• 대한토목학회논문집
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• 제26권4B호
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• pp.389-398
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• 2006

본 연구에서는 강우의 시 공간적 분포의 불규칙한 변동성을 고려한 강우-유출예측모형을 위해 인공신경망(Artificial Neural Networks: ANNs)의 기법의 일종인 자기조직화(Self Organizing Map: SOM) 이론과 역전파 학습 알고리즘(Back Propagation Algorithm: BPA을 복합적으로 이용하였다. 기존의 인공신경망 연구에서 야기된 저 갈수기의 유출량에 대한 과대평가, 홍수기의 유출량에 대한 과소평가, 예측값이 연속적으로 선행 유출량을 나타내는 Persistence 현상을 해결하기 위하여 패턴분류 성능을 지닌 SOM 이론을 예측모형의 전처리 과정으로 이용하였다. 먼저, 본 연구에서 제안한 방법은 SOM에 의해 강우-유출 관계를 분류하고, SOM에 의한 분류에 따라 각각의 모형을 구성한다. 개별적으로 구축된 모형은 유출량의 예측을 위해 각각의 양상에 따라 분류된 자료를 이용한다. 결과적으로 본 연구에서 제안한 방법은 과거의 인공신경망의 일반적인 적용에 의한 결과보다 더 나은 예측능력을 보여주었으며, 더불어 유출량의 과소 및 과대추정과 Persistence 현상과 같은 문제점이 나타나지 않았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6B호
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• pp.579-587
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• 2010

기상청에서 제공하는 강우수치예보정보를 활용하여 10일이내의 중기유량예측을 수행하였다. 기상청의 원시예보자료로는 2일예보를 위한 RDAPS와 10일예측을 위한 GDAPS예측자료를 활용하였다. 수치예보의 정확도를 제고하기 위하여 강우상세 정보를 생산할 수 있는 강수진단모형(QPM)과 QPM모의결과에 내재된 계통적 편이를 제거하기 위하여 분위사상과정 (Quantile Mapping)을 적용하였다. QPM모의결과를 유출모형의 입력정보로 활용하기 위하여 일관적인 체계를 갖춘 유역강수 정보로 변환하여, 장기연속유출모형인 SSARR모형을 이용하여 금강유역내 주요지점에서의 유량예측을 수행하여 유량예측에 대한 검증을 수행하였다. 2006년 1월 1일부터 6월 20일까지 강수예측을 수행한 결과 2일예측인 RQPM의 경우 기간 총강수량을 기준으로 실적강우대비 89.7%의 강수모의값을 보임으로서 양호한 예측성능을 확인할 수 있었다. 유량예측모의에 있어서는 2일예측의 경우 일부 강우사상에서 예측누락과 예측오류가 발생하였지만 전반적으로 유량예측이 양호한 수준이었다. 다만, 하류지점의 경우 조절유량에 의한 유출모형보정의 어려움과 수위-유량관계곡선의 신뢰도저하등의 이유로 예측성능이 떨어지는 경우도 있었다. GQPM에 대한 10일강우예측은 첨두강수와 강수총량에 있어서 다소 과소한 모의값을 보이고 있으며, 강수보정효과도 RDAPS에 비하여 저조한 수준이었다. 이 부분은 강수예측의 사후보정으로는 한계가 있는 것으로 보여지며 원시예측모형의 안정화를 통하여 개선할 수 있는 부분으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.41-48
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• 2024

