• 한국수자원학회논문집
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• 제54권spc1호
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• pp.1143-1154
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• 2021

활성화함수의 선택은 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모델의 지하수위 예측성능에 큰 영향을 미친다. 특히 제주도의 중산간 지역과 같이 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡한 경우 적절한 지하수위 예측을 위해서는 다양한 활성화함수의 비교분석을 통한 최적의 활성화함수 선택이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡한 제주도 표선유역 중산간지역 2개 지하수위 관측정을 대상으로 5개의 활성화함수(sigmoid, hyperbolic tangent (tanh), Rectified Linear Unit (ReLU), Leaky Rectified Linear Unit (Leaky ReLU), Exponential Linear Unit (ELU))를 ANN 모델에 적용하여 지하수위 예측결과를 비교 및 분석하고 최적 활성화함수를 도출하였다. 그리고 최근 널리 사용되고 있는 순환신경망 모델인 Long Short-Term Memory (LSTM) 모델의 결과와 비교분석하였다. 분석결과 지하수위 변동폭이 상대적으로 큰 관측정과 상대적으로 작은 관측정에 대한 지하수위 예측에 대해서는 각각 ELU와 Leaky ReLU 함수가 최적의 활성화함수로 도출되었다. 반면 sigmoid 함수는 학습기간에 대해 5개 활성화함수 중 예측성능이 가장 낮았으며 첨두 및 최저 지하수위 예측에서 적절하지 못한 결과를 도출하였다. 따라서 ANN-sigmoid 모델은 가뭄기간의 지하수위 예측을 통한 지하수자원 관리목적으로 사용할 경우 주의가 필요하다. ANN-ELU와 ANN-Leaky ReLU 모델은 LSTM 모델과 대등한 지하수위 예측성능을 보여 활용가능성이 충분히 있으며 LSTM 모델은 ANN 모델들 보다 예측성능이 높아 인공지능 모델의 예측성능 비교분석 시 참고 모델로 활용될 수 있다. 마지막으로 학습기간의 정보량에 따라 학습기간의 지하수위 예측성능이 검증 및 테스트 기간의 예측성능보다 낮을 수 있다는 것을 확인하였으며, 관측지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡할수록 인공지능 모델별 지하수위 예측능력의 차이는 커졌다. 본 연구에서 제시한 5개의 활성화함수를 적용한 연구방법 및 비교분석 결과는 지하수위 예측뿐만 아니라 일단위 하천유출량 및 시간단위 홍수량 등 지표수 예측을 포함한 다양한 연구에 유용하게 사용될 수 있다.

• 농업과학연구
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• 제16권1호
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• pp.84-101
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• 1989

