몬테카를로 빌딩 시뮬레이션의 샘플링 방법과 모집단 추정

김영진(Kim, Young-Jin),박철수(Park, Cheol-Soo),김인한(Kim, In-Han) 대한건축학회 2012 대한건축학회논문집 Vol.28 No.6

Building simulation tools have widely become available for prediction and assessment of building energy performance. However, in process of building simulation, numerous assumptions, simplifications of reality and uncertain inputs are required. Recently, a stochastic approach is being recognized as an alterative to deal with the aforementioned issues. In order to properly apply one of the stochastic methods, a Monte-Carlo approach to building simulation, this paper addresses the following: investigating applicability of the Quasi-Random Sampling and of the non-parametric Monte-Carlo method. In this paper, a range of fifty unknown parameters were selected and identified based on the literature, and then a screening method was applied to identify dominant inputs on simulation outputs. To verify the applicability of the Quasi-Random Sampling, this paper used the two sample Kolmogorov-Smirmov test that compares the differences between two samples (Quasi-Random vs. Simple Random, Quasi-Random vs. LHS [Latin Hypercube Sampling]). The paper shows that the Quasi-Random Sampling method is surprisingly good enough. The authors compared the non-parametric Monte-Carlo method (Kernel Density Function) with several parametric Monte-Carlo methods (Gamma, Exponential, Lognormal, Normal, Weibull, and Rayleigh distribution). The paper shows that the non-parametric Monte-Carlo method can reflect probabilistic characteristics of the reality in a building relatively well in comparison with the parametric methods.

빌딩 시뮬레이션 툴의 민감도 분석과 비매개변수적 몬테카를로 방법

김영진(Kim Young-Jin),박철수(Park Cheol-Soo) 한국건축친환경설비학회 2011 한국건축친환경설비학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.10

Building simulation tools have widely become available for prediction and assessment of the dynamic energy performance. However, the building simulation tools in which many assumptions and simplifications are inherited in uncertainty. Recently, a stochastic method using Monte-Carlo technique has been tried to deal with the aforementioned issues. This paper addresses applicability of non-parametric Monte-Carlo method in building simulation. For this study, a range of fifty unknown parameters were selected. A screening method is applied to analyze the order of priorities regarding input and output variables. Based on sensitivity analysis of the unknown parameters, the authors compare parametric Monte-Carlo methods (gamma, exponential, lognormal, normal, weibull, and ravleigh distribution) with nonparametric Monte-Carlo method (kernel density function) according to each uncertainty propagation (Simple Random Sampling, LHS [Latin Hypercube Sampling], and Quasi-Random Sampling). In the results, a nonparametric Monte-Carlo method reflected probability characteristics of the data relatively well compared to the parametric method.

몬테카를로 방법을 이용한 분배함수 근 이론 연구

김승연,박종순,김진민 한국물리학회 2009 새물리 Vol.58 No.6

Using the Wang-Landau Monte Carlo method, we evaluate the partition function zeros in the complex temperature ((y = e-2J/kBT ) plane for the L×L square-lattice Ising models (L=4~20). We find the first zeros which are the closest to the positive real axis and the most important in determining the critical point and the critical exponents of the Ising model. The values of the first zeros, produced through Monte Carlo simulations, are in excellent agreement with the exact ones. The estimated values of 0.4209(78) for the critical point and 0.992(55) for the thermal scaling exponent are obtained from Monte Carlo data. These estimated values are in excellent agreement (about 1% errors) with the exact ones. L × L 사각격자 이징모형(L=4~20)에서 몬테카를로 방법으로 얻은 근사적인 분배함수 근들을 체계적이고 구체적으로 살펴보았다. 계의 크기가 커져도 물리적으로 의미가 있는 첫 번째 근과 그 주위에서는 몬테카를로 방법의 근사적인 결과가 정확함을 알 수 있었다. 열역학적 극한에서 몬테카를로 자료로부터 임계점 값으로 0.4209(78)을 얻었으며 열축척지수 값으로 0.992(55)을 얻었다. 엄밀한 결과들과 비교해보면 이들 값들은 약 1% 내외의 오차를 보였다.

