• 제목/요약/키워드: Monte Carlo Approach

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오염 음식물에 의한 피폭선량 평가모델 (U. S. NRC 모델)의 입력변수에 대한 민감도분석 (Sensitivity Analysis for Input Parameters of a Radiological Dose Assessment Model (U. S. NRC Model) for Ingestion Pathways)

  • 황원태;서경석;김은한;최영길;한문희
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제25권4호
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    • pp.233-239
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    • 2000
  • 원자력 시설의 정상 운영중 오염 음식물 섭취에 의한 피폭선량 평가모델 (미국 원자력규제위원회의 규제지침 1.109 모델)의 입력변수에 대한 민감도 분석을 3가지 음식물 (쌀, 엽채류, 우유)과 2가지 핵종 $(^{137}Cs,\;^{131}I)$에 대해 수행하였다. 입력변수 값의 표본추출은 Monte Ca린o 방법에 근거한 Latin hypercube sampling 기법을 사용하였다. 모델 예측결과에 대한 입력변수의 영향력 또는 중요도를 나타내는 민감도지수는 partial rank correlation coefficient 의해 정량적으로 나타냈다. 평가결과, 고려된 음식물과 핵종에 대해 농작물의 수율에 대한 차단계수의 비와 음식물의 소비율은 중요한 입력 변수로 나타났다. 그외 우유의 경우 사료에서 우유로의 전달계수와 젖소의 사료 섭취율도 한 중요한 입력변수로 나타났다. $^{137}Cs$ 침적의 경우에는 기후에 의한 핵종의 제거 반감기가, $^{131}I$ 침적의 경우에는 생산에서 소비까지의 지연시간이 상대적으로 중요한 입력변수였다.

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지구물리 자료의 고속 베이지안 역산 (Fast Bayesian Inversion of Geophysical Data)

  • 오석훈;권병두;남재철;이덕기
    • 지구물리
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    • 제3권3호
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    • pp.161-174
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    • 2000
  • 베이지안 역산(Bayesian inversion)은 불충분한 자료를 가지고 지하구조를 추정해야 하는 지구물리자료의 해석에 있어서 안정적이고 신뢰를 줄 수 있는 방법 중의 하나이다. 관측 자료가 측정 과정부터 불확실성을 함유하고 있으며, 역산에 이용되는 이론 자료 또한 모델의 매개변수화에 따른 각종 불확실성을 포함하고 있다. 따라서 지구물리 자료의 역산은 확률적으로 접근하는 것이 가장 바람직하며 베이지안 역산은 이에 대한 처리뿐만 아니라, 추정에 대한 신뢰도와 불확실성에 대한 이론적 근거를 제공한다. 그러나 대부분의 베이지안 역산이 고차원의 적분을 필요로 하므로 몬테 카를로 방법과 같은 대규모의 계산이 요구되는 방법에 의해 사후 확률분포가 구해지는 경우가 많다. 이는 특히 지구물리 자료와 같이 고도의 비선형 자료에 대하여 매우 적합한 접근 방법이기는 하지만, 점차 현장화, 고속화되어가는 자료의 해석 경향에 맞추어 간략하게 사후 확률분포를 근사한 수 있는 기법의 연구 또한 필요하다. 따라서 이 연구에서는 관측자료와 사전 확률분포가 정규분포에 의해 근사 될 수 있는 지구물리자료에 대한 베이지안 역산에 대해 논의 하고자 한다. 사전 확률분포의 작성을 위해 지구통계학적 기법이 이용되었으며, 관측자료의 통계적 불화실성을 추정하기 위해 교차 검사(cross-validation) 방법을 이용하여 공분산(covariance)을 유도하고 그것에 의한 우도 함수(likelihood function)를 작성하였다. 베이지안 해석을 위해 두 확률분포를 곱하여 근사적인 사후 확률분포를 얻을 수 있었으며, 이에 대해 최적화(optimization) 기법을 이용하여 최대 사후 확률(Maximum a Posterior)을 따르는 지하 구조를 얻을 수 있었다. 또한 사후 확률 분포의 공분산 항을 이용하여 지하 비저항 구조를 시뮬레이션 하여 불확실성분석을 수행하였다.

