이 증가할수록 예측된 연무의 온도가 실험과 많은 차이를 보였고 비교적 열손실에 의한 영향이 적은 모델 B를 이용한 계산결과에서는 연무의 거동이 실험결과와 유사한 패턴을 가지는 것으로 나타났다. 따라서 열손실을 보정할 적절한 보정계수를 구할 수 있다면 배기량 산정에 관한 다양한 후속연구를 수치해석적 방법을 이용해 진행할 수 있을 것이라 사료된다.

비접촉 초음파 탐상기법을 이용한 스폿용접부 및 탄소복합체의 내부 결함평가 (Internal Defection Evaluation of Spot Weld Part and Carbon Composite using the Non-contact Air-coupled Ultrasonic Transducer Method)

  • 곽남수;이승철
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권11호
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    • pp.6432-6439
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    • 2014
  • NAUT(Non contact Air coupled Ultrasonic Testing)기법은 초음파 탐상법 중의 하나로서 공기중 음향 임피던스의 차이로 생기는 에너지 손실을 High Power 초음파 Pulser Receiver, PRE-AMP, 고감도의 탐촉자로 보완하여 비접촉식으로 초음파 탐상을 가능하게 하는 탐상 방법이다. NAUT는 초음파의 송신 및 수신이 안정된 상태에서 이루어지므로 기존의 접촉식 탐상으로는 불가능하였던 고온, 저온의 물질이나 시험편의 표면이 거친 부분, 좁은 지점 등에서도 탐상이 가능하다. 본 연구에서는 NAUT기법의 산업체 실용여부를 알아보기 위해 자동차생산 공정에서 많이 사용하는 스폿용접부 및 CFRP 제품에 있어 상용화 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 본 연구에서는 NAUT기법의 사용 여부를 알아보기 위해 자동차 부품에서 많이 사용하는 스폿용접부 및 CFRP 부품의 내부결함 검출을 검출하였다. 스폿용접부에서는 초음파의 투과율이 높아 적색으로 나타났으며, 복층으로 된 부분은 투과율이 낮아 청색 화상이 나타났다. 또한 측정 속도를 결정하는 중요요소인 PRF(Pulse Repetition Frequency;송신펄스주기)에 따라 색상 선명도의 차이를 보였다. CFRP 시험편 또한 화상장치를 통해 취득된 각 화상 결과를 보고 내부 결함의 모양, 크기, 위치 등의 파악이 단시간에 가능하였다. 실험을 통해 NAUT기법과 화상화가 동시에 이루어짐을 확인하였고, 스폿 용접부와 CFRP 탐상에 NAUT의 적용이 가능한지 그 실현여부를 확인하였다.

스케그의 유무와 예인삭의 길이가 부선의 궤적 특성에 미치는 영향 (The Effects of Skegs and Length of Towline on Trajectory Characteristics of Barge)

  • 이상민;;임남균
    • 해양환경안전학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.385-392
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    • 2017
  • 본 연구는 다양한 유형으로 구성된 부선의 궤적의 특성의 결과를 제시하는 것을 그 목적으로 하였다. 스케그의 유무에 따른 3가지 조합의 부선 모델을 대상으로 수조실험을 실행하였고, 예인삭의 길이가 궤적에 미치는 영향을 관찰하였다. 본 연구는 다양한 조합의 바지선에서의 각각의 궤적 형태의 길이와 진폭을 비교분석하였으며, 그 결과 부선의 궤적은 스케그 뿐만 아니라 예인삭의 길이에도 영향을 받고 있음이 드러났다. 스케그는 선수형상 및 예인삭 길이의 차이에 관계없이 부선의 코스 안정성을 크게 향상 시킨다는 것을 명확히 나타내고 있다. 또한, 예인삭의 길이는 부선 시스템의 궤적 특성에 영향을 미치는 핵심적인 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 부선의 회두운동의 길이와 진폭은 부선 연결된 예인삭의 길이가 길수록 증가되였다. 향후 추가 실험 및 결과 분석을 통하여 본 연구의 타당성을 입증할 것으로 기대된다.

