• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.287-287
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• 2022

홍수빈도분석의 실용적 측면의 목적은 특정 재현기간에 대하여 발생 가능한 홍수량을 설계홍수량(design flood)으로 설정함으로써 댐, 제방, 배수시설, 하수관거 등의 치수기능을 가진 치수시설물이 설계홍수량 내에서 홍수로 인한 피해를 발생시키지 않도록 그 규모와 기능을 설계함에 있다. 특히 우리나라의 경우 유량자료의 부족으로 강우빈도분석을 수행하여 재현기간별 확률강우량을 먼저 산정하고 이를 강우-유출모형을 통해 확률홍수량으로 전환한 뒤 하천등급에 따른 재현기간 기준에 따라 설계홍수량을 산정하고 있다. 그러나 이와 같이 결정된 설계홍수량이 특정유역에서 발생될 수 있는 피해규모에 대해 얼마나 적정한 지의 여부를 과학적으로 판단하기 위한 연구는 국내·외에서 찾아보기 어려우며, 이러한 문제를 개선하기 위한 기초 이론을 제공하는 것이 본 연구의 가장 중요한 목표이다. 홍수빈도분석을 통해 산정된 설계홍수량의 적정성 여부를 과학적으로 판단하기 위해 최근에 진행된 해외의 몇몇 연구에서는 총 기대비용함수(total expected cost function)의 개발에 근거한 최적설계홍수량을 활용할 수 있음을 제안한 바 있다. 이 개념은 계획된 설계홍수량 이상에서 발생될 수 있는 피해함수(damage function) 및 기대피해함수(expected damage function)와 비용함수(cost function)가 결정되면, 이로부터 총 비용을 나타내는 총 기대비용함수(total expected cost function)을 도출하고 총 기대비용함수가 최소가 되는 최적설계홍수량(optimal design flood)을 산정하여 이를 계획된 설계홍수량(tentative design flood) 비교함으로써 계획된 설계홍수량의 적정성을 판단하는 과정을 기초이론으로 활용한다. 본 연구에서는 불확실성으로 발생되는 범위를 고려한 최적설계홍수량을 산정하기 위하여 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하였으며, 자료의 종류에 따른 홍수량의 변화를 분석하기 위하여 년최대계열 및 부분시계열 자료를 각각 적용하였다. 한강유역에서 가평대성, 여주 및 한강대교 수위표 지점에서 측정된 자동관측유량장치에 의한 홍수량 자료를 활용하였으며, 최적설계홍수량이 기존 설계홍수량에 비해 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.286-286
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• 2022

홍수피해를 최소화하기 위한 수공구조물의 적정 규모 결정을 위해 사용되는 홍수빈도분석에는 통계적 분석절차에 따른 불확실성이 포함된다. 따라서 불확실성이 포함된 범주 내에서 가장 적절한 설계홍수량(design flood)를 결정하는 과정은 수공구조물의 최종단계에서 중요하게 다루어져야 하는 부분이나 이를 제시한 연구는 많지 않다. 비용-편익 분석기법을 홍수빈도분석 절차에 도입하여 구성되는 총 기대비용함수(total expected cost function)는 설계홍수량 중 최적 설계홍수량(optimal design flood)를 결정하기 위한 새로운 접근방식이다. 이 절차는 UNCODE(UNcertainty COmpliant DEsign)로 명명되어 사용된 바 있으나, 국내에서는 아직 적용 결과가 소개되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 UNCODE의 수학적 구성 절차를 소개함과 함께 북한강수계에 위치한 수력발전댐(화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐)의 년최대유입량을 사용하여 최적 설계홍수량을 산정하고 이 결과를 기존 홍수빈도분석 결과와 비교하였다. 불확실성이 고려된 총 기대비용함수로부터 확률분포함수들(Gumbel 및 GEV)의 모수를 추출하는 과정에서 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하여 불확실성의 범위를 추정하였으며, 비용-편익 분석기법에 사용되는 비용 및 피해함수는 수학적 구성의 편의성을 위하여 1차 선형함수로 가정되었다. 4개의 발전용댐, 2개의 확률분포 및 2개의 재현기간에 대하여 최적 설계홍수량의 중앙값이 기존 홍수빈도분석 절차에 의해 산정된 설계홍수량보다 일정 정도 큰 값으로 산정됨을 알 수 있었다. 향후에는 본 연구에서 적용된 절차를 간단한 수식형태로 함수화하여 발전용댐 운영의 실무업무나 하천기본계획의 수립 등에 있어 비용-편익분석 기법의 적용성을 높이기 위한 연구가 진행될 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.405-419
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• 2022

