Sensitivity analysis of pump and tank sizes on water network operation and water age

Kim, Kangmin,Choi, Jeongwook,Jung, Donghwi,Kang, Doosun 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.12

최근 송 ․ 배수시스템의 최적 펌프운영과 펌프 및 배수지의 적정용량 산정을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 시설물의 적정 용량을 선정하기에 앞서 송수펌프 용량 및 배수지규모에 따른 시스템 비용(건설 및 운영비용)과 시스템 내 수질 변화를 분석하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 민감도 분석을 통해 송수펌프 용량과 배수지의 크기가 실제 시스템의 건설 및 운영비용, 그리고 시스템 전반의 수질에 미치는 영향을 분석하였다. 국내 대규모 지방상수도 시스템을 대상으로 분석을 실시하여 시설물 규모가 비용 및 수질에 미치는 영향을 명확히 파악하였다. 적용 네트워크의 경우, 시설물의 용량이 증가할수록 운영비용은 감소하지만, 설계비용은 증가하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 비용최소화와 수질안정화를 동시에 만족하는 시설물의 적정용량 범위를 파악할 수 있을 것으로 판단된다. Recently, various studies have been conducted to optimize the pump operation scheduling and/or the pump/tank size minimizing the system cost of water distribution network. Prior to that, it is important to understand the sensitivity of pump/tank size on the system cost and overall water quality. Here, we have performed the sensitivity analysis to investigate the effect of pump/tank size on the economic cost (construction and operation) and water quality (water age). The analysis was applied on a real, large-scale water transmission network currently operating in South Korea. The results revealed that the pump/tank size has a strong influence on system construction/ operation costs. Especially, the tank size has a significant effect on the system-wide water quality. In the case of applied networks, the operating cost decreases as the capacity of the facility increases, but the design cost increases. Using a sensitivity analysis, a suitable range of pump/tank size could be suggested to minimize costs and stabilize the water quality at the same time prior to a system design.