부분 재구성을 이용한 노이즈 영상의 경계선 검출 시스템 (Edge Detection System for Noisy Video Sequences Using Partial Reconfiguration)

  • 윤일중;정희원;김승종;민병석;이주흥
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.21-31
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    • 2017
  • 본 논문에서는 Zynq SoC 플랫폼을 사용하여 노이즈 영상의 경계선 검출 및 노이즈 감소를 위한 부분 재구성 시스템을 설계한다. 실시간 1080p 영상 시퀀스의 처리를 위한 높은 연산량을 제공하기 위해 재구성이 가능한 Programmable Logic 영역을 사용하고 하드웨어 필터를 구현한다. 또한 하드웨어 필터들은 부분 재구성 가능한 영역을 활용한 자동 재구성 기능을 통해 제한된 환경의 임베디드 시스템에서 더욱 더 효과적으로 하드웨어 자원 활용을 가능하게 한다. 주어진 한계점을 넘는 잡음을 포함한 입력 영상의 경우 적응적 노이즈 제거를 위한 필터링 연산을 하드웨어에 자동 재구성하여 수행함으로써 제안된 시스템은 향상된 경계선 검출 결과를 보여 주고 있다. 제안 하는 시스템을 사용하여 영상 시퀀스의 잡음 밀도에 따라 영상 처리 필터의 bitstream이 스스로 재구성 되었을 때 경계선 검출의 정확도에 대한 결과가 향상된 것을 (14~20배 PFOM) 구현 결과에서 보여 준다. 또한, ZyCAP을 사용하여 구현 한 경우 2.1배 빠르게 부분 재구성함을 확인하였다.

흡수정의 유동해석 (Flow analysis of the Sump Pump)

  • 정한별;노승희
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.673-680
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    • 2017
  • 흡수정은 댐이나 저수지에 저장된 물을 흡입하여 사용하는 설비이다. 흡입한 다량의 물은 화력 및 원자력 등의 대형 발전소의 냉각시스템에 사용된다. 특징으로 흡입 유량과 흡수정의 비가 작으면 흡입구 주변에서 유속이 증가한다. 이로 인해 와류나 선회류의 불균형 유동이 발생된다. 불균형 유동은 흡수정의 성능을 저하나 고장의 원인이 된다. 해결하기 위한 다양한 방법이 고안되고 있으나 최저수위 일 경우 정확한 해결 방법을 찾지 못하고 있다. 가장 효율적인 해결방법으로는 AVD를 설치하거나 관로를 길게하는 방법이 있다. 이렇게 설치된 구조물이 유동의 흐름을 균일하게 만들어 주기 때문이다. 본 논문에서는 관로의 길이와 AVD의 형태 변화에 따른 흡수정 내의 유동특성을 수치해석으로 분석한다. 수치해석을 위하여 수정의 흡입부, 섬프, 펌프의 3단계로 분리하여 모델링하였다. 격자는 해석의 정확도를 위해 흡입부는 비조밀, 흡수정과 AVD는 조밀하게 하였다. ANSYS ICEM-CFD 14.5를 이용하여 120~150만개의 격자를 생성하였고 Tetra grid와 Prism grid를 혼용하였다. 해석을 위해 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX14.5의 SST 난류모델을 선정하였다. 조건으로 H.W.L 6.0m, L.W.L 3.5, Qmax 4.000 kg/s, Qavg 3.500 kg/s Qmin 2.500 kg/s로 설정하였다. 보텍스 각도와 속도분포로 해석한 결과는 다음과 같다. Ext E-type의 AVD를 설치한 흡수정이 최고수위 일때 합격하였다. 추후, Ext E-type을 기본으로 하여 최저수위일 때 만족하는 연구가 필요하다.

