• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.27 no.4
• /
• pp.258-265
• /
• 2015

Over the last 20 years, freak waves have attracted many researchers because of their unexpected behaviors and damages on offshore structures and vessels in the ocean and coastal waters. Despite many researches on the causes, mechanisms and occurrence of freak waves, we have not reached consensus on the results of the researches. This paper presents the occurrence probability of freak waves based on the analysis of wave records measured at coastal waters of Donghae harbor in the East Sea. Three freak waves were found which satisfied conditions of m and $H_S{\geq}2.5m$ and $H_m/H_S{\geq}2$. The occurrence probabilities of freak waves were estimated from extreme distributions by Mori, Rayleigh and Ahn, and found to be on the orders of O($10^{-1}$), O($10^{-2}$), and O($10^{-3}$), respectively. The occurrence probabilities of freak waves measured from waves records were estimated between O($10^{-2}$) and O($10^{-3}$), which were located between predictions by Rayleigh and Ahn's extreme probability distributions. However, we need more analysis of wave records obtained from diverse field conditions in order to verify the accuracy of the estimation of occurrence probability of freak waves.

• Economic and Environmental Geology
• /
• v.41 no.6
• /
• pp.763-771
• /
• 2008

Uncertainties are pervasive in engineering geological problems. Therefore, the presence of uncertainties and their significance in analysis and design of slopes have been recognized. Since the uncertainties cannot be taken into account by the conventional deterministic approaches in slope stability analysis, the probabilistic analysis has been considered as the primary tool for representing uncertainties in mathematical models. However, some uncertainties are caused by incomplete information due to lack of information, and those uncertainties cannot be handled appropriately by the probabilistic approach. For those uncertainties, the theory of fuzzy sets is more appropriate. Therefore, in this study, fuzzy reliability analysis has been proposed in order to deal with the uncertainties which cannot be quantified in the probabilistic analysis due to the limited information. For the practical example, a slope is selected in this study and both the probabilistic analysis and the fuzzy reliability analysis have been carried out for planar failure. In the fuzzy reliability analysis, the dip angle and internal friction angle of discontinuity are considered as triangular fuzzy numbers since the random properties of the variables cannot be obtained completely under the conditions of limited information. In the study, the fuzzy reliability index and the probabilities of failure are evaluated from fuzzy arithmetic and compared to those from the probabilistic approach using Monte Carlo simulation and point estimate method. The analysis results show that the fuzzy reliability analysis is more appropriate for the condition that the uncertainties arise due to incomplete information.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.3 no.2
• /
• pp.109-115
• /
• 1990

The probabilistic characteristics of wind loads have been analyzed using statistical data on wind speeds, pressure coefficient, exposure coefficient, and gust factor. The wind speed data collected at 25 nationwide weather stations have been modified to be consistent in measuring height, exposure condition as well as averaging time. Having performed Monte Carlo simulation for various heights and site conditions, the statistical models of wind loads were determined, in which Type-I extreme value distribution has been applied. The models also incorporate a reduction factor of 0.85 to account for the reduced probability that the maximum wind speed will occur in a direction most unfavorable to the response of structure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.939-942
• /
• 2009

본 연구는 경북지역의 11개 관측소와 인근 9개의 관측소의 강우자료를 이용하여 경북지역에 한정된 확률강우량도를 작성하였다. 최근 행정구역별 치수계획의 수립이 빈번해지고 소규모 유역의 개발로 인한 홍수량 산정 등이 빈번해지고 있다. 그러나 대부분이 강우관측소가 유역내에 위치해 있지 않고 인접한 기상관측소의 자료를 이용하고 있는 실정이고, 공공기관이나 실무를 수행함에 있어 유역의 강우량 적용에 있어 소규모 유역의 강우량이 지점강우량에 의해 결정되므로 어느 정도의 편차를 보이는지 추정이 사실상 곤란하였다. 따라서 본 연구에서는 경북지역에 한정하여 지점강우량을 빈도해석하여 확률강우량도를 작성하여 강우관측소가 인접하지 않아도 소규모 유역의 확률강우량의 근사치를 추정하여 지점빈도해석과 비교할 수 있도록 확률강우량도를 작성하였다. 경북지역인근 강우관측소의 자료를 강우 분석하여 확률분포형을 선정한 결과 거창, 구미, 대구, 문경, 밀양, 봉화, 안동, 영덕, 영주, 울산, 의성, 제천 충주, 추풍령, 합천은 Gumbel 분포가 적합한 것으로 나타났으며, 보은은 2변수 Log-Gumbel 분포가 적합한 것으로 나타났으며, 영천, 울진, 태백은 Gamma 분포가 적합한 것으로 나타나고 포항은 GEV 분포가 적합한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
• /
• 2018.11a
• /
• pp.320-322
• /
• 2018

