코플라함수를 이용한 극단치 강풍과 강수 분석

권태용,윤상후,Kwon, Taeyong,Yoon, Sanghoo 한국데이터정보과학회 2017 한국데이터정보과학회지 Vol.28 No.4

한반도는 매년 태풍의 위험에 노출되어 있다. 태풍은 강풍과 강우가 동반되는 열대성 저기압으로 사회 경제적으로 막대한 피해를 유발한다. 현재의 자연재해 경고 시스템은 풍속과 강우를 구분하여 위험을 감지토록 설계되어 강풍과 폭우를 동반한 태풍의 위험을 경고하는데 한계점이 존재한다. 코플라모형은 확률변수들 사이의 복잡한 의존성 구조를 파악하기 위해 단변량분포의 집합을 다변량분포로 연결하는 모형으로 강우, 홍수, 가뭄 등의 분야에서 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 한반도에서 태풍에 가장 많이 노출된 도시인 부산과 제주도의 기상 관측소 (ASOS)에서 수집된 1904년 4월 9일부터 2015년 12월 31일까지 일강수량 (precipitation), 일최대풍속 (maximum wind speed) 자료를 이용하였다. 각 변수의 주변부확률을 추정하기 위해 두꺼운 꼬리 분포인 로그정규분포, 감마분포, 와이블분포를 고려하였다. 주변부 확률분포의 적합성검정은 Kolmogorov-Smirnov와 Cramervon-Mises, Anderson-Darling 검정통계량을 이용하였다. 코플라모형을 위해 순위를 기반으로 한 유사자료 (pseudo observation)를 생성하여 두 변수 간 의존성을 추정하였다. 강풍과 폭우의 의존성을 설명하기 위한 코플라모형으로 타원형, 나선형, 극단치 코플라모형이 고려되었다. 코플라모형의 적합성은 Cramer-von-Mises로 검정하였고, 교차검증을 통해 최적모형을 선택하였다. 연구결과 일강우량과 풍속의 주변부 확률분포로 대부분 로그정규분포가 적합하였다. 부산의 일평균풍속에 따른 일강우량은 t 코플라, 일최대풍속에 따른 일강우량은 Clayton 코플라가 최적모형으로 선정되었다. 제주도의 일최대풍속에 따른 일강우량은 정규코플라, 일강우량에 따른 일평균풍속은 Frank 코플라, 일강우량에 따른 일최대풍속은 Husler-Reiss 코플라가 최적모형으로 선택되었다. The Korean peninsula is exposed to typhoons every year. Typhoons cause huge socioeconomic damage because tropical cyclones tend to occur with strong winds and heavy precipitation. In order to understand the complex dependence structure between strong winds and heavy precipitation, the copula links a set of univariate distributions to a multivariate distribution and has been actively studied in the field of hydrology. In this study, we carried out analysis using data of wind speed and precipitation collected from the weather stations in Busan and Jeju. Log-Normal, Gamma, and Weibull distributions were considered to explain marginal distributions of the copula. Kolmogorov-Smirnov, Cramer-von-Mises, and Anderson-Darling test statistics were employed for testing the goodness-of-fit of marginal distribution. Observed pseudo data were calculated through inverse transformation method for establishing the copula. Elliptical, archimedean, and extreme copula were considered to explain the dependence structure between strong winds and heavy precipitation. In selecting the best copula, we employed the Cramer-von-Mises test and cross-validation. In Busan, precipitation according to average wind speed followed t copula and precipitation just as maximum wind speed adopted Clayton copula. In Jeju, precipitation according to maximum wind speed complied Normal copula and average wind speed as stated in precipitation followed Frank copula and maximum wind speed according to precipitation observed Husler-Reiss copula.