Prediction of Lung Cancer Based on Serum Biomarkers by Gene Expression Programming Methods

  • Yu, Zhuang;Chen, Xiao-Zheng;Cui, Lian-Hua;Si, Hong-Zong;Lu, Hai-Jiao;Liu, Shi-Hai
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제15권21호
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    • pp.9367-9373
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    • 2014
  • In diagnosis of lung cancer, rapid distinction between small cell lung cancer (SCLC) and non-small cell lung cancer (NSCLC) tumors is very important. Serum markers, including lactate dehydrogenase (LDH), C-reactive protein (CRP), carcino-embryonic antigen (CEA), neurone specific enolase (NSE) and Cyfra21-1, are reported to reflect lung cancer characteristics. In this study classification of lung tumors was made based on biomarkers (measured in 120 NSCLC and 60 SCLC patients) by setting up optimal biomarker joint models with a powerful computerized tool - gene expression programming (GEP). GEP is a learning algorithm that combines the advantages of genetic programming (GP) and genetic algorithms (GA). It specifically focuses on relationships between variables in sets of data and then builds models to explain these relationships, and has been successfully used in formula finding and function mining. As a basis for defining a GEP environment for SCLC and NSCLC prediction, three explicit predictive models were constructed. CEA and NSE are requentlyused lung cancer markers in clinical trials, CRP, LDH and Cyfra21-1 have significant meaning in lung cancer, basis on CEA and NSE we set up three GEP models-GEP 1(CEA, NSE, Cyfra21-1), GEP2 (CEA, NSE, LDH), GEP3 (CEA, NSE, CRP). The best classification result of GEP gained when CEA, NSE and Cyfra21-1 were combined: 128 of 135 subjects in the training set and 40 of 45 subjects in the test set were classified correctly, the accuracy rate is 94.8% in training set; on collection of samples for testing, the accuracy rate is 88.9%. With GEP2, the accuracy was significantly decreased by 1.5% and 6.6% in training set and test set, in GEP3 was 0.82% and 4.45% respectively. Serum Cyfra21-1 is a useful and sensitive serum biomarker in discriminating between NSCLC and SCLC. GEP modeling is a promising and excellent tool in diagnosis of lung cancer.

초고층 공동주택의 주방.욕실 배기 풍속을 풍력발전에 활용하는 방안 (A Study on the Wind Power Generation Using Vertical Exhaust Air Duct of the High-Rise Apartments)

  • 이용호;김성용;황정하;박진철
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제32권3호
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    • pp.1-10
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    • 2012
  • The purpose of this study was to promote the utilization of wind velocity of kitchen and bathroom exhaust ducts for wind power generation in high-rise apartments. The research content can be summarized as follows: 1) Nine high-rise apartments were examined for the installation of kitchen and bathroom exhaust ducts located in the pipe shaft (PS) section. After selecting simulation candidates, a simulation was performed with the STAR-CCM+ Ver 5.06 program. 2) Of nine high-rise apartments, seven had kitchen and bathroom exhaust ducts, whose cross section was in the range of $0.16m^2{\sim}0.4m^2$. The area ratio between the exhaust ducts and PS section (cross section of exhaust duct/area of PS section ${\times}$ 100) was on average 3.2%. 3) The simulation results were analyzed. As a result, the smaller cross section kitchen and bathroom exhaust ducts had, the more advantages there were for increasing exhaust wind velocity. If an out air inlet duct is installed to the old kitchen and bathroom exhaust ducts, it will increase exhaust wind velocity by 3.01~3.98m/s and contribute to the proper wind velocity level (3.0m/s). 4) When the simultaneous usage rate between the kitchen and bathroom exhaust fan increased from 20% to 60%, exhaust wind velocity increased. The "entire house holds" condition for exhaust fan operation provided more even exhaust wind velocity than the "some house holds" condition. 5) Exhaust wind velocity increased in the order of amplified (T-3), induced (T-2) and vertical (T-1) top of kitchen and bathroom exhaust ducts. Of them, the amplified type (T-3) was under the least influence of external wind velocity and thus the most proper for kitchen and bathroom exhaust duct tops.

