• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제28권6호
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• pp.1447-1456
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• 2017

강우현상을 구조적으로 모형화한 확률적 강우모의모형의 활용성이 증대되는 상황에서 확률적 강우모의모형의 모수에 대한 정확한 추정은 매우 중요하다. 본 연구에서는 확률적 강우모의모형 (Neyman-Scott rectangular pulse model, NSRPM)의 모수를 DFP (Davidon-Fletcher-Powell), GA (genetic algorithm), Nelder-Mead, DE (differential evolution) 기법으로 추정하고 추정된 모수의 적합성을 분석하고 지역특성에 적합한 모수 추정 기법을 제시하였다. 낙동강 유역의 20개 강우 관측 지점을 대상으로 1973년-2017년 기간 동안의 여름철 1시간 강수자료 이용하여 산정된 모형 모수를 분석한 결과, 전반적으로 DE, Nelder-Mead기법이 가장 좋은 결과를 보였으며 DFP, GA기법은 상대적으로 낮은 적합도를 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6B호
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• pp.543-550
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• 2009

선형외삽법에 기초한 전형적인 단시간 강우예측모형은 호우를 발생하는 강우시스템의 발달과정을 모의하지 못하는 한계를 내포하고 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 기상레이더로 획득할 수 있는 여러 시간대의 반사도 정보로부터 획득한 정보변화 과정과 다항 회귀식을 이용하여 x방향과 y방향의 전파속도의 성장과정과 레이더 반사도의 성장과정 모의에 기초한 단시간 강우예측 모형을 개발하였다. 검정통계량이 제시한 결과는 2-CAPPI를 이용한 기존의 단시간 강우예측모형보다 개선된 결과를 보여주었다. 그럼에도 불구하고 본 모형이 완전한 물리적 모형이 아니라 자료사이의 상관성과 다항 회귀식을 이용한 통계적인 방법에 기초하였으므로 강우의 성장과 소멸과정을 구현과 예측성 개선에도 한계가 있음을 보였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권3호
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• pp.207-217
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• 2020

Slope reliability analysis and risk assessment for spatially variable soils under rainfall infiltration are important subjects but they have not been well addressed. This lack of study may in part be due to the multiple and diverse evaluation indexes and the low computational efficiency of Monte-Carlo simulations. To remedy this, this paper proposes a highly efficient computational method for investigating random field problems for slopes. First, the probability density evolution method (PDEM) is introduced. This method has high computational efficiency and does not need the tens of thousands of numerical simulation samples required by other methods. Second, the influence of rainfall on slope reliability is investigated, where the reliability is calculated from based on the safety factor curves during the rainfall. Finally, the uncertainty of the sliding mass for the slope random field problem is analyzed. Slope failure consequences are considered to be directly correlated with the sliding mass. Calculations showed that the mass that slides is smaller than the potential sliding mass (shallow surface sliding in rainfall). Sliding mass-based risk assessment is both needed and feasible for engineered slope design. The efficient PDEM is recommended for problems requiring lengthy calculations such as random field problems coupled with rainfall infiltration.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.821-831
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• 2014

추계학적 강수발생 및 모의기법은 수문학적 모형의 입력 자료로써 널리 이용되고 있다. 그러나 Modified Bartlett-Lewis Rectangular Pulse(MBLRP)와 같은 추계학적 포아송 클러스터 강수생성 모형에 대해서 국부최적화 방법을 통한 매개변수 추정 방법은 매개변수의 신뢰성에 상당한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 최근에는 MBLRP 모형의 국부해추정 문제를 해소하기 위하여 Particle Swarm Optimization (PSO) 또는 Shuffled Complex Evolution developed at The University of Arizona (SCE-UA) 등 매개변수 추정 성능이 우수한 전역최적화기법이 도입되고 있지만, 제한된 매개변수 공간에서 항상 신뢰성 있는 매개변수 추정이 가능한 것은 아니다. 뿐만 아니라, 모형의 매개변수들이 갖고 있는 불확실성에 관한 연구는 아직 충분히 논의되지 않았다. 이러한 관점에서 본 연구는 Bayesian 기법과 연계한 MBLRP 모형을 개발하였으며 각 매개변수들의 사후분포(Posterior Distribution)를 유도하여 매개변수가 내포하는 불확실성을 정량적으로 평가하였다. 그 결과 관측값에 대한 시간단위 이하 강수발생 통계치를 효과적으로 복원하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 대기
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• 제27권2호
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• pp.133-150
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• 2017

