• 한국수자원학회논문집
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• 제53권5호
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• pp.347-356
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• 2020

본 연구에서는 SWAT-CUP 프로그램을 이용한 SWAT 모형 매개변수 검·보정 수행 시 적은 계산 소요시간으로 모의 성능을 극대화할 수 있는 매개변수 보정 방안을 결정하기 위해 모의 실행 횟수에 따라 Case1~3(250, 500, 1,000번) 및 Case4(초기 1,000번, 이후 500번)로 구분하고, 이들 모의의 반복에 따른 보정 결과를 비교하였다. 선정한 목적함수에 대하여 모의 성능을 평가한 결과 각 모의 수행의 4번째 반복 이후 Case2와 Case3의 목적함수가 같은 값(MNS 0.64)에 도달했으며, 8번째 이후부터는 Case1의 목적함수도 유사한 값에 도달하는 것을 확인하였다. 그러나 매개변수의 최종 산정 값은 Case1~3이 모두 상이하게 나타났으며, Case3과 Case4의 결과만 유사하게 수렴되는 것을 확인하였다. 이의 분석을 통해 보정 결과는 매개변수 값 산정을 위한 초기 모의 실행 횟수에 큰 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 반면, 초기의 매개변수 변화 폭과는 다르게 이의 반복을 통한 SWAT 모의 수행 결과는 크게 달라지지 않았다. 이와 같은 결과를 종합하여 Case4와 같이 1,000번 이상의 충분한 모의 실행 횟수 설정 후 초기 1-2회 정도 반복 수행하고, 그 이후는 모의 횟수를 줄여서 반복하는 것을 가장 효율적인 SWAT-CUP을 이용한 SWAT 모형 검·보정 방안으로 제시할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1143-1157
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• 2020

본 연구에서는 SWAT-CUP을 이용한 SWAT 모형의 검·보정 과정에서 다중 관측 지점 및 변수를 고려한 분석의 기준을 제시하였으며, 이의 적용을 위해 용담시험유역에서 장기 관측된 유량, 토양수분량, 그리고 증발산량을 활용한 모의수행 및 유역의 수문 유출특성과 물순환 관점의 물수지를 검토하였다. 모형은 유역 내 다중 관측 자료의 특성을 반영할 수 있도록 순차적 보정 방법과 SWAT-CUP에서의 최적 매개변수 값 산정을 위한 모의 실행 및 반복 횟수 설정(초기 1,000회 모의 실행, 이후 500회 모의 반복), 그리고 전체 및 부분 수행 등을 통해 소유역별 각기 다른 매개변수 값으로 보정하였으며(유역출구 유량 ENS 0.85, R2 0.87, 그리고 PBIAS -7.6%), 이를 유역출구 지점에 대해 순차적이 아닌 일괄 적용한 분석결과(ENS 0.52, R2 0.54, 그리고 PBIAS -22.4%)와 비교하여 그 방법상의 우위를 확인하였다. 총 15개년의 모의 결과로부터 용담댐 유역의 직접유출은 35%, 기저 및 중간유출과 회귀유량을 합한 값은 65%로 전체 유출률은 53%이며, 증발산량은 전체 강우의 39%에 상당하는 양이 발생하는 것을 파악할 수 있었으며, 아울러 소유역별 연간 총 유출량(일평균 21.8 m3/sec) 등을 포함한 물이용 가능 수량은 연간 총 6.96억 m3으로 소유역별로는 약 540 ~ 900 mm로 분석되었다.

• 응용통계연구
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• 제34권5호
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• pp.761-772
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• 2021

모의실험 결과를 보통 표나 그림으로 보고한다. 하지만 모의실험이 다양한 조건에서 실시되었고 실험조건마다 추정량의 성능 우위에 대한 결과가 다르면 표와 그림만으로 추정량의 성능을 비교하기가 어렵다. 또한 실행시간이 오래 걸리는 모의실험의 경우 모의실험 반복횟수를 크게 하기 어렵다. 회귀모형을 이용하여 모의실험 결과를 분석하면 보다 체계적이고 효과적으로 추정량의 성능을 비교할 수 있다. 이때 실험조건과 추정량에 따라 성능의 변동이 다를 수 있으므로 회귀모형에서 오차항의 이분산성을 허용해야 하며, 여러 개의 추정량을 동시에 비교해야 하므로 다중비교를 실시해야 한다. 모의실험 결과에 대한 분석이라는 맥락에서 이분산성과 다중비교에 대한 배경이론을 소개하고 예시를 통해 구체적 분석방법도 제시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.314-314
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• 2020