본(本) 연구(硏究)의 공시(供試) 곡물(穀物)로서 벼 6 품종(品種)(Japonica 3 품종(品種), Indica ${\times}$ Japonica 3 품종(品種)), 콩 2 품종(品種), 밀 2 품종(品種), 보리 2 품종(品種)을 택(澤)하였다. 함수율(含水率)은 약(約) 13%~27%(w.b.)까지 4 수준(水準)으로 변화(變化)시키면서 곡립(穀粒)의 크기, 표면적(表面積) 및 체적(體積)을 각(各) 품종(品種) 및 함수율(含水率) 각(各) 수준(水準)에서 10~15반부(反復)으로 측정(測定)하여 함수율(含水率) 변화(變化)가 이들에 미치는 영향(影響)을 분석(分析)하고, 곡립(穀粒)의 주요(主要) 치수와 체적(體積) 및 표면적(表面積)과의 상호관계(相互關係), 체적(體積)을 인자(因子)로 하는 표면적(表面積)의 예측식(豫測式)에 관(關)한 연구(硏究) 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 본(本) 연구(硏究)에서 적용(適用)한 표면적(表面積) 및 체적(體積)의 측정(測定) 방법(方法)을 검정(檢定)하기 위(爲)하여 이론적(理論的)으로 계산(計算)이 가능(可能)한 0.0375m인 탁구(卓球)공으로 그 표면적(表面積)과 체적(體積)을 측정(測定)했던 결과, 회전각(回轉角) 증분(增分)을 $15^{\circ}$로 했을때 공식(公式)에 의한 계산치(計算値)와의 오차(誤差)가 각각(各各) 0.65% 및 0.77% 이었다. 2. 벼의 일반계(一般系)와 다수계(多收系) 사이와 콩, 밀의 품종간(品種間)에 본(本) 연구(硏究)에서 대상(對象)으로한 물리량(物理量)들에 대(對)하여 t-test한 결과(結果), 벼의 두 계통(系統)사이와 콩, 밀의 품종간(品種間)에는 5%의 유의수준(有意水準)에서 그 차이(差異)가 인정(認定)되었다. 3. 곡립(穀粒)의 길이, 폭, 두께는 함수율(含水率)의 증가(增加)에 따라 직선적(直線的)으로 증가(增加)하였으며, 길이와 두께의 비(比)(L/T)와 폭과 두께의 비(比)(W/T)는 벼의 모든 품종(品種)에서 함수율(含水率)의 증가(增加)에 따라 감소(減少)하는 반면(反面), 콩에서는 모두 증가(增加)했다. 그러나 밀, 보리에서는 품종(品種)에 따라 일률적(一律的)인 경향(傾向)이 나타나지 않았다. 4. 공시(供試) 곡립(穀粒)의 표면적(表面積)은 일반계(一般系) 벼 약(約) $45{\sim}51{\times}10^{-6}m^2$, 다수계(多收系) 벼 $42{\sim}47{\times}10^{-6}m^2$, 장엽콩 약(約) $188{\sim}200{\times}10^{-6}m^2$, 황금콩 약(約) $180{\sim}201{\times}10^{-6}m^2$, 대맥(大麥) 약(約) $60{\sim}69{\times}10^{-6}m^2$, 나맥(裸麥) 약(約) $47{\sim}60{\times}10^{-6}m^2$, 은파밀 약(約) $51{\sim}20{\times}10^{-6}m^2$, 그루밀은 약(約) $57{\sim}69{\times}10^{-6}m^2$ 이었으며, 체적(體積)은 일반계(一般系) 벼 약(約) $25{\sim}30{\times}10^{-9}m^3$ 다수계(多收系) 벼 약(約) $21{\sim}26{\times}10^{-9}m^3$, 장엽콩 약(約) $277{\sim}300{\times}10^{-9}m^3$, 황금콩 약(約) $190{\sim}253{\times}10^{-9}m^3$, 대맥(大麥) 약(約) $36{\sim}45{\times}10^{-9}m^3$, 나맥(裸麥) 약(約) $22{\sim}28{\times}10^{-9}m^3$, 은파일 약(約) $23{\sim}31{\times}10^{-9}m^3$, 그루밀 약(約) $27{\sim}34{\times}10^{-9}m^3$이었다. 5. 함수율(含水率)에 따른 표면적(表面積) 및 체적(體積)의 증가율(增加率)은 콩이 가장 컸고, 다음은 밀, 보리, 벼 순(順) 이였으며, 벼에서는 일반계(一般系) 벼가 다수계(多收系) 벼 보다 약간(若干) 높게 나타났다. 6. 함수율(含水率) 변화(變化)에 따른 곡립(穀粒)의 크기(결이, 폭, 두께), 표면적(表面積) 및 체적(體積)에 대한 1차(次) 회귀(回歸) 방정식(方程式), 곡립(穀粒)의 길이, 폭, 두께를 인자(因子)로 하는 표면적(表面積) 및 체적(體積)에 대한 지수(指數) 방정식(方程式)과 곡립(穀粒)의 체적(體積)을 인자(因子)로 하는 표면적(表面積)의 회귀(回歸) 방정식(方程式)을 공시(供試) 곡물(穀物) 및 품종별(品種別)로 각각(各各) 유도(誘導)하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제16권1호
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• pp.14-26
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• 2011

