• 제목/요약/키워드: 확률론적 모델링

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시계열 기온 분포도 작성을 위한 시공간 자기상관성 정보의 결합 (Use of Space-time Autocorrelation Information in Time-series Temperature Mapping)

  • 박노욱;장동호
    • 한국지역지리학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.432-442
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    • 2011
  • 기온, 강수와 같은 기후관측 자료들은 공간과 더불어 시간적인 변이를 동시에 나타낸다. 따라서 신뢰성 높은 시계열 분포도 작성을 위해 공간적 자기상관성만을 고려하는 기존 공간 내삽 기법에 시공간적 자기상관성 정보를 반영할 필요가 있다. 이 연구에서는 시계열 기온 분포도 제작을 위해 1개월 동안 1시간 간격으로 획득된 기온 관측소 자료를 대상으로 시공간 크리깅을 적용하였다. 우선 기온자료를 결정론적 경향 성분과 확률론적 잔차 성분으로 분해한 후에, 경향 성분 모델링 과정에 기온과 연관성이 높은 고도 자료를 부가 자료로 통합하여 지형 효과를 반영하는 경향 성분을 모델링하였다. 잔차 성분에 대한 시공간 베리오그램 모델링에는 곱-합 모델을 적용하여 시간과 공간 베리오그램의 상호 연관성을 반영하도록 하였다. 이러한 시공간 베리오그램 모델을 이용하여 시공간 정규 크리깅을 적용한 결과, 기존 공간적 자기상관성만을 고려하는 정규 크리깅과 고도 자료를 부가 자료로 이용하는 회귀분석 크리깅에 비해 상대적으로 높은 예측 능력을 보였다. 이러한 결과는 고도 자료와 더불어 시공간 자기상관성 정보의 이용이 중요함을 지시한다. 따라서 공간적으로 가용할 수 있는 자료의 수가 한계가 있지만 시계열적으로 자료 획득이 가능한 변수를 분석할 때, 시공간 크리깅이 유용한 내삽 방법론으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

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다중 자료 변환을 이용한 구성 자료의 지구통계학적 시뮬레이션 (Geostatistical Simulation of Compositional Data Using Multiple Data Transformations)

  • 박노욱
    • 한국지구과학회지
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    • 제35권1호
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    • pp.69-87
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    • 2014
  • 이 논문에서는 구성 자료의 지구통계학적 시뮬레이션을 위해 다중 자료 변환 기반 조건부 시뮬레이션 틀을 제안하였다. 우선 일반적인 통계 기법의 적용이 가능하도록 구성 자료에 로그비 변환을 적용하였다. 다음 변환들로는 최소/최대 자기상관 인자 변환과 지시자 변환을 순차적으로 적용하였다. 독립적인 새로운 변수의 생성을 위해 최소/최대 자기상관 인자 변환을 적용하였으며, 적용 결과 개별 변수들의 독립적인 시뮬레이션이 가능해진다. 그리고 다중 가우시안 확률 모델을 따르지 않는 변수들의 비모수적 조건부 누적 확률 분포 모델링을 위해 지시자 변환을 적용하였다. 최종적으로는 적용한 변환 방법들의 역순으로 역 변환을 적용하였다. 간석지 표층 퇴적물 성분 자료를 대상으로 제안 시뮬레이션 기법의 적용 가능성을 예시하였다. 모든 시뮬레이션 결과들은 구성 자료의 제한 조건을 만족하면서 샘플 자료의 통계 특성을 잘 반영하였다. 구성 자료의 다수의 시뮬레이션 결과들을 이용한 표층 퇴적물 분류를 통해 기존 크리깅에서는 얻을 수 없는 분류 결과의 확률론적 평가가 가능하였다. 따라서 제안 시뮬레이션 틀은 다양한 구성 자료의 지구통계학적 시뮬레이션에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

확률론적 특성을 갖는 선형 동적계의 과도 응답 해석 (Transient Response Analysis of Linear Dynamic System with Random Properties)

  • 김인학;독고욱
    • 전산구조공학
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    • 제10권3호
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    • pp.125-131
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    • 1997
  • 대부분의 동적계는 기진력 및 계 인자들에 있어서 다양한 불확정 특성을 갖고 있다. 본 연구에서는 기진력의 불확정성과 계 인자들의 불확정성을 모두 갖는 선형 동적계에 대한 응답해석 과정을 제안하였다. 확률특성을 갖는 계 인자와 응답은 섭동법에 의해 모델링되었으며, 응답해석은 불규칙 진동 이론에 의하여 정식화 되었다. 또한 제안된 응답 모델에 의해 계산되기 어려운 응답의 평균에 대한 해석은 확률유한요소법을 사용하였다. 적용 예로서 정상 백색잡음 기진력을 받으며 불확정 질량과 스프링 상수를 갖는 1자유도계 문제에 대하여 과도응답을 계산하고, 그 결과를 수치 시뮬레이션 결과와 비교하여 그 타당성을 검토하였다.