국민안전처는 내진설계기준 개정을 위한 연구를 시행하였으며, 표준설계응답스펙트럼에 대해서 연구를 수행하여 2017년 내진설계기준 공통적용 사항을 제정하였고, 이는 현재 국토교통부의 국가설계기준에도 반영되어 실무에 사용되고 있다. 다만, 2017년 기준 개정 시 표준설계응답스펙트럼 제안을 위한 연구는 2016년 경주 지진과 2017년 포항 지진 이전에 수행되어, 최근 발생한 국내 중규모 이상 지진인 두 지진기록이 연구에 사용되지 않았다. 이들을 고려하기 위해 본 연구에서는 2016년 경주 지진기록과 2017년 포항 지진기록을 기반암의 표준설계스펙트럼에 상응하도록 수정하여 지반응답해석을 수행하였으며, 수행결과로부터 같은 지반분류 내에서도 지표면 최대응답가속도(PGA)가 상이함을 알 수 있었고, 이로 인하여 지진하중이 과대 또는 과소하게 산출될 수 있음을 확인하였다. 지반분류에 따른 지반증폭에 의한 PGA 결정시 불확실성이 존재할 수 있으며, 이러한 불확실성은 결정된 PGA가 실제 발생 값과 다른 값을 가지게 할 가능성 유발한다. 추후 연구에서는 PGA크기에 영향을 주는 여러 영향 요소들 중 현행 지반 분류에서 사용되는 조합(기반암 깊이-속도) 이외에도 영향 요소들의 다양한 조합에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제29권2호
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• pp.101-115
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• 2024

해양의 고수온 현상은 지구온난화로 인한 주요 문제 중 하나로, 식량 자원의 감소와 해양 탄소 흡수력의 저하 등, 해양 생태계와 인류에게 직접적인 위협으로 부상하고 있다. 따라서, 한반도 주변 해역에서의 고수온 예측은 해양 환경 모니터링 및 관리에 중요하다. 본 연구에서는 역학 모델 기반 한반도 고수온 예측 시스템의 성긴 해양의 수직격자체계로 인한 고수온 예측의 과소모의를 개선하기 위해 LSTM 모델을 개발하였다. 2023년에 대해 수행된 한반도 고수온 예측 시스템의 고수온 예측 결과와 LSTM 모델의 결과를 기반으로 한반도 주변의 동해 해역, 황해 해역 그리고 남해 해역에서의 고수온 예측 성능을 평가했다. 본 연구에서 개발된 LSTM 모델이 세 영역 모두에서 수온이 상승하는 시기에 수온 예측 성능을 크게 개선하는 것으로 나타났으며, 수온 상승이 시작되기 전이나 하강하는 시기에는 예측 성능의 개선 효과가 미미했다. 이는 LSTM 모델이 성층이 강화되는 환경에서 성긴 수직격자로 인해 발생하는 고수온 예측의 과소모의를 개선할 수 있는 가능성을 보여준다. 향후 역학 모델의 예측 성능 개선이나 역학 모델의 대체에 자료기반 인공지능 모델의 활용성이 확대될 것으로 기대한다.

• 핵의학기술
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• 제15권2호
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• pp.13-20
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• 2011