금강하구 연안역에서 고주파 레이더를 사용하여 2008년 12월부터 2009년 2월까지 표층류를 관측하였는데, 관측된 표층류 자료는 전파의 간섭과 기상 상황에 따라 일시적으로 관측이 이루어지지 않는 구역들이 있었다. 관측된 구역의 자료를 보충하기 위하여 최적보간 과정을 개발하여 적용하였다. 금강하구 연안역에서 표층류의 공간적 상관성의 특성을 조사하고 최적보간법을 이용하여 공간적 결측 구역을 보충하였으며, 보간된 표층류의 시공간적 분포와 산출유속 오차 패턴을 조사하였다. 연구해역 표층 순환에서 조류가 우세하므로 연안역 관측 지점들 사이의 표층해류간 상관계수가 0.7 이상이었다. 원 자료를 보간하기 위해 관측 자료공분산(C), 지역화한 공간평균 공분산($C^G_{sm}$), 지수함수를 이용한 맞춤 평균공분산($C_{ft}$)을 사용하였다. 최적보간이 결측 구간을 채우고, 관측 자료의 시계열 중에서 뾰족하게 튀어나온 비정상적인 자료 부분을 억제하였으며, 그 결과 보간한 유속 자료의 분산은 원 자료의 분산보다 작았다. 공간적 자료획득률이 70% 이상(이하)일 때, $C^G_{sm}$ ($C_{ft}$)를 이용하면 C를 이용한 경우에 비해 보간 오차가 상대적으로 작았다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권5호
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• pp.619-629
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• 2015

Influenced by various mining activities, fractures in rock masses have different densities, set numbers and lengths, which induce different mechanical properties and failure modes of rock masses. Therefore, precisely expressing the failure criterion of the fractured rock influenced by coal mining is significant for the support design, safety assessment and disaster prevention of underground mining engineering subjected to multiple mining activities. By adopting PFC2D particle flow simulation software, this study investigated the propagation and fractal evolution laws of the micro cracks occurring in two typical kinds of rocks under uniaxial compressive condition. Furthermore, it calculated compressive strengths of the rocks with different confining pressures and box-counting dimensions. Moreover, the quantitative relation between the box-counting dimension of the rocks and the empirical parameters m and s in Hoek-Brown strength criterion was established. Results showed that with the increase of the strain, the box-counting dimension of the rocks first increased slowly at the beginning and then exhibited an exponential increase approximately. In the case of small strains of same value, the box-counting dimensions of hard rocks were smaller than those of weak rocks, while the former increased rapidly and were larger than the latter under large strain. The results also presented that there was a negative correlation between the parameters m and s in Hoek-Brown strength criterion and the box-counting dimension of the rocks suffering from variable mining activities. In other words, as the box-counting dimensions increased, the parameters m and s decreased linearly, and their relationship could be described using first order polynomial function.

• 한국농공학회지
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• 제26권2호
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• pp.59-68
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• 1984

The Purpose of this study was to investigate the effect of the change in misture content on some physical properties of grains, and some relations amont the properties. Materials included ere rough rice, brown rice, barley and wheat with the range of moisture content of 6~26 percent, 7~25 percent, 10~24 percent and 6~22 percent, respectively. Kernel dimension, sphericity, kernel weight, and volume were included as the physical properties of the grains. The results obtained are summarized as follows; 1. The ratio of grain length to the thickness was in the range of 3.59~4.16 for rough rice(Indica type), 2.98~3.27 for rough rice(Japonica type), 3.25 for brown rice (I.T.), 2.14~2.38 for brown rice(J.T.), 2.92~3.13 for barley and 2.10~2.21 for wheat, respectively. 2. The sphericity was found to be 42 percent for rough rice(I.T.), 48 percent for rough rice(J.T.), 52 percent for brown rice(I.T.), 62 percent for brown rice(J.T.), 45 percent for barley and 61 percent for wheat, respectively. 3. The kernel weight of grains was linealy increased with the increase of moisture content. At a specified moisture centent of 14 percent, the kernel weight was shown to be in the range of 4.72${\times}10^{-5}$~3.58${\times}10^{-5}$kg for wheat, 3.60${\times}10^{-5}$~3.12${\times}10^{-5}$kg for barley, 2.80${\times}10^{-5}$~2.35${\times}10^{-5}$kg for rough rice, and 2.24${\times}10^{-5}$~1.82${\times}10^{-5}$kg for brown rice, respectively. 4. The kernel volume was linearly increased with increase of moisture content. The rate of increase was significantly low for rough rice in comparison with the remaining grains. The kernel volume, at a specified moisture content of 14 percent, was in the range of 3.51${\times}10^{-8}$~2.76${\times}10^{-8}m^3$ for wheat, 2.84${\times}10^{-8}$~2.43${\times}10^{-8}m^3$ for barley, 2.93${\times}10^{-8}$~1.97${\times}10^{-8}m^3$ for rough rice, and 1.61${\times}10^{-8}$~1.29${\times}10^{-8}m^3$ for brown rice, respectively. 5. The kernel volume of grains was found to be related to the length, width, thickness and kernel weight as a exponential function. The kernel volume was shown to have correlation coefficient to the length factor rough rice and barley which were of low sphericity, while the width factor was predominant for brown rice and wheat which was of high sphericity.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.25-40
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• 2004

