• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권2호
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• pp.395-403
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• 2017

An efficient evaluation method for the probability of a tornado missile strike without using the Monte Carlo method is proposed in this paper. A major part of the proposed probability evaluation is based on numerical results computed using an in-house code, Tornado-borne missile analysis code, which enables us to evaluate the liftoff and flight behaviors of unconstrained objects on the ground driven by a tornado. Using the Tornado-borne missile analysis code, we can obtain a stochastic correlation between local wind speed and flight distance of each object, and this stochastic correlation is used to evaluate the conditional strike probability, $Q_V(r)$, of a missile located at position r, where the local wind speed is V. In contrast, the annual exceedance probability of local wind speed, which can be computed using a tornado hazard analysis code, is used to derive the probability density function, p(V). Then, we finally obtain the annual probability of tornado missile strike on a structure with the convolutional integration of product of $Q_V(r)$ and p(V) over V. The evaluation method is applied to a simple problem to qualitatively confirm the validity, and to quantitatively verify the results for two extreme cases in which an object is located just in the vicinity of or far away from the structure.

• Earthquakes and Structures
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• 제14권5호
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• pp.437-447
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• 2018

Computational cost is one of the major obstacles for detailed risk analysis of structures. This paper puts forward a methodology for efficient probabilistic seismic loss assessment of structures using the Endurance Time (ET) analysis and the first-order reliability method (FORM). The ET analysis efficiently yields the structural responses for a continuous range of intensities through a single response-history analysis. Taking advantage of this property of ET, FORM is employed to estimate the annual rate of exceedance for the loss components. The proposed approach is an amalgamation of two analysis approaches, ET and FORM, that significantly lower the computational costs. This makes it possible to evaluate the seismic risk of complex systems. The probability distribution of losses due to the structural and non-structural damage as well as injuries and fatalities of a prototype structure are estimated using the proposed methodology. This methodology is an alternative to the prevalent risk analysis framework of the total probability theorem. Hence, the risk estimates of the proposed approach are compared with those from the total probability theorem as a benchmark. The results indicate a satisfactory agreement between the two methods while a significantly lower computational demand for the proposed approach.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.447-457
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• 2014

본 연구에서는 초과확률 또는 비초과확률이 시간에 따라 변화한다는 비정상성을 가정하여 재현기간 산정에 대한 연구를 수행하였다. 비정상성을 고려한 2가지 재현기간 산정 방법에 대해 검토하고 비정상성 Gumbel 모형을 이용한 빈도해석을 수행하여 초과확률및 비초과확률을 구한 뒤비정상성을 고려한 재현기간 정의에따른 우리나라 재현기간의 변화에 대해서 살펴보았다. 적용 대상으로는 자료기간 30년 이상을 보유하면서 일 강우 자료의 경향성이 나타나는 서귀포, 인제, 제천, 구미, 문경, 거창 등 6개 지점을 선정하였다. 적용결과 비정상성을 고려한 재현기간 산정 시 기존의 재현기간 산정방법과는 재현기간이 다르게 산정됨을 알 수 있었고, 재현기간이 커질수록 정상성 가정하의 재현기간과 비정상성 가정하의 재현기간 값의 차이가 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 비정상성을 고려한 재현기간의 2가지 정의 중 기대 대기시간(expected waiting time) 정의에 의한 방법이 기대 초과사상 수(expected number of exceedance event) 정의에 의한 방법보다 작은 재현기간이 산정 되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제37권1호
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• pp.20-30
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• 2023

Modeling a nonlinear ocean wave is one of the primary concerns in ocean engineering and naval architecture to perform an accurate numerical study of wave-structure interactions. The high-order spectral (HOS) method, which can simulate nonlinear waves accurately and efficiently, was investigated to see its capability for nonlinear wave generation. An open-source (distributed under the terms of GPLv3) project named "HOS-ocean" was used in the present study. A parametric study on the "HOS-ocean" was performed with three-hour simulations of long-crested ocean waves. The considered sea conditions ranged from sea state 3 to sea state 7. One hundred simulations with fixed computational parameters but different random seeds were conducted to obtain representative results. The influences of HOS computational parameters were investigated using spectral analysis and the distribution of wave crests. The probability distributions of the wave crest were compared with the Rayleigh (first-order), Forristall (second-order), and Huang (empirical formula) distributions. The results verified that the HOS method could simulate the nonlinearity of ocean waves. A set of HOS computational parameters was suggested for the long-crested irregular wave simulation in sea states 3 to 7.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권3호
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• pp.186-196
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• 2019