This study evaluates CMIP5 model performance on rainy season evolution in the East Asian summer monsoon. Historical (1986~2005) simulation is analyzed using ensemble mean of CMIP5 19 models. Simulated rainfall amount is underestimated than the observed and onset and termination of rainy season are earlier in the simulation. Compared with evolution timing, duration of the rainy season is uncertain with large model spread. This area-averaged analysis results mix relative differences among the models. All model show similarity in the underestimated rainfall, but there are quite large difference in dynamic and thermodynamic processes. The model difference is shown in horizontal distribution analysis. BEST and WORST group is selected based on skill score. BEST shows better performance in northward movement of the rain band, summer monsoon domain. Especially, meridional gradient of equivalent potential temperature and low-level circulation for evolving frontal system is quite well captured in BEST. According to RCP8.5, CMIP5 projects earlier onset, delayed termination and longer duration of the rainy season with increasing rainfall amount at the end of 21st century. BEST and WORST shows similar projection for the rainy season evolution timing, meanwhile there are large discrepancy in thermodynamic structure. BEST and WORST in future projection are different in moisture flux, vertical structure of equivalent potential temperature and the subsequent unstable changes in the conditional instability.

• 한국환경과학회지
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• 제24권5호
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• pp.601-613
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• 2015

On the study of the characteristics and life cycle of mesoscale convective band in type of airmass that occurred in the Honam area from June to September for only 4 years in the period of 2009~2012, 10 examples based on the amount of rainfall with AWS 24 hours/60 minutes rainfalls, Mt. Osung radar 1.5 km CAPPI/X-SECT images and KLAPS data for convective band with heavy rainfall event were selected. There were analyzed and classified by using the convective band with heavy rainfall occurred along the convergence line of sea wind in the form of individual multi-cellular cell and moving direction of convective band appeared in a variety of patterns; toward southwestern (2 cases), northeastern (4 cases), congesting (2 cases), and changing its moving direction (2 cases). The case study dated of the 17th Aug. 2012 was chosen and implemented by sequentially different evolution of its shape along the convergence line of sea wind cell and moving direction of convective band as equivalent potential temperatures at the lower layer have increased to the upper layer 500 hPa, that the individual cells were developed vertically and horizontally through their merger, but owing to divergence caused by weakened rainfall and descending air current, the growth of new cell was inhibited resulting in dissipation of convective cells.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.706-714
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• 2012

본 논문에서는 대한민국의 국립기상연구소에서 제공한 최근 4년간의 데이터를 훈련 데이터, 검증 데이터 및 테스트 데이터로 나누어 초단기 호우 예측을 하고자 한다. 우리는 데이터 셋을 훈련 데이터, 검증 데이터와 테스트 데이터 세 부분으로 나눴다. 데이터의 차원이 커짐에 따라 해 공간의 크기가 지수적으로 증가하여 실험의 속도가 현저히 떨어지는 문제를 피하기 위하여 72개의 특징들 중에서 주요한 특징들만을 선택하게 되었다. 예측의 정확도를 높이기 위해 미분진화 알고리즘을 사용하였고, 진화연산의 적합도 함수로 두 개의 분류기를 선택하였는데, 일반적으로 우수한 성능을 보이는 서포트 벡터 머신(SVM)과 분류 속도가 빠른 최근린법(k-NN)을 사용하였다. 또한, 실험에 사용할 데이터 가공을 위해 언더샘플링과 정규화를 하였다. 진화연산의 적합도 함수로 SVM 분류기를 사용하였을 때 실험 결과가 대체로 우수하였는데, 미분진화 알고리즘 실험은 모든 특징을 선택한 실험보다 약 5 배 정도 우수한 성능을 보였고, 유전 알고리즘을 사용한 실험보다 약 1.36 배 정도 더 우수한 성능을 보였다. 실험 속도 면에서는 미분진화 알고리즘을 사용한 실험이 유전 알고리즘을 사용한 실험보다 약 20배 이상 실험 시간이 단축되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.121-131
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• 2004