PET/CT 검사에서 제한적인 CT (Computed Tomography)의 FOV (Field of View)는 PET 영상의 DFOV (Display FOV) 바깥부위에서 영상 잘림 현상 (truncation artifact)에 의한 오류를 유발할 수 있다. 본 논문에서는 영상 재구성 시 확대된 DFOV를 적용함에 따라 PET영상에서 표준섭취계수 (Standardization Uptake Value, SUV)의 차이를 측정하여 영상에 미치는 정도를 비교 평가하고 그 유용성을 알아보고자 하였다. 5.3 kBq/mL의 $^{18}F$(FDG)를 주입한 NEMA 1994 PET 모형을 FOV의 중앙에 위치하고 영상을 획득하고, 동일모형을 FOV의 바깥부분으로 위치를 변경하여 truncation 현상이 발생하도록 한 뒤 같은 방법을 적용하여 영상을 획득하였다. 각 실험을 통해 얻어진 데이터는 동일한 방법을 적용하여 영상을 재구성 하였으며, DFOV는 50 cm와 70 cm로 변경하여 각각 적용하였다. 그리고 방출영상에 관심영역을 설정하고 최대섭취계수($_{max}SUV$)를 비교 하였으며 육안적인 이상유무도 함께 확인하였다. 임상영상은 모형실험에서와 같이 truncation 현상이 발생한 환자군을 선정한 후 해당 환자의 방출영상에서 간(Liver) 부위에 관심영역을 설정하고 모형실험에서와 같이 영상 재구성 시 DFOV 변화에 따른 표준섭취계수의 차이를 비교 하였다. 모형을 FOV 내 중심에 위치시키고 시행한 실험에서 DFOV 증가에 따라 화소의 크기는 3.91 mm에서 5.47 mm로 증가하였고, 관심영역의 $_{max}SUV$는 각각 1.49에서 1.35로 나타나 확대된 DFOV 적용시 9.39%의 감소를 보였다. 모형을 FOV의 바깥부분으로 이동시킨 후 얻은 영상의 경우 $_{max}SUV$가 1.30에서 1.20로 7.69% 감소하였다. DFOV 확대로 인하여 추가적으로 나타난 부위에서의 $_{max}SUV$는 1.51이었고, truncation 현상이 발생한 부위를 기준으로 안쪽과 바깥쪽 부위의 $_{max}SUV$차이는 25.9%로 바깥쪽에서 높은 결과를 보였다. 임상영상의 확대된 DFOV를 적용한 경우 $_{max}SUV$ 3.38에서 3.13으로 7.39% 감소하였다. 확대된 DFOV를 적용할 경우에서의 $_{max}SUV$ 감소 현상은 화소 크기의 증가로 인해 화소 간 잡음 (Pixel to Pixel Noise)이 낮아져 발생하는 저평가 정도의 범위를 벗어나지 않았으며 확대된 부위의 영상에서 육안적 확인 시 선형인공산물 등의 이상이 발견되지 않아 truncation 현상 없는 영상을 얻을 수 있다는 점에서는 임상적 적용이 유용하다고 할 수 있다. 그러나 실제 환자에게 확대된 DFOV를 적용할 경우에는 영상면 전체에서 정량적 결과가 저평가 되는 것을 감안하여야 하며, 특히 확대되어 추가로 나타난 부위에서의 정량적 결과가 높게 나타날 수 있다는 점에 유의하여 적용해야 할 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권4호
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• pp.290-297
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• 2009

고에너지 광자선 기반의 소조사면을 이용한 방사선 치료 시, 조사면의 가장자리에서의 급격한 선량 변화, 전자의 비평형상태, 검출기의 체적 효과 및 검출기와 팬텀 물질과의 불균질성 등으로 인하여 정확한 선량 측정이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 선량 측정을 위해 널리 사용되는 전리함, 다이오드 검출기 및 물과 등가인 재질로 이루어져 측정 시 오차 유발 요인이 적은 것으로 알려진 $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT 필름을 이용하여 팬텀 내 소조사면에서의 흡수선량을 측정하고, 각 검출기들의 특성 및 EBT 필름의 유용성을 평가하였다. 각 검출기는 팬텀 표면으로부터 10 cm 깊이에 장착, 선원과의 거리(SAD)를 100 cm로 하였으며, 6 MV X-선 빔을 6개 조사면($5{\times}5\;cm^2$, $2{\times}2\;cm^2$, $1.5{\times}1.5\;cm^2$, $1{\times}1\;cm^2$, $0.7{\times}0.7\;cm^2$ 및 $0.5{\times}0.5\;cm^2$)으로 팬텀에 조사하였다. $5{\times}5\;cm^2{\sim}1.5{\times}1.5\;cm^2$ 조사면의 경우, 모든 검출기들의 선량값이 1% 이내로 정확하게 일치하였으나, $1{\times}1\;cm^2$ 이하 조사면에서는 전리함을 이용한 측정결과가 타 검출기들에 비해 선량값을 매우 낮게 평가하는 것으로 확인되었다. 이는 검출기 체적효과가 매우 큰 오차요인으로 작용한 것으로 예측되어, 이를 제거하기 위해 제적 효과를 보정하는 컨볼루션 이론을 적용하여 측정된 선량값을 보정하였다. 그 결과, 다이오드 검출기의 경우 $1{\times}1\;cm^2$의 조사면에서는 EBT 필름의 흡수선량보다 약 3%가 높게, 전리함은 약 1% 낮게 측정되었다. $0.5{\times}0.5\;cm^2$ 조사면에서 다이오드 검출기는 약 1% 높은 값을, 전리함은 7% 낮은 선량값을 나타내었다. 결론적으로 $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT 필름의 소조사면 선량측정기로서의 유용성을 확인하였으며, 몬테카를로 전산모사를 이용한 추가 검증이 수행될 예정이다.