몬테카를로방법을 이용한 천리안위성 궤도전이 소요추진제량 추정에 관한 연구

박응식(Eungsik Park),허환일(Hwanil Huh) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.1

정지궤도위성은 궤도상에서 위치변화를 제어하기 위해 추력기를 사용하고 운용수명에 맞추어 적정한 양의 액체추진제를 탑재한다. 그러므로 정지궤도위성의 수명은 추진제 잔여량에 좌우되고 정확한 잔여추진제량 측정은 조기 수명종료로 야기되는 경제적 손실을 완화시킬 뿐만 아니라 후속위성의 대체나 위성망 운용계획 등에 매우 중요하다. 잔여추진제량을 측정하는 방법은 주로 PVT 방법, 열질량법, 회계식 방법이 사용된다. 본 논문에서는 회계식방법을 사용하기 위한 천리안위성 이원추진시스템의 모델링과 몬테카를로 방법을 이용하여 천리안위성의 궤도전이 소요 추진제량을 분석하였다. Geostationary satellites use the thruster in order to control the location change and mount the suitable amount of liquid propellant depending on the operating lifetime. Therefore the lifetime of the geostationary satellite depends on the residual propellant amount and the precise residual propellant gauging is very important for the mitigation of economic losses arised from premature removal of satellite from its orbit, satellites replacement planning, slot management and so on. The propellant gauging methods of geostationary satellite are mostly used PVT method, thermal mass method and bookkeeping method. In this paper, we analysis the modeling of COMS(Communication, Ocean & Meteorological Satellite) bipropellant system for bookkeeping method and COMS GTO(Geostationary Transfer Orbit) injection propellant estimation using Monte-Carlo method.

몬테카를로 방법과 ISO-GUM 방법의 불확도 평가 결과 비교

하영철(Young-Cheol Ha),허재영(Jae-Young Her),이승준(Seung-Jun Lee),이강진(Kang-Jin Lee) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.7

본 연구에서는 ISO GUM(불확도 표현 지침서)의 불확도 평가 방법을 보완하기 위해, 몬테카를로 방법(Monte Carlo Method, MCM)을 적용한 불확도 해석 프로그램을 개발하고, MCM과 GUM의 평가 결과를 비교하였다. 그 결과 다음과 같은 결과를 도출하였다. 첫째, 측정량의 확률 분포가 정규 분포가 아닌 때에도 MCM 방법은 정확한 포함 구간을 제공한다. 둘째, 정규 분포가 아닌 다른 분포들 몇몇 개가 합성되는 경우 그 확률 분포가 정규로 보이더라도 실제로는 정규가 아닌 경우가 있으며, 이의 판단은 합성 분산의 확률 분포로 할 수 있다. 셋째, 자유도가 낮은 A형 불확도가 불확도 평가에 포함된 경우 GUM은 포함 구간을 저평가하는 것을 알 수 있었고, 이러한 저평가 문제는 A형 표준 불확도에 t-분포의 표준 편차를 곱해주면 사라지는 것을 알 수 있었다. 이 경우 합성 분산의 유효 자유도는 확장 불확도 계산에 불필요하고, 신뢰의 수준 95 %의 포함 인자는 1.96이 적정한 것을 알 수 있었다. To supplement the ISO-GUM method for the evaluation of measurement uncertainty, a simulation program using the Monte Carlo method (MCM) was developed, and the MCM and GUM methods were compared. The results are as follows: (1) Even under a non-normal probability distribution of the measurand, MCM provides an accurate coverage interval; (2) Even if a probability distribution that emerged from combining a few non-normal distributions looks as normal, there are cases in which the actual distribution is not normal and the non-normality can be determined by the probability distribution of the combined variance; and (3) If type-A standard uncertainties are involved in the evaluation of measurement uncertainty, GUM generally offers an under-valued coverage interval. However, this problem can be solved by the Bayesian evaluation of type-A standard uncertainty. In this case, the effective degree of freedom for the combined variance is not required in the evaluation of expanded uncertainty, and the appropriate coverage factor for 95% level of confidence was determined to be 1.96.