대응비교를 통한 가우시안 프로세스 회귀모형의 공분산 모수 선택법

권태용(Taeyong Kwon),윤상후(Sanghoo Yoon) 한국자료분석학회 2022 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.24 No.6

컴퓨터 기술의 발전으로 복잡한 연산의 실험들이 전산 시뮬레이터(simulator)로 수행되고 있다. 시뮬레이터는 계산 비용이 많이 드는 문제가 있어 이를 메타모델(metamodel)을 이용하여 시뮬레이터의 초모수를 최적화 한다. 가우시안 회귀모형(GPRM: Gaussian process regression model)은 메타모델로 많은 연구에 사용되고 있다. GPRM은 회귀계수 와 공분산 모수 로 구성되어 있다. 예측성능이 우수한 GPRM을 위해 선택에 대한 연구는 많이 수행되었으나 선택에 대한 연구는 아직 미흡하다. Welch(1992)는 전진선택법을 이용한 선택 방법을 제안하였다. 본 연구는모든 가능한 대응조합을 이용한 선택 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 BIC(Bayes information criterion)와 본페로니 교정(Bonferroni correction)을 이용하여 를 선택한다. 제안 방법은 Welch 알고리즘과 달리 여러 개의 공통된 군이 나타날 수 있으며, 모든 차원의 자료 대신 2 차원의 자료만 고려므로 계산시간이 단축된다. 제안 방법의 성능은 3개의 테스트 함수의 평균제곱근 오차(root mean square error)를 계산하여 비교하였다. With the development of computer technology, experiments of computer are being performed with a simulator, and the tuning parameters are optimized with metamodel. As a metamodel, the Gaussian process regression model (GPRM) has been used in many studies. GPRM consists of regression coefficient 's and covariance parameter 's. In order to make a better GPRM, many studies have been dealt with the selection of , but only Welch's algorithm (1992) for has been proposed. We propose a selection method using all possible pairwise combinations. The combinations of are classified using the Bayes information criterion(BIC) and Bonferroni correction. Welch's algorithm estimates only a few important ’s individually and estimates the remaining as a single common . In the proposed algorithm, several common ’s may appear depending on the characteristics of , and the calculation time is cheaper because only two-dimensional data are considered. The prediction performance was compared to the Welch's algorithm in the sense of root mean square error (RMSE) through three test functions.

조직의 비즈니스 가치 기반소프트웨어 식스 시그마 도구 선정 프로세스

권태용(Taeyong Kwon),백종문(Jongmoon Baik),류호연(Hoyeon Ryu) 한국정보과학회 2009 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.15 No.6

소프트웨어 프로세스 개선의 효율을 높이기 위해 하나의 개선 모델을 사용하기 보다 둘 이상의 서로 보완 가능한 개선 모델의 통합 모델이 사용될 수 있으며, 그중에 하나가 CMMI(Capability Maturity Model Integration)와 소프트웨어 식스 시그마의 통합 모델이다. 하지만 소프트웨어 식스 시그마 도구는 그 수가 많고 통계적 지식을 요구하므로 소규모 조직에서 모든 소프트웨어 식스 시그마 도구를 적용하는 것은 어려운 실정이다. 본 논문에서는 조직의 비즈니스 가치를 달성에 도움을 주는 소프트웨어 식스 시그마 도구를 선정하는 프로세스를 제시함으로 소규모 조직에서도 적은 비용과 빠른 성과로 인해 점증적인 소프트웨어 식스 시그마 도구의 도입을 통한 효율적인 CMMI의 구현이 가능케 된다. In order to improve the effectiveness of software process improvement, more than two models can be use to compensate the weakness of each other. One of integrated models is the one in which CMMI and software six sigma. However, it is very difficult for a small software development organization to select and apply an appropriate set of six sigma tools since there are a lot of six sigma tools and statistical knowledge is required. In this paper, we suggest a six sigma tool selection process to help small organizations select six sigma tools effectively based on organization business value. Thereby, small organizations can efficiently implement CMMI by adopting an appropriate set of six sigma toolkits.