FAO Penman-Monteith 기준증발산식 민감도 분석

임창수 한국수자원학회 2023 한국수자원학회논문집 Vol.56 No.4

Estimating the evapotranspiration is very important factor for effective water resources management, and FAO Penman-Monteith (FAO P-M) model has been applied for reference evapotranspiration estimation by many researchers. However, because various input data are required for the application of FAO P-M model, understanding the effect of each input data on FAO P-M model is necessary. Therefore, in this study, for 56 study stations located in South Korea, the effects of 8 meteorological factors (maximum and minimum temperature, wind speed, relative humidity, solar radiation, vapor pressure deficit, net radiation, ground heat flux), energy and aerodynamic terms of FAO P-M model, and elevation on FAO P-M reference evapotranspiration (RET) estimation were analyzed. The relative sensitivity analysis was performed to determine how 10% increment of each specific independent variable affects a reference evapotranspiration under given set of condition that other independent variables are unchanged. Furthermore, to select the 5 representative stations and perform the monthly relative sensitivity analysis for those stations, 56 study stations were classified into 5 clusters using cluster analysis. The study results showed that net radiation was turned out to be the most sensitive factor in 8 meteorological factors for 56 study stations. The next most sensitive factor was relative humidity, solar radiation, maximum temperature, vapor pressure deficit and wind speed, followed by minimum temperature in order. Ground heat flux was the least sensitive factor. In case of ground surface condition, elevation showed very low positive relative sensitivity. Relativity sensitivities of energy and aerodynamic terms of FAO P-M model were 0.707 for energy term and 0.293 for aerodynamic term respectively, indicating that energy term was more contributable than aerodynamic term for reference evapotranspiration. The monthly relative sensitivities of meteorological factors showed the seasonal effects, and also the relative sensitivity of elevation showed different pattern each other among study stations. Therefore, for the application of FAO P-M model, the seasonal and regional sensitivity differences of each input variable should be considered. 증발산량을 산정하는 것은 수자원 관리에서 매우 중요한 요소이고, 많은 연구자들에 의해서 FAO Penman-Monteith (FAO P-M) 식이 기준증발산량을 산정을 위해 적용되고 있다. 하지만 FAO P-M 식에는 다양한 입력 변수들이 적용되어서, 이들 입력변수들의 영향력을 파악하는 것은 필요하다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 56개 연구지역을 대상으로 8개의 기상요소들(최고기온, 최저기온, 풍속, 상대습도, 일사량, 증기압부족, 순복사량, 지중열유동)과 FAO Penman-Monteith (FAO P-M) 기준증발산식의 에너지항과 공기동력항, 그리고 고도의 변화에 따른 FAO P-M 기준증발산량 산정에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 다른 변량들은 고정한 상황에서 각 특정 변량을 10% 증가시킴에 따른 기준증발산량의 변화를 평가하기 위해 상대 민감도분석을 실시하였다. 또한 5개 대표 지역을 선정하여 그 지역들에 대해서 월별 민감도분석을 실시하고자 군집분석을 이용하여 56개 연구지역을 5개로 분류하였다. 분석결과에 의하면 56개 연구지역에서 8개의 기상요소 중에서 순복사량이 가장 민감한 것으로 나타났고, 다음으로 상대습도, 일사량, 최고기온, 증기압부족, 풍속, 최저기온 순으로 나타났다. 지중열유동은 가장 덜 민감한 요소인 것으로 나타났다. 지표면 특성의 경우, 고도는 매우 낮은 양의 상대 민감도를 보였다. FAO P-M 기준증발산식의 에너지항과 공기동력항의 상대적 민감도는 에너지항이 0.707, 공기동력항이 0.293을 보여서 에너지항이 공기동력항보다 기준증발산량 산정에 기여도가 더 큰 것으로 나타났다. 월별 민감도분석에 의하면 기상요소별 민감도는 계절적인 영향을 보이는 것으로 나타났고, 고도의 상대민감도는 지역 간 서로 다른 양상을 보였다. 따라서 FAO P-M 식 적용을 위해서는 입력변수의 지역적, 계절적 민감도 차이를 고려해야할 것으로 판단된다.

더블링 기법을 활용한 대응분석에 대한 민감도분석

한상태(Sang-Tae Han) 한국자료분석학회 2023 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.25 No.1

대응분석은 일반적으로 2차원 이상의 분할표를 저차원 공간에 표현하여 행과 열의 결합 형태를 볼 수 있는 자료분석기법이다. 일반적으로 분할표 분석에 적용하는 통계적 분석 방법은 카이제곱 검정(chi-square test)을 이용하는데, 카이제곱 검정은 행과 열에 대한 결합양상을 보여주지 못하는 한계가 있다. 이에 대한 대안으로 대응분석을 활용한다. 일반적으로 대응분석의 행 프로파일은 합이 1이다. 각 개체의 다양한 속성이 리커트 척도로 평가한 자료는 행 합계가 행마다 달라 일반적인 대응분석을 수행할 수 없다. 이런 자료는 각 속성을 긍정성과 부정성을 합해서 합이 같게 열 범주 수를 두 배로 늘려 대응분석을 적용할 수 있는데, 이를 더 블링 기법이라 한다. 리커트 자료에 대해 정규분포 및 통계적 모형에 의존하지 않은 탐색적 다변량 자료 분석의 결과로 더블링 기법을 활용한 대응분석 연구를 제안하였다(Han, 2019). 심사자와 대상들을 수량화하고, 그 결과를 그래픽적 기법을 사용하여 표현함으로써 기하적인 명쾌한 의미해석과 시각적으로 쉽게 인지할 수 있도록 하였다. 그러나, Han(2019)에 의해 제안된 방법에 대해 수량화 분석결과에 대한 안정성 평가는 아직 개발되지 않았다. 따라서, 여론조사라든가 소비자 선호도 조사 등 실제 생활에서 자주 보이지만 분석 방법의 개발이 부족한 리커트 자료 분석에 대한 자료론적 방법에 대한 안정성 평가에 대한 방법론을 개발하고, 사례분석을 통해 이에 대한 유용성을 보이고자 한다. Correspondence analysis is generally a data analysis technique that expresses a two-dimensional or higher contingency table in a low-dimensional space to see the combination of rows and columns. In general, a statistical analysis method applied to contingency table analysis uses a chi-square test, but the chi-square test has a limitation in that it cannot show the coupling pattern for rows and columns. As an alternative, correspondence analysis is used. In general, the row profiles of correspondence analysis sum to 1. For data evaluated on the Likert scale for various attributes of each entity, the sum of rows is different for each row, so general correspondence analysis cannot be performed. Correspondence analysis can be applied to such data by doubling the number of column categories by adding the positive and negative values of each attribute so that the sum is equal. This is called the doubling technique. As a result of exploratory multivariate data analysis that does not rely on normal distribution and statistical models for Likert data, a correspondence analysis study using a doubling technique was proposed (Han, 2019). By quantifying the examiners and subjects, and expressing the result using a graphic technique, it was easy to visually recognize and interpret geometrically clear meaning. However, for the method proposed by Han (2019), the stability evaluation for quantification analysis results has not yet been developed. Therefore, in order to develop a methodology for the stability evaluation of the materialistic method for Likert data analysis, which is often seen in real life such as public opinion surveys or consumer preference surveys, but lacks development of analysis methods, and to show its usefulness through case analysis do.

