• 제목/요약/키워드: interactive simulation

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변형물체 시뮬레이션을 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템 구현 (Implementation of Markerless Augmented Reality with Deformable Object Simulation)

  • 성낙준;최유주;홍민
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제17권4호
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    • pp.35-42
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    • 2016
  • 최근 제한적인 마커기반 증강현실의 여러 가지 단점들을 보완하기 위해 사용자의 얼굴, 발, 손 등을 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템에 관한 연구들이 활발하게 진행되고 있는 추세이다. 또한 대부분의 기존 증강현실 시스템들은 사용자에게 보여주는 것과 기본적인 상호작용에 목표를 두고 강체를 증강하여 수행되는 경우가 많았다. 본 논문에서는 단지 보여주는 것에 국한되는 것이 아니라 여러 분야에서 활용이 가능한 변형물체를 사용자와의 상호작용을 바탕으로 시뮬레이션을 제공하는 비 마커기반의 증강현실 시스템을 설계 및 구현하였다. 변형물체는 질량-스프링 모델, 유한 요소 모델 두 가지 방법을 주로 사용하여 구현한다. 질량-스프링 모델은 실시간 시뮬레이션에 장점이 있으며 유한 요소 모델은 변형물체의 정밀함을 나타낼 때 장점을 가진다. 본 논문에서는 실시간으로 시뮬레이션을 목표로 하고 있기 때문에 질량-스프링 모델을 기반으로 하는 테트라헤드론 구조를 이용하여 변형물체를 구현하였다. 변형물체의 자연스러운 움직임을 실시간으로 시뮬레이션하기 위해 키넥트 SDK를 통해 사용자의 손의 위치를 추적 하고, 손의 위치 변화량을 바탕으로 힘을 계산한다. 이를 바탕으로 $4^{th}$ order Runge-Kutta Integration 수치적분법을 이용하여 물체의 다음 위치를 계산하여 시뮬레이션 하도록 하였다. 그리고 자연스러운 동작을 표현하기 위해서 사용자의 손을 통해 물체에 작용하는 힘이 너무 많이 작용하지 않기 위해 제스처에 임계값을 정하였으며 해당 임계값을 넘는 힘이 작용할 경우 임계값으로만 적용되도록 설정하였다. 각 실험을 5회씩 반복하였으며 실험에 따른 시뮬레이션 연산속도를 분석하였다. 본 논문을 통해 구현한 변형물체를 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템을 바탕으로 기존의 강체 기반의 증강현실에서 활용하기 힘들었던 의료, 교육 및 다양한 방면으로 시뮬레이션이 가능할 것으로 기대한다.

제품 디자인을 위한 증강현실 기반 정량구조 시뮬레이션 기법에 대한 연구 (A Study on a Quantified Structure Simulation Technique for Product Design Based on Augmented Reality)

