• Title/Summary/Keyword: Monte-Carlo 모의

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Stochastic Continuous Storage Function Model with Ensemble Kalman Filtering (II) : Application and Verification (앙상블 칼만필터를 연계한 추계학적 연속형 저류함수모형 (II) : - 적용 및 검증 -)

  • Lee, Byong-Ju;Bae, Deg-Hyo;Shamir, Eylon
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.42 no.11
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    • pp.963-972
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    • 2009
  • The objective of this study is to evaluate an application of stochastic continuous storage function model with ensemble Kalman filter technique. The case study is performed at the upstream basin of Jibo streamflow gauge including Andong and Imha dam. Test period is for the rainy season during 2006 and 2007. Long term runoff analysis is feasible in the case of using deterministic model. Ensemble members for input data and parameters are generated using Monte Carlo simulation for the purpose of applying ensemble Kalman filter technique. The cumulative absolute errors of stochastic model to the deterministic one are improved for the amount of 17.5 %, 18.3 % and more than 40.0 % for Andong dam, Imha dam and Jibo station, respectively. The results indicate that the stochastic model improves the accuracy of the simulated discharge considerably.

A Study on the Shielding Element Using Monte Carlo Simulation (몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 차폐체 원소 평가)

  • Kim, Ki-Jeong;Shim, Jae-Goo
    • Journal of radiological science and technology
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    • v.40 no.2
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    • pp.269-274
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    • 2017
  • In this research, we simulated the elementary star shielding ability using Monte Carlo simulation to apply medical radiation shielding sheet which can replace existing lead. In the selection of elements, mainly elements and metal elements having a large atomic number, which are known to have high shielding performance, recently, various composite materials have improved shielding performance, so that weight reduction, processability, In consideration of activity etc., 21 elements were selected. The simulation tools were utilized Monte Carlo method. As a result of simulating the shielding performance by each element, it was estimated that the shielding ratio is the highest at 98.82% and 98.44% for tungsten and gold.

Monte Carlo Simulation for absorbed dose in PMMA phantom during the low-energy X-ray irradiation (저 에너지 X선 조사 시 PMMA 팬텀 내의 흡수선량 평가를 위한 몬테카를로 시뮬레이션)

  • Kim, Sang-Tae;Kang, Sang-Koo;Kim, Chong-Yeal
    • Journal of the Korean Society of Radiology
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    • v.5 no.6
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    • pp.383-389
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    • 2011
  • This study offered a new method to calculate absorbed dose of actual patients through Monte Carlo Simulation by using the linkage of Geant4 and DICOM, and, the experimental value of absorbed dose at the center and Geant 4 simulation result according to the depth of PMMA mock phantom were compared by using MOSEF in order to verify Geant4 calculation code. In the area where there was no air space between the irregular gap due to incomplete compression of PMMA slab, the differences were $0.46{\pm}4.69$ percent and $-0.75{\pm}5.19$percent in $15{\times}15cm^2$ and $20{\times}20cm^2$ respectively. Excluding the error due to incomplete compression of PMMA mock phantom, the calculation values of the Monte Carlo simulation by linkage of Geant4 and DICOM was the same.

Hydraulic Model for Real Time Forecasting of Inundation Risk (실시간 범람위험도 예측을 위한 수리학적 모형의 개발)

  • Han, Geon-Yeon;Son, In-Ho;Lee, Jae-Yeong
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.33 no.3
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    • pp.331-340
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    • 2000
  • This study aims to develop a methodology of real time forecasting of mundation risk based on DAMBRK model and Kalman filter. The model is based on implicit, nonlinear finite difference approximatIons of the one-dimensional dynamic wave equations. The stochastic estimator uses on extended Kalman filter to provide optimal updating estimates. These are accomplished by combining the predictions of the determurustic model with real time observauons modified by the Kalman filter gain ractor. Inundation risks are also estimated by applying Monte Carlo simulation to consider the variability in cross section geometry and Manning's roughness coefficient. The model calibrated by applying to the floods ot South Han River on September, 1990 and August, 1995. The Kalman tilter model indicates that significant improvement compared to deteriministic analysis in flood routing predictions in the river. Overtopping risk of levee is also presented by comparing levee height with simulated flood level. level.