불완전 분할표에서 무응답 메카니즘을 고려한 민감도 분석

김성용 한국자료분석학회 2016 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.18 No.4

불완전 분할표에서 무응답을 추정하기 위해서는 무응답 메카니즘이 선택되어야 한다. 무응답 메카니즘이 잘못 선택되는 경우, 추정 시 불안정한 분산이나 편향이 발생하는 것으로 알려져 있다. 기존 연구에서는 무응답 메카니즘을 판별하기 위해 적합도나 우도함수가 이용되었으나, 최근 연구에 따르면, 관측된 자료를 통해서는 무응답 메카니즘을 판별할 수 없는 것으로 알려졌다. 따라서 이러한 불확실성을 반영하기 위해 다양한 무응답 메카니즘에서의 추정 결과를 구간으로 제안하는 민감도 분석이 제안되었다. 민감도 분석은 다양한 무응답 메카니즘을 포괄하는 초과모수 모형에서 민감도 모수를 선택하고, 민감도 모수의 변화에 따른 무응답 추정 결과를 하나의 구간으로 제안하는 방법이다. 기존에 제안된 민감도 분석이 무응답 변수가 두 개인 불완전 분할표를 대상으로 제안된 것임에 반해, 본 논문에서는 기존에 제안된 민감도 분석을 무응답 변수가 한 개인 불완전 분할표에 적합하도록 수정하여 소개하도록 하며, 또한 이를 우리나라의 18대 대선 출구조사 자료에 적용하도록 한다. 분석 결과, 민감도 분석의 구간이 실제 득표율을 포함하고 있을 뿐 아니라, 다양한 무응답 메카니즘의 결과를 포괄하고 있었다. To estimate nonresponses in an incomplete contingency table, the missing mechanism should be determined. Mis-specifying the missing mechanism leads larger variance or bias of estimates. In the previous research, in order to select the appropriate missing mechanism, goodness-of-fit or the methods based on the likelihood were used. Recently, however, it was shown that the missing mechanism cannot be distinguished by using observed data. To overcome the disability of selection of the missing mechanism, sensitivity analysis has been suggested. To consider the uncertainty of the missing mechanism, sensitivity analysis provides the interval of estimates from over-parameterized models which incorporate various missing mechanisms by varying the value of sensitivity parameters. The proposed method, however, considered only an incomplete contingency table with two supplemental margins. In this paper, sensitivity analysis suitable to an incomplete contingency table with one supplemental margin is devised, and also applied to the exit poll of 18th presidential election in Korea. As a result, the interval from sensitivity analysis includes a final supporting rate as well as estimates from various missing mechanisms.