SWAT (Soil and Water Assessment Tool)은 미국 농무성 농업연구소에서 개발된 준분포형(semi-distributed) 수문 모형으로 복합토지이용유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양, 토지이용 및 토지관리 상태의 변화에 따른 유역의 유출량, 유사량 및 영양물질의 영향을 예측하기 위해 개발되었다. SWAT은 기본적으로 다양한 매개변수에 대한 수동 보정 기능을 제공하고 있지만 매개변수 보정에 따른 모의결과의 불확실성을 수반하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자동보정 기능을 제공하는 SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program)이 개발되었다. SWAT-CUP에서 제공하는 매개변수의 최적화 과정에서 유사한 모의 결과를 산출하는 수천 개의 매개변수조합이 존재하기 때문에 보정기법의 선택에 따라 최종 매개변수의 값이 달라질 수 있다. 불확실성을 발생시키는 요인으로 (1) 매개변수의 선택, (2) 보정 기법, (3) 목적함수, (4) 매개변수의 초기 범위, (5) 모의(simulation)의 실행(run) 및 반복(iteration) 횟수, (6) 위치, 개수 등 보정 자료의 선택 등이 주로 지목된다. 이러한 요인으로 발생하는 불확실성은 SWAT 모형의 구조 및 입력 자료에서 기인하는 것으로, 사용자의 설정에 따라 크게 좌우된다. 본 연구에서는 SWAT 매개변수 보정 과정에서 발생할 수 있는 불확실성을 평가하고, 효율적인 보정 방안을 제시하기 위해 수행되었다. 낙동강 권역의 내성천 유역을 대상으로 SWAT 모형을 구축하였으며, 내성천 본류에 위치한 수위(유량) 관측소의 자료를 활용하여 검·보정을 수행하였다. 모의 결과는 유량의 크기 뿐 아니라 유량의 발생 시기, 유역의 반응 및 증가·감소 경향성을 함께 고려하여 평가하였다. 그 결과 모형 구조에 따른 불확실성의 전이과정을 정확하게 파악하는 것은 불가능하지만 SWAT 모형의 비고유성(non-uniqueness)에 의한 불확실성을 정량화하여 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.41-41
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• 2018

하천과 저수지의 수질을 예측하고 관리하는데 수리 수질예측모형이 널리 활용되고 있다. 수질예측모형은 유역이나 수체 내의 오염물질 이동경로나 농도를 수치해석 방법으로 계산하여 사용자가 필요로 하는 지점과 시점에서의 수질자료 생산하는데 활용되고 있다. 수질예측모형은 검 보정을 통해 정확도를 확보하며, 정확도의 확보를 위해서는 높은 수준의 전문성을 필요로 한다. 특히 시행착오법으로 모형을 보정하는 경우 많은 시간과 노력을 필요로 하게 되며, 보정계수를 과대 혹은 과소로 모형에 적용하는 오류를 범하기 쉽고 모델러의 주관이 관여되기 쉽다. 그래서 본 연구에서는 CE-QUAL-W2모형의 조류항목에 대한 모형 보정을 위하여 Chl-a와 남조류세포수에서 주로 활용되고 있는 보정계수에 대한 민감도 분석 결과를 토대로 매개변수별 모의결과 변화율을 산정하였으며, 시기적 경향성을 재현하기 위해 Ensemble-Bagging 기법과 머신 러닝 기법을 적용하여 모형 구동횟수를 최소화 할 수 있는 방법으로 구성하였다. Chl-a를 보정하기 위한 매개변수는 9개를 선정하였으며, 규조류, 남조류, 녹조류에 총 27개 매개 변수를 민감도 분석으로 도출 한 후 예상 변화율 대비 이벤트별 모의치와 실측치 간 %difference가 유사하도록 매개변수를 조정하였다. 또한 각 이벤트 조합의 매개변수 빈도수와 매개변수별 예상변화율, 시기적 조류특성을 고려하여 가중치를 도출하였으며, 1회 보정에 맞춰 Chl-a 모델 실행결과를 %difference로 평가한 후 "good"등급을 만족할 때까지 반복 적용하였다. 남조류세포수의 경우 Chl-a에 맞춰 매개변수 최적화 이후 남조류세포수 농도를 세포수로 환산하기 위한 CACEL에 대해 머신러닝 기법을 적용하였으며, CACEL 추정변화율 회귀식에 따라 평가 한 후 %difference "good"등급 이상을 만족할 때까지 반복 수행하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 수질예측모형의 정확도를 확보하기 위하여 최적화 기법을 적용하였으며, 이를 통해 모형을 보정하는 과정에서 요구되는 시간과 노력을 줄일 수 있도록 하였으며, Ensemble기법과 머신러닝 기법을 적용하여 모형보정계수 적용에 객관성을 확보할 수 있도록 하였다.