선박이 부두의 계류시설에 접촉할 때 발생하는 접안에너지는 해당선박의 접안속도에 가장 큰 영향을 받는다. 접안속도가 과다할 경우 부두에 접촉하는 사고로까지 이어질 수 있으므로 각각의 부두 특성에 맞는 적절한 접안속도를 설계하는 것이 중요하다. 선박접안속도의 경우, 일반적으로 대수정규분포를 따른다고 가정하고 있으나 국내에서는 이에 대한 검증이나 연구가 없어 해외의 사례를 바탕으로 설계접안 속도를 설정하고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 부두의 선박접안속도를 설계하기 위한 통계학적인 접근으로 접안속도의 실측데이터를 토대로 그 빈도수를 히스토그램으로 표현하여 각각의 확률분포도와 비교 분석하고, 확률분포에 대한 검정법으로 K-S (Kolmogorov-Smirnov Test) 검정, A-D(Anderson-Darling) 검정, Q-Q(Quantile-Quantile) Plot 등을 이용하여 접안속도 분포에 적합한 확률분포도를 확인하였다. 분석 결과, 선박접안속도의 빈도분포는 일반적으로 알려진 대수정규분포 뿐만 아니라 Weibull 분포와 적합한 형태를 보이는 것을 알 수 있었다. 추가적으로 본 연구에서는 초과확률 개념에서의 접안속도의 예측치를 구하여 구해진 1/1000, 1/10000의 접안속도 예측치를 설계접안속도의 참고자료로 제안하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.366-366
• /
• 2012

확률강우량은 하천설계, 수자원설계 및 계획을 위한 기초자료로 활용되며 최근 이상기후 및 기후변화로 인한 극치강우의 빈도 및 양적 증가로 인한 확률강우량 산정의 불확실성 분석에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 수문빈도 해석에 있어서 대부분 지역이 50년 이하의 수문자료가 이용되고 있으며 수문설계에서 요구되는 50년 이상의 확률강수량 추정시에는 상당한 불확실성을 내포하고 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 자료연수에 따른 Sampling Error와 분포형의 매개변수의 불확실성을 고려한 해석모형을 구축하고자 한다. 빈도해석에서 매개변수를 추정하기 위해서는 일반적으로 모멘트법, 최우도법, 확률가중모멘트법이 이용되고 있으나 사용되는 분포형에 따라서 통계학적으로 불확실성 구간을 정량화하는 과정이 난해할 뿐만 아니라 극치 수문자료가 Thick-Tailed분포의 특성을 가짐에도 불구하고 신뢰구간 산정시 정규분포로 가정하는 등 기존 해석 방법에는 많은 문제점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 이러한 매개변수의 불확실성 평가에 있어서 우수한 해석능력을 발휘하는 Bayesian기법을 도입하여 분포형의 매개변수를 추정하고 매개변수 추정과 관련된 불확실성을 평가하고자 한다. 이와 별개로 자료연한에 따른 Sampling Error를 추정하기 위해서 Bootstrapping 기반의 해석모형을 구축하고자 하며 최종적으로 빈도해석시에 나타나는 불확실성을 종합적으로 검토하였다. 빈도해석을 위한 확률분포형으로 GEV(generalized extreme value)분포를 이용하였으며 Gibbs 샘플러를 활용한 Bayesian Markov Chain Monte Carlo 모의를 기본 해석모형으로 활용하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.155-155
• /
• 2015

태풍과 집중호우와 같은 극치사상은 치수적인 측면 뿐 아니라 안정적인 용수공급과 수자원의 확보, 수질 및 생물다양성 확보, 생태계의 안정성 및 복원력 향상 등에 매우 중요하나, 국외에 비해 국내연구는 매우 부족한 실정이다. 또한, 장기간의 수문 및 기상자료의 변동 및 경향, 예측 등의 많은 연구들로 인해 사실상 현실화가 된 기후변화 등의 이유로 극한 호우사상이 해를 거듭할수록 증가할 것으로 전망되고 있어 이에 대한 위험성이 대두되고 있는 실정이다. 한반도의 극치호우사상의 변화 및 양상을 보다 심도있게 평가하기 위해 한반도에 영향을 미치는 태풍 및 집중호 우을 분리하는 기법을 개발 및 적용하여 각 호우원인별 특성 변화 및 경향 분석을 수행하였으며, 한반도의 호우원인별 극치 호우사상에 영향을 미치는 해수면온도와 관련된 El Nino 패턴과 수문기상인자 등과의 상관성 분석을 수행하였다. 마지막으로 기후변화가 한반도 극치호우사상에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고 비정상성빈도해석을 통해 미래확률강우량을 산정하였다. 본 연구의 분석결과는 향후, 미래 한반도 영향 태풍 및 집중호우의 강도 및 규모를 고려한 지역 맞춤형 치수정책 및 방재대책 수립에 대한 기초자료로 활용가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
• /
• v.10 no.4
• /
• pp.349-360
• /
• 2008