하도 수리해석의 매개변수 변화에 따른 수위와 유량의 민감도 분석

김미정,안승섭,박기범 한국환경기술학회 2017 한국환경기술학회지 Vol.18 No.6

In this study, sensitivity analysis and correlation analysis of two - dimensional hydraulic analysis model input data was performed. For the sensitivity analysis and the correlation coefficient analysis, the input parameters were selected by using four storm events for water temperature, density, turbulent exchange coefficient, roughness coefficient, and MP (Marsh Porosity). As the value of MP decreased, the correlation coefficient was (–) value and roughness was (+) value. In the case of the channel, it is analyzed that it shows a correlation value according to the change of the MP value, which is smaller than the selected value. In the cross section, the most sensitive parameter to the water level was analyzed as MP at maximum of 0.711 m in beam cross section. It was analyzed that the most sensitive variable of flow velocity was 0.501 m/s difference in roughness. The most sensitive variable for the water level at the end of the river is MP, which is 0.750 m maximum, and the velocity is 1.05 m/s. The two-dimensional mathematical model used to obtain the more accurate mathematical results and to reflect it in river structure design uses more input data than the one-dimensional mathematical model. However, In this study, it is found that the proper input parameters are needed to obtain reliable hydraulic analysis results. 본 연구에서는 2차원 수리해석 모형의 입력자료에 대한 민감도 분석과 상관관계 분석을 실시하였다. 민감도 분석과 상관계수 분석을 위하여 수온, 밀도, 난류교환계수, 조도계수, MP(Marsh Porosity)에 대해 4개의 호우사상을 이용하여 매개변수를 선정하여 0%~±15% 변화를 주어 수위와 유속에 대해 분석하였다. 민감도와 상관계수의 분석결과 MP는 값이 적어질수록 상관계수 결과가 –로 나타났으며, 조도계수의 경우 상관계수가 +로 나타났다. 종단에서는 MP 값의 변화에 따라 -상관성을 나타내고 있어 선정된 값보다 작은 값을 나타내는 것으로 분석되었다. 횡단면에서 수위에 가장 민감한 매개변수는 MP 로서 보 횡단면에서는 최대 0.711 m로 분석되었다. 유속이 가장 민감한 변수는 조도계수로 0.501 m/s 차이가 나는 것으로 분석되었다. 하도 종단에서 수위에 가장 민감한 변수는 MP로서 최대 0.750 m 차이가 나며, 유속도 1.05 m/s 차이가 나는 것으로 분석되었다. 보다 정확한 수리계산의 결과를 얻어 하천구조물 설계에 반영하기 위하여 사용되는 2차원 수리모형이 1차원 수리모형에 비해 많은 입력자료를 사용하고 있으나 그 값의 변화에 따라 수위와 유속의 편차가 크게 발생함에 따라 신뢰할 수 있는 수리해석 결과를 얻기 위해서 적절한 입력매개변수의 사용이 필요하다는 것을 본 연구를 통해 알 수 있었다.

