• 제목/요약/키워드: 물리적 모델

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머신러닝기법을 이용한 WRF-Hydro 하천수 흐름 예측 개선 (Improvement of WRF-Hydro streamflow prediction using Machine Learning Methods)

  • 조경우;김연주
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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    • pp.115-115
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    • 2019
  • 하천수 흐름예측에 대한 연구는 대부분 WRF-Hydro와 같은 과정기반 모델링 시스템을 이용한다. 과정기반 모델링 시스템은 물리적 현상을 일반화한 수식으로 구성되어있다. 일반화된 수식은 불확실성을 내포하고 있으며 지역적 특성도 반영하지 못한다. 특히 수식에 사용되는 입력자료는 측정값으로 오차가 존재한다. 따라서 과정기반 모델링 시스템 예측결과는 계통오차와 우연오차가 존재한다. 현재 매개변수 보정을 통해 예측결과를 개선하는 방법을 사용하고 있으나 한계가 있다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 상호보완적인 Data-driven 모델을 구축하여 과정기반 모델링 시스템 결과를 개선하고자 하였다. Data-driven 모델 구축을 위해 머신러닝 기법인 instance-based weighting(IBW)과 support vector regression(SVR)을 사용하였다. 구축된 Data-driven 모델은 한반도 지역 주요 저수지 및 호수의 하천수 흐름예측을 통해 검증하였다. 검증을 위해 과정기반 모델링 시스템으로 WRF-Hydro를 구동하였다. 입력자료는 기상청의 국지수치예측모델자료(LDAPS), HydroSHEDS의 수치표고모델자료(DEM), 국가지리정보원의 저수지 및 호수 연속수치지형도를 사용하였다. 본 연구를 통해 구축된 Data-driven모델은 기존 과정기반 모델링 시스템의 오류수정 한계를 머신러닝을 이용하여 개선할 수 있는 가능성을 제시하였다.

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열-음향학적 불안정 현상의 능동제어를 위한 동역학적 모델링에 관한 현황 분석 (A Survey on Dynamical Modeling for Active Control of Thermo-Acoustic Instabilities)

  • 나선화;고상호
    • 한국추진공학회지
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    • 제15권6호
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    • pp.78-90
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    • 2011
  • 본 논문에서는 가스터빈 엔진, 로켓 등과 같은 연소시스템에서 발생하는 열음향학적 불안정을 능동적으로 제어하는데 필수적인 동역학적 모델링에 대한 연구 동향을 소개한다. 이를 위하여 1990년대 이후에 진행되었던 관련 연구를 저차의 시스템 모델링 기법을 중심으로 조사하였다. 특히 물리적 원리로부터 모델의 구조를 결정하고 시스템의 입출력 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 추정하는 그레이박스 접근방법과 물리적 원리의 적용 없이 시스템 특성을 추정하는 블랙박스 기법을 소개한다. 마지막으로 동 분야에 대한 향후 연구 가능성에 대하여 토의한다.

직물의 시각적 질감특성과 물리적 색채성질에 의한 색채감성요인 예측모델 (Prediction Models for Fabric Color Emotion Factors by Visual Texture Characteristics and Physical Color Properties)

  • 이안례;이은주
    • 한국의류학회지
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    • 제34권9호
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    • pp.1567-1580
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    • 2010
  • This study investigates the effects of visual texture on color emotion and establishes prediction models for color emotion by both physical color properties and visual texture characteristics. A variety of fabrics including silk, cotton, and flax were colored by digital textile printing according to chromatic hue and tone combinations that are evaluated in terms of color emotion. Subjective visual texture ratings are also obtained for gray-colored same fabrics to those used in color emotion tests. As a result, fabric clusters by visual texture factors showed significant differences in color emotion factors that are primarily affected by physical color properties. Finally prediction models for color emotion factors by both physical color properties and visual texture clusters were established, which has a potential to be used to explain color emotion according to the visual texture characteristics of fabrics.

열-음향학적 불안정 현상의 능동제어를 위한 동역학적 모델링 및 시스템 식별기법 현황 (Dynamical modeling and system identification for active control of thermo-acoustic instabilities: survey)

  • 나선화;고상호
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.279-287
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    • 2010
  • 본 논문에서는 가스터빈 엔진, 로켓 등과 같은 연소시스템에서 발생하는 고진폭-고주파 열음향학적 불안정을 능동적으로 제어하는데 필수적인 동역학적 모델링에 대한 연구 동향을 소개한다. 이를 위하여 1990년대 이후에 진행되었던 연구를 저차의 시스템 모델링 기법을 중심으로 조사하였으며, 특히 물리적 원리로부터 모델의 구조를 결정하고 시스템의 입출력 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 추정하는 그레이박스 접근방법과 물리적 원리의 적용 없이 시스템 특성을 추정하는 블랙박스 기법을 소개한다. 또한 동 분야에 대한 향후 가능성에 대하여 간략히 기술한다.

