• 물과 미래
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• 제14권3호
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• pp.37-46
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• 1981

본 연구에서는 수문관측자료가 없는 지점에서도 확률홍수량을 구할 수 있는 확률홍수량의 산정공식을 유도하였다. 연구 대상유역으로는 한국의 주요하천인 한강, 금강, 영산강, 섬진강, 낙동강을 택하였고, 분석지점으로는 5대강 유역의 24개 수문관측소를 선정하여 여기서 얻은 홍수량자료를 Weibull-Plot와 Gumber-Chow 방법에 의한 분석을 통하여 T년 확률홍수량을 구하고 유역면적, 유로장, 유역형상계수, 유역평균경사, 하천경사를 확률홍수량에 영향을 미치는 지형인자로 하여, 이들 확률홍수량과 지형인자와의 상관관계를 분석하여 확률홍수량 공식을 유도하였다. Gumbel-Chow 방법에 의한 확률홍수량과 지형인자의 상관관계 분석결과, 유역면적 A의 상관이 너무 높게 나타나 위 방법에 따라 구한 확률홍수량과 지형인자와의 상관관계 분석결과에 의하여 재기년에 따른 확률 홍수량과 지형인자와의 상관관계 분석결과에 의하여 재기년에 따른 확률 홍수량 공식을 유도하였다.

• International Journal of Reliability and Applications
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• 제11권2호
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• pp.107-122
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• 2010

This paper deals with the reliability analysis of a complex system, which consists of two subsystems A and B connected in series. Subsystem A has only one unit and B has two units $B_1$ and $B_2$. Marked process has been applied to model the complex system. Present reliability model incorporated two repairmen: supervisor and novice to repair the failed units. Supervisor is always there and the novice remains in vacation and is called for repair as per demand. The repair rates for supervisor and novice follow general and exponential distributions respectively and the failure time for both the subsystems follows exponential distribution. The model is analyzed under "Head of line repair discipline". By employing supplementary variable technique, Laplace transformation and Gumbel-Hougaard family of copula various transition state probabilities, reliability, availability and cost analysis have been obtained along with the steady state behaviour of the system. At the end some special cases of the system have been taken.

• Wind and Structures
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• 제15권2호
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• pp.87-109
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• 2012

A substantial part of South Africa is subject to more than one strong wind source. The effect of that on extreme winds is that higher quantiles are usually estimated with a mixed strong wind climate estimation method, compared to the traditional Gumbel approach based on a single population. The differences in the estimated quantiles between the two methods depend on the values of the Gumbel distribution parameters for the different strong wind mechanisms involved. Cluster analysis of the distribution parameters provides a characterization of the effect of the relative differences in their values, and therefore the dominance of the different strong wind mechanisms. For gusts, cold fronts tend to dominate over the coastal and high-lying areas, while other mechanisms, especially thunderstorms, are dominant over the lower-lying areas in the interior. For the hourly mean wind speeds cold fronts are dominant in the south-west, south and east of the country. On the West Coast the ridging of the Atlantic Ocean high-pressure system dominate in the south, while the presence of a deep trough or coastal low pressure system is the main strong wind mechanism in the north. In the central interior cold fronts tend to share their influence almost equally with other synoptic-scale mechanisms.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1467-1471
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• 2009

홍수사상은 크게 첨두홍수량, 홍수용적, 지속기간 등과 같은 서로 상관된 세 가지 요소로 구성되어 있다. 그러나 그동안 홍수의 규모와 크기를 판단하고 예측하기 위하여 수행되어 온 홍수빈도 해석에서는, 서로 상관되어있는 요소들 간의 관계를 고려하지 않은 채 주로 첨두홍수량 하나만을 가지고 단변량 빈도 해석을 수행하였다. 이와 같은 단변량 홍수빈도 해석은 특정 홍수의 특성을 종합적으로 표현하는 데 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 홍수빈도 해석에 있어 첨두홍수량뿐만 아닌 홍수용적까지도 함께 고려하였다. 소양강댐의 35개년 일유입량 자료를 대상으로 홍수사상을 각각의 강우량 자료와 연계하여 분리한 후 Gumbel 혼합모형을 적용하여 이변량 홍수빈도 해석을 수행함으로써 과거의 극한 홍수사상을 평가 분석하였다. 이변량 빈도해석을 수행하여 홍수사상 요소들 간의 결합분포, 결합 재현기간 등을 추정하였다. 단변량 홍수빈도 해석 결과와 비교함으로써 특정 홍수에 대한 홍수심도를 분석하는 등 극한 홍수사상 평가를 위한 이변량 홍수빈도 해석기법의 적용성에 관하여 검토하였다. 이러한 연구 결과는 기존의 제방 중심 치수사업의 대안으로 제시된 유역종합치수계획에서 선정된 다양한 홍수방어 시설들의 설계 및 운영, 치수효과 평가 등에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.141-153
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• 2012