민감도분석을 활용한 대학 등록금 산정 방안 -국립 A대학의 교육원가를 중심으로-

박성환,이도희 한국회계정보학회 2014 재무와회계정보저널 Vol.14 No.2

The analysis of education cost would be the first step to allocate optimally the limited resources of university. It is also important to determine the tuition based on the actual education cost. This study suggests a model for calculating the proper tuition fee based on it. This paper suggests an alternative method to determine the tuition through a sensitivity analysis according to the changes in university education cost including variable cost and fixed cost. The result shows the impact of variable cost and fixed cost on education cost. Most of all, the fixed cost has a larger influence on it. Recently, the government financial support for national universities have been based on assessment. It leads to high fluctuation of national universities’ budget. Therefore, universities should try to get the solution to provide a stable educational service through the sensitivity analysis to changes in environments. 대학의 환경은 등록금 인상의 어려움, 발전기금이나 수익사업 등을 통한 재정 확보의 어려움, 정부의 재정지원사업에 선정되기 위한 경쟁의 심화, 교육서비스의 질적 수준 제고의 압력, 정보공개와 대학평가시스템의 고도화로 요약할 수 있다. 이러한 대학환경 하에서는 한정된 재정자원의 최적배분을 통하여 효과적이고 효율적인 정책 실현이 최선이라 할 수 있다. 교육원가분석은 한정된 자원의 최적 배분을 위한 가장 기본적인 작업이라 할 수 있다. 본 연구는 대학의 교육투자비용인 교육원가 구성요소의 변동을 고려하여 사례를 구성하고 민감도분석(Sensitivity Analysis)을 실시하였다. 또한 이러한 민감도분석을 바탕으로 향후 등록금 산정 방안을 제시하고자 하였다. 분석결과, 민감도 분석을 통해 전반적으로 변동원가와 고정원가의 인상 및 인하가 교육원가에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 특히 고정원가의 변화가 등록금 산정에 영향이 큼을 알수 있었다. 최근 국립대학에 고정적으로 지원되었던 국고예산이 상당부분 대학의 평가에 의한차등지원으로 바뀌면서 국립대학 재정의 변동성을 높이고 있다. 따라서 대학은 재정환경 변화에 따른 민감도 분석을 통해 안정적인 교육서비스를 제공하기 위한 재원 확보방안을 모색할필요가 있다.

다수단 확률적 사용자 균형의 민감도 분석

김병관,임용택 대한교통학회 2010 대한교통학회지 Vol.28 No.5

This study presents a sensitivity analysis method for stochastic user equilibrium of multi-modal network flows. We consider a multi-modal network consisting of a road network for passenger cars physically separated from a transit network for public transport. We first establish a sensitivity analysis method with respect to arbitrary link parameters and perform a sensitivity analysis with respect to link capacity and transit line frequency as practical link parameters. Next, We establish a sensitivity analysis method and perform the sensitivity analysis with respect to modal split by passenger car and public transit. As with the elasticity of economics, these results can be important information for analyzing changes in travel behavior due to the changes in operation and policy of transportation facilities, as well as for analyzing the effects of these operational changes and policies. These results also can be utilized as a tool to constitute a multi-modal network design problem by using cooperative game theory. 본 연구는 기존의 단일수단이 아닌 다수단 확률적 사용자 균형상태의 민감도 분석 방법을 설명한다. 다수단 교통망에서의 민감도 분석에 대한 연구의 첫 단계로 우선은 물리적으로 분리되어진 승용차 교통망과 대중교통(버스, 지하철) 교통망으로 구성된 다수단 교통망을 고려하고자 한다. 연구는 우선 승용차와 대중교통 교통망의 임의의 링크 변수에 대한 민감도 분석 방법을 정립하고 실질적인 링크 변수의 적용으로 링크용량과 대중교통 노선빈도에 대한 민감도 분석을 수행해본다. 다음으로 승용차 수단분담율과 대중교통 수단분담율에 대한 민감도 분석 방법을 정립한다. 본 연구의 결과는 경제학의 탄력성과 같이 교통시설의 운영 및 정책변화에 따른 통행자의 행태 변화와 운영 및 정책 효과를 분석해 볼 수 있는 중요한 정보가 될 수 있을 것이다. 또한 협력적 게임의 다수단 교통망 설계 문제를 구성하기 위한 중요한 도구로 활용될 수 있을 것이다.