홍수피해를 최소화하기 위한 수공구조물의 적정 규모 결정을 위해 사용되는 홍수빈도분석에는 통계적 분석절차에 따른 불확실성이 포함된다. 따라서 불확실성이 포함된 범주 내에서 가장 적절한 설계홍수량(design flood)을 결정하는 과정은 수공구조물의 최종단계에서 중요하게 다루어져야 하는 부분이나 이를 제시한 연구는 많지 않다. 비용-편익 분석기법을 홍수빈도분석 절차에 도입하여 구성되는 총 기대비용함수(total expected cost function)는 설계홍수량 중 최적설계홍수량(optimal design flood)을 결정하기 위한 새로운 접근방식이다. 이 절차는 UNCODE (UNcertainty COmpliant DEsign)로 명명되어 사용된 바 있으나, 국내에서는 아직 적용 결과가 소개되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 UNCODE의 수학적 구성 절차를 소개함과 함께 북한강수계에 위치한 수력발전댐(화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐)의 연최대유입량을 사용하여 최적설계홍수량을 산정하고 이 결과를 기존 홍수빈도분석 결과와 비교하였다. 불확실성이 고려된 총 기대비용함수로부터 확률분포함수들(Gumbel 및 GEV)의 모수를 추출하는 과정에서 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하여 불확실성의 범위를 추정하였으며, 비용-편익 분석기법에 사용되는 비용 및 피해함수는 수학적 구성의 편의성을 위하여 1차 선형함수로 가정되었다. 4개의 발전용댐, 2개의 확률분포 및 2개의 재현기간에 대하여 최적설계홍수량의 중앙값이 기존 홍수빈도분석 절차에 의해 산정된 설계홍수량보다 일정 정도 큰 값으로 산정됨을 알 수 있었다. 향후에는 본 연구에서 적용된 절차를 간단한 수식형태로 함수화하여 발전용댐 운영의 실무업무나 하천기본계획의 수립 등에 있어 비용-편익분석 기법의 적용성을 높이기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제21권6호
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• pp.1051-1060
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• 2010

도금공정에서는 도금두께의 규격한계는 주어지지만 대부분의 경우 목표치는 주어지지 않는다. 목표치가 주어지지 않았을 때 일반적으로 규격의 중심점이 목표치로 사용된다. 하지만 공정능력치가 크다면 규격의 중심을 목표치로 사용하는 것은 총 손실비용면에서 최선의 선택이 아니다. 이 논문에서는 총 손실비용을 생산비용과 손실함수의 합으로 정의하였고 기대 총 손실비용을 최소화 하는 목표치를 제안하였다. 그리고 그때의 공정능력치의 감소가 미미한 것을 보였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.766-771
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• 2007

본 연구에서는 도시내 보조간선도로의 역할을 하고 있는 도시철도의 운영비용을 추정할 수 있는 함수를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 서울 지하철 1호선$\sim$8호선의 운행실적을 바탕으로 운영비용에 영향을 줄 수 있는 23개의 변수들을 추출하여 최종변수간의 인과관계 분석을 위한 회귀분석(Regression)을 활용하였다. 분석결과 총 6개의 최종변수가 선정되었으며 그 중 도시철도 운영비용함수를 설명하는 변수는 전동차보유량, 차량소유_첨두 및 역수인 것으로 나타났다. 연구 결과 도시철도의 투자우선순위나 정책 격정과정에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한교통학회지
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• 제25권6호
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• pp.129-140
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• 2007

대중교통 운행계획 수립과정은 이론적인 연구의 특성에 따라 설계, 운영, 그리고 평가 단계로 구분할 수 있다. 운영단계와 평가단계에서 이루어지는 연구들에 대해서는 비교적 체계적으로 정리된 연구와 보고서들이 있으나 설계단계에 관한 연구들은 체계적으로 정리된 적이 없다. 본 연구에서는 대중교통 시스템설계에 관한 기존의 연구들을 검토하여 체계적으로 정리하였다. 또한 해당 연구들의 모형 구조를 자세히 분석하여 이의 풀이법을 정리하여 제시하였다. 설계단계에서 결정되는 결정변수로는 노선(망)의 구조, 노선간격 및 위치, 정류장 간격, 배차간격, 및 소요차량수 등이 있다. 노선설계에 관한 해석적 연구에서는 시스템의 총 비용이 목적함수로 많이 사용되고 이는 이용자의 접근비용, 대기비용, 그리고 통행비용으로 구성되는 이용자비용과 운영자의 운영비용으로 구성된다. 목적함수로 사용되는 대중교통 시스템의 총 비용은 노선간격, 배차간격 등의 결정변수들에 대해 미분가능하고 미분값을 0으로 만드는 값이 존재하며 2계 미분값이 양수이기 때문에 전역 최적해가 존재한다. 따라서 목적함수의 미분값을 0으로 만드는 결정변수가 목적함수를 최소로 만드는 최적치가 되며 이 최적치에서 각 부분 함수값들은 모두 동일해지게 된다. 본 연구는 대중교통 운행계획 중 설계단계의 해석적 연구에 대한 체계적인 이해를 도모할 것이며, 관련 연구를 활성화시키는데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.165-176
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• 2011

