심층 신경망을 이용한 TBM 데이터 기반의 굴착 지반 예측 연구

김태환,곽노상,김택곤,정사범,고태영,Kim, Tae-Hwan,Kwak, No-Sang,Kim, Taek Kon,Jung, Sabum,Ko, Tae Young 한국터널지하공간학회 2021 한국터널지하공간학회논문집 Vol.23 No.1

암반 및 연약지반을 포함한 다양한 지반 조건에서 TBM (Tunnel Boring Machine) 터널링이 활용되고 있다. 굴착 성능을 높이기 위해서 지반 조건에 따라 최적으로 장비를 운영해야 하며, 이를 통해 공기단축을 통한 비용 절감 효과를 기대할 수 있다. 하지만 시추 조사를 통해 획득한 지반 정보는 시추공 사이 불확실성이 존재하므로, 실시간 최적 운전에 부족함이 있다. 본 연구에서는 지반의 불확실성 문제를 해결하고자 5초마다 기록된 TBM 데이터를 활용하여 굴착 지반 예측시스템을 구축하고자 한다. 싱가포르 현장에서 획득한 화강암의 풍화도를 고려하여 암반, 토사, 복합지반 세 가지로 지질로 재분류하였고, 실시간으로 도출되는 기계 데이터로 이를 예측하고자 한다. 현장에서 획득한 TBM 데이터에 대해 이상치 제거, 정규화, 특성 추출 등의 전처리 방법을 적용하였고, 지질을 분류하기 위해 6개의 은닉층을 가진 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN)을 활용하였다. 10겹 교차검증을 통해 분류 시스템을 평가한 결과, 평균 75.4%의 정확도를 확인하였다(총 데이터 388,639개). 본 연구를 통해 지질 불확실성을 감소시키고, 지반 조건에 따른 실시간 최적 운전에 도움이 될 것으로 판단된다. Tunnel boring machine (TBM) is widely used for tunnel excavation in hard rock and soft ground. In the perspective of TBM-based tunneling, one of the main challenges is to drive the machine optimally according to varying geological conditions, which could significantly lead to saving highly expensive costs by reducing the total operation time. Generally, drilling investigations are conducted to survey the geological ground before the TBM tunneling. However, it is difficult to provide the precise ground information over the whole tunnel path to operators because it acquires insufficient samples around the path sparsely and irregularly. To overcome this issue, in this study, we proposed a geological type classification system using the TBM operating data recorded in a 5 s sampling rate. We first categorized the various geological conditions (here, we limit to granite) as three geological types (i.e., rock, soil, and mixed type). Then, we applied the preprocessing methods including outlier rejection, normalization, and extracting input features, etc. We adopted a deep neural network (DNN), which has 6 hidden layers, to classify the geological types based on TBM operating data. We evaluated the classification system using the 10-fold cross-validation. Average classification accuracy presents the 75.4% (here, the total number of data were 388,639 samples). Our experimental results still need to improve accuracy but show that geology information classification technique based on TBM operating data could be utilized in the real environment to complement the sparse ground information.

하치조신경 전달 마취 시 알칼리화 된 리도카인의 마취 효능에 관한 임상적 연구

김태환,김경욱,김철환,Kim, Tae-Hwan,Kim, Kyung-Wook,Kim, Chul-Hwan 대한악안면성형재건외과학회 2005 Maxillofacial Plastic Reconstructive Surgery Vol.27 No.3

Inferior alveolar nerve block using lidocaine is the most frequent local anesthetic method in the dental treatment, but clinically it is not always successful. The 2% lidocaine cartridge has been used commonly in dental anesthesia. It contains vasoconstrictor and antioxidant, which presents low pH which provides chemical stability and longer shelf life. But alkalinized local anesthetics has less tissue trauma, easier dissociation of the non-ionized base which penetrates nerve sheath, rapid onset and more intensity. In this study, in inferior alveolar nerve block, alkalinized lidocaine using sodium bicarbonate (experimental group) is compared with plain lidocaine (control group) about injection pain, anesthetic onset, duration and postinjection discomfort. In inferior alveolar nerve block, alkalinized lidocaine using sodium bicarbonate showed lower injection pain. There was significant difference statistically from plain lidocaine(p=0.019). Comparing with plain lidocaine, alkalinized lidocaine produced more rapid onset (lip & pulp anesthetic onset), there was no significant difference(p>0.05). but there was boundary significance (0.05<p=0.094<0.1). Alkalinized lidocaine produced higher anesthetic success rate than plain lidocaine, there was significant difference (p=0.016). There was no significant difference in duration and postinjection discomfort between alkalinized and plain lidocaine(p>0.05). These results suggest that addition of sodium bicarbonate to 2% lidocaine(1:100,000 epinephrine) for inferior alveolar nerve block is more effective for reduction of injection pain and onset time.