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GIS와 확률론적 해석 기법을 기반으로 한 평면파괴의 운동학적 안정성 해석 (Kinematic Analysis of Plane Failure for Rock Slope Using GIS and Probabilistic Analysis Method)

  • 이석환;박혁진
    • 자원환경지질
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    • 제47권2호
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    • pp.121-131
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    • 2014
  • 암반으로 구성된 사면의 안정성은 암반 내에 포함되어 있는 불연속면의 방향과 강도 특성에 의해 좌우된다. 특히 암반사면의 안정성에 영향을 미치는 중요한 요인은 암반 내 불연속면의 방향과 사면 방향의 상대적 위치로 운동학적 분석에서는 이러한 사면의 방향성과 불연속면의 방향의 상대적 위치를 고려하여 사면 붕괴의 발생 여부를 판단한다. 기존의 운동학적 분석은 사면의 대표적인 방향을 먼저 결정하고 사면내에 분포하는 대표적인 불연속면의 방향성과의 비교를 통해 사면에서의 파괴 발생 여부를 평가하는 방식으로 수행되어왔다. 그러나 사면의 대표적인 방향성만을 이용하여 운동학적 분석을 수행하는 경우 사면 내에서 발생하는 사면 방향의 변화를 분석에 고려하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 또한 불연속면 방향의 경우 불확실성에 의해 동일한 불연속면군에 속한 불연속면이라도 분산이 커지는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하기 위하여 수치지형도를 이용하여 사면을 여러 개의 cell로 구분하고 각 cell에서 사면의 경사방향과 경사를 획득하였다. 그리고 각 cell의 사면 방향을 불연속면의 방향성과 비교하여 각 cell에서의 평면파괴에 대한 운동학적 분석을 수행하였다. 또한 불연속면 방향성에 개입된 불확실성을 고려하기 위하여 불연속면의 경사와 경사방향을 확률변수로 선정하고 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 확률론적 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 제안된 해석기법의 적정성을 파악하기 위하여 급경사지의 사면이 분포하고 있는 강원도 춘천시 관내 배후령길을 대상으로 분석을 수행하였다.

신뢰성 기반 최적설계의 효율성 향상을 위한 차원감소법의 적분직교점 선정 기법 (A Technique for Selecting Quadrature Points for Dimension Reduction Method to Improve Efficiency in Reliability-based Design Optimization)

  • 김하영;조현규
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제37권3호
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    • pp.217-224
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    • 2024
  • 본 논문에서는 신뢰성 기반 최적설계(RBDO)에서 성능함수의 비선형성을 고려한 효율적인 차원감소법(DRM)을 제안한다. 차원감소법은 적분직교점과 가중치를 사용하여 1차 신뢰도법(FORM) 보다 더 정확하게 신뢰도를 평가하는 반면 성능함수를 추가로 해석해야하기 때문에 적분직교점의 개수가 증가하면 효율성이 저해된다. 본 논문에서는 신뢰성 기반 최적설계에서 성능함수의 비선형도를 평가하고, 비선형도에 따라 적분직교점의 수를 결정하는 기준을 제안한다. 이를 통해 신뢰성 기반 최적설계가 진행될 때 반복마다 적분직교점의 수를 조절하여 차원감소법의 정확도는 유지하면서 계산의 효율성은 개선하는 방안을 제안한다. 성능함수의 비선형도 평가는 최대가능목표점(MPTP) 탐색에 사용한 벡터 사이의 각도를 통해 이루어지며, 수치 테스트를 통해 비선형도에 따른 적절한 적분직교점의 수를 도출하였다. 2차원 수치예제를 통해 개발된 방법이 차원감소법이나 몬테카를로 시뮬레이션(MCS)의 정확도는 유지하면서 효율성이 향상된다는 것을 확인하였다.

폐광산 지역의 비소오염에 대한 복원목표 설정 - 미래 토지용도를 고려한 접근방법 - (Identification of soil Remedial Goal due to Arsenic in Soil near Abandoned Mine- Approach to Regarding Future Land Use -)