• 핵의학기술
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• 제16권1호
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• pp.86-90
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• 2012

Rb-82를 이용한 PET 검사는 심근 관류의 임상적 평가에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 그러나 PET/CT의 dead time 때문에 count value와 방사능농도 사이의 직선성이 유지되지 않는다면 데이터를 획득할 때 좌심실 입력 함수가 과대평가되어 심근관류가 과대평가될 수 있다. 본 연구에서는 리스트 모드에서 획득한 PET data에서 방사능농도에 따른 count value의 직선성을 평가하였다. Biograph 40 True Point PET/CT를 이용하여 직경 12 cm, 길이 10.5 cm의 cylindrical phantom에 F-18 333 MBq과 물 800 mL를 채우고 7반감기동안 10min frame/bed로 리스트 모드를 이용하여 획득하였다. Raw data는 OSEM (order: 4, subsets: 8)과 FBP (Gaussian filter FWHM 5 mm) 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. Sinogram 정보에서 prompt counts, net true counts, random counts를 측정하였다. 재구성 된 phantom 영상에 ROI를 설정하여 총 계수와 background를 측정하고 background correction을 사용하여 count value를 측정하여 직선성을 평가하였다. 리스트 모드를 이용하여 sinogram에서 측정된 prompt counts는 방사능농도에 비례하여 증가하였다. 낮은 방사능농도에서 net true counts와 random counts는 방사능농도에 따라 증가하였다. 높은 방사능농도에서는 net true counts의 증가율이 점차 감소되었고, 반면에 random counts의 증가율은 증가하였다. 그리고 OSEM과 FBP 알고리즘으로 재구성된 영상에서 측정한 count value의 차이는 없었고 방사능농도에 비례하여 count value가 증가하고 직선성이 유지되었다. Biograph 40 True Point PET/CT scanner는 재구성된 영상에서 낮은 방사능농도뿐만 아니라 높은 방사능농도(~416.25 kBq/mL)에서도 측정 된 count value와 방사능농도 사이의 직선성이 유지되는 것을 보여주었다. 따라서 실험에서 사용한 PET/CT scanner는 Rb-82, N-13, O-15, F-18을 이용한 heart dynamic PET study에서데이터의 정량적 분석에 유용할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.98-106
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• 2019

SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형 내 MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation) 유출인자의 계수 및 지수는 각각 11.8과 0.56으로 토지이용별 토양유실 산정에 동일하게 적용되는 문제점이 있다.이는 결과적으로 토양유실량을 과대 또는 과소 평가할 수 있으며, 결과적으로 우심지역 선별과 저감 대책에 따른 효율 평가에 문제를 발생시킬 수 있다. 그러나 아직까지 토지이용별 MUSLE 유출인자에 대한 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 이루어진 바 없다. 따라서 국내 유역을 대상으로 토양유실 발생 및 거동을 정확하게 예측하기 위해서는 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 가아천 유역을 대상으로 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수를 산정하고, SWAT 모형 내 적용에 따른 토양유실 및 유사유출 발생량 차이를 비교 분석하였다. 본 연구에서 산정된 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수는 국내 고랭지 유역에서의 토양유실 발생 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 분석되었다. 또한 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수 적용에 따라 유역에서의 토양유실 및 유사유출 발생량 값은 큰 차이를 보이는 것으로 분석되었다. 따라서 국내 유역을 대상으로 기존에 미국에서 개발된 MUSLE를 적용하기 위해서는 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수에 대한 충분한 수정·보완 과정이 중요시되어야 할 것으로 판단된다. 향후 본 연구의 결과는 비점오염원관리지역 내 토양유실 우심지역 선별과 토양유실 저감 대책 수립 및 평가를 위한 기초자료로 활용될 수 있으리라 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권3호
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• pp.304-310
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• 2010