방재학 교재 프로그램 개발

김태환,백민호,이태형,Kim. Tae-Hwan,Back. Min-Ho,Lee. Tae-Hyung 한국방재학회 2009 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.1

방재교육의 수요증가에 따라 전문화가 요구되는 상황에서 방재학의 정체성 확립과 체계적인 교육을 위한 방재학의 표준교재가 요구되고 있다. 방재학 교재 프로그램 개발을 통하여 산 학 관 상호 연계와 방재학의 발전을 모색하고 방재관련 교과목을 개발하여 제시하고자 한다.

페이지 랭크지수와 질의 확장을 이용한 재랭킹 방법

김태환,전호철,최중민,Kim, Tae-Hwan,Jeon, Ho-Chul,Choi, Joong-Min 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지B Vol.18 No.4

사람들은 월드 와이드 웹 상에서 사용자가 원하는 정보를 검색하는 여러 알고리즘들을 구현해 왔다. 이렇게 구현된 검색 알고리즘 중 가장 좋은 기술을 가지고 있는 곳은 페이지랭크(PageRank)방식의 구글이다. 하지만 외부에서 참조하는 링크가 많은 문서를 가지고 있는 문서 즉, 대중들이 관심을 가지는 문서를 상위에 보여주는 페이지랭크 방식으론 사용자가 원하는 문서를 찾아서 제공하지 못할 수 있다. 개인에게 가치가 있는 문서를 찾기보다 대중에게 가치가 있는 문서를 찾기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 어휘의 의미를 정확히 표현하고 있는 워드넷을 이용하여 사용자 질의 이력 정보를 분석하여 현재 질의를 확장한 개인적 가치와 페이지 랭크지수를 이용한 대중적 가치를 모두 고려한 방법을 제안한다. 실험결과 제안한 방법은 상위 30개의 검색결과 중 평균 약 60% 결과들에 대해 만족하는 것으로 나타났으며, 구글 검색 결과에 비해 평균 약 14% 향상된 만족도를 나타내었다. Many search algorithms have been implemented by many researchers on the world wide web. One of the best algorithms is Google using PageRank technology. PageRank approach computes the number of inlink of each documents then ranks documents in the order of inlink members. But it is difficult to find the results that user needs, because this method find documents not valueable for a person but valueable for the public. To solve this problem, We use the WordNet for analysis of the user's query history. This paper proposes a personalized search engine using the user's query history and PageRank Check. We compared the performance of the proposed approaches with google search results in the top 30. As a result, the average of the r-precision for the proposed approaches is about 60% and it is better as about 14%.

외국의 도시방재센터 설치 사례

김태환,Kim, Tae-Hwan 한국화재보험협회 2002 防災와 保險 Vol.94 No.-

Mouse model system based on apoptosis induction to crypt cells after exposure to ionizing radiation

김태환,Kim, Tae-Hwan The Korean Society of Veterinary Science 2001 大韓獸醫學會誌 Vol.41 No.4