선박의 접안과정 중 발생하는 접안에너지는 접안속도와 밀접한 관계가 있다. 접안속도가 과다할 경우 선박 및 부두에 손상이 발생하는 접안사고로 이어질 수 있으므로 적절한 접안속도를 설계하는 것이 중요하다. 선박접안속도의 경우, 일반적으로 대수정규분포를 따른다고 가정하고 있으나 국내에서는 이에 대한 검증이나 연구가 없어 해외의 사례를 바탕으로 설계접안속도를 설정하고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 부두의 선박접안속도 분석을 통계학적으로 접근하여 실측데이터와 확률분포를 비교하여 가장 적합한 확률분포를 찾고자 하였다. 적합도 검정으로는 K-S(Kolmogorov-Smirnov) 검정, A-D(Anderson-Darling) 검정, Q-Q(Quantile-Quantile) 플롯 등을 이용하여 접안속도 실측치 분포에 적합한 확률분포를 확인하였다. 분석 결과, 접안속도의 빈도분포는 선박의 재화상태에 따라 만재 시, 대수정규분포, 경하 시에는 와이블분포와 적합함을 확인하였다. 또한 적합도 검정 결과를 이용하여 초과확률에 해당하는 접안속도 예측치를 산출하였다. 이 예측값과 해당 부두의 설계접안속도와 비교 해본 결과, 예측값이 설계값을 크게 초과함을 확인하였다. 이를 통해 설계 시의 접안속도가 현실과 맞지 않게 다소 낮게 설정되어 있음을 알 수 있으며, 이 결과를 바탕으로 적정 설계접안속도 산정법 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Wind and Structures
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• 제39권2호
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• pp.85-100
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• 2024

In light of extreme value distribution probability, an improved prediction method of the Recurrence Period Wind Speed (RPWS) is constructed considering wind direction, with the Equivalent Independent Wind Direction Number (EIWDN) introduced as a parameter variable. Firstly, taking the RPWS prediction of Beijing city as an example, the traditional Cook method is used to predict the RPWS of each wind direction based on the measured wind speed data in Beijing area. On basis of the results, the empirical formulae to determine the parameter variables are fitted to construct an improved expression of the non-exceedance probability of the RPWS. In this process, the statistical model of the optimal threshold is established, and thus the independent wind speed samples exceeding the threshold are extracted and fitted to follow the Generalized Pareto Distribution (GPD) model for analysis. In addition, the Extreme Value Type I (EVT I) distribution model is used to predict and analyze the RPWS. To verify its wide applicability, the improved method is further used in cities like Jinan, Nanjing, Wuxi, Shanghai and Shenzhen to predict and analyze the RPWS of each wind direction, and the prediction results are compared against those gained via the traditional Cook method and the whole direction. Results show that the 50-year RPWS results predicted by the improved method are basically consistent with those predicted by the traditional method, and the RPWS prediction values of most wind directions are within the envelope range of the whole wind direction prediction value. Compared with the traditional method, the improved method can readily predict the RPWS under different return periods through empirical formulae, and avoid the repeated operation process and some assumptions in the traditional Cook method, and then improve the efficiency of prediction. In addition, the improved RPWS prediction results corresponding to the GPD model are slightly larger than those of the EVT I distribution model.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권6호
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• pp.497-510
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• 2011