밀장전한 암반발파공에서 화약폭발로 전파되는 초음속 충격파는 암반중에 전파되면서 차자로 저음속 충격파, 소성파, 탄성파로 변화된다. 이 연구는 발파압력파의 최대압력 도달시간 산정에 중점을 두었고 연계된 논문 I (the companion paper)에서는 최대 발파업력 산정에 중점을 두었다. 이 연구에서 최대압력 도달시간을 화약밀도, 단열지수, 폭광파속도, 감쇠지수, 동적항복강도, 소성파속도, 암반밀도, 탄성파속도, Hugoniot 상수의 함수식으로 유도하였다 최대합력 도달시간에 대한 매개변수분석 결과 암반특성치가 화약특성치보다 더 크게 영향을 미쳤다. 최대압력 도달시간의 확률분포는 화약과 암반 특성치의 확률분포로부터 Rosenblueth 확률모델로 조합하여 산출되었다. 화약과 암반특성의 불확정성이 발파진동의 불확정성에 미치는 영향을 수치해석으로 분석하였다. 불확정성 분석결괴 화약특성보다 암반특성의 불확정성이 발파진동에 더 크게 영향을 미쳤다. 수치해석 분석결괴 최대 발파양력과 최대양력 도달시간의 바인 하중재하율이 발파진동에 큰 영향을 미쳤다. 또한 화약특성보다 암반특성이 하중재하율에 더 크게 영향을 미쳤다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.154-162
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• 2009

단극 및 쌍극 음원을 이용하여 S파속도 결정에 큰 영향을 미치는 분산특성을 연구하였다. 이를 위하여 동일한 물성을 가지면서 공경을 달리하는 3종류의 시추공모형(${\Phi}520\;mm$. ${\Phi}150\;mm$and ${\Phi}76\;mm$)을 중심으로 이른 분산곡선을 구하고 공경과 공내검층기 존재 유무에 따른 분산 특성의 변화를 비교 분석하였다. 분산곡선의 형태는 단극음원에서 시추공 내의 공내검층기 유무에 크게 영향을 받지 않고 비슷하게 나타난 반면에 쌍극음원에서는 공내검층기 유무가 큰 차이를 보였다. 반면에 절단주파수에서는 쌍극음원에 비하여 단극음원에서 공내검층기 유무에 따른 차이가 크며 특히 소구경 시추공에서 큰 차이를 보여 단극음원을 이용한 토목시추공 음파검층에서 주파수 선택이 매우 중요한 변수가 될 수 있음을 보였다. 수치모델링결과, 절단주파수와 시추공경과의 관계는 기존에 알려진 일반적인 반비례 관계보다는 지수함수적으로 감소하는 관계임을 확인하였으며, 분산모드의 종류나 공내검층기 유무에 상관없이 각 환경에 있어서의 절단주파수 값을 지수함수로 표시할 수 있었다. 특정 시추공 환경에서의 분산곡선 및 분산특성들은 과거 연구결과들로부터 비교적 잘 알려져 있지만 분산곡선의 직접 비교에 의하여 분산특성에 미치는 시추공경과 공내측정기 영향을 보다 구체적으로 밝힐 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.335-345
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• 2021