  • 이효민;윤은경;최시내;박송자;황경엽;조성용;김선태
    • 한국토양환경학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.13-29
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    • 1998
  • 최근, 오염된 토양에 의한 유해영향들이 보고되면서 보건관리차원에서 토양복원에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 영남지역에 위치하고 있는 5곳의 폐광산지역(다락광산, 다덕광산, 진곡광산, 달성광산, 일광광산)을 대상으로 광산입구와 주변지역의 토양중 비소오염도를 조사하였고, 위해성평가 방법론을 활용하여 오염된 토양에 의한 인체노출경로를 확인하고, 장기적인 노출시 만성일일노출량과 초과발암위해도를 계산하므로, 지역의 미래토지이용도를 고려한 복원목표를 설정하였다. 비소는 인체발암물질(Human Carcinogen, IRIS 1997)로 구분되는 유독물질로서 경구노출에 의해 피부암 유병율이 통계학적으로 유의하게 높은 것으로 알려지고 있다. 토양중 비소는 구강을 통한 직접섭취, 피부흡수, 토양비소가 식물로 전달된 식품의 섭취를 통해 인체에 노출될 수 있다. 광산별 비소오염도 수준은 다덕광산이 가장 높아, 평균값이 1950mg/kg 이었으며, 진곡광산도 1690mg/kg수준으로 높았고, 오염도 순위는 다덕광산, 진곡광산, 일광광산, 달성광산, 다락광산순이었다. 비소오염도에 근거한 토지용도별 위해도치 계산을 위하여 미래의 토지용도를 주거지역, 농경지역 상업지역, 공장지역으로 구분하고 각각의 노출시나리오(토양섭취, 피부흡수, 식품을 통한 노출)를 설정하여 지역별 만성일일노출량을 구하고, 발암력 $1.5(mg/kg/day)^{-1}$ (IRIS, 1997)을 환산함으로써 비소에 대한 피부암 초과발암위해도치를 구한 결과, 계산된 95th값 수준은 주거지역, 농경지역의 경우 모든 광산이 $10^{-4}$이상 수준이었고 상업지역의 경우는 다락광산이 6$\times$$10^{-8}$수준으로 가장 낮았으며, 공장지역의 경우는 3$\times$$10^{-8}$ 수준으로 다락광산이 가장 낮았다. 비소의 복원목표 설정을 위해 초과발암위해도 수준 $10^{-6}$을 허용수준으로 하였을 경우 현 상태에서 복원작업 없이도 토지활용이 가능한 광산으로 $10^{-8}$ 수준의 위해도치를 나타낸 다락광산의 경우 상업지역과 공장지역으로의 활용이 가능할 것으로 판단되었다 또한 허용위해도 수준을 $10^{-6}$ 수준으로 하고 토양의 비소오염도 수준을 역추적하므로 구한 복원목표치는 주거지역, 농경지역, 상업지역, 공장지역의 경우 각각 0.02mg/kg, 0.003mg/kg, 97.31mg/kg, 194.62mg/kg수준으로 추계되었다. 즉, 일광광산의 경우 공장지역으로 활용코자 한다면 지역의 비소오염도 수준을 194.62mg/kg이하 수준(복원목표수준)으로 낮춰야 한다.

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확률적 위험도분석을 이용한 ITS사업의 경제성평가모형 (Development of Evaluation Model for ITS Project using the Probabilistic Risk Analysis)

  • 이용택;남두희;임강원
    • 대한교통학회지
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    • 제23권3호
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    • pp.95-108
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    • 2005
  • 본 연구는 결정적 경제성분석모형(Deterministic Economic Analysis : DEA)의 한계를 극복할 수 있는 확률적 위험도분석(Probabilistic Risk Analysis : PRA) 모형을 이용하여 ITS사업의 경제성평가모형을 개발하고 사례분석을 통해 모형의 적합성(Goodness-of-fit)과 유용성을 검증하는 것이다. 즉 ITS사업의 경제성에 영향을 미치는 위험변수를 확률밀도함수(PDF), 누적확률밀도함수(CDF)로 산출하고 몬테카를로 시뮬레이션기법(Monte-Carlo Simulation Approach : MCSA)을 통해 산출된 결과변수(사업비, 경제성지표)의 통계값에 대해 합리적인 의사결정 방법론을 정립하였다. 대규모 지방자치단체 ITS사업의 사례분석(대전광역시 첨단교통모델도시사업) 수행결과, 통합시스템의 사업비 총사업비는 PRA모형을 통해 산출된 확률분포 상에서 편의(Bias)된 백분율값으로 나타났으며, 사업비 총사업비의 변동계수가(각각 15, 4) 일반교통사업에 비해 낮아, ITS사업의 위험도가 높은 것으로 나타났다. 또한 PRA모형의 결과변수(B/C, NPA, IRP)가 변동가능한 사업환경 하에서 90%이상 모두 경제성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 총사업비 사업비의 우발성비용(목표관리값 85%기준)이 발생하는 것으로 나타나 경제성은 높으나 사업비 초과 위험도는 높은 사업으로 분류되었다. 또한 DEA모형의 경제성평가지표는 PRA모형의 확률분포 상에 단일 %값(B/C:27%값, NPV:27%값, IRR:33%값)으로 나타나며, 평균값 또는 중앙값과 비교할 때, 경제성이 과소추정(Underestimate)되는 것으로 나타났다. 또한 단위시스템의 우선순위결과정에서 모형에 따라 우선순위가 바꾸는 결과가 나타났다. 특히 대규모 ITS사업의 경제성평가 시 DEA모형이 편의된 하나의 사례만으로 경제성을 평가함으로써, 경제성을 과대 과소추정하거나 비합리적인 투자우선 순위를 도출하는 오류를 범할수 있는 것으로 나타났다.