우리나라에서는 하천의 제방고를 계산된 계획홍수위에 확정론적인 여유고를 더하여 산정한다. 이에 반해 미국에서는 여유고와 불확실성을 고려한 확률론적인 방법을 조건에 따라 적용하여 경제적인 설계가 될 수 있도록 제방고를 결정한다. 미국에서 제방고 산정에 사용되는 구체적인 확률 개념은 조건부 비 초과 확률로서, 이는 특정한 빈도의 홍수가 발생할 때 목표 수위를 초과하지 않을 확률이다. 본 연구에서는 우리나라의 현행 제방고 산정 기준과 미국 기준을 비교하기 위해 5개 하천의 25개 지점에 대하여 제방고를 산정 후, 비교 검토하였다. 그결과, 계획홍수량의 규모가 증가할수록 우리 나라 기준에 의한 제방고가 미국의 기준에 의한 제방고보다 커지는 것으로 나타났다. 이는 계획홍수량이 증가함에 따라 상대적으로 여유고가 큰 폭으로 커지는 우리나라의 기준에 기인한 것이다. 반면에, 낮은 여유고가 고려되는 소규모 하천의 경우, 우리나라 기준에 의해 결정된 제방고가 미국 기준에 의한 제방고보다 다소 낮은 것으로 평가되었다. 즉, 우리나라의 제방고 산정 기준은 유량에 따라서 미국의 기준에 비해 다소 과소 또는 과대 설계가 될 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 특히, 소규모 하천의 경우는 여유고를 증가시키도록 설계 기준을 개정할 필요가 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.265-271
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• 2015

The tsunami hazard analysis is performed for testing the application of probabilistic tsunami hazard analysis to nuclear power plant sites in the Korean Peninsula. Tsunami hazard analysis is based on the seismic hazard analysis. Probabilistic method is adopted for considering the uncertainties caused by insufficient information of tsunamigenic fault sources. Logic tree approach is used. Uljin nuclear power plant (NPP) site is selected for this study. The tsunamigenic fault sources in the western part of Japan (East Sea) are used for this study because those are well known fault sources in the East Sea and had several records of tsunami hazards. We have performed numerical simulations of tsunami propagation for those fault sources in the previous study. Therefore we use the wave parameters obtained from the previous study. We follow the method of probabilistic tsunami hazard analysis (PTHA) suggested by the atomic energy society of Japan (AESJ). Annual exceedance probabilities for wave height level are calculated for the site by using the information about the recurrence interval, the magnitude range, the wave parameters, the truncation of lognormal distribution of wave height, and the deviation based on the difference between simulation and record. Effects of each parameters on tsunami hazard are tested by the sensitivity analysis, which shows that the recurrence interval and the deviation dominantly affects the annual exceedance probability and the wave heigh level, respectively.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.397-404
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• 2014

우리나라의 항만정온도 검토 방법에는 이상 시 항내정온도 검토와 항만가동율 검토 등이 있으며 대부분의 경우에 두 가지 방법을 모두 수행하고 있다. 전자에서는 정온도 기준을 합리적인 근거가 없는 항내파고 절대치로 판단하고 있는 문제점이 있으며 그 실효성에도 의문이 제기된다. 후자에서는 초과출현율 파 또는 장기간의 실측 및 역추산 자료의 파향-주기군을 사용하여 항만가동율을 산정하는 방법 등이 사용되고 있는데 이들 중 초과출현율 파의 사용은 정확도에 문제가 있으므로 장기간 자료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 현재 적용되는 하역한계파고의 기준은 너무 단순하여 실제 상황을 반영하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 부산항 신항에서 관측한 파고 실측자료를 사용하여 현행 항만정온도 및 항만가동율 검토방법의 문제점을 실질적으로 입증하였으며 실측자료의 중요성을 강조하였다. 향후 우리나라 주요 항만 내 외에서 장기간의 실측 자료를 확보함으로써 개선된 항만정온도 기준을 마련하는데 적극적으로 활용하는 것이 바람직하다.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제4권4호
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• pp.185-194
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• 2018

In this study, the extreme sloshing pressure was predicted using various statistical models: three-parameter Weibull distribution, generalized Pareto distribution, generalized extreme value distribution, and three-parameter log-logistic distribution. The estimation of sloshing impact pressure is important in design of liquid cargo tank in severe sea state. In order to get the extreme values of local impact pressures, a lot of model tests have been carried out and statistical analysis has been performed. Three-parameter Weibull distribution and generalized Pareto distribution are widely used as the statistical analysis method in sloshing phenomenon, but generalized extreme value distribution and three-parameter log-logistic distribution are added in this study. Additionally, statistical distributions are fitted to peak pressure data using three different parameter estimation methods. The data were obtained from a three-dimensional sloshing model text conducted at Seoul National University. The loading conditions were 20%, 50%, and 95% of tank height, and the analysis was performed based on the measured impact pressure on four significant panels with large sloshing impacts. These fittings were compared by observing probability of exceedance diagrams and probability plot correlation coefficient test for goodness-of-fit.