현재 이용되고 있는 상용 치료 계획시스템은 대부분의 치료용 선형가속기가 제공하는 전자선 회전 방식의 치료 기능을 제공하지 않고 있으며, 이것은 전자선 회전 치료가 널리 이용되지 못하는 한 가지 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 Varian 21-EX에 대해, pencil beam 기반의 Pinnacle3 (ver. 7.4f)를 이용한 전자선 회전 치료를 위한 커미셔닝을 한 후, 치료 계획을 세웠으며, 그 정확도를 평가해 보았다. 회전 빔은 폭이 일정한 조사빔을 규칙적으로 반복해서 구현하였으며, 필름과 점 선량을 측정하였다. 치료계획 시스템의 모델링 단계에서, 측정된 깊이 선량분포는 모델링의 계산과 1% 내에서 일치하였으나, 가로 선량분포의 경우에는 모델링 계산이 측정보다 작아서, 50% 선량값을 기준으로 할 때, 6 MeV는 distance-to-agreement (DTA) 값이 5.1 mm, 12 MeV의 경우에는 6.7 mm이었다. 인체모형 팬텀을 대상으로한 점 선량 및 필름 측정의 경우, 계산과 측정은 10% 이상의 차이를 보였다. Pencil beam 기반의 전자선 회전 치료 계획은 정량적인 기준으로 삼기에는 부족해서 선량 분포에 대한 정성적인 참고에만 머물러야 하며, 환자 치료 전에 측정을 통해 선량 확인이 필요하다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권3호
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• pp.451-463
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• 2018

본 연구는 서울지역에서 2015년 1월부터 12월까지 정지궤도 천리안 위성(Communication Ocean and Meteorological Satellite, COMS) 해양 탑재체(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)의 에어로졸광학두께(Aerosol Optical Depth, AOD)로부터 지상 초미세먼지(Particulate Matter; $PM_{2.5}$) 농도를 추정하기 위한 계절별 경험/통계모델을 개발했다. 행성경계층고도(Planetary Boundary Layer Height, PBLH) 그리고 에어로졸 수직 비율(Vertical Ratio of Aerosol, VRA)을 사용한 두 가지 수직보정방법과 흡습성장계수(Hygroscopic growth factor, f(RH))로부터의 습도보정방법이 각각의 경험적 모델에 적용된 결과 AOD에 대한 수직 보정과 $PM_{2.5}$에 대한 지표 습도보정이 모델 성능 향상에 중요한 역할을 했다. AOD-$PM_{2.5}$ 사이에 관련이 있다고 알려진 기상인자들(온도, 풍속, 시정)을 추가적으로 사용하여 다중 선형 회귀모델을 구성한 결과 경험모델에 비해 $R^2$값이 최대 0.25 증가했다. 본 연구에선 AOD-$PM_{2.5}$ 모델의 계절별, 월별, 시간별 특성을 분석하고 계절별로 구분하여 모델을 구성한 결과 고농도 사례에서 과소평가 되던 경향이 개선됨을 알 수 있고 관측된 $PM_{2.5}$와 추정된 $PM_{2.5}$의 월 및 시간변동성은 서로 경향성이 일치했다. 따라서 정지궤도 위성 AOD를 이용하여 지상 $PM_{2.5}$ 농도를 추정한 본 연구의 결과는 향후 발사 예정인 GK-2A와 GK-2B에 적용 가능할 것으로 기대된다.