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확률론적 구조물 수명관리의 유지보수 상관관계 영향 평가 (Correlation Effect of Maintenances on Probabilistic Service Life Management)

  • 김선용
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제20권1호
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    • pp.48-55
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    • 2016
  • 구조물의 수명관리는 일반적으로 불확실성의 효율적 고려를 위해 신뢰성 이론을 적용한다. 전체 구조시스템의 신뢰성 평가는 구조요소의 신뢰성 평가와 구조시스템의 모델링을 통해 이루어진다. 구조시스템은 신뢰도에 대한 구조요소의 역할과 기여도를 고려하여 모델링 된다. 따라서, 구조시스템의 신뢰도는 구조요소의 모델링과 구조요소의 상관관계에 따라 서로 다른 결과를 제시하게 된다. 최초 구조시스템의 신뢰도 평가와 열화요소를 반영한 구조시스템의 수명 평가를 바탕으로 생애주기 비용 최소화와 관련된 목적함수를 가지는 최적화 과정을 통해 수명관리가 이루어진다. 본 논문에서는 구조시스템을 구성하는 구조요소의 상관관계와 더불어 기존의 연구에서 고려된 바 없는 유지보수 간의 상관관계에 따른 수명평가 영향분석을 수행하며, 이를 통해 향후 좀 더 효율적인 수명관리 기법 개발에 활용하고자 한다. 또한, 예방유지보수와 필수유지보수를 모두 고려하며, 유지보수간 독립 상태와 완전상관 상태에 따른 수명 예측 및 최적화 유지보수 계획 수립을 비교 제시한다.

자율적으로 결정한 대응기법의 운용효과도 설계 (Designing Operational Effectiveness of Autonomously Decided Countermeasures)

  • 박소령;박헌우;하지수;최채택;정운섭;노상욱
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제13권4호
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    • pp.11-21
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    • 2012
  • 통합 전자전 환경에서 항공기는 위협에 대한 최적의 대응기법을 선정하여 생존률을 높이는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 모의 전자전 환경에서 지정된 경로를 따라 이동하는 항공기가 위협을 확인하고 확인된 위협에 대하여 사용하는 대응기법의 예상 성공확률을 모델링하며, 자율적으로 대응기법을 결정하는 방법론을 제안한다. 이와 같이 자율적으로 결정한 대응기법의 운용효과도를 정량적으로 설계하며, 예제 시나리오에서 어떻게 운용효과도를 계산할 수 있는지를 나타낸다. 제안한 방법론을 검증하기 위한 실험에서 다양한 위협에 대하여 대응기법이 성공할 확률과 자율적으로 결정한 대응기법의 질적인 수준에 대한 비교를 수행하였다. 비교실험에서 제안한 방법론에 의한 대응기법의 결정이 대응기법을 임의로 선택한 전략보다 약 12% 높게 나타났음을 알 수 있었다.

확률유한요소 해석에 의한 근접터널 안정성 분석 (Stability analysis of closely-spaced tunnel using RFEM)

  • 김상균
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.349-360
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    • 2008
  • 본 논문에서는 탄소성 유한요소해석 알고리즘과 연계한 확률장 생성기법과 근접터널 조건에서의 파괴확률을 분석하였다. 유한요소 해석을 위한 이산 확률장의 생성은 빠르고 정확하며 랜덤변수의 해상도를 자유롭게 조절할 수 있는 local average subdivision 기법을 사용하였으며 터널모델링을 위해 유한요소 크기와 형상 변화 등을 적절히 고려하여 지반물성치를 적용하는 방안을 제안하였다. 예제해석 조건에 대해 강도정수의 분산정도 및 공간상관길이에 따른 파괴확률을 파악하였으며 결정론적 안정성 해석결과 및 단일랜덤변수 해석결과와 비교하였다. 강도정수의 분산특성에 따라 강도감소기법에 의한 안전율과 단일랜덤변수 해석에 의한 파괴확률의 관계를 규명하였으며 확률유한요소 해석을 통해 공간상관길이가 파괴확률에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 강도감소기법에 의한 안전율과 분산계수로부터 단일랜덤변수에 의한 파괴확률을 도출할 수 있었으며 단일랜덤변수 해석결과가 근접터널의 실제적인 파괴확률을 과소평가 할 수 있음을 파악하였다.