  • 이우훈
    • 디자인학연구
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    • 제18권3호
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    • pp.85-94
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    • 2005
  • 최근 대부분의 제품 디자이너들이 3차원 CAD 시스템을 필수적인 디자인 도구로서 활용하고 있고 이를 기반으로 많은 신제품들이 동시공학적 프로세스로 개발되고 있다. 그런데 초심 디자이너들이 3차원 CAD시스템을 사용하며 겪는 어려움 중 하나는 스크린을 통해 모델링한 오브젝트의 실체적 느낌을 정확히 판단하기 어렵다는 것이다. 이러한 '실체성 결여'의 문제는 3차원 CAD시스템에서의 모델링 작업이 가상공간 안에서만 이루어지기 때문에 촉각적 상호작용이 부재하고 현실공간에 대한 맥락정보가 결여되어 있는 것이 그 원인이라고 착 수 있다. 문제해결을 위해 본 연구에서는 증강현실기술을 활용하여 3차원 CAD 모델링 오브젝트를 현실공간에 정합시킴으로서 제품디자인에서 상호작용적인 정량구조 시뮬레이션의 가능성을 탐색하고자 하였다. 본 연구는 우선 증강현실 기반 정량구조 시뮬레이션 시스템을 구축하고 그 속에서 인간이 가상 오브젝트의 크기를 얼마나 정확하게 인지하고 조정할 수 있는지 실험하였다. 실험 결과 상대오차 1.3%이내(상대표준편차 5.3%이내)로서 상당히 정확하고 정밀한 크기 인지와 조정이 가능한 것으로 나타났다. 실험조건에 따라서는 주변참조물이 풍부한 경우 오브젝트에 대한 크기인지가 용이하고 HDM보다는 LCD 패널을 사용할 경우 더욱 정확한 크기 조정이 가능한 것으로 나타났다. 연구를 통해 제안한 증강현실 기반 정량구조 시뮬레이션시스템의 응용가능성을 탐색하기 위해 홈 서비스 로봇의 외관에 대해 사용자의 선호경향을 파악하는데 적용해 보았다. 아직 홈 서비스 로봇에 대한 전형적 이미지가 미비해서인지 외관특성에 대한 실험참가자의 선호경향에는 큰 편차가 보였고 군집분석을 통해 몇 그룹으로 세분화할 수 있었다. 그러나 팔이라는 조형요소의 유무에 따라 민감한 반응을 보인 점과 인체와 같이 신장과 팔길이 사이에 강한 상관성이 존재하는 것은 흥미로운 발견이었다. 프로세스를 제안하고자 한다.0 이용과 복제제한에 관한 주기(terms governing use and reproduction notes), 541 직접적 출처주기(immediate source of acquisition note), 545 행정연혁/개인이력주기(biographical or historical note), 581 출판주기(publication note), 850 소장처(holding institution) 데이터필드의 식별기호를 재구성, 추가하였다.근방법과 컨조인트 분석)의 조화를 이룰 수 있는 이론적 기초가 될 수 있다. 즉, 제품디자인의 결정요인 분석결과는 QFD의 접근방법에, 제품 디자인 파급효과 분석결과는 컨조인트 분석에 각각 보완적 기여를 할 수 있다. 이와 동시에, 실증적 분석결과는 Ettlie(1997)의 디자인 통합(DI) 이론에 대한 실증적 기반을 제공할 수 있다. 마지막으로, 성공적인 디자인 경영(DM)을 위해서는 최고 경영자의 지원뿐만 아니라 부처 간 의사소통의 장애요인을 제거하고 CFT(cross-functional team)를 운영함으로써 동시적 엔지니어링(CE) 및 제품 및 공정 디자인의 개발이 제품 개발의 속도를 가속화하고 디자인 품질을 높이며 시장 성공을 보증할 수 있도록 해야 한다.임과 채팅은 긍정적인 상호관련을 가진 것으로 나타난 반면 전자메일 서비스 이용은 성적 만족과 부정적인 상호관련을 가진 것으로 분석되었다. 이는 대학생들이 지루하게 느끼거나 외로움을 느낄 때 전자메일을 주로 이용하지만 성적 만족을 위해 전자메일을 이용하지 않고 있다는 사실을 보여주는 것이다. (3) 인터넷 이용 이후 다른 미디어와 면대면 커뮤니케이션과의 관계 인터넷을 이용한 후 응답자들의 전통적인 미디어(텔레비전, 라디오, 신문, 잡지, 편지, 전화) 이용이 감소되었으며 친구, 가족, 이성친구와의 면대면 커뮤니케이션 역시 감소된

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디지털 논리회로의 개념학습을 위한 웹기반 교육용 자바 애플릿의 설계와 만족도 조사 (Design of a Web-based Java Applet for Conceptual Learning in Digital Logic Circuits and its Student Satisfaction Survey)

  • 김동식;최관순;이순흠;정혜경
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제16권4호
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    • pp.61-70
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    • 2015
  • 본 논문에서는 디지털 논리회로의 개념학습을 위한 교육용 자바 애플릿을 설계방법을 제안하고 그에 대한 교육적인 유효성을 입증하기 위하여 학생 만족도 조사를 실시하였다. 제안된 교육용 자바 애플릿을 통하여 학습자들은 디지털 논리회로 실험과 관련된 개념과 원리, 가상실험장비, 그리고 가상 브레드 보드의 동작방법을 학습할 수 있다. 제안된 교육용 자바애플릿은 5개의 주요한 요소 즉, 디지털 논리회로의 동작에 대한 개념과 원리를 설명하는 원리학습실, 학습자들에게 웹기반 시뮬레이터를 제공하는 시뮬레이션 학습실, 오프라인 실험교육의 강의계획서에 대한 상호작용성이 있는 자바 애플릿을 제공하는 가상실험 학습실, 평가와 관리시스템으로 구성되어 있다. 모든 학습실은 학습효율의 극대화를 위하여 서로 유기적으로 결합되어 있다. 마지막으로 높은 학습에 대한 기준, 전체 실험시간의 단축, 실험장비의 손상율의 감소와 같은 긍정적인 결과를 얻었다.

