동질성 은닉 마코프 모형을 적용한 가뭄특성의 확률론적 평가

유지영,권현한,김태웅,이승오,Yoo, Ji-Young,Kwon, Hyun-Han,Kim, Tae-Woong,Lee, Seung-Oh 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.1

현재 국내외적으로 다양한 가뭄지수들이 개발과 더불어 가뭄평가를 위한 다양한 기준이 개발되고 있다. 가뭄지수를 이용하여 가뭄의 시작, 강도 및 종료 시점을 정의할 경우, 일반적으로 특정 기준값(threshold)에 근거한 해석이 이루어지고 있으나, 이는 실제 가뭄을 평가하는데 불확실성을 가중시키는 원인으로 작용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 가뭄지수 기반의 가뭄판단 시 적용되어져 왔던 특정한 기준값에 근거한 해석이 아닌, 기상학적 가뭄발생의 주된 원인 중 하나인 월강수량 자료에 내재되어 있는 특징을 최대한 활용하고자 은닉 마코프 모형(Hidden Markov Model, HMM) 기반의 확률론적 가뭄해석기법을 제안하였다. 그 결과, 본 연구에서 제시한 HMM 기반의 확률론적 가뭄해석기법은 기존의 다양한 가뭄지수를 적용한 가뭄해석과 비교하여 기상학적 측면에서의 가뭄판단의 명확한 기준 제시 및 가뭄발생의 원인을 규명하는 데 있어 체계적으로 불확실성을 감안한 해석이 가능하였다. Several studies regarding drought indices and criteria have been widely studied in the literature. If one defines the onset, severity, and end of droughts, in general, a certain threshold needs to be set to assess the drought events. However, the uncertainty associated with the threshold is a critical problem in drought analysis. To take full advantage of the inherent features in the rainfall series, a Hidden Markov Model (HMM) based probabilistic drought analysis was proposed rather than using the existing threshold based analysis. As a result, the proposed HMM based probabilistic drought analysis scheme shows better performance in terms of defining drought state and understanding underlying characteristics of the drought. In addition, the HMM based approach is capable of quantifying the uncertainties associated with the classifying meteorological drought condition in a systematic way.

Neuregulin 1/ErbB4 signaling attenuates neuronal cell damage under oxygen-glucose deprivation in primary hippocampal neurons

유지영,김한별,Seung-Yeon Yoo,유홍일,Dae-Yong Song,Tai-Kyoung Baik,이준호,우란숙 대한해부학회 2019 Anatomy & Cell Biology Vol.52 No.4

The hippocampus is one of the most important brain areas of cognition. This region is particularly sensitive to hypoxia and ischemia. Neuregulin-1 (NRG1) has been shown to be able to protect against focal cerebral ischemia. The aim of the present study was to investigate the neuroprotective effect of NRG1 in primary hippocampal neurons and its underlying mechanism. Our data showed oxygen-glucose deprivation (OGD)-induced cytotoxicity and overexpression of ErbB4 in primary hippocampal neurons. Moreover, pretreatment with NRG1 could inhibit OGD-induced overexpression of ErbB4. In addition, NRG1 significantly attenuated neuronal death induced by OGD. The neuroprotective effect of NRG1 was blocked in ischemic neurons after pretreatment with AG1478, an inhibitor of ErbB4, but not after pretreatment with AG879, an inhibitor of ErbB2. These results indicate an important role of ErbB4 in NRG1-mediated neuroprotection, suggesting that endogenous ErbB4 might serve as a valuable therapeutic target for treating global cerebral ischemia.

질량모멘트 개념을 이용한 시공간적 가뭄해석기법의 적용성 분석

유지영,소병진,김태웅,권현한,Yoo, Ji Young,So, Byung Jin,Kim, Tae Woong,Kwon, Hyun Han 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.10