방사선 피폭선량의 예측을 위한 방사선 민감 지표 모델 개발의 일환으로 apoptotic fragment assay법이 방사선에 피폭된 후 체내 피폭선량을 예측할 수 있는 지표로의 이용 가능성을 평가하기 위하여 코발트-60 감마선과 의료용 싸이크로트론 50MeV($p{\rightarrow}Be^+$) fast neutron 을 0.25Gy에서 1Gy의 선량을 마우스에 각각 전신 조사한 후 소장 음와세포내 apoptotic crypt cell의 수적 변화를 관찰하였다. 저선량 조사군에서 apoptotic crypt cell의 출현 빈도가 1Gy까지 급격하게 증가한 것으로 보아 방사선이 stem cell 지역에 있는 crypt cell의 형태학적 변화를 유발하는 것으로 나타났다. 이상의 결과는 아포토시스가 손상된 세포를 제거하므로 손상된 방사선 민감 표적 장기의 항상성 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 판단되었다. Apoptotic fragments의 발생빈도에 대한 선량-반응 곡선에 있어서 음와세포는 중성자조사군이 $y=0.18+(9.728{\pm}0.887)D+(-4.727{\pm}1.033)D^2$ ($r^2=0.984$)으로, 반면에 감마선조사군은 $y=0.18+(5.125{\pm}0.601)D+(-2.652{\pm}0.7000)D^2$ ($r^2=0.970$)의 식을 얻었다. 이와 같이 중성자조사군과 감마선조사군은 공히 linear quadratic model 로 관찰되었다. apoptotic fragments 의 발생빈도와 조사 선량간에 유의한 효과가 있는 것으로 확인되었다. 이상의 결과에서 조사선량의 증가에 비례하여 방사선 민감 세포의apoptotic fragments 가 수적으로 증가하였으며, 고준위 방사선과 저준위 방사선은 선량 반응 관계식과 시간 경과에 따른 영향이 매우 유사하였으며, 마우스 음와세포의 apoptosis 유도에 대한 중성자선의 방사선 생물학적 효과비(RBE)는 2.072이였다. 그리고 모든 방사선조사군에서 방사선피폭 후 4시간과 6시간에 apoptosis 유도가 가장 많았으며, 음와세포의 형태학적 소견은 정상 대조군에서 관찰되지 않는 전형적인 apoptotic fragments 가 나타났다. 따라서 음와 세포에서의 아포토시스 유도는 방사선 피폭으로 발생된 세포 손상의 생물학적 영향 평가검색, 방사선 방호제의 민감도 검사, 방사성 동위원소의 체내 오염에 대한 체내 피폭선량 예측의 지표 및 방사선 민감 표적장기의 손상정도 파악에 이용 가능할 것임. Apoptotic fragment assay 법은 0.25Gy에서 1Gy 까지의 선량에서 간편하고 빠르며 재현성이 있는 지표로서 방사선 민감 표적 장기의 선량 반응 평가와 방사선 피폭후 조기 피폭선량 예측을 위한 방사선 생물학적 선량측정법의 좋은 지표로 사용할 수 있을 것으로 사료됨. To evaluate if the apoptotic fragment assay could be used to estimate the dose prediction after radiation exposure, we examined apoptotic mouse crypt cells per 1,000 cells after whole body $^{60}Co$ $\gamma$-rays and 50MeV ($p{\rightarrow}Be^+$) cyclotron fast neutron irradiation in the range of 0.25 to 1 Gy, respectively. The incidence of apoptotic cell death rose steeply at very low doses up to 1 Gy, and radiation at all doses tigger rapid changes in crypt cells in stem cell region. These data suggest that apoptosis may play an important role in homeostasis of damaged radiosensitive target organ by removing damaged cells. The curve of dose-effect relationship for the data of apoptotic fragments was obtained by the linear-quadratic model $y=0.18+(9.728{\pm}0.887)D+(-4.727{\pm}1.033)D^2$ ($r^2=0.984$) after $\gamma$-rays irradiation, while $y=0.18+(5.125{\pm}0.601)D+(-2.652{\pm}0.7000)D^2$ ($r^2=0.970$) after neutrons in mice. The dose-response curves were linear-quadratic, and a significant dose-response relationship was found between the frequency of apoptotic cell and dose. These data show a trend towards increase of the numbers of apoptotic crypt cells with increasing dose. Both the time course and the radiation dose-response curve for high and low linear energy transfer (LET) radiation modalities were similar. The relative biological effectiveness (RBE) value for crypt cells was 2.072. In addition, there were significant peaks on apoptosis induction at 4 and 6h after irradiation, and the morpholoigcal findings of the irradiated groups were typical apoptotic fragments in crypt cells that were hardly observed in the control group. Thus, apoptosis in crypt cells could be a useful in vivo model for studying radio-protective drug sensitivity or screening test, microdosimetric indicator and radiation-induced target organ injury. Since the apoptotic fragment assay is simple, rapid and reproducible in the range of 0.25 to 1 Gy, it will also be a good tool for evaluating the dose response of radiation-induced organ damage in vivo and provide a potentially valuable biodosimetry for the early dose prediction after accidental exposure.