R.C 박스거교의 체계신뢰성 해석 및 안전도 평가 (Assessment of System Reliability and Capacity-Rating of Concrete Box-Girder Highway Brdiges)

  • 조효남;신재철
    • 콘크리트학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.187-198
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    • 1995
  • 본 연구는 RC 박스거더교 상부구조의 체계신뢰성 해석과 체계신뢰성에 기초한 내하력 평가를 위하여 실용적이고 실제적인 신뢰성 모델 및 방법을 제안하였다. 시스템으로서 교량의 보유내하력을 정확히 예측한다는 것은, 특히 교량이 높은 여용성을 갖고 있고 열화손상이 심각한 경우에는 더욱 어려운 문제이다. 본 연구는 교량의 체계신뢰성에 상응하는 교량시스템강도로서 정의도리 수 잇는 등가의 시스템가동의 항으로 교량의 보유내하력을 평가하는 새로운 접근방법을 제안하였다. 즉, 이 방법은 체계신뢰성지수의 FOSM(Fdirst Order Second Moment)형태에서 유도된 등가시스템저항강도로서 보다 실제적이고 합리적인 극산시스템저항강도 평가방법이다. 본 연구에서 제안된 RC박스거더교를 위한 강도한계상태모형은 휨 및 전단강도에 기초하였다. 그리고 박스거더 상부구조의 체계신뢰성 문제는 주요 파괴 메카니즘이나 각거더의 한계파괴상태에 기초한 FMA(Failure Mode Approach) 로부터 획득한 직-병렬 혼합모델로서 정식화하였다. 제안된 모형의 신뢰성해석에는 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 과 IST(Importance Sampling Technique) 시뮬레이션 알고리즘을 사용하였다.

Concepts of Disaster Prevention Design for Safety in the Future Society

  • Noh, Hwang-Woo;Kitagawa, Keiko;Oh, Yong-Sun
    • International Journal of Contents
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    • 제10권1호
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    • pp.54-61
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    • 2014
  • In this paper, we propose a pioneering concept of DPD(Disaster Prevention Design) to realize a securable society in the future. Features of danger in the future society are expected to be diverse, abrupt occurring, large scale, and complicated ways. Due to increment of dangers with their features of uncertainty, interactivity, complexity, and accumulation, human-oriented design concept naturally participates in activities to prevent our society against disasters effectively. We presented DPD is an essential design activity in order to cope with dangers expected in the future societies as well as realize securable environments. DPD is also an integrated design aids including preemptive protections, rapid preparing, recovery, and interactive cooperation. We also expect these activities of DPD is effective for generation of new values in the market, satisfaction of social needs, expansion of design industry, and a novel chance for development in the future society. Throughout this paper, we submit various aspects of DPD concepts including definition, classification, scope, necessity, strategy, influencing elements, process, and its principle. We expect these concepts will be the seed and/or basement of DPD research for the future works. For the direction of study for DPD in the future, we emphasize alarm system for preemptive protection rather than recovery strategy for the damage occurred. We also need to research about progressive prevention techniques and convergence with other areas of design. In order to transfer the concept of product design from facility-oriented mechanism to human-oriented one, we should develop new kinds of city basis facilities, public-sense design concepts referred to social weak-party, e-Learning content design preparing disasters, and virtual simulation design etc. On the other hand, we have to establish laws and regulations to force central and/or provincial governments to have these DPD strategies applying their regional properties. Modern design activities are expanding to UI(user interface) content design area overcoming the conventional design concept of product and/or service. In addition, designers are recognized as art directors or life stylists who will change the human life and create the social value. DPD can be divided into prevention design, preparedness design, response design, and recovery design. Five strategies for successful DPD are Precaution-oriented, Human-oriented, Sense-oriented, Legislation, and Environment Friendly Strategies.