본 연구에서는 새로운 시공간적 가뭄해석 방법을 제안하기 위해, 강우관측지점별 가뭄사상을 추출하여 가뭄사상의 시작 시점이 동일한 강우관측지점을 선정하여 CASE를 구분하였다. 그 결과 SPI3에서는 36개, SPI6에서는 38개, SPI9에서는 40개, SPI12에서는 39개의 CASE가 분석대상으로 선정되었으며, 이를 이용한 연구방법의 적용성을 검토하기 위해, 과거 우리나라의 대표적 가뭄사상으로 알려진 장기가뭄과 단기가뭄에 대한 시공간적 가뭄발생특성을 재현하여 비교분석한 결과, 실제 과거가뭄사상에 잘 부합하는 것으로 확인되었다. 또한, 가뭄의 이동경로 및 전이특성을 분석하기 위한 방안으로 질량모멘트 개념을 이용하여 가뭄의 중심 및 영향권을 결정하는 새로운 가뭄해석 기법을 제안하였다. 그 결과 시간의 흐름에 따라 가뭄이 발생한 지역의 순서를 확인할 수 있었으며, 시공간적 가뭄패턴분석을 수행하기 위해서는 크게 두 가지로 구분되는 가뭄의 중심 및 영향권의 변화양상을 선행적으로 고려해야 함을 확인할 수 있었다. In this study, to analyze travelling route and transition characteristics which is a spatial time interpretation method now actively progressed in domestic as well as abroad, it was intended to develop new drought interpretation technique which can decide the centroid and orbit of drought through assuming ellipse using Mass Moment concept. First of all, after estimating Standard Precipitation Index (SPI) per different precipitation observatory station to extract drought events, by selecting precipitation sites where drought starting and end point are same, these were categorized as CASE. As a results, with various CASE selections falling in specific duration for monthly drought analysis, it is possible to find out drought area that additionally occurred, and drought reliving process could be confirmed more definitely. Therefore, if the research methods adopted in this study for drought monitoring are utilized, not only accurate spatio-temporal drought analysis is possible, also pattern of drought centroid movement can be analyzed by establishing statistically significant spatial characteristics data after separating all the drought events that occurred sporadically in Korea Peninsula.

가뭄해갈 가능성을 고려한 가뭄사상의 결정 및 확률 가뭄심도 산정

유지영,유지수,권현한,김태웅,Yoo, Ji Young,Yu, Ji Soo,Kwon, Hyun-Han,Kim, Tae-Woong 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.4

본 연구에서는 가뭄사상과 확률 가뭄심도를 결정하는 새로운 방법을 제안하였다. 강우자료로부터 가뭄사상을 추출하기 위해 연속이론과 누적 강우부족량을 동시에 고려하였다. 절단수준 이상의 강우사상이 발생할 경우, 그 때까지의 누적 강우부족량을 해갈할 수 있을 만큼의 강우량이 발생하였는가를 확인하여 가뭄사상의 종료여부를 최종 결정하였다. 이와 같이 추출된 가뭄사상의 지속기간과 심도의 상호 의존성 구조를 파악하여 결합분포함수를 추정하기 위해 코플라 함수를 적용하였다. 또한 이변량 코플라 함수의 조건부 함수를 이용하여 가뭄의 특정 지속기간에 대한 가뭄심도의 재현특성을 분석하였으며, 신뢰구간을 추정하여 이변량 빈도해석의 불확실성을 정량화하였다. 서울지점의 1909~2015년 강수자료에 적용한 결과 과거 극한가뭄으로 판단되었던 가뭄사상은 대부분 최소 10년에서 최대 50년 정도의 재현기간을 갖는 반면 2013년 발생하여 현재까지 지속되고 있는 2015년 가뭄은 현저히 높은 재현기간을 가지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 향후 가뭄대책을 마련하는 데 있어 빈도개념을 바탕으로 하는 신뢰성 있는 기준으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. The objective of this study is to propose a new method to determine the drought event and the design drought severity. In order to define a drought event from precipitation data, theory of run was applied with the cumulative rainfall deficit. When we have a large amount of rainfall over the threshold level, in this study, we compare with the previous cumulative rainfall deficit to determine whether the drought is relieved or not. The recurrence characteristics of the drought severity on the specific duration was analyzed by the conditional bivariate copula function and confidence intervals were estimated to quantify uncertainties. The methodology was applied to Seoul station with the historical dataset (1909~2015). It was observed that the past droughts considered as extreme hydrological events had from 10 to 50 years of return period. On the other hand, the current on-going drought event started from 2013 showed the significantly higher return period. It is expected that the result of this study may be utilized as the reliable criteria based on the concept of return period for the drought contingency plan.

