• Ocean and Polar Research
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• 제41권3호
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• pp.121-133
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• 2019

Natural variability associated with a variety of large-scale climate modes causes regional differences in sea level rise (SLR), which is particularly remarkable in the Pacific Ocean. Because the superposition of the natural variability and the background anthropogenic trend in sea level can potentially threaten to inundate low-lying and heavily populated coastal regions, it is important to quantify sea level variability associated with internal climate variability and understand their interaction when projecting future SLR impacts. This study seeks to identify the dominant modes of sea level variability in the tropical Pacific and quantify how these modes contribute to regional sea level changes, particularly on the two strong El $Ni{\tilde{n}}o$ events that occurred in the winter of 1997/1998 and 2015/2016. To do so, an adaptive data analysis approach, Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD), was undertaken with regard to two datasets of altimetry-based and in situ-based steric sea levels. Using this EEMD analysis, we identified distinct internal modes associated with El $Ni{\tilde{n}}o$-Southern Oscillation (ENSO) varying from 1.5 to 7 years and low-frequency variability with a period of ~12 years that were clearly distinct from the secular trend. The ENSO-scale frequencies strongly impact on an east-west dipole of sea levels across the tropical Pacific, while the low-frequency (i.e., decadal) mode is predominant in the North Pacific with a horseshoe shape connecting tropical and extratropical sea levels. Of particular interest is that the low-frequency mode resulted in different responses in regional SLR to ENSO events. The low-frequency mode contributed to a sharp increase (decrease) of sea level in the eastern (western) tropical Pacific in the 2015/2016 El $Ni{\tilde{n}}o$ but made a negative contribution to the sea level signals in the 1997/1998 El $Ni{\tilde{n}}o$. This indicates that the SLR signals of the ENSO can be amplified or depressed at times of transition in the low-frequency mode in the tropical Pacific.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권2호
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• pp.137-149
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• 2017

Under the interference of the temperature effect, the alternation of cable force due to damages of a cable-stayed bridge could be difficult to distinguish. Considering the convenience and applicability in engineering practice, simple air or cable temperature measurements are adopted in the current study for the exclusion of temperature effect from the variation of cable force. Using the data collected from Ai-Lan Bridge located in central Taiwan, this work applies the ensemble empirical mode decomposition to process the time histories of cable force, air temperature, and cable temperature. It is evidently observed that the cable force and both types of temperature can all be categorized as the daily variation, long-term variation, and high-frequency noise in the order of decreasing weight. Moreover, the correlation analysis conducted for the decomposed variations of all these three quantities undoubtedly indicates that the daily and long-term variations with different time shifts have to be distinguished for accurately evaluating the temperature effect on the variation of cable force. Finally, consistent results in reducing the range of cable force variation after the elimination of temperature effect confirm the validity and stability of the developed method.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권6호
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• pp.2166-2176
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• 2017

Electricity price prediction plays a crucial part in making the schedule and managing the risk to the competitive electricity market participants. However, it is a difficult and challenging task owing to the characteristics of the nonlinearity, non-stationarity and uncertainty of the price series. This study proposes a hybrid improved strategy which incorporates data preprocessor components and a forecasting engine component to enhance the forecasting accuracy of the electricity price. In the developed forecasting procedure, the Seasonal Adjustment (SA) method and the Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) technique are synthesized as the data preprocessing component; the Coupled Simulated Annealing (CSA) optimization method and the Least Square Support Vector Regression (LSSVR) algorithm construct the prediction engine. The proposed hybrid approach is verified with electricity price data sampled from the power market of New South Wales in Australia. The simulation outcome manifests that the proposed hybrid approach obtains the observable improvement in the forecasting accuracy compared with other approaches, which suggests that the proposed combinational approach occupies preferable predication ability and enough precision.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.579-586
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• 2018