맨체스터 부호로 코딩된 하향신호의 재변조를 이용한 광가입자 망에서 상향속도개선을 위한 임계치의 설정 (Threshold Level Setting of a Receiver in Optical Subscriber Network with Manchester Coded Downstream and NRZ Upstream Re-modulation for the Improvement of Upstream Data Ratios)

  • 박상조
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제16권12호
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    • pp.175-185
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    • 2011
  • 대화형 멀티 미디어 서비스와 요구 오차율에 따라 상향속도와 광송신전력을 설정하는 광가입자망에서 시스템의 단순화 및 상향속도 개선을 위해 임계치의 설정을 분석한다. 상향과 하향 데이터 속도비가 1:1/2, 1:1/4, 1:1/8, 1:1/16인 맨체스터 부호로 코딩된 하향신호의 재변조를 이용한 비대칭 광 가입자망에서 4가지 하향 데이터의 형태에 따라서 재변조한 상향신호의 평균오차율을 이론적으로 분석하여, 매트랩을 이용한 시뮬레이션으로 수치 결과를 분석한다. 상하향 데이터 속도비가 1:1/16, 1/8 및 1/4 의 경우 광수신전력에 관계없이 최적 임계치를 사용한 광수신기 보다 성능을 크게 악화시키지 않고 임계치가 1/2인 종래의 광수신기를 적용할 수 있음을 알 수 있다. 상하향 데이터 속도비가 1:1/2의 경우 광 수신기의 임계치를 1/3로 고정시키고 평균 광수신전력이 증가하면 최적 임계치를 사용한 광수신기 보다 성능을 크게 악화시키지 않음을 알 수 있다.

이웃한 블록 내 화소 정보를 이용한 투표 결정 기반의 인트라 예측 모드 부호화 생략 방법 (Voting-based Intra Mode Bit Skip Using Pixel Information in Neighbor Blocks)

  • 김지언;조혜정;정세윤;이진호;오승준
    • 방송공학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.498-512
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    • 2010
  • 인트라 프레임 부호화 기술은 임의 접근성과 에러 확산 방지에 용이하기 때문에 비디오 부호화 기술의 필수적인 기술로 자리 잡고 있다. 그러나 인터 부호화 기술에 비해 낮은 부호화 효율이 문제점으로 지적되고 있다. H.264/AVC 인트라 부호화 방식은 기존 표준 방법들보다 부호화 효율을 크게 향상시켰지만 부호화 과정이 복잡하여 저 비트율 기반의 양방향 서비스에는 부적합하다. 따라서 본 논문에서는 복호화기 측의 예측을 이용해 인트라 부호화 효율을 보다 향상시키며 부호화 시간을 단축시키는 V-IMBS (Voting-based Intra Mode Bit Skip)를 제안한다. 제안하는 방법은 복호화기가 부호화기에서와 동일하게 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있으면 인트라 예측 모드를 전송하지 않는다. 그러나 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수 없을 경우에는 기존의 H.264/AVC 표준과 동일한 방식으로 인트라 예측 모드를 부호화하여 복호화기로 전송한다. V-IMBS는 H.264/AVC보다 시험 시퀀스에 대해 PSNR 값이 평균 약 0.24 dB 정도 향상되었고, 비트율도 평균 약 4.44% 정도 감소되었다. 또한 전체 부호화 시간도 평균 약 42.8% 정도 감소되었다.

WBAN 환경에서 효율적인 라우팅을 위한 3차원 좌표 주소할당 기법의 적용 (A Distributed address allocation scheme based on three-dimensional coordinate for efficient routing in WBAN)

  • 이준혁
    • 디지털콘텐츠학회 논문지
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    • 제15권6호
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    • pp.663-673
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    • 2014
  • WBAN은 인체 내부 및 외부에 부착한 디바이스를 무선으로 연결하여 통신하는 근거리 무선통신 기술로 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리, 데이터 링크, 네트워크, 응용계층에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN 기술은 전력제한 및 생체특성을 반영하여 센서와 지그비 디바이스를 사용하여 에너지 효율적으로 구성한다. 무선 센서 네트워크는 다수의 센서노드와 센서노드가 전송하는 센싱 데이터를 수집하는 싱크노드로 구성된다. 센서노드는 넓은 지역에 정해진 형태없이 배치되어 프로토콜에 의해 자가구성 능력을 가진다. 본 논문에서는 WBAN 환경에서 적용되고 있는 ZigBee 무선 통신 환경의 주소 지정방식과 라우팅 알고리즘의 성능을 향상시키기 위한 새로운 좌표 값 알고리즘을 제안하였다. 기존 Cskip 알고리즘을 이용한 분산 주소 할당 기법의 낭비되는 주소공간의 문제를 해결하기 위해 (x,y,z) 3개의 좌표 축을 제안하여 16bit 주소공간을 분할하여 사용한다. 각 노드에서 라우팅 시 좌표 값을 이용하여 적은 비트별 연산이 수행되며 멀티 홉을 감소시킬 수 있다. 이에 대한 성능 분석으로 제안한 알고리즘은 수학적 분석 모델을 사용하였고 ZigBee 무선 통신 환경의 계층적 라우팅에서 사용하는 경로 벡터를 사용하여 센서 노드의 멀티 홉 카운트 결과를 도출하였다. 수학적 분석 결과 ZigBee 분산 주소 할당 기법과 기존 알고리즘에 비해 평균 멀티 홉의 수가 감소함으로써 에너지 효율이 향상됨을 입증하였다.