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Deterministic and Stochastic Water Quality Analysis in the Nakdong River (낙동강 유역에서의 확정론적 및 추계학적 수질해석)

  • Han, Kun-Yeun;Choi, Hyun-Sang;Kim, Sang-Ho
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.35 no.4 s.129
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    • pp.385-395
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    • 2002
  • A stochastic model using FOEA(First-Order Error-Analysis) and Monte Carlo Method is developed to predict water quality variation in a river. A sensitivity analysis using influential matrix is performed to determine the significant reaction coefficients. Also the BFGS (Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno) optimization method is applied to estimate the optimal values of the major reaction coefficients. The developed stochastic model is applied to the real study reach and the results are agreed well with those of deterministic analysis. The process for analyzing the uncertainties of the discharge, water quality and reaction coefficients of headwater and tributaries is included in the model to estimate the influence on the water quality variation at downstream. The extents of contribution of the uncertainties influencing on the total uncertainty can be evaluated from the results of the model.

Monte Carlo Simulation Using QUALKO2 Model for Water Quality Reliability Analysis (수질 신뢰도 분석을 위한 QUALKO2 모형의 Monte Carlo 해석)

  • Han, Kun-Yeun;Choi, Hyun-Gu;Kwon, Na-Young;Im, Jae-Tae
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.2058-2062
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    • 2009
  • 1992년 한강수계법이 제정되면서 우리나라에 도입된 오염총량관리제는 현재 2차총량관리 시행계획수립 단계에 이르렀다. 오염총량제에서 수질모델은 수계구간별로 설정된 기준유량과 목표수질 조건을 달성하는 지를 판단할 수 있는 도구로 사용되며, 다양한 모델들이 사용되고 있다. 그 중 하천수질모형으로는 주로 QUAL2E, QUALKO, QUALKO2 모형으로 압축할 수 있다. QUAL2E 모형은 1980년대에 개발되어 국내외로 널리 이용하고 있으나 SOD를 0차나 일정량으로 처리하였고, 부착조류에 의한 용존산소 변화와 부유 조류 사멸시 발생하는 유기물이 고려되지 않았다. 또한 용존산소가 부족한 상태에서 반응이 활발한 탈질화과정이 포함되지 않아 이들 반응에 의해 수질이 영향을 받는 하천에 적용하기에는 한계가 있었다. 그리고 QUAL2E 모델은 여러 개의 지류를 가진 대형 하천에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 국내에서는 1999년 QUAL2E 모델에 WASP5의 장점을 접목시켜 QUALKO 모델을 개발하였다. 이 모델은 QUAL2E에 부유성 조류의 사멸로 인한 유기물의 내부증가, 탈질화 반응 및 부착식물의 광합성 호흡 과정을 추가한 것이다. 또한 QUAL2E 모델에서 BOD는 CBOD로 입력되고 모의되므로 bottle BOD의 개념이 결여되어 있으므로 이러한 문제점을 보완하고, 조류의 생산 및 사멸에 의한 내부생산 유기물 증가와 탈질화 반응 과정을 추가한 것이다. 우리나라에서 진행되고 있는 총량관리 대상물질은 2010년까지는 $BOD_5$이며, 2011년부터는 일부 지역에 총인이 포함될 예정이다. 2007년에 실험실에서 측정하는 BOD5나 유기성 질소 또는 유기성 인을 그대로 입력하여 계산되고 출력할 수 있으며, 향후 오염총량제의 관리대상항목으로 논의되고 있는 TOC를 모의할 수 있는 QUALKO2가 개발되었다. 이에 본 연구에서는 향후 활용도가 클 것으로 기대되는 QUALKO2 모형에 기존 QUAL2E-UNCAS 모형에 서 수행할 수 있는 불확실성 해석 기법인 Monte Carlo 모의를 가능하도록 모형을 수정하고자 한다. 실제 하천에서의 수질해석에 대한 단순한 표현인 수학적 모형은 불확실성을 내포하고 있으며, Monte Carlo 해석을 사용하여 모형의 불확실도 정량화와 매개변수의 불확실성을 통계학적으로 기술할 수 있다. 또한 각 지점에 대한 계산결과치들에 대해 빈도 및 누가빈도분포 값을 제시함으로서 모형 예측치들의 전반적인 분포경향을 평가할 수 있으며, 하천수질에 대해서 환경기준치를 위배할 가능성을 산정하는데 활용할 수 있다. 우리나라 실정에 맞는 QUALKO2 모형에 Monte Carlo 모의를 통해 신뢰도 기반의 수질해석을 수행하게 된다면 수질정책의 기초자료 제공에 기여할 것으로 판단된다.