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PDP 방전 셀에서 빛이 방출되는 물리적 메커니즘 (Physical Mechanism of Light emission from Discharge Cells in the Plasma Display Panel)

  • 엄환섭;최은하
    • 한국진공학회지
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    • 제15권6호
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    • pp.556-562
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    • 2006
  • 플라즈마 디스플레이 패널은 양극과 음극사이의 방전공간을 가진 많은 방전 셀로 구성되어 있다. 네온과 제논가스로 채워진 이 방전공간에서 전기방전이 일어난다. 전자온도가 방전조건에 의하여 정해지며 이온도를 통하여 제논의 함량에 따른 방전전압을 이론적으로 계산할 수 있다. 방전 셀 내의 플라즈마가 147 nm와 173 nm의 극자외선을 방출하고 이 자외선들은 형광물질을 여기하여 가시광선을 방출한다. 이러한 모든 과정에 대한 물리적인 메커니즘의 모델을 만들고 실험에서 측정된 데이터와 모델이 예시하는 결과를 비교한다. 실험 데이터는 이론 결과와 비교적 잘 일치하는 것을 관찰할 수 있다. PDP의 방전과 동작을 더욱 개선하기 위하여 새로운 물질이 필요하고 더 좋은 셀 구조가 요구된다.

EfficientNet의 전이학습을 통한 아스팔트 바인더의 레올로지적 특성 예측 (Prediction of Rheological Properties of Asphalt Binders Through Transfer Learning of EfficientNet)

  • 지봉준
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제9권3호
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    • pp.348-355
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    • 2021
  • 도로 포장에 널리 사용되는 아스팔트는 도로가 노출되는 환경에 따라 요구되는 물리적 특성이 상이하다. 이에 따라 첨가제의 배합에 따라 아스팔트가 어떤 물리적 특성을 나타내는지 평가하고 도로의 교통, 기후 환경에 맞추어 적절한 배합을 선택하는 것이 아스팔트 도로의 수명을 확보하기 위해 필수적이다. 아스팔트의 다양한 물리적 특성 중 소성변형에 대한 저항성을 측정하기 위해서는 Dynamic shear rheometer(DSR) 테스트를 주로 사용한다. 하지만 DSR 테스트는 실험 세팅에 따라 결과가 상이하고 특정 온도 범위 내에만 측정이 가능한 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 DSR 테스트의 단점을 극복하고자, Atomic force microscopy로부터 수집된 이미지를 학습하여 레올로지적 특성을 예측하고자 했다. 딥러닝 아키텍처 중 하나인 EfficientNet을 통해 이미지를 학습하였고 딥러닝 모델의 한계인 많은 데이터를 요구한다는 점을 극복하기 위해 전이학습을 이용하여 학습을 진행하였다. 학습된 모델은 이종의 첨가제를 사용하였음에도 높은 정확도로 아스팔트 바인더의 레올로지적 특성을 예측하였다. 특히, 전이학습을 사용하지 않았을 때와 비교하여 빠르게 학습이 가능했다.

브러쉬 타이어 모델의 한계점 분석 및 자유도 개선 (Analysis of Limitation and Improvement of Degree of Freedom for Brush Tire Model)

  • 김종민;정사무엘;유완석
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권7호
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    • pp.585-590
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    • 2017
  • 주행중인 차량의 거동은 지면과 타이어의 접촉면에 발생하는 힘과 토크에 의해 결정된다. 타이어에 작용하는 힘과 토크를 계산하기 위하여 다양한 타이어 모델들이 사용되고 있으며, 본 연구에서 사용하는 브러쉬 모델(brush model)은 타이어의 물리적 특성을 이용하여 지면과의 접촉면에 발생하는 힘과 토크를 구하는 모델이다. 브러쉬 모델은 힘과 토크를 계산하는데 다른 타이어 모델에 비하여 적은 수의 계수를 필요로 하지만, 힘과 토크를 계산하는데 낮은 자유도를 가지기 때문에 시험 데이터를 정확하게 표현하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하기 위하여 타이어 마찰계수 및 특성계수에 최소한의 변수를 추가한 개선된 모델을 제안하고, 이의 유효성을 검증하였다.