단기 통행속도 예측을 위해 데이터 기반 비모수적 기법들을 활용한 다양한 연구들이 수행되고 있다. 그럼에도 교통신호 및 교차로로 인한 복잡한 동적 특성을 가지는 도시부의 예측 연구는 상대적으로 부족한 실정이다. 본 연구는 도시부 통행 속도를 예측하기 위해 앙상블 경험적 모드 분해법(EEMD)과 인공신경망(ANN)을 이용한 하이브리드 접근법을 제안하는 것을 목적으로 한다. EEMD는 통행속도의 시계열 자료를 고유모드함수(IMF)와 오차항으로 분해한다. 분해된 IMF는 시간단위의 국지적 특성을 반영하며, ANN을 통해 개별적으로 예측된다. IMF는 원본데이터가 가진 비선형성, 비정상성, 진동 등의 복잡성을 완화하기 때문에, 원래의 통행속도에 비하여 더 정확하게 예측될 수 있다. 예측된 IMF들은 합산되어 예측 통행속도를 표현한다. 본 연구에서 제시된 방법을 검증하기 위하여 대구시의 DSRC로부터 구득된 통행속도 데이터가 활용된다. 성능평가는 도시부 링크 중 특히 예측이 어려운 지점에 대해 수행되었으며, 분석 결과 제시된 모형은 15분 후 예측에 대해 각각 평상시 10.41%, 와해상태시 25.35%의 오차율을 가지며, 단순 ANN 기법에 비하여 우수한 성능을 보이는 것으로 확인된다. 본 연구에서 개발된 모형은 도시교통관리체계의 신뢰성 있는 교통정보를 제공하는 데에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한지리학회지
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• 제49권5호
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• pp.675-689
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• 2014

본 연구에서는 앙상블 경험적 모드 분해법을 우리나라에 적용하여 봄 시작일을 정의하고, 이에 대한 시 공간적인 변화를 분석하였으며, 봄 시작일의 변동성을 분석하여, 봄 시작일에 영향을 미치는 요인을 파악하였다. 우리나라 평균 봄 시작일은 3월 11일로 나타났고, 연구기간 동안 2.6일/10년으로 빨라졌다. 봄 시작일은 일반적으로 위도와 고도가 높아짐에 따라, 그리고 해안에서 내륙으로 갈수록 늦게 나타났다. 우리나라 봄 시작일에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위해 상관분석을 수행하였고, 전구평균기온, 북극진동(Arctic Oscillation, AO), 시베리아 고기압이 우리나라 봄 시작일과 유의한 상관관계를 나타냈다. 봄 시작일에 영향을 미치는 지수들을 대상으로 다중회귀분석을 수행하였고, 세 가지 변수가 모두 입력된 모형은 64.7%의 설명력을 나타냈다. 다중회귀분석의 결과 봄 시작일에 미치는 영향은 전구평균기온이 가장 크고, AO가 그 다음으로 나타났다. 우리나라 봄 시작일에 영향을 미치는 종관적인 요인을 파악하기 위해 기압장 및 바람장을 분석한 결과, 시베리아 고기압, 알류샨 저기압, 상층 기압골의 강도 및 위치에 따른 북풍계열 바람의 강도가 봄 시작일을 결정하는 주요 원인인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권4호
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• pp.253-261
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• 2017

최근 수문자료에서 비정상성 현상들이 관측됨에 따라 비정상성 빈도해석에 관한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 시간에 따라 변화하는 통계적 특성을 고려하기 위하여 다양한 형태의 비정상성 확률분포형이 제시되고 있으며, 비정상성 매개변수를 추정할 수 있는 다양한 방법들이 연구되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 앙상블 경험적 모드분해법을 이용한 비정상성 Gumbel 분포형의 매개변수 추정방법을 제시하고 기존에 비정상성 매개변수 추정방법으로 주로 사용되어온 최우도법과 비교해보고자 하였다. 국내 자료의 적용을 위하여 기상청 지점의 다양한 지속기간에 대해 경향성이 나타나는 연 최대치 강우자료를 사용하였다. 적용 결과 선형적 경향성을 나타내는 자료에 대해서는 두 가지 방법 모두 적절한 모형을 선정하였으나, 2차 곡선 형태의 경향성이 존재하는 자료에 대해서는 앙상블 경험적 모드분해법의 경우에만 이러한 경향성을 반영하는 비정상성 Gumbel 모형을 선정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2016