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Evaluation of Target Failure Level on Sliding Mode of Vertical Breakwaters using Safety Factors (안전율을 이용한 직립 방파제의 활동에 대한 목표파괴수준 산정)

  • Lee, Cheol-Eung
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.22 no.2
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    • pp.112-119
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    • 2010
  • A Monte-Carlo simulation method is proposed which can evaluate the target failure/safety levels on any failure modes of harbor structures as a function of central safety factor. Unlike the calibration method based on the average safety level of conventional design criteria, the target failure/safety level can be directly evaluated by only using central safety factors of the harbor structures which have been designed by safety factor method during the past several decade years. Several mathematical relationships are represented to straightforwardly connect the conventional safety factor design method with reliability-based design method. Even though limited data have been used in applying Monte-Carlo simulation method to sliding failure mode of the vertical breakwaters, it is found that target reliability indices evaluated by the suggested method in this paper is satisfactorily agreement with new criteria of reliability index of Japan.

Probabilistic Approach to Government Employee Pension System (공무원연금제도에 대한 확률적 고찰)

  • Kim, Joo-Yoo;Song, Seong-Joo
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • v.16 no.4
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    • pp.557-572
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    • 2009
  • This article examines the financial soundness of the government employee pension system(GEPS). We use a model that simplifies the existing GEPS considering survival probability distribution of the life of employees. Two approaches were selected for the research: One is the expected net value of pension for an individual employee and the other is the default probability of the system from Monte-carlo simulation. The outcome reveals following three possibilities. First of all, the individual expected net value presents unfairness between the retiree's premium and the benefit he/she receives. Secondly, the Monte-carlo simulation suggests that the default is highly likely to happen in less than 30 years. Thirdly, the governmental reserve and subsidy for GEPS should be required to a certain degree in order to alleviate the probability of default less than 5 percent for the next 30 years.

Estimation of the Confidence Interval for Flash Flood Analysis (돌발홍수분석을 위한 강우-유출관계의 신뢰구간 추정)

  • Lee, Keon-Haeng;Kim, Hung-Soo;Kim, Soo-Jun;Kim, Byung-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.169-173
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    • 2009
  • 돌발홍수는 급격한 경사와 많은 불투수층을 포함하고 있는 좁은 지역에서 짧은 지속기간의 강우강도를 가진 큰 강우가 내리는 경우 발생한다. 이러한 돌발홍수가 발생할 수 있는 강우의 양을 파악하기 위해서 돌발홍수기준(Flash Flood Guidance)을 산정하여 활용하고 있다. 돌발홍수기준은 수문모형으로부터 도출되는 강우-유출관계곡선에서 한계유출량에 대응되는 강우량을 의미한다.따라서 강우-유출관계가 갖고 있는 불확실성(uncertainty)을 최소화 할수록 돌발홍수기준을 정확하게 산정할 수 있으며, 수문모형은 각각 고유의 매개변수와 특성을 갖고 있으므로 어떠한 수문모형을 사용하여 강우-유출관계를 도출하느냐에 따라 불확실성의 정도가 크게 좌우된다. 본 연구에서는 네 개의 수문모형(HEC-HMS 모형, 저류함수모형, SSARR 모형, TANK 모형)의 모의값에 Monte Carlo 모의 방법을 적용하여 네 개의 수문모형에 대한 신뢰구간을 추정하여 제시하였다.

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