Ibuprofen Racemate의 HPLC 분리실험과 FEMLAB 전산모사 연구 (Experimental and FEMLAB Simulation Study of Ibuprofen Racemate Separation in HPLC)

  • 이은;장상목;김종민;김우식;김인호
    • KSBB Journal
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    • 제21권3호
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    • pp.224-229
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    • 2006
  • 전산모사 프로그램인 FEMLAB을 이용하여 chiral center를 가지고 있는 racemate인 ibuprofen의 R-form과 S-form의 분리 전산모사 결과와 Kromasil KR100-5CHI-TBB 칼럼을 사용하여 HPLC를 통한 실험데이터를 비교 분석하였다. Hexane/t-BME/acetic acid(45:55:1 v/v%)의 이동상의 조건에서 이론단수(number of theoretical plates), 이론단높이(HETP; Height Equivalent to a Theoretical Plate)을 구하여 축방향 확산계수($Deff_i$)를 계산하였다. PIM(Pulsed Input Method)을 사용하여 분석한 결과 ibuprofen의 농도가 증가할수록 Langmuir 등온흡착식을 따르는 비선형 거동을 보였고, 각 농도에서의 체류시간($t_R$)과 phase ratio를 이용하여 비경쟁적 Langmuir 등온흡착식의 매개변수를 추산하였고, 이 매개변수를 이용하여 경쟁적 Langmuir 등온흡착식을 결정하였다. 실험을 통해 얻은 데이터를 FEMLAB 적용하여 등온흡착식의 변화에 따른 용리띠의 변화와 두 성분이 컬럼을 이동하는 동안 두 성분간 분리 과정을 관찰하였다. Ibuprofen의 농도, 유속을 변화시키면서 실험결과와 전산모사결과를 비교한 결과 실험결과와 전산모사결과가 비슷한 경향성을 보였다. 이와 같이 FEMLAB 전산모사 프로그램의 실험적용 가능성을 확인하였고. 실험과 일치하는 전산모사데이터를 얻기 위해서 고정상내의 세공에서의 물질전달을 포함하는 물질수지식의 적용과 비선형 흡착평형식에 대한 좀 더 정확한 식이 요구된다.

부지응답해석을 이용한 지역별 대표 진도 산출 연구 (Typical Seismic Intensity Calculation for Each Region Using Site Response Analysis)

  • 안재광;손수원
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.5-12
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    • 2020
  • 지진원으로부터 전파되는 진동은 거리에 따른 감쇠와 지형 혹은 지질구조에 따라 지역마다 다른 증·감폭 특성을 가진다. 지진원에서 기반암까지의 전파되는 진동은 이격거리에 따른 감쇠의 영향이 크며, 이는 감쇠식을 통해 쉽게 추정할 수 있다. 하지만 지표면에 전달되는 진동 추정은 기반암 상부에 위치한 토층 고유주기의 영향을 받기에 위치별 지질정보 파악이 중요하다. 지질정보 기반 진도 추정을 위해 지반조사 자료가 필요하며, Vs 주상도가 없을 경우 표준관입시험을 통해 대상지반의 강도 및 특성 파악에 주로 사용된다. 국토지반정보 포털시스템에서는 국내 지반에서 수행된 지반조사자료를 통합하여 관리하고 있으며, 표준관입시험 정보가 약 40만공을 구축되어 있다. 본 연구에서는 지반정보를 기반으로 체감형 진도정보 산출을 위해 권역별로 증폭계수 정량화 가능성을 검토하였다. 이때 SPT-N치를 자료를 통해 전단파 주상도를 생성하고, 대상지역에 지반응답해석을 수행하였다. 권역별 증폭계수와 지진파의 주기별 진도 분포는 해석방법 및 권역설정에 따라 큰 차이를 보였다.