한반도 강우와 풍속의 코플라함수 비교분석

권태용(Taeyong Kwon),윤상후(Sanghoo Yoon) 한국데이터정보과학회 2018 한국데이터정보과학회지 Vol.29 No.3

기상악화에 의한 자연재해는 두 가지 이상의 악기상이 함께 발생할 때 피해가 커진다. 본 논문에서는 강우와 풍속 간 상관성이 있는 지역을 파악하여 두 변수의 상관관계를 코플라함수로 추정하였다. 연구자료는 한반도 61개 종관기상관측소에서 1973년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 수집된 일 강수량과 일최대풍속을 이용하였다. 주변부 확률분포로 문턱치를 초과하는 자료의 극단치분포인 일반화파레토분포를 활용하였다. 강우와 풍속에 적절한 주변부 확률을 추정한 후 두 변수 사이의 상관관계는 순위를 기반으로 한 의사자료 (pseudo data) 기반의 코플라함수로 추정하였다. 본 연구에서 고려된 코플라함수는 타원형코플라족, 나선형코플라족, 극단치코플라족으로 총 7가지 코플라함수가 고려되었다. 연구결과 강우와 풍속의 상관성이 있는 지역은 강릉, 포항, 제주, 부여, 영덕이다. 의사 최대우도법으로 모수를 추정하여 적합도 검정을 시행한 결과 최적의 코플라함수로 Joe코플라 (강릉), Frank코플라 (포항), Husler-Reiss코플라 (제주, 영덕), 그리고 Galambos코플라 (부여)가 선정되었다. Natural disasters cause enormous damage socially and economically. In order to understand the complex dependence structure between precipitation and wind speed, we estimated the bivariate copula function by analyzing the correlation between precipitation and wind speed. The copula function estimates the joint probability distribution which is difficult to calculate mathematically. In this study, we carried out analysis using data of daily precipitation and wind speed collected from 61 weather stations from 1973 to 2016. Generalized Pareto, Log-Normal, Gamma, Weibull, Cauchy, Exponential distribution were considered to explain marginal distributions of the copula function. The dependency between the marginal distributions was calculated by Kendall’s Tau and Spearman’s rho. Elliptical, Archimedean, and extreme copula family were used to estimate the bivariate copula function between precipitation and wind speed. We conducted that there was dependence between precipitation and wind speed in Gangneung, Pohang, Jeju, Buyeo, and Yeongdeok. The parameters of copula functions were estimated with maximum pseudo likelihood and goodness of fit test was performed. Joe copula (Gangneung), Frank copula (Pohang), Husler-Reiss copula (Jeju and Yeongdeok), and Galambos copula (Buyeo) were selected as the optimal copula function.

정량적 강우 추정을 위한 표준유역별 레이더 합성장 선택: 한강유역을 중심으로

권태용(Taeyong Kwon),윤성심(Seongsim Yoon),신홍준(Hongjoon Shin),윤상후(Sanghoo Yoon) 한국데이터정보과학회 2022 한국데이터정보과학회지 Vol.33 No.6