N-propyl-N,N-dimethylethanolamine의 Phantom에서 Laser Induced Fluorescence의 스펙트라에 관한 연구 (A Study on Spectra of Laser Induced Flourescence in Phantom of N-propyl-N,N-dimethylethanolamine)

  • 김기준;이주호;이주엽;성완모
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.330-338
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    • 2015
  • N-propyl-N,N-dimethylethanolamine의 산란혼탁매질에서 형광, 산란과 응집의 영향은 파장 과 산란된 형광세기로 나타내는데, laser induced fluorescence(LIF) 분광학에 의한 분자특성으로 나타난다. 산란매질에서 광학적 효과는 광학적 파라미터들(${\mu}_s$, ${\mu}_a$, ${\mu}_t$)에 의해 표현되고 응집은 고-액상 분리 공정에서 중요하게 활용되고 있다. 따라서 입자가 서로 접근될 때 콜로이드 입자들의 상호작용을 LIF와 응집효과로 분석하였다. Monte Carlo simuation과 실험으로 레이저 광원에서 검출기까지 거리의 함수에 의해 농도가 묽어짐에 따라 산란세기가 기하급수적으로 감소함을 알 수 있었다. 이는 유지화학, 생의학, 레이저 의학, 의공학 분야적용에 LIF와 입자이동 현상은 아주 적합한 모델 연구에 큰 도움이 될 것이다.

무신호 교차로의 안전 -서비스 수준 측정에 관한 연구- (DEVELOPMENT OF SAFETY-BASED LEVEL-OF-SERVICE PARAMETERS FOR TWO-WAY STOP-CONTROLLED INTERSECTIONS)

  • 이수범
    • 대한교통학회:학술대회논문집
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    • 대한교통학회 1996년도 제29회 학술발표회
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    • pp.59-86
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    • 1996
  • Current methods for evaluating unsignalized intersections, and estimating level-of-service (LOS) is determined from efficiency-based criteria such as little or no delay to very long delays. At present, similar procedures to evaluate intersections using safety-based criteria do not exist. The improvement of sight distances at intersections is the most effective way of improving intersection safety. However, a set of procedures is necessary to account for the limitations in current methodology. Such an approach would build upon such methods, but also account for: deficiencies in the current deterministic solution for the determination of intersection sight distances; opportunity for an accident and severity of an accident; and cost-effectiveness of attaining various levels of sight distances. In this research, a model that estimates the degree of safety at two-way stop-controlled intersections is described. Only crossing maneuvers are considered in this study because accidents caused by the crossing maneuvers are the dominate type among intersection accidents. Monte Carlo methods are used to estimate the hazard at an intersection as a function of roadway features and traffic conditions. Driver`s minimum gap acceptance in the crossing vehicles and headway distribution on the major road are used in the crossing vehicles and headway distribution on the major road are used in the model to simulate the real intersectional maneuvers. Other random variables addressed in the model are: traffic speeds; preception-reaction times of both drivers in the crossing vehicles and drivers in oncoming vehicles on the major road; and vehicles on the major roads. The developed model produces the total number of conflicts per year per vehicle and total potential kinetic energy per year per vehicle dissipated during conflicts as measurements of safety at intersections. Based on the results from the developed simulation model, desirable sight distances for various speeds were determined as 350 feet, 450 feet and 550 feet for 40 mph, 50 mph and 60 mph prevailing speed on the major road, respectively. These values are seven to eight percent less than those values recommended by AASHTO. A safety based level-of-service (LOS) is also developed using the results of the simulation model. When the total number of conflicts per vehicle is less than 0.05 at an intersection, the LOS of the intersection is `A' and when the total number of conflicts per vehicle is larger than 0.25 at an intersection, the LOS is `F'. Similarly, when the total hazard per vehicle is less than 350, 000 1b-ft2/sec2, the LOS is `F'. Once evaluation of the current safety at the intersection is complete, a sensitivity analysis can be done by changing one or more input parameters. This will estimate the benefit in terms of time and budget of hazard reduction based upon improving geometric and traffic characteristics at the intersection. This method will also enable traffic engineers in local governments to generate a priority list of intersection improvement projects.