In this study, we estimated probable precipitation amounts at the target year (2020, 2030, 2040) of 55 weather stations in Korea using the 24 hour annual maximum precipitation data from 1973 through 2009 which should be useful for management of agricultural reservoirs. Not only trend tests but also non-stationary tests were performed and non-stationary frequency analysis were conducted to all of 55 sites. Gumbel distribution was chosen and probability weighted moment method was used to estimate model parameters. The behavior of the mean of extreme precipitation data, scale parameter, and location parameter were analyzed. The probable precipitation amount at the target year was estimated by a non-stationary frequency analysis using the linear regression analysis for the mean of extreme precipitation data, scale parameter, and location parameter. Overall results demonstrated that the probable precipitation amounts using the non-stationary frequency analysis were overestimated. There were large increase of the probable precipitation amounts of middle part of Korea and decrease at several sites in Southern part. The non-stationary frequency analysis using a linear model should be applicable to relatively short projection periods.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.39-39
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• 2015

극치 수문(Hydrologic extremes)분야에서는 수문자료의 분포에 따라 Gumbel, GEV, 그리고 GLO 분포와 같은 다양한 확률통계 분포형이 존재한다. GEV와 GLO 분포형의 경우 Gumbel 분포형과 달리 형상매개변수가 포함된 3변수 분포형으로써 이상 기후 현상으로 인한 잦은 극치 수문사상을 표현하는데 좀 더 유연한 것으로 알려져 있다. 특히 GLO 분포형의 경우 영국에서 홍수빈도해석 시 적정분포형으로 선정된바 있다(Institute of Hydrology, 1999). 다양한 분포형 중에서 표본 자료를 대표할 수 있는 분포형을 선정하는 통계적 기법이 적합도 검정이다. 적합도 검정에는 $x^2$-검정, Cramer von-Mises 검정, Kolmogorov-Smirnov 검정, PPCC(probability plot correlation coefficient, 확률도시 상관계수)검정 등이 있으며 그 중 PPCC 검정은 이용방법이 간편하면서도 뛰어난 기각능력을 보이는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 극치 수문분야에서 널리 이용되고 있는 GLO 분포형을 대상으로 자료의 왜곡도 영향을 고려할 수 있는 확률도시 상관계수 검정의 검정통계량을 추정하여 보았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.323-323
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• 2018

최근 기후변화에 대한 관심이 증대됨에 따라 미래 기후모델자료를 기반으로 연구가 다양하게 진행되고 있다. 기후변화가 적용된 자료는 미래 수자원관리, 방재를 위한 수공구조물의 설계 등 다양한 방식으로 실무에 적용되고 있다. 하지만 기후모델로부터 모의된 결과는 어느 정도 관측자료와 차이가 발생하게 되며, 이러한 계통적 오차는 모델 내부에서 해결하기가 쉽지 않다. 그렇기 때문에 기후모델로부터 모의된 결과를 보정하기 위해 편의보정 기법을 활용한다. 그리고 미래 기후모델자료는 불확실성을 내재하고 있기 때문에 다양한 편의보정 기법을 적용하여 불확실성의 범위를 확인해 보았다. 사용된 편의보정 기법으로는 Quantile Mapping(QM), Quantile Delta Mapping(QDM), Detrended Quantile Mapping(DQM), Delta Change Method(DCM)을 이용하였다. 편의보정에 적용한 확률분포형은 일반극치분포(GEV분포), Type-1 극치분포(Gumbel분포)를 사용하였다. GEV분포를 기본으로 하여 조건적으로 GEV분포를 사용할 수 없는 경우, Gumbel분포를 사용하였다. 본 연구에서는 독일의 전지구기후모델(Global Climate Model, GCM)인 MPI-ESM-LR에 RCP 8.5 사나리오를 강제장으로 하여 지역기후모델(Regional Climate Model, RCM)인 WRF를 이용하여 동역학적으로 다운스케일한 강우자료를 사용하였다. 강우자료 중에서 강릉, 인천, 부산, 목포지점에 해당하는 자료를 추출하여 연 최대 강우강도 시계열을 산정하고 4가지 편의보정 기법을 이용하여 편의보정을 하였다. 편의보정 수행된 연 최대 강우강도 시계열을 scale-invariance 기법으로 다운스케일하여 미래 IDF곡선을 유도한 뒤, 편의보정별로 유도한 IDF곡선의 비교를 통해 편의보정기법이 미래 IDF곡선에 미치는 영향을 분석하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권12호
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• pp.4567-4583
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• 2021