하천에서의 용존물질의 혼합거동을 신속하게 예측하기 해석하기 위하여 1차원 추적모형이 개발되어 왔다. 그 중 저장대모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용되는 1차원 추적모형이다. 하지만 TSM의 정확도는 본류대 및 저장대의 면적, 물질교환계수 등 모형의 매개변수에 의존하며 이들은 직접적으로 측정될 수 없다는 단점이 있다. 또한 TSM은 농도곡선의 꼬리에 나타나는 저장대특성의 형태를 지수함수형태로 반영하는데 이는 실제 추적자실험을 통해 관측되는 꼬리는 형태와 다르다는 평가가 제기되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 1차원 확률론적 저장대모형에 대한 수치모형을 개발하여 자연하천에 적용하고 그 결과를 TSM의 모의결과와 비교하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 낙동강의 1차 지류 중 하나인 감천의 4.85 km의 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 본 추적자 실험을 통해 측정한 농도곡선과 본 연구에서 제시된 확률론적 저장대모형의 모의 곡선의 꼬리부 멱함수 기울기를 비교해본 결과, 오차율은 평균 0.24으로 나타났는데, 이는 1차원 이송-분산 모형과 TSM로부터의 오차율인 14.03과 1.87에 비해 보다 정확한 값이다. 본 연구 결과, 감천에서의 저장대 특성을 나타내는 하상의 체류시간분포는 지수함수분포보다는 멱함수 분포에 가까운 것으로 밝혀졌다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권4호
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• pp.483-491
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• 2021

수역 내 충돌 위험 식별은 항해의 안전을 위해 중요하다. 본 연구에서는 거리 요인을 기반으로 한 군집화 방법인 계층 클러스터링을 포함하는 새로운 충돌 위험 평가 방법을 도입했으며, 주변의 선박이 많은 경우 실시간 데이터, 그룹 방법론 및 예비 평가를 사용하여 선박을 분류하고 충돌위험평가를 기반으로 평가하였다(HCAAP 처리라 부른다). 조우하는 선박들의 군집은 계층 프로그램에 의해 모아지고, 예비 평가와 결합되어 상대적으로 안전한 선박을 걸러내었다. 그런 다음, 각 군집 내에서 조우하는 선박 사이의 최근접점(DCPA) 및 최근접점까지의 도착시간(TCPA)까지의 시간을 계산하여 충돌위험지수(CRI)와의 관계를 비교하였다. 조우하는 선박들간의 군집에서 CRI와 DCPA 및 TCPA 수학적 관계는 음의 지수 함수로 구성되었다. 이러한 CRI로부터 운영자는 명시된 해역에서 항해하는 모든 선박의 안전성을 보다 쉽게 평가할 수 있으며, 프레임워크는 해상운송의 안전과 보안을 개선하고 인명 및 재산 손실을 줄일 수 있다. 본 연구에서 제안된 프레임워크의 효과를 설명하기 위해 국내의 목포 연안 해역에서 실험 사례 연구를 수행하였다. 그 결과, 본 연구의 프레임워크가 각 군집 내에서 조우 선박 간의 충돌 위험 지수를 탐지하고 순위를 매기는 데 효과적이고 효율적이라는 것을 보여 주었으며, 추가연구를 위한 자동 위험 우선순위를 지정할 수 있게 해주었다.

• 물과 미래
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• 제13권2호
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• pp.35-47
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• 1980

본 연구는 유역을 폐선형계로 본 강우와 유출간의 해석으로부터 1시간대표단위유량도를 유도하기 위한 알고리즘을 개발한 것이다. 단위도 유도에 필요한 기저유출과 직접유출의 분리는 본 연구에서 개발된 다변굴곡법에 의하였으며, 종래의 방법들에 비해 비교적 좋은 결과를 주었다. 초과우량의 산정을 위해서는 $\Phi$ index 법의 개념을 각 시간별로 적용하는 수정 $\Phi$ index 법을 개발 적용함으로써 종래의 $\Phi$ index 법의 약점을 보완할 수 있었다. 이와 같은 방법으로 직접유출과 이에 상응하는 초과우량을 결정한 후 각 호우집단별로 1시간단위도의 시간별 종거를 시산에 의해 결정하되 관측수문곡선을 재연토록 함으로써 구간별 지수함수형의 단위도를 유도하였다. 본 연구의 타당성 검정을 위하여 낙동강의 남하 및 동촌 지점과 금강의 용 담 지점의 1시간대표단위도를 유도하고 그 결과를 합성단위도법 및 Nakayasu 방법에 의한 결과와 비교 검토하였으며, 단위도의 유도에 사용하지 않은 호우사상에 대하여 유도된 1시간 대표단위도를 적용함으로써 관측치와 산정치를 비교하였다. 본 해석의 일반화를 위하여 주 프로그램과 3개의 부 프로그램(초과우량 산정, 회선누적, 크기배열)으로 구성되어진 컴퓨터 프로그램을 개발하였으며, 이 프로그램은 타 유역에 그대로 적용이 가능토록 되어 있다.