일 단위 강우-유출 모형인 SIMHYD와 TANK를 소양강댐과 영천댐 유역에 적용하여 유출을 예측하였다. 7개의 매개변수를 가진 SIMHYD와 17개의 변수를 가진 TANK모형을 국내 유역에 적용하여 모형의 적용성을 비교 평가하였다. 두 모형에 세 가지 목적함수를 달리하여 세 가지의 최적화 방법(유전자 알고리즘, Pattern Search MUlti-Start, Shuffled Complex Evolution Algorithm)을 적용하여 모형과 목적함수에 따른 관측 유출량에 대한 모의유출량의 모의 효율을 비교하였다. TANK모형의 모의 효율이 SIMHYD 모형의 모의 효율에 비해 높게 나타났다. 목적함수를 달리할 경우는 무차원 함수인 Nash-Sutcliffe 계수를 비교하는 것이 모델의 적용성을 평가하는데 적합한 것으로 평가되었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.473-478
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• 2013

본 논문에서는 KLAPS(Korea Local Analysis and Prediction System)의 재분석 자료를 이용하여 지능형 뉴로-퍼지 알고리즘 RBFNNs(Polynomial-based Radial Basis Function Neural Networks) 기반 호우특보 판별 모델을 개발한다. 기존의 호우예측 시스템들의 예측능력은 일반적으로 기상데이터의 가공 기법의 영향을 받는다. 본 연구에서는 이를 보완하기 위하여 기상데이터의 전처리를 통한 호우예측 방법을 소개한다. 기상 데이터 전처리 기법은 KLAPS 데이터를 기반으로 지점별 변환, 누적강수량 생성, 시계열 데이터 가공, 호우특보 추출 방식에 의하여 설계된다. 최종적으로, 향후 t(t=1,2,3) 시간 후 6시간 동안 누적강수량에 대해 예측하고 호우특보를 결정하기 위한 정보를 제공한다. 또한 다항식의 형태, 규칙의 개수, 퍼지화 계수와 같은 제안된 모델의 중요 파라미터는 최적화 기법인 차분 진화(Differential Evolution; DE)를 이용하여 최적화한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.191-191
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• 2017

Floods have become more widespread and frequent among natural disasters and consisted significant losses of lives and properties worldwide. Flood's impacts are threatening socio-economic and people's lives in the Mekong River Basin every year. The objective of this study is to identify the flood hazard areas and inundation depth in the Mekong River Basin. A rainfall-runoff and flood inundation model is necessary to enhance understanding of characteristic of flooding. Rainfall-Runoff-Inundation (RRI) model, a two-dimensional model capable of simulating rainfall-runoff and flood inundation simultaneously, was applied in this study. HydoSHEDS Topographical data, APPRODITE precipitation, MODIS land use, and river cross section were used as input data for the simulation. The Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) global optimization method was integrated with RRI model to calibrate the sensitive parameters. In the present study, we selected flood event in 2000 which was considered as 50-year return period flood in term of discharge volume of 500 km3. The simulated results were compared with observed discharge at the stations along the mainstream and inundation map produced by Dartmouth Flood Observatory and Landsat 7. The results indicated good agreement between observed and simulated discharge with NSE = 0.86 at Stung Treng Station. The model predicted inundation extent with success rate SR = 67.50% and modified success rate MSR = 74.53%. In conclusion, the RRI model was successfully used to simulate rainfall runoff and inundation processes in the large scale Mekong River Basin with a good performance. It is recommended to improve the quality of the input data in order to increase the accuracy of the simulation result.