본 연구에서는 동아시아 가뭄에 대한 발생원인과 예측가능성을 진단하기 위하여 대기순환패턴과의 상관성 분석을 실시하였으며, 원격상관 패턴에 의한 동아시아 가뭄의 시공간적 변화특성을 분석하였다. 또한 통계적 기법인 EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition) 분석을 적용하여 원격상관패턴과 동아시아 가뭄의 예측가능성을 검토하였다. 본 연구는 동아시아 가뭄특성을 진단하고 가뭄예측기법의 개발을 통하여 현실적인 적응전략 수립에 유용하게 활용 될 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.555-561
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• 2012

Empirical Mode Decomposition(EMD)을 통한 Hilbert Huang Transform(HHT)은 시간-주파수 영역분석 방법 중 하나로 기존의 다른 분석 방법에 비해 비선형, 비정상 신호를 해석 가능하다는 등 여러가지 이점이 있다. 그러나 인접한 주파수를 분별하기 힘들고 잡음에 취약하다는 결점이 있다고 알려져 있다. 본 논문에서는 HHT와 정상신호 분석에 효과적인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 비교하여 각 방법의 장 단점을 분석하고 Rijke 튜브 실험에서 얻은 열음향학적 불안정 데이터에 적용하여 잡음에 취약한 점을 보완한 Improved HHT와 비교한다. 그 결과, EMD를 이용한 Original HHT보다 EEMD를 이용한 Improved HHT가 잡음의 영향을 적게 받아 보다 정확한 신호분석이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.61-68
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• 2019

최근 장기적인 기후 변동성을 고려하기 위하여 대기-해양 순환 패턴을 수치화한 기상인자가 수문 변수 예측에 널리 사용되고 있다. 또한 정확하고 안정적인 예측을 위해 인공신경망 기반의 예측 모형이 꾸준히 발전하고 있다. 기상인자를 활용하여 기후 변동성을 고려한 수문량 예측은 수자원 및 환경 보존의 장기적인 관리에 효율적으로 활용될 수 있으므로 수문 변수에 유의한 인자의 파악과 이를 활용한 예측 모형의 적용은 꾸준한 도전이 될 것이다. 본 연구에서는 우리나라 한강 유역 댐 유입량에 통계적으로 유의한 상관성이 있는 대표 기상인자를 선정하고, 이를 인공신경망 앙상블 모형에 적용하여 댐 유입량 예측을 수행하였다. 이를 위해 앙상블 경험적 모드분해법을 활용하여 댐 유입량과 기상인자간의 통계적 상관성을 확인하였으며, 기존 단일 인공신경망 모형의 한계를 보완한 인공신경망 앙상블 모형을 구축하였다. 예측 수행 결과, 5개 댐 상관계수 평균이 훈련 기간에서 0.88, 검증 기간에서 0.68의 예측력을 보이는 것을 확인하였으며, 본 연구에서의 절차를 토대로 우리나라의 다양한 수문 변수와 기후 변동성간의 관계를 활용한 다양한 적용 사례가 나오길 기대한다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권4호
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• pp.813-823
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• 2013

On-line monitoring system is important for high voltage vacuum circuit breakers (HVCBs) in operation condition assessment and fault diagnosis. A distributed multilayer system with client/server architecture is developed on rated voltage 10kV HVCB with spring operating mechanism. It can collect data when HVCB switches, calculate the necessary parameters, show the operation conditions and provide abundant information for fault diagnosis. Ensemble empirical mode decomposition (EEMD) is used to detect the singular point which is regarded as the contact moment. This method has been applied to on-line monitoring system successfully and its satisfactory effect has been proved through experiments. SVM and FCM are both effective methods for fault diagnosis. A combinative algorithm is designed to judge the faults of HVCB's operating mechanism. The system's precision and stability are confirmed by field tests.