몬테카를로 방법 기반 SEAMCAT을 활용한 첨단공항무선통신망과 드론 간 간섭 분석

박유한,이일규 한국소프트웨어감정평가학회 2023 한국소프트웨어감정평가학회 논문지 Vol.19 No.4

코로나19의 증가추세가 완화되면서 전세계적으로 국가간 이동에 대한 수요가 증가하면서 항공교통량의 지속적인 성장 추세에 따라 항공 여객 및 이러한 수요를 수용하기 위한 공항 내 이동지역에서 요구되는 데이터트래픽이 증가하고 있다. 이를 해결하기 위해 많은 국가에서는 첨단공항무선통신망((Aeronautical Mobile Airport Communication System, AeroMACS)을 도입하고 있다. 우리나라는 AeroMACS와 같은 5.1GHz 대역에서 소방재난 임무용 드론을 운용하고 있다. 따라서 본 논문에서는 AeroMACS와 드론 간 간섭분석을 통하여 두 시스템이 공존할 수 있는 이격거리를 도출하였다. 몬테카를로 방법은 간섭의 정도를 확률로 도출하는유용한 접근 방법으로 이를 기반으로 하는 SEAMCAT(Spectrum Engineering Adcanced Monte Carlo Analysis Tool)을 활용하여 간섭분석한 결과, 수신감도 −107.37 dBm에서 최대 25.2㎞의 일정한 이격거리를 둔다면 두 시스템의 공존 가능성이 존재함을 확인하였다. With the gradual alleviation of the COVID-19 pandemic, there is a global surge in demand for international travel, leading to a continuous growth trend in air traffic volume. In response to accommodating air passengers and addressing this escalating demand, airports are experiencing an increased need for data traffic in their movement areas. To tackle this challenge, many countries are adopting the Advanced Airport Wireless Communication Network (AeroMACS). In South Korea, drones dedicated to firefighting and disaster response operate in the same 5.1 GHz band as AeroMACS. Therefore, this paper conducts interference analysis between AeroMACS and drones to determine the optimal separation distance for coexistence. Leveraging the Monte Carlo method, a valuable approach for probabilistically assessing interference, and utilizing the Spectrum Engineering Advanced Monte Carlo Analysis Tool (SEAMCAT), The interference analysis results indicate that, with a consistent separation distance of up to 25.2 km, the coexistence of the two systems is confirmed at a receiver sensitivity of -107.37 dBm.

위성 잔여추진제량 추정을 위한 가스주입식 PVT방법의 통계적 불확실성 분석

박응식,허환일 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

정지궤도위성은 궤도전이 및 위치변화 제어를 위해 추진시스템을 장착하고 있으며 이를 위해 일정량의 액체추진제를 사용한다. 또한 정지궤도위성의 수명은 추진제 잔여량에 좌우되고 정확한 잔여추진제량 측정은 조기 수명종료로 야기되는 경제적 손실을 완화시킬 뿐만 아니라 후속위성의 대체나 위성망 운용계획 등에 매우 중요하다. 본 논문에서는 PVT 방법과 그 불확실성 추정방법에 대한 기본이론에 대해 소개하고 불확실성 분석은 몬테카를로 방법을 사용하여 수행하였다. Geostationary satellites use the thruster in order to control the location change and mount the suitable amount of liquid propellant depending on the operating lifetime. The lifetime of a geostationary satellite depends on the residual propellant amount and therefore the precise residual propellant gauging is very important for the mitigation of economic loss arised from premature removal of satellite from its orbit, satellites replacement planning, slot management and so on. In this paper, the PVT method and its uncertainty are described. The uncertainty analysis of PVT method is calculated by using Monte Carlo methods.