In this paper, the modeling procedure of random field with an elasto-plastic finite element algorithm and probability of failure on closely-spaced tunnel were investigated. Local average subdivision (LAS) method which can generate discrete random variables fast and accurately as well as change the resolution in certain region was used. And correlated value allocating and weighted average method were suggested to implement geometrical characteristics of tunnel. After the probability of failure on the test problem was thoroughly investigated using random finite element method, the results were compared with the deterministic strength reduction factor method and single random variable method. Of particular importance in this work, is the conclusion that the probability of failure determined by simplified probabilistic analysis, in which spatial variability is ignored by assuming perfect correlation, can be estimated from the safety factor determined by strength reduction factor method. Also, single random variable method can lead to unconservative estimates of the probability of failure.

• Journal of Gifted/Talented Education
• /
• v.20 no.1
• /
• pp.151-173
• /
• 2010

Several researches have been done on the meaning of probabilistic thinking level and its pedagogical implication. However, there is lack of trials of using topics in probability to educate mathematically gifted students. As a result, we don't have sound understanding on gifted students' probabilistic thinking level and how to facilitate it through educational program. This study examines the meaning of probabilistic thinking level, develops and applies tasks in probability for gifted education. Having the analysis of the student responses, this study tries to investigate how teachers who participate in an in-service teacher education program interpret the developed tasks and student responses. In conclusion, this study shows the possible approach of gifted education using probability tasks to facilitate gifted students' probabilistic thinking level and its potential in identification of giftedness through observation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.130-130
• /
• 2022

기후변화로 인한 기상이변 현상으로 폭우와 홍수 등 수문학적 극치 사상의 출현 빈도가 잦아지고 있다. 따라서 이러한 기상이변 현상에 적응하기 위하여 보다 정확한 확률강우량 측정의 필요성이 증가하고 있다. 대장 지점의 미래 확률강우량 계산을 위해선 기후변화 시나리오의 비정상성을 고려해야 한다. 본 연구는 비정상적인 미래 기후에서 확률강우량이 어떻게 변화하는지 측정하는 것을 목표로 한다. Representative Concentration Pathway (RCP4.5)에 따른 우리나라의 확률강우량 계산에 인공신경망을 포함한 정상성, 비정상성 확률강우량 산정 모델들이 사용되었다. 지점빈도해석(AFA), 홍수지수법(IFM), 모분포홍수지수법(PIF), 인공신경망을 이용한 Quantile & Parameter regression technique(QRT & PRT)이 정상성 자료에 대해 확률강우량을 계산하는 모델로 사용되었으며, 비정상성 자료에 대해서는 비정상성 지점빈도해석(NS-AFA), 비정상성 홍수지수법(NS-IFM), 비정상성 모분포홍수지수법(NS-PIF), 인공신경망을 사용한 비정상성 Quantile & Parameter regression technique(NS-QRT & NS-PRT)이 사용되었다. Rescaled Akaike information criterion(rAIC)를 사용한 불확실성 분석과 적합도 검정을 통해서 generalized extreme value(GEV) 분포형 모델이 정상성 및 비정상성 확률강우량 산정에 가장 적합한 모델로 선정되었다. 이후, 관측자료가 GEV(0,0,0)을 따르고 시나리오 자료가 GEV(1,0,0)을 따르는 지점들을 선택하여 미래의 확률강우량 변화를 추정하였다. 각 빈도해석 모델들은 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 bias, relative bias(Rbias), root mean square error(RMSE), relative root mean square error(RRMSE)를 바탕으로 측정하여 정확도를 계산하였으며 그 결과 QRT와 NS-QRT가 각각 정상성과 비정상성 자료로부터 가장 정확하게 확률강우량을 계산하였다. 본 연구를 통해 향후 기후변화의 영향으로 확률강우량이 증가할 것으로 예상되며, 비정상성을 고려한 빈도분석 또한 필요함을 제안하였다.