WEC-Sim : 하수처리장 최적 운영을 위한 시뮬레이터 (WEC-Sim: A Simulator for Optimum Management of Wastewater Treatment Plant)

  • 이성구;안세영
    • 디지털콘텐츠학회 논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.463-471
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    • 2010
  • 하수 처리장은 화학적, 물리적, 생물학적 처리가 복합적으로 연계된 공정으로 구성 되는데, 각각의 단위공정과 전체시스템의 처리 성능 및 운영 상태의 정도를 파악 하려면 처리공정의 수학적 모델을 빠르게 연산 할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이터를 이용하면 편리하다. 주어진 물리적 환경에서 처리공정의 오염물질, 화학물질, 생물학적 매체의 질량 수지를 계산하는 컴퓨터 시뮬레이터는 데이터의 입출력 과정과 수학모델의 연산과정을 효율적으로 수행하는 응용 소프트웨어로써 처리조 내부에서 일어나는 반응의 상태를 정량적으로 추산하는 도구이다. 이러한 시뮬레이션 소프트웨어는 처리시설의 성능 및 효율을 예측하여 운용자에게 최적 관리를 위한 의사결정의 타당성을 제공하게 되는데, 시뮬레이션 소프트웨어를 처리시설에 적합하도록 시나리오를 설정하고 데이터 수집 시스템에 연결하면 실시간으로 처리시설의 분석이 가능한 자동화 운영 시스템의 역할을 수행한다. 본 논문에서는 통합전산망에서 수집되는 데이터를 시뮬레이션 소프트웨어에서 운용, 실제 운영 상태와 시뮬레이션 결과를 실시간 비교, 분석하여 최적의 운전인자를 도출할 수 있는 시나리오 운영 소프트웨어 "WEC-Sim"의 설계 및 구현에 대하여 논한다.

카메라와 초기상태 정보가 없는 INS간 물리적 관계를 위한 수학적 모델링 (A Mathematical Modeling for the Physical Relationship between Camera and the Unknown Initial State of INS)

  • Chon Jae-Choon;Shibasaki Ryosuke;Zhao Huijing
    • 한국측량학회:학술대회논문집
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    • 한국측량학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집
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    • pp.145-149
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    • 2006
  • 모바일 맹핑시스템에 장착되어 있는 카메라와 INS의 물리적 관계 (두 좌표축 간의 거리(lever-arm) 와 각도(boresight) 캘리브레이션은 카메라 영상의 지리적 정보를 생성하기 위해 필요로 한다. 이 목적을 위해 기존연구는 카메라 캘리브레이션을 통하여 이 물리적 관계를 추정하고 있다. 카메라 캘리브레이션은 3차원 좌표가 할당된 타겟을 이용하여 움직이는 카메라의 렌즈 왜곡과 내/외부 표정 계산하는 것이다. 이 추정에서, 저가의 INS의 초기상태인 자세, 각도는 사용자의 측량에 의해 결정이 된다. 만약 정교한 측량이 없을 경우, 카메라 영상의 지리적 정보는 잘못된 정보를 제공 할 것이다. 정교한 측량의 어려움을 피하기 위해, 본 논문은 카메라와 초기상태 정보가 없는 INS간의 물리적 관계를 위한 수학적 모델을 설계하였다. 시스템에 장착된 카메라와 INS의 초기 기준 좌표계의 관계는 lever-arm과 boresight을 이용한 좌표축 변환으로 정의 될 수 있으며, 이 시스템이 이동 후, 카메라 초기 기준 좌표계에서 INS의 위치는 두 개의 벡터 경로로 정의 될 수 있다. 이 두 벡터 경로는 카메라와 INS의 상대 외부표정의 관계를 이용하여 계산된 벡터들의 조합으로 정의된다. 본 논문은 여러 쌍의 경로로부터 lever-arm과 boresight을 추정하였다.

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고속 신호의 전파 특성화를 위한 주파수 종속 전송선 파라미터의 실험적 모델 (Experimental Model of Frequency-Variant Transmission Line Parameter for High-Speed Signal Propagation Characterization)

  • 김혜원;어영선
    • 전자공학회논문지
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    • 제50권4호
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    • pp.73-80
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    • 2013
  • 본 논문에서는 전송선의 정확한 고주파 특성화를 위해 실험적 접근을 기반으로 한 회로모델을 제안한다. 측정 시 불가피하게 발생하는 공진현상으로 인하여 배선의 길이에 상응하는 공진주파수에서 특성 임피던스 및 전파상수를 정확히 결정하기 어렵다. 따라서 물리적 통찰 및 이론을 바탕으로 이러한 공진효과가 배제된 전송선 파라미터 결정 방법이 제시되었다. 또한 고속신호의 전파 특성화를 위해 실험적으로 결정된 파라미터를 사용한 고주파 회로모델이 제안되었다. 본 논문에서 제안한 주파수 종속 전송선 파라미터 모델은 측정을 통해 검증되었으며, 고속 신호의 전파 특성화에 유용하게 적용될 수 있다.