유역의 강우-유출 특성을 고려한 NRCS-CN 방법의 선행토양함수조건의 재설정: 선행5일강우량을 기준으로

유지영,문건우,안재현,김태웅,Yoo, Ji-Young,Moon, Geon-Woo,Ahn, Jae-Hyun,Kim, Tae-Woong 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3

유효강우량을 산정하는 NRCS-CN 방법의 선행토양함수조건을 결정하기 위하여 일반적으로 선행5일강수량이 사용된다. 본 연구에서는 유역의 유출특성을 고려하여 선행5일강수량의 기준값을 재설정하기 위해서 선행5일강수량의 기준값을 변화시키면서 실제 관측 직접유출고와의 오차에 대한 비교 분석을 실시하였다. 그 결과, 전체 18개 대상유역에서 본 연구에서 재설정한 기준값을 적용하여 산정한 직접유출량의 평균오차(RMSE = 27.3 mm)는 일반적으로 적용되는 기준값을 적용하여 산정한 직접유출량의 평균오차(RMSE = 35.2 mm)보다 감소하는 것으로 확인되었다. 또한, 향상 지수를 바탕으로 유역별 선행5일강수량의 기준에 대한 효율성을 평가한 결과, 본 연구에서 재설정한 선행5일강수량의 기준값을 활용하여 직접유출량을 추정하였을 경우, 평균적으로 약 30% 정도의 정확도가 향상되는 것으로 확인되었다. 이와 더불어 본 연구에서는 미계측 유역에 대한 선행5일강수량의 기준값을 재설정하기 위하여 지형지표를 활용한 선형회귀모형을 제안하였다. 회귀모형을 이용하여 재조정된 선행5일강수량의 기준값을 적용할 경우, RMSE가 감소(최소 0.4 mm에서 최대 15.1 mm)함과 동시에 Nash and Sutcliffe의 효율성 계수는 최대 0.33까지 증가하였다. The mount of antecedent 5-day rainfall (P5) is usually used to determine the antecedent soil moisture condition for estimating effective rainfall using the NRCS-CN method. In order to re-establish the threshold of P5 considering basin characteristics, this study investigated the sensitivity of the threshold of P5 to effective rainfall by comparing the corresponding observed direct runoff. The overall results indicate that the direct runoff estimated using the re-establihed threshold of P5 has smaller mean error (RMSE of 27.3 mm) than those using the conventional threshold (RMSE of 35.2 mm). In addition, after evaluating the effectiveness of threshold of P5 using the improvement index, the threshold re-established in this study improved the ability to estimate the direct runoff by 30% on average. This study also suggested to employ regression models using topographic indices to re-establish the threshold for ungauged basins. When using the re-established threshold from the regression model, the RMSE decreased ranging from 0.4 mm to 15.1 mm and the efficiency index of Nash and Sutcliffe increased up to 0.33.

베이지안 네트워크 모형을 이용한 낙동강 유역의 가뭄과 수질관리의 인과관계에 대한 확률론적 평가

유지영,유재희,이주헌,김태웅,Yoo, Jiyoung,Ryu, Jae-Hee,Lee, Joo-Heon,Kim, Tae-Woong 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.10

This study investigated the change of the achievement rate of the target water quality conditioned on the occurrence of severe drought, to assess the effects of meteorological drought on the water quality management in the Nakdong River basin. Using three drought indices with difference time scales such as 30-, 60-, 90-day, i.e., SPI30, SPI60, SPI90, and three water quality indicators such as biochemical oxygen demand (BOD), total organic carbon (TOC), and total phosphorus (T-P), we first analyzed the relationship between severe drought occurrence water quality change in mid-sized watersheds, and identified the watersheds in which water quality was highly affected by severe drought. The Bayesian network models were constructed for the watersheds to probabilistically assess the relationship between severe drought and water quality management. Among 22 mid-sized watersheds in the Nakdong River basin, four watersheds, such as #2005, #2018, #2021, and #2022, had high environmental vulnerability to severe drought. In addition, severe drought affected spring and fall water quality in the watershed #2021, summer water quality in the #2005, and winter water quality in the #2022. The causal relationship between drought and water quality management is usufaul in proactive drought management.

증발량을 고려한 단순 물수지 방정식 개선을 통한 소양강댐 유입량의 재평가

유지영,이동진,유도근,김태웅,Yoo, Jiyoung,Lee, Dong Jin,Yoo, Do-Guen,Kim, Tae-Woong 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.6

It is very important to ensure the reliability of dam inflow data, which is critical in planning and managing the supply and demand of water resources in a basin. However, the simple water balance model sometimes results in negative inflows and does not consider the actual inflow characteristics. In this study, to address these issues, the existing water balance formula was modified by considering evaporation which is available for calculation among other outflows. The modified water balance formula was applied to the Soyang Dam. The results showed that the rate of negative inflows decreased in the re-evaluated dam inflow data and it was possible to secure consistency for the total inflow volume. In addition, investigating the water availability in the Soyang Dam watershed based on the water balance concept considering evaporation, it was found that direct water use in the human aspect was about 60%, and the indirect water use in the natural aspect was about 40%. In drought years, it was also confirmed that the proportion of indirect use of water resources increased.