본 연구에서는 재생산 기업의 회수 인센티브와 소매점에서의 회수 인센티브를 고려하여 최적 총 주문량과 이 두개의 최적 인센티브에 대한 결정을 연구한다. '회수율은 기업이 제공하는 인센티브와 밀접한 관련이 있다.'는 가정하에 이 회수율을 두 경로로 가는 각각의 함수로 표현하였다. 재고 모델로는 확정적인 EOQ(경제적 주문 수량)모델을 사용하여 기업의 최소 비용함수를 수식으로 표현하였다. 또한 이 모델을 가지고 볼록성(convexity)을 증명하여 기업이 수여하는 최적 인센티브와 소매점이 수여하는 최적 인센티브 그리고 총 주문수량(보충량)을 최적화하였다. 그리고 각각의 매개변수들을 민감도 분석하여 각각의 결정변수의 변화 추이를 살펴보면서 매개변수와의 관계를 알아보았다. 기업과 소매점은 비용을 감소시키기 위해 인센티브를 낮추려 한다. 하지만 이것은 회수량을 감소시켜 새로운 제품 생산량을 증가시킴으로 비용을 증가하게 한다. 이 논문은 국내외 재생산 기업이 이러한 상충관계(Trade off)를 고려하여 최적 인센티브와 최적 주문량을 결정하는데 있어 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.63-72
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• 2016

경사제 피복재와 같은 항만 구조물의 유지관리 계획에서 중요한 최적 정밀점검시기를 쉽게 결정할 수 있는 RRP(Renewal Reward Process)기반 기대할인비용모형인 추계학적 결정모형을 개발하였다. PIM(Periodic Inspection and Maintenance)과 CBIM(Condition-Based Inspection and Maintenance) 정책을 동시에 적용하여 이전 모형들의 한계성을 극복할 수 있는 수학적 모형을 수립하였다. 또한 모형에 연속복리계수를 도입하여 점검 및 보수보강과 관련된 비용들의 시간에 따른 가치변화를 고려하였다. 먼저 파괴율 함수가 일정한 조건에서 해석해를 유도하고, 분포함수에 따른 영향 등 다각적 민감도 분석을 수행하여 본 연구에서 유도된 해석해가 기존에 제시된 해석해를 포함하며 적용성이 더 우수함을 확인 할 수 있었다. 추계학적 확률과정을 이용하는 경우에도 본 연구에서 수립된 모형은 경사제 피복재와 같은 구조물의 추계학적 누적피해도의 비선형성을 올바로 해석할 수 있다. 특히 MCS(Monte-Carlo Simulation) 기반 표본경로기법을 사용하여 모형의 피해강도함수의 계수들을 비교적 쉽게 산정할 수 있었다. 마지막으로 본 연구에서 개발된 추계학적 결정 모형을 경사제 피복재에 만족스럽게 적용하였다. 누적피해의 거동 특성, 사용한계의 수준 그리고 구조물의 중요도에 따라 단위시간당 기대 총 비용이 최소가 되는 경사제의 피복재의 최적 정밀점검 시점을 비교적 쉽게 결정할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.141-150
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• 2004

최근의 철근콘크리트 교량의 부식과 노후화에 대한 관심이 많다. 콘크리트 안의 부식되어진 철근은 교량구조의 안전뿐만 아니라 철근콘크리트 부재의 휨강도에도 영향을 준다. 기존의 성능평가를 고려한 철근콘크리트속의 부식율 및 휨강도 특성 경제성 분석은 명확하지 많았다. 본 연구의 목적은 철근의 부식감소에 따라서 철근콘크리트 교량의 저항강도기능과 생애주기비용을 연구하고자 한다 따라서 현재의 부식 및 휨강도 산출공식을 제시하고 부식된 철근 콘크리트 교량의 잔여수명을 정확히 평가하고자 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.205-211
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• 2009

국가 물류 수송의 총 사회적 비용을 감소시키기 위해 기존의 물류 수송 체계를 철도 중심의 물류체계로 전환해야 할 필요성이 있다. 이를 위해 DMT와 같은 다양한 새로운 운송 수단의 도입이 고려되고 있으며, 이러한 운송수단의 도입은 기존의 도로의 수송 분담률을 낮춰줄 것으로 기대된다. 그러나 새로운 운송 수단의 도입에 따른 경제성 평가는 대부분 화물 운송 소비자의 효용함수를 도출하고, 이 효용함수로부터 수단별 운송 분담률이 어느 정도 될 것인지를 추측하는 데에 치중해왔다. 본 연구는 운송 소비자의 효용과 사회적 비용을 동시에 고려하여, 물류수송에 관여되는 사회적 비용을 최소화하는 적정 수송분담률을 구하기 위한 수리 모형을 제시하고자 한다. 이를 이용하여 컨테이너 화물에 대한 운송 수단별 적정 수송 분담률을 계산해 본다.