엔트로피와 지니 불순도를 이용한 강우 관측망 설계: 강원도 지역을 중심으로

권태용(Taeyong Kwon),윤상후(Sanghoo Yoon) 한국데이터정보과학회 2020 한국데이터정보과학회지 Vol.31 No.4

한반도는 집중호우, 홍수와 같은 강우와 관련된 자연재해로 인해 사회 및 경제적 피해를 입는다. 수자원에 연관된 자연재해를 효율적으로 모니터링하기 위해선 강우의 특성을 파악할 수 있는 강우 관측망 설계가 필요하다. 강원도는 태백산맥을 포함한 해발고도가 높은 산지지역으로 댐이 많고, 축산업과 고랭지 배추와 같은 1차 산업이 발달했다. 강원도의 자연재해는 산지지역을 중심으로 발생하므로 피해를 줄이기 위해선 강우 관측망 설계가 필요하다. 정보이론은 강우 관측망의 설계 및 불확실성을 평가하는 데 널리 사용되어왔다. 본 연구에서는 정보이론 중 엔트로피와 지니 불순도를 통해 강원도의 강우 관측망을 설계하고자 한다. 정보이론을 통해 선정된 강우 관측망으로 선정되지 않은 강우 관측소의 강우량을 예측하였다. 이를 통해 계산되는 평균제곱근오차를 이용하여 선정된 강우 관측망을 정량적으로 평가하였다. 추가로 모든 강우 관측망 조합들의 평균제곱근오차를 통해 엔트로피와 지니 불순도로 선정된 강우 관측망의 성능을 평가하였다. 연구결과 조건부 확률분포를 이용한 강우 관측망이 결합확률분포에 비해 우수하였다. 정보이론 중 엔트로피가 지니 불순도에 비해 강우 관측망 설계에 적절하였다. 계절별로 보면 정보이론은 강우량이 많은 여름철에 적절하고 강우량이 적은 겨울철은 적절하지 않았다. The Korean Peninsula suffers social and economic damage from natural disasters related to rainfall, such as torrential rains and floods. In order to monitor natural disasters associated with water resources, it is necessary to design a rain gauge network. Gangwon Province is a mountainous area including the Taebaek Mountains, with many dams, and primary industries such as livestock and highland cabbages. A rain gauge network design is necessary to reduce damage because natural disasters in Gangwon Province occur mainly in mountainous areas. Information theory has been widely used to assess the design and uncertainty of rain gauge networks. In this study, we want to design a rain gauge network in Gwangwon through entropy and Gini impurity. The rain gauge network was quantitatively evaluated with the root mean square error obtained by predicting the rain gauge network. In addition, the rank of rain gauge network was assessed by all combinations of rain gauge network. A rain gauge network using conditional entropy was suggested between spring and autumn because the rain gauge network was negatively affected by low precipitation during the winter season.

조직의 비즈니스 가치 기반 소프트웨어 식스 시그마 도구 선정 프로세스에 관한 연구

권태용(Taeyong Kwon),백종문(Jongmoon Baik),류호연(Hoyeon Ryu) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.2

소프트웨어 프로세스 개선의 효율을 높이기 위해 하나의 개선 모델을 사용하기보다 둘 이상의 서로 보완 가능한 개선 모델의 통합 모델이 사용될 수 있으며, 그 중에 하나가 CMMI(Capability Maturity Model Integration)와 소프트웨어 식스 시그마의 통합 모델이다. 하지만 소프트웨어 식스 시그마 도구는 그 수가 많고 통계적 지식을 요구하므로 소규모 조식에서 모든 소프트웨어 식스 시그마 도구를 적용하는 것은 어려운 실정이다. 본 논문에서는 조직의 비즈니스 가치를 달성에 도움을 주는 소프트웨어 식스 시그마 도구를 선정하는 프로세스를 제시함으로 소규모 조직에서는 적은 비용과 빠른 성과를 인해 점증적인 소프트웨어 식스 시스마 도구의 도입을 통한 효율적인 CMMI의 구현이 가능케 된다.

기상 및 토양정보가 고랭지배추 단수예측에 미치는 영향

권태용 ( Taeyong Kwon ),김래용 ( Rae Yong Kim ),윤상후 ( Sanghoo Yoon ) 한국환경과학회 2019 한국환경과학회지 Vol.28 No.8