일 단위 SPI와 ROC 분석을 이용한 단기가뭄의 평가

유지영,송호용,김태웅,안재현,Yoo, Ji Young,Song, Hoyong,Kim, Tae-Woong,Ahn, Jae-Hyun 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.5

SPI(Standardized Precipitation Index)는 계산절차가 간단하기 때문에 기상학적 가뭄을 평가하는데 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 월 단위 기반으로 산정되기 때문에 1달 이내의 짧은 지속기간을 가지는 가뭄사상을 포착하지 못하는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 월 단위로 계산되는 SPI의 단점을 극복하기 위한 방안으로 일 단위 SPI(DSPI)를 제안하였다. 또한, DSPI의 가뭄재현능력을 객관적으로 평가하기 위해 과거의 가뭄발생기록을 이용하여 ROC 분석을 수행하였다. 이를 바탕으로 우리나라의 단기가뭄을 재현하는데 적절한 지속기간을 제시하였으며, 가뭄의 발생유무를 결정하는 데 활용하는 3가지 등급(보통, 심한, 극한 가뭄)별 DSPI의 가뭄예보능력을 검토하였다. 그 결과 3가지 등급에 대한 재현능력이 우수한 가뭄 지속기간을 결정하였다. 또한, 과거 2000년 이후에 발생한 우리나라 대부분의 가뭄은 90일(3개월) 이내의 누적 강수량이 평년의 수준에 비하여 부족하기 때문에 발생한 기상학적 측면의 단기가뭄인 것으로 나타났다. The Standardized Precipitation Index (SPI) is widely applied to evaluate for meteorological droughts. However, the SPI is limited to capture a drought event with a short duration, expecially shorter than one month. In this study, we proposed a daily SPI (DSPI) as a way to overcome the limitation of the monthly SPI for drought monitoring. In order to objectively assess the ability of the drought reproduction of the DSPI, we performed a receiver operating characteristic (ROC) analysis using the quantified drought records from official reports, newspapers, etc. The results of ROC analysis showed that the DSPI has an ability to reproduce short-term drought compared with other indices. It also showed that the main cause of historical droughts was the shortage of rainfall accumulated during the time period less than 90 days compared with the rainfall of normal years.

베이지안 네트워크를 이용한 기상학적 가뭄지수의 민감도 평가

유지영,김진영,권현한,김태웅,Yoo, Ji-Young,Kim, Jin-Young,Kwon, Hyun-Han,Kim, Tae-Woong 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.6

본 연구의 목적은 베이지안 네트워크 기법을 이용하여 기상학적 가뭄지수의 민감도를 확률론적으로 평가하는 것이다. 즉, 기상학적 가뭄에 관련되는 다양한 지수 간의 상호연관성을 분석하여 가뭄지수 사이의 선후관계를 파악하였다. 이에 본 연구에서는 정상강우비율(PN)과 30일, 60일, 90일 지속기간 표준강수지수(SPI30, SPI60, SPI90)의 자료를 기반으로 베이지안 네트워크 모형을 개발하여 기상학적 가뭄특성을 평가하였으며, 다양한 시간단위(지속기간)에 따른 가뭄지수 간의 사후확률에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 결과적으로는 다양한 지수 간의 의존관계를 파악하였으며, 이를 활용하여 효율적인 가뭄감시를 수행할 수 있는 표준강수지수의 활용방안을 제시하였다. The main purpose of this study is to assess the sensitivity of meteorological drought indices in probabilistic perspective using Bayesian Network model. In other words, this study analyzed interrelationships between various drought indices and investigated the order of the incident. In this study, a Bayesian Network model was developed to evaluate meteorological drought characteristics by employing the percent of normal precipitation (PN) and Standardized Precipitation Index (SPI) with various time scales such as 30, 60, and 90 days. The sensitivity analysis was also performed for posterior probability of drought indices with various time scales. As a result, this study found out interdependent relationships among various drought indices and proposed the effective application method of SPI to drought monitoring.

자동차 샤시부품 적용을 위한 CMT TWIN 용접기술에 대한 연구

유지영(Jiyoung Yu),김정석(Jeong-Seok Kim),이창용(Chang-Yong Lee),권태우(Taewoo Kwon),정유동(Yoo-Dong Chung),유지홍(Ji Hong Yoo) 대한용접·접합학회 2018 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2018 No.4