EVRC 음성부호화기의 잡음억제단을 이용한 수중 천이신호 검출

김태환,배건성,Kim, Tae-Hwan,Bae, Keun-Sung 한국음향학회 2007 韓國音響學會誌 Vol.26 No.6

본 연구에서 관심을 갖는 수중환경에서의 천이소음도 가청주파수 대역임에 착안하여 이동통신 시스템의 표준 음성부호화기인 EVRC의 전처리단을 이용하여 배경잡음 구간을 판별하고 이를 바탕으로 수중 천이신호를 탐지하는 알고리즘을 제안하였다. EVRC 전처리 모듈에 프레임 단위의 입력신호가 들어가면 모듈로부터 잡음 구간을 결정하는 플래그, 각 채널의 에너지, 잡음이 제거된 신호, 입력신호의 에너지, 배경잡음의 에너지, 잡음이 제거된 신호의 에너지에 해당하는 파라미터 값을 얻게 된다. 잡음이 제거된 신호의 에너지를 배경잡음의 에너지로 정규화하고 이를 문턱값과 비교함으로써 천이신호를 검출할 수 있다. 또한 문턱 값은 잡음 구간에서 구한 이전 값을 이용해서 갱신된다. 실험결과를 통해 제안한 알고리즘이 백색 또는 유색잡음 하에서도 4% 미만의 오차를 보여주는 것을 검증한다. In this paper, we propose a simple algorithm for detecting underwater transient signals on the fact that the frequency range of underwater transient signals is similar to audio frequency. For this, we use a preprocessing module of EVRC speech codec that is the standard speech codec of the mobile communications. If a signal is entered into EVRC noise suppression module, we can get some parameters such as the update flag, the energy of each channel, the noise suppressed signal, the energy of input signal, the energy of background noise, and the energy of enhanced signal. Therefore the energy of the enhanced signal that is normalized with the energy of the background noise is compared with the pre-defined detection threshold, and then we can detect the transient signal. And the detection threshold is updated using the previous value in the noisy period. The experimental result shows that the proposed algorithm has $0{\sim}4% error rate in the AWGN or the colored noise environment.

사이버스토킹의 실태 및 고찰에 관한 연구

김태환,정일석,Kim. Tae-Hwan,Jung. Il-Seok 한국방재학회 2004 한국방재학회논문집 Vol.4 No.3

현대사회는 산업사회에서 정보사회로 이전되는 과정에서 급격한 변화를 수반하고 있다. 사이버스토킹은 우리 사회에서 문제시 된 것이 그리 오래되지 않았다. 예전에는 주로 유명인이나 연예인 등을 대상으로 하였지만, 최근에는 일반인들을 대상으로 피해 범위가 확대되고 있다. 이에 본 연구는 날로 심각성이 더해가는 사이버스토킹의 실태를 살피고 법적인 대응방안, 사회적 대응방안을 제시하였다. In current society, there has been rapid change in process towards the information society from the industrial society. Cyberstalking can be regarded as a kind of new comer in the issue of contemporary crimes. The Cyberstalking has been focused on famous people and entertainers in th past, whereas more seriously, the range of victims has expanded to the public in recent. Form this aspect, the goal of this study is establish the cyberstalking by considering causes, characteristics and suggest legal, social methods.

조건부 분기를 가진 데이터-흐름 그래프 스케쥴링 알고리즘

김태환,Kim, Tae-Hwan 한국정보과학회 2001 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.28 No.2

이 논문에서는 중첩된 조건부 분기를 가진 데이터-흐름 그래프에 대한 효과적인 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 이러한 그래프의 스케쥴링은 조건부 자원 공유 문제를 추가적으로 고려해야 하기 때문에 상당히 복잡하게 된다. 이 논문은 이를 적절히 해결하기 위한 방법을 제시하고 있는데 그 핵심은 조건부 분기가 있는 데이터-흐름 그래프를 조건부 분기가 없는 동일한 기능의 그래프로 변형시키는데 있다. 이렇게 함으로서, 변형된 그래프에 설계자의 관심에 맞는 기존의 스케쥴링 알고리즘을 선택 적용하여 스케쥴을 얻을 수 있고, 이것에서부터 원래 그래프의 스케쥴을 생성 할 수 있다. 실험 결과로부터 우리는 이러한 접근 방식이 매우 효과적임을 입증한다.

The Effect of the Green IT to the IT Users' Perception and Re-use Intention

김태환,Kim, Tae-Hwan 한국통상정보학회 2012 통상정보연구 Vol.14 No.4

비즈니스 환경을 위한 친환경 정보기술의 개발은 새롭고 보다 효율적인 경영방법을 찾는 데 있어 좋은 기회를 제공할 것으로 보인다. 본 연구는 정보기술 이용자들에게 친환경 정보기술의 요인들과 친환경 정보기술에 대한 인지도에 대한 설문조사를 통하여 친환경 정보기술의 보다 심도 있는 이해에 기여하고자 하였다. 문헌조사를 통하여 친환경 정보기술과 사용자들의 친환경 정보기술에 대한 인지도와의 관계를 조사하기 위해 친환경 정보기술에 대한 개념적 모형이 개발되었으며 그 모형의 적합도와 변수들과의 관계가 규명되었다. The development of green IT for business will open up exciting opportunities for finding new and efficient way of doing businesses. This study is to contribute to a better understanding of green IT by carrying out the survey among IT users on the factors of green IT and IT users' perception to the GIT. Based on the literature study, a conceptual framework of green IT will be developed to investigate the relationship between green IT and the user's intention to use GIT.