This study proposes an analytical approximation algorithm based on extreme value theory (EVT) for the inverse of the power of the incomplete Gamma function. First, the Gumbel function is used to approximate the power of the incomplete Gamma function, and the corresponding inverse problem is transformed into the inversion of an exponential function. Then, using the tail equivalence theorem, the normalized coefficient of the general Weibull distribution function is employed to replace the normalized coefficient of the random variable following a Gamma distribution, and the approximate closed form solution is obtained. The effects of equation parameters on the algorithm performance are evaluated through simulation analysis under various conditions, and the performance of this algorithm is compared to those of the Newton iterative algorithm and other existing approximate analytical algorithms. The proposed algorithm exhibits good approximation performance under appropriate parameter settings. Finally, the performance of this method is evaluated by calculating the thresholds of space-time block coding and space-frequency block coding pattern recognition in multiple-input and multiple-output orthogonal frequency division multiplexing. The analytical approximation method can be applied to other related situations involving the maximum statistics of independent and identically distributed random variables following Gamma distributions.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.169-169
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• 2021

통계학적 가능최대강수량방법은 가능최대강수량(Probable Maximum Precipitation, PMP) 측정 방법 중 하나로 WMO에서 통계학적인 PMP 추정 방법으로 Hershfield가 제안한 공식을 제시했다. Hershfield는 95,000개의 자료를 분석하였으며, 기본적으로 통계학적 PMP 추정방법의 빈도계수는 k_m = 15로 제안하였다. 그러나 강우 지속기간 및 연최대 시계열의 평균에 따라 값이 변하게 되며, Hershfield(1965)는 지속시간과 연최대 시계열의 평균에 따른 빈도계수가 5 ~ 20 사이의 값을 갖는다고 제안한 바 있다. Hershfield의 빈도계수는 미국 지역의 2,645개의 관측소의 95,000개의 강우 자료 이용했기 때문에 우리나라의 적용하였을 때 신뢰성에 문제가 있을수 있으며, 우리나라에서는 통계학적 방법보다는 수문기상학적 PMP 추정 방법을 주로 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 기상 자료중에서 가장 많은 양을 가지는 지점 10개를 선정하여 빈도계수를 산정하였다. 빈도계수를 산정하기 위해서는 시계열로 구성된 강우 자료를 사용해야하며, 본 연구에서는 기상 자료의 이상치 검정을 진행하였으며, 경향성의 경우 정상성을 가지는 것으로 가정하였다. 확률 분포형은 극치분포인 GEV분포, Gumbel분포, Log-Gumbel분포, Weibull분포를 비교하여 가장 적절한 분포형을 선정하여 진행하였다. 최종적으로 얻은 빈도계수를 이용하여 구한 PMP값과 기존 Hershfield가 제시한 빈도계수 값 k_m = 15를 이용한 PMP값을 비교하여 차이를 분석하였으며, 그 적용성을 평가하였다.

• Wind and Structures
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• 제38권4호
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• pp.309-323
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• 2024

The gust factor and turbulence intensity are two crucial parameters that characterize the properties of turbulence. In tropical cyclones (TCs), these parameters exhibit significant variability, yet there is a lack of established formulas to account for their probabilistic characteristics with consideration of their inherent connection. On this condition, a probabilistic analysis of gust factors and turbulence intensities of TCs is conducted based on fourteen sets of wind data collected at the Sutong Cable-stayed Bridge site. Initially, the turbulence intensities and gust factors of recorded data are computed, followed by an analysis of their probability densities across different ranges categorized by mean wind speed. The Gaussian, lognormal, and generalized extreme value (GEV) distributions are employed to fit the measured probability densities, with subsequent evaluation of their effectiveness. The Gumbel distribution, which is a specific instance of the GEV distribution, has been identified as an optimal choice for probabilistic characterizations of turbulence intensity and gust factor in TCs. The corresponding empirical models are then established through curve fitting. By utilizing the Gumbel distribution as a template, the nexus between the probability density functions of turbulence intensity and gust factor is built, leading to the development of a generalized probabilistic model that statistically describe turbulence intensity and gust factor in TCs. Finally, these empirical models are validated using measured data and compared with suggestions recommended by specifications.