• 인간행동과 음악연구
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• 제4권1호
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• pp.21-30
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• 2007

유창성 장애의 대표적인 현상으로 전 세계적으로 학령기 아동에게서 1~4%의 높은 발생률을 보이는 주요한 언어 장애인 말더듬(stuttering)은 조음장애나 음성장애 등 다른 언어장애와는 달리 음악 구조 안에서는 나타나지 않는다는 특징을 보인다. 즉, 대부분의 말을 더듬는 사람들은 노래를 부를 때는 어려움을 보이지 않는다는 것이다. 마찬가지로 음악 구조 안에서 드러난 유창성이 음악 외적 상황, 즉 일반 언어로 전이 되지 않기 때문에, 그동안 말더듬을 음악적으로 접근하는 것은 무의미하다는 인식이 일반적이었다. 한편, 말더듬을 제외한 전반적인 언어 영역에서의 향상을 목표로 실행되고 있는 음악치료의 경우 음악이 언어장애에 있어서 효과적인 치료도구임이 많은 연구를 통해 검증되었고, 이러한 음악치료의 기본 원리들을 고찰한 결과 이를 말더듬 문제에도 적용할 수 있는 가능성이 시사되었다. 다양한 음악치료 기법 중에서도 특히 멜로디 억양 기법(MIT)은 발화의 시작을 용이하게 하는데 도움을 줄 수 있고, 언어 리듬 강화 훈련은 말더듬 아동의 깨어진 언어 형태에 리듬감을 도입하는데 효과적일 수 있을 것으로 판단하였다. 또한 송라이팅 형식을 도입한 즉흥 가창 활동을 통해 말하기에 대한 흥미와 성공적인 경험을 제공하고 자신감을 회복하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 보았다. 따라서 본 연구에서는 말더듬 아동에게 위와 같은 원리를 기본으로 하는 음악 활동을 제공하여 비유창성을 감소시키되, 음악구조를 단계적으로 소거시켜 비유창성의 감소가 음악 외적 상황에서의 언어로 전이될 수 있는지를 검증하고자 하였다. 또한 이러한 활동이 말더듬 아동의 소극적인 의사소통 태도에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있는지를 확인함으로써 말더듬의 음악치료적 접근의 가능성을 보고자 하였다. 이러한 가능성은 두 가지 차원에서 검토되었다. 첫째, 비유창성의 정도 변화를 확인하기 위해 말더듬 평가도구를 사용하여 프로그램 개입 전 후로 비유창성에 유의미한 변화가 있는지를 측정하였고 또한 이러한 변화가 세션 단계별로 나타난 양상을 파악하였다. 둘째, 의사소통 태도의 변화를 확인하기 위하여 의사소통 태도 검사를 이용하여 프로그램 개입 전 후의 점수를 비교하였고, 부정적인 의사소통 태도가 단적으로 보여지는 병리적인 행동인 회피 행동을 조작적으로 정의하여 이것이 세션 단계별로 나타난 빈도수를 측정하였다. 이외에도, 음악치료 프로그램 안에서 나타난 아동의 구체적인 언어 및 행동의 반응을 질적으로 기술하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 음악치료 개입 전 후로 모든 아동에게서 정도의 폭은 다르나 비유창성이 감소함을 확인하였고 구체적인 영역별로는 말더듬 횟수에서 유의미한 차이가 있었다. 세션 단계별로는 비유창성의 정도가 증가와 감소를 반복하면서 점차 감소하는 추세를 보였고 변화 경향은 대상 아동마다 개별적이었다. 둘째, 음악치료 개입 전 후로 모든 아동의 의사소통 태도 검사 점수가 감소하였으며, 통계적으로 유의미한 차이가 있었다. 또한 음악치료 프로그램 개입 전 후로 회피 행동이 감소하였으나 세션 단계별로는 증가와 감소를 반복하는 등, 불규칙적인 양상을 보였다. 이상의 결과는 말더듬 아동의 비유창성 감소와 의사소통 태도 향상에 음악치료가 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 나타내며, 말더듬 치료의 음악적 접근에 대한 새로운 가능성을 시사한다.