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무유출의 고려를 통한 간헐하천 유역에 확률기반의 격자형 수문모형의 구축 (Accounting for zero flows in probabilistic distributed hydrological modeling for ephemeral catchment)

  • 이동기;안국현
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권6호
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    • pp.437-450
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    • 2020
  • 본 연구에서는 우리나라의 기후 특성의 영향으로 종종 발생하는 무유출량의 간헐하천 유역(Ephemeral catchment)에 확률기반 격자형 수문 모형을 구축하였다. 격자형 모형의 구축을 위하여 Sacramento Soil Moisture Accounting Model (SAC-SMA) 유출 모형을 사용하였으며 라우팅 모형의 결합으로 격자형 강우-유출 모형을 구축하였다. 확률 모형의 표현을 위하여 에러 모형을 결합시켰으며 간헐하천 유역에 적합하게 표현하기 위해서 검열된 오류 모형(censoring error model)을 사용하였다. 기존에 많이 사용되는 정규화된 오류 모형과의 비교를 통하여 본 연구에서 구축한 모형의 적합성을 평가하였다. 먼저 과거 주된 연구와 유역에 대한 검토를 통하여 그 필요성을 논하였으며 우리나라에서 수문 모형에 많이 사용되는 용담댐을 선정하여 수문 모형을 구축하였다. 결과적으로 본 연구에서 구축한 두개의 모형이 둘 다 신뢰할 만한 결과를 보여주지만 검열된 오류 모형의 사용이 더욱 적합한 결과를 보여주는 것을 확인하였다. 이 과정에서 기존의 방법론은 확률 기반의 유출량의 표현에 있어서 0 이하의 음수값을 상당히 표현하였으며 이는 현실이지 못한 수문 모델링의 표현을 의미한다. 본 연구에서는 또한 두 모형의 심층적인 비교를 위하여 심화된 간헐하천 유역을 구축하고 수문 모델링을 하였다. 결과적으로 무유출의 빈도 증가에 따라 무유출량을 고려하는 검열된 오류 모형의 효율이 증가하는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 얻은 결과는 우리나라의 수문 모델링에 있어서 간헐하천 유역에 대한 고려가 필요하다는 것을 의미한다.

페트리 네트를 이용한 경량전철시험선 선로의 모형화 (Modeling of Railway Networks for LRT Test Line Using Petri Nets)

  • 최권희;송중호;최규형;황현철
    • 한국철도학회논문집
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    • 제13권6호
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    • pp.570-576
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    • 2010
  • 본 논문에서 우리는 Petri Net을 사용하여 철도 선로를 모형화 하는 문제를 다루었다. Petri Net는 병행적, 비동기, 분산, 병렬, 비결정론, 확률론 등의 특성을 가진 정보처리시스템을 기술하고 시스템의 동적거동의 특성을 연구하기 위해 고안된 도식적, 수학적 모델링 도구이다. 검증 사례로서, 한국형 경량전철시험선 선로를 철도 시설물의 구성품(세그먼트, 궤도, 분기기, 승강장)으로 모델링하고, 대피선이 있는 단일 궤도에서 두 대의 열차가 동일한 방향에서 함께 진행하고 있거나 반대방향에서 동시에 진행을 하지만 충돌을 하지 않는다는 것을 보장하면서 설정된 진로를 이동하는 Peri Net 모형을 구현하였다.

다양한 높이를 가진 철골 중간모멘트골조의 내진성능평가 (Seismic Performance Evaluation of Steel Intermediate Moment Frames with Different Heights)

  • 김동휘;박유진;한상환
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제27권4호
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    • pp.215-222
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    • 2014
  • 본 연구의 목적은 다양한 높이에 따른 철골 중간모멘트골조의 내진성능을 평가하는 것이다. 구조물의 내진성능은 ATC-63에서 제안한 방법론에 따라 평가되었다. 3층, 6층, 9층, 12층 중간모멘트골조의 설계는 KBC 2009에 따라 수행하였다. 접합부의 모델링은 철골 중간모멘트골조에서 요구되는 회전성능인 0.02rad을 만족하도록 모델링하였다. 연구를 수행한 결과, 구조물의 붕괴확률은 높이가 증가함에 따라 증가하였다. 특히 9층과 12층 구조물은 ATC-63에서 제시한 요구조건을 만족하지 못하였다.

등가 비선형화 법에 의한 선박 횡요의 확률론적 예측 (A Stochastic Prediction of Rolling of Ships Using Equivalent Non-linear Method)

  • 권순홍;정정환;김대웅
    • 대한조선학회논문집
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    • 제29권2호
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    • pp.60-65
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    • 1992
  • 불규칙 해상에서 횡파중 선체의 횡요 운동 응답을 threshold crossing 과정의 관점에서 연구하였다. 비 백색 잡음 기진력은 응답의 crossing 성질이 유지되는 크기의 백색 잡음 기진력으로 대치할 수 있다는 가정하에 등가의 백색 잡음 기 진력으로 모델링 하였고 원래의 비선형 감쇄 함수를 복원하였다. 등가의 백색 잡음 기진력을 가지고 복원된 운동방정식으로부터 결합 확률 밀도 함수를 얻기 위해 등가 비선형화법(equivalent non-linearization method)을 사용하였다. 제시된 방법을 각종 계수들의 값을 변화시키면서 예측하고 이를 다른 논문의 결과와 비교하였다.

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