비행안전분석을 위한 낙하분산영역 예측 기법에 대한 연구

최규성(Kyu-Sung Choi),심형석(Hyung-Seok Sim),고정환(Jeong-Hwan Ko),정의승(Eui-Seung Chung) 한국항공우주연구원 2014 항공우주기술 Vol.13 No.2

우주발사체의 비행안전분석은 정상 및 비정상 비행으로 인해 발생되는 파편의 낙하점 및 낙하분산영역을 예측하여 인명, 선박 그리고 항공기에 미치는 영향을 분석하게 된다. 낙하점 및 낙하분산영역 예측은 우주발사체의 비행안전분석에 필수 요소이다. 특히, 낙하 분산영역은 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하여 예측될 수 있다. 이럴 경우, 수백회 이상의 반복 계산이 요구되는 몬테카를로 방법은 낙하분산영역을 산출하는데 많은 시간이 소요된다. 본 논문에서는 몬테카를로 시뮬레이션을 대체할 수 있는 방안으로 JU 변환과 다구치 방법을 적용해보고, 세가지 방안의 결과를 비교하여 낙하분산영역 계산을 위해 적합한 방법을 제시한다. Flight safety analyses concerned with Launch Vehicle are performed to measure the risk to the people, ship and aircraft using impact point and impact dispersion area of debris generated by on-trajectory failures and malfunction turns. Predictions of impact point and impact dispersion area are essential for launch vehicle"s flight safety analysis. Usually, impact dispersion area can be estimated in using Monte-Carlo simulation. However, Monte-Carlo method requires more several hundreds of iterative calculations which requires quite some time to produce impact dispersion area. Herein, we check the possibility of applying JU(Julier Uhlmann) transformation and Taguchi method instead of Monte-Carlo method and we propose a best method in terms of compuational time to produce impact dispersion area by comparing the results of the three methods.

스플라인 보간법을 이용한 사용후핵연료의 방사능 계산

진승완,김용은 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.8

The radioactivity of a chain-decaying source such as some radioactive isotopes contained in spent nuclear fuel (SNF) can be calculated either by solving the Bateman equation, by calculating the matrix exponential function, by using a Monte Carlo computation method, or by using a numerical integration method. When these methods are applied, the computation time exponentially increases as the number of generations of the damping chain increases. In this study, the radioactivity of SNF as a function time was obtained by using a spline interpolation method that is used to express vector images in computer graphics. We measured the computation time by increasing the number of data points and calculating the frequency of 'Not a Number error' in the calculation results obtained by using the five different methods. When the spline method was applied, the radioactivity of SNF as a function of time could be obtained in a shorter time compared to the other methods. 사용후핵연료(spent nuclear fuel, SNF)와 같이 사슬 붕괴하는 방사선원의 방사능은 베이트만 방정식을 풀이하거나 행렬지수함수를 이용하는 방법, 또는 몬테카를로 연산법이나 수치적분 등의 방법으로 계산해오고 있다. 이들 방법을 사용할 때 붕괴사슬의 세대수가 증가하면 증가할수록 계산에 걸리는 시간은 지수함수적으로 증가한다. 본 연구에서는 컴퓨터 그래픽 분야에서 벡터 이미지를 표현할 때 사용되는 스플라인 보간법과 전통의 방법을 이용하여 시간에 따른 SNF의 방사능을 구하고, 계산에 소요되는 시간과 계산 불가능한 오류의 수를 비교하였다. 스플라인 방법을 사용하면 다른 방법을 사용할 때 보다 오류 없이 단시간에 시간에 따른 SNF의 방사능을 얻을 수 있다.

몬테카를로 방법론을 이용한 측정 대상의 인체 크기와 측정 위치에 따른 전신계수기 계수효율 평가

박민정,유재룡,하위호,이승숙,김광표 대한방사선방어학회 2014 방사선방어학회지 Vol.39 No.1