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농업생산법인의 경영효율성 분석: 부트스트래핑 기법 활용 (An Analysis of the Efficiency of Agricultural Business Corporations Using the Stochastic DEA Model)

  • 이상호;김충실;권경섭
    • 벤처창업연구
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    • 제6권4호
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    • pp.137-152
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    • 2011
  • 슘페터식 혁신은 이제 제조, 서비스산업을 넘어 농산업에서도 나타나고 있다. 농산업은 과거 가족농 중심의 단순생산체제를 탈피하여, 생산과 유통 전반으로 기업화되어 가는 경향이 나타나고 있는데, 이는 농산업부분에서의 낮은 생산성과 부가가치를 제고하기 위한 생산방식과 조직형태의 혁신이라고 볼 수 있다. 본 연구는 우리나라 농산업의 새로운 시도로 도입된 농업법인 그중에서도 농업생산법인의 생산성 수준을 파악하고 정책적 시사점을 도출하기 위하여 자료포락방법의 개선된 형태인 부트트래핑 자료포락방법을 활용하여 분석하였다. 본 연구의 주요 발견점은 다음과 같다. 분석대상 농업생산법인 중 효율성 값이 1인 효율적인 법인 수는 18.06%에 불과하며 효율성 값이 0.5 미만인 비효율적인 농업생산법인 수는 기술효율성에서는 30.92%, 순수기술효율성에서는 18.93%, 규모의 효율성에 있어서는 3.32%로 나타나 상당수의 농업생산법인이 비효율적인 상태에서 운영되고 있다. 이러한 분석결과는 농업생산법인이 농산업의 생산성 향상을 위한 방안으로 도입되기는 했지만 실질적 생산성 정도는 저조하다는 것을 의미하는 것으로, 농업생산법인의 생산성 제고를 위한 정책적, 전략적 차원의 개선책이 모색되어야 함을 보여 시사한다.

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고준위 방사성 폐기물 처분장 확률론적 안전성평가 신뢰도 제고를 위한 입력 파라미터 연속 베이지안 업데이팅 모듈 개발 (Sequential Bayesian Updating Module of Input Parameter Distributions for More Reliable Probabilistic Safety Assessment of HLW Radioactive Repository)

  • 이연명;조동건
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.179-194
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    • 2020
  • 기존의 확률론적 안전성 평가의 신뢰도 제고를 위하여 잘 알려진 입력 파라미터의 일반적인 분포에 새롭게 측정된 신뢰도 있는 데이터를 결합하여 사후분포를 구할 수 있는 베이지안 업데이팅 방법론을 제안하였다. 마코프체인 몬테 칼로 샘플링 기법의 알고리듬을 통한 GoldSim 모듈도 개발하였다. 복수의 입력 파라미터의 사전분포에 대해 연속적으로 사후분포를 구해낼 수 있는 베이지안 업데이팅이 가능하도록 개발된 이 모듈을 GoldSim 템플릿 형태의 기존의 GSTSPA 프로그램으로 이행하여 보다 신뢰도 있는 확률론적 방사성폐기물 처분 시스템 안전성 평가가 가능하도록 하였다. 이는 기존에 존재하는 사전분포의 일반적인 형태는 취하되 새롭게 얻어지는 실제 측정치나 전문가들의 의견을 기존의 분포에 적용하여 보다 더 높은 믿음을 갖는 입력 파라미터의 사후분포를 얻을 수 있게 한다. 균열암반 내 핵종 이동에 관련된 몇 개의 입력 파라미터의 사전분포의 세차례의 연속적 업데이팅을 통해 프로그램의 유용성도 예시하였다. 이 연구를 통하여 처분시스템과 같이 장기적 평가가 필요하고 넓은 모델링 지역을 가지며 측정된 입력자료가 부족한 경우 보다 더 믿음직한 방법으로 안전성 평가를 수행할 수 있는 것을 보였다.