Highland farming is agriculture that takes place 400 m above sea level and typically involves both low temperatures and long sunshine hours. Most highland Chinese cabbages are harvested in the Gangwon province. The Ubiquitous Sensor Network (USN) has been deployed to observe Chinese cabbages growth because of the lack of installed weather stations in the highlands. Five representative Chinese cabbage cultivation spots were selected for USN and meteorological data collection between 2015 and 2017. The purpose of this study is to develop a weight prediction model for Chinese cabbages using the meteorological and growth data that were collected one week prior. Both a regression and random forest model were considered for this study, with the regression assumptions being satisfied. The Root Mean Square Error (RMSE) was used to evaluate the predictive performance of the models. The variables influencing the weight of cabbage were the number of cabbage leaves, wind speed, precipitation and soil electrical conductivity in the regression model. In the random forest model, cabbage width, the number of cabbage leaves, soil temperature, precipitation, temperature, soil moisture at a depth of 30 cm, cabbage leaf width, soil electrical conductivity, humidity, and cabbage leaf length were screened. The RMSE of the random forest model was 265.478, a value that was relatively lower than that of the regression model (404.493); this is because the random forest model could explain nonlinearity.

한반도 무강수 재현수준을 위한 inter-amount times 연구

이지훈(Jihoon Lee),권태용(Taeyong Kwon),윤상후(Sanghoo Yoon) 한국데이터정보과학회 2021 한국데이터정보과학회지 Vol.32 No.5

지구 온난화로 인해 가뭄의 위험성이 증가하고 있어 인류에게 막대한 피해를 주고 있다. 이를 예방하고자 가뭄의 위험성을 다양한 기준에 따라 평가하고 있다. 이 중 기상학적으로 무강수 일수가 지속되거나 기준 강수량을 넘기지 못하는 날이 지속되는 것을 기준으로 한다. Inter-amount time(IAT)은 기상학적 가뭄의 기준을 시간 단위로 표현한 것이다. 이는 무강수 일수를 확률적으로 평가하는데 활용할 수 있지만, 시작 시점에 따라 값이 변화하는 단점이 있어, 이를 보완하고자 본 연구에서는 modified inter-amount time (M-IAT)를 제시하였다. 두 모델을 비교하기 위해 1990년부터 2020년까지 67개소의 ASOS (automated synoptic observing system) 자료를 이용하여 일반화극단치모형에 적합 시켰고, 재현수준을 통해 IAT와 M-IAT에서 차이가 나는 지역과 무강수 일수가 지속될 위험이 있는 지역을 모색하였다. 대부분 IAT보다 M-IAT에서 크게 나타났지만, 주로 강수량은 적지만 강수빈도가 잦은 지역과 겨울철 강수량이 적은 지역에서 차이가 크게 나타났다. 무강수 일수의 위험성은 강원도 홍천 일대와 경상도 일대에서 다른 지역보다 높게 나타났다. The risk of drought is increasing due to global warming, causing enormous damage to mankind. To prevent this, the risk of drought is assessed according to various standards. Among them, the number of days without precipitation is continuing or days that do not exceed the standard precipitation is called the meterological criterion. Inter-amount time (IAT) is an expression of the meteorological drought criteria in hours. This can be used to stochastically evaluate the number of days without precipitation, but there is a disadvantage that values change with the start point, and to compensate for this, we present modified inter-amount time (M-IAT) in this study. To compare the two models, 67 ASOS data were used for generalized extreme models from 1990 to 2020, and through return level, found areas where IAT and M-IAT difference and other areas and areas of constant risk days without precipitation. Most of them were larger in M-IAT than IAT, mainly there was a big difference in areas with less precipitation but high precipitation frequency and areas with less precipitation in winter. The riskness of number of days without precipitation was higher in Gangwon Hongcheon and Gyeongsang than in other regions.

Laser Brazing 접합부 품질 주요 영향 인자 연구

최재호(Choi Jaeho),장인성(Chang Insung),권태용(Kwon Taeyong),김동명(Kim Dongmyung),도성섭(Do Sugnseop) 한국레이저가공학회 2008 한국레이저가공학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.-

The quality of laser brazed junction not only depends on the size of the gap between brazed metals but also affected by optimized parameters of laser source, pillar wire and robot. In this study, the result of laser brazing test and the relation between those parameters will be discussed.