TYME: 멀티미디어 환경에서 시적 표현을 위한 인터랙티브 타이포그래피 (TYME: Interactive Typography for a poetic expression in Multimedia Environment)

  • 황수홍
    • 디자인학연구
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    • 제19권6호
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    • pp.27-32
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    • 2006
  • 본 작품 TYME 은 프로그래밍 언어인 프로세싱(Processing)으로 디자인된 인터랙티브 타이포그래피 프로그램으로서, 순간적인 시간의 속성을 타이포그래피적 표현으로 형상화한 미디어 기반의 컴퓨터 아트 작품이다. 어두운 발표장 실내 공간에서 사용자가 컴퓨터 키보드로 문자를 타입하면, 스크린의 오선지 위에 흰 연기 형태의 알파벳들이 나타나 흐르고, 연기처럼 수 초내에 스크린 속으로 사라져간다. 또 각 키들의 알파벳에 연결된 사운드들로 인해 재즈와 같은 실시간 즉흥 연주를 만들어낸다. 관객들은 스크린을 통해 시간 속에 사라지는 텍스트들이 만들어내는 영상 시(詩) 연주를 감상한다. 현대 미디어 환경에서 예술과 기술이 통합 되어 실험되고 있는 컴퓨터 아트의 맥락을 타이포그래피에 도입하여, 디지털 미디어 환경 속에 구현될 수 있는 타이포그래피적 시간과 공간을 디자인하고자 하였다. 잡을 수 없는 순간적인 시간 속에 사라지는 것들에 대한 감성과 미적 경험을 타이포그래피의 유희적 특성에 연결시켜 표현 개발하였다. 시간 속에 고정 되어 있지 않고 변화하는(unfixed) 디지털 타이포그래피의 속성을 반영하는 작품으로서, 또한 프로그래밍 코드에 의한 인터랙티브 타이포그래피의 디자인 방법으로서, 한 모델이 될 수 있다고 보고 작품과 함께 그 디자인의 경향을 정리하였다.

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BETTI NUMBERS OF GAUSSIAN FIELDS

  • Park, Changbom;Pranav, Pratyush;Chingangbam, Pravabati;Van De Weygaert, Rien;Jones, Bernard;Vegter, Gert;Kim, Inkang;Hidding, Johan;Hellwing, Wojciech A.
    • 천문학회지
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    • 제46권3호
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    • pp.125-131
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    • 2013
  • We present the relation between the genus in cosmology and the Betti numbers for excursion sets of three- and two-dimensional smooth Gaussian random fields, and numerically investigate the Betti numbers as a function of threshold level. Betti numbers are topological invariants of figures that can be used to distinguish topological spaces. In the case of the excursion sets of a three-dimensional field there are three possibly non-zero Betti numbers; ${\beta}_0$ is the number of connected regions, ${\beta}_1$ is the number of circular holes (i.e., complement of solid tori), and ${\beta}_2$ is the number of three-dimensional voids (i.e., complement of three-dimensional excursion regions). Their sum with alternating signs is the genus of the surface of excursion regions. It is found that each Betti number has a dominant contribution to the genus in a specific threshold range. ${\beta}_0$ dominates the high-threshold part of the genus curve measuring the abundance of high density regions (clusters). ${\beta}_1$ dominates the genus near the median thresholds which measures the topology of negatively curved iso-density surfaces, and ${\beta}_2$ corresponds to the low-threshold part measuring the void abundance. We average the Betti number curves (the Betti numbers as a function of the threshold level) over many realizations of Gaussian fields and find that both the amplitude and shape of the Betti number curves depend on the slope of the power spectrum n in such a way that their shape becomes broader and their amplitude drops less steeply than the genus as n decreases. This behaviour contrasts with the fact that the shape of the genus curve is fixed for all Gaussian fields regardless of the power spectrum. Even though the Gaussian Betti number curves should be calculated for each given power spectrum, we propose to use the Betti numbers for better specification of the topology of large scale structures in the universe.