민감도 분석을 이용한 반도체 검사 장비의 X, Y 스테이지 구조의 경량화 연구

고만수,권순기,김참내 한국디지털정책학회 2019 디지털융복합연구 Vol.17 No.7

민감도 해석은 어떤 설계 변수의 변화가 전체 시스템에 미치는 영향을 확인하기 위한 방법으로, 계산된 민감도는 구조개선 시 중요한 지표가 된다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 설계 변수에 대한 민감도 도출 및 분석 방법과, 민감도 결과를 활용한 구조개선 방법을 제안하였다. 구조 개선이 필요한 실제 반도체 검사 장비를 이용하여 경량화를 위한 설계 변수를 선정하고 설계 변수에 대한 민감도를 유한요소법과 유한차분법을 활용하여 계산하였으며, 장비가 요구하는 과도응답(Transient Response)은 유지하면서도 무게 감소가 가능한 개선 방안을 제시하였다. 유한요소해석과 유한차분법을 이용한 민감도 분석 결과를 이용한다면 구조물의 설계 개선 시 원하는 응력 또는 변위는 만족하면서도 구조적으로 향상된 설계를 할 수 있고, 이는 반도체 검사 장비뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용이 가능하다. Sensitivity analysis is used to determine the effect of a change in a design parameter on the total system, and the calculated sensitivity is an important indicator of the improvement of a structure. In this study, we investigated the method of deriving and analyzing the sensitivity of design parameters by using finite element analysis and the method of improving a structure by using sensitivity analysis results. Design parameters for weight reduction design were selected using actual semiconductor inspection equipment that requires structural improvement, and the sensitivity to design parameters was calculated by using and finite difference method. We propose an improvement method that can reduce the weight while maintaining the transient response required by the equipment. By using the results of the sensitivity analysis through finite element analysis and finite difference method, we can create a structurally improved design that satisfies the desired stress or displacement by improving the design of the structure. Therefore, sensitivity analysis is applicable to various fields as well as semiconductor inspection equipment.

멀티미디어 학습자료 설계를 위한 인지부하 설문의 민감도 분석 및 학습 성취에 대한 예언변수 분석

류지헌 ( Jee Heon Ryu ) 한국교육정보미디어학회(구 한국교육정보방송학회) 2011 교육정보미디어연구 Vol.17 No.3

이 연구는 멀티미디어 학습 자료를 설계하기 위한 인지부하 설문의 민감도를 분석하기 위한 것으로 과제 난이도의 변화에 따라서 인지부하의 요인이 민감하게 반응하는지를 분석하기 위한 것이다. 설문지의 민감도를 분석하기 위해서 세 가지 방법이 적용되었는데, 1) 다차원 척도에 대한 문항 신뢰도의 점검, 2) 과제 난이도에 따른 집단 간 차이분석, 3) 이해도 검사를 통한 학습 성취에 대한 예측변수의 분석이다. 각 연구목적의 달성을 위하여 1) 문항의 내적 일관성 및 구인 신뢰도의 비교, 2) 구조방정식에 의한 잠재평균의 분석, 3) 다변량회귀분석을 적용했다. 이 연구에는 212명의 대학생이 참여했으며, 쉬운 과제와 어려운 과제로 구성된 학습활동에 참여했다. 과제 난이도에 따른 민감도 차이를 분석하기 위해서 잠재평균분석 기법을 적용했다. 이 기법은 구조방정식을 적용함으로써 측정오차를 고려한 집단 간 차이를 분석하기 위한 것이다. 각 분석기법을 통하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 첫째, 모든 인지부하요인에 대한 구인 신뢰도 및 문항 신뢰도는 수용범위 내에서 구성되는 것을 확인할 수 있었다. 문항 내적 일관성 및 다차원 척도에 대한 구인 신뢰도는 모두 수용 할 수준의 결과를 보였다. 둘째, 잠재평균분석에서는 과제 난이도 지각과 자기평가에서 유의미한 차이가 나타났다. 과제의 난이도 차이가 발생할 때, 과제에 대한 학습자의 난이도 지각과 자신의 인지활동에 대한 자기평가 점수가 유의미하게 달라지는 것으로 나타났다. 셋째, 이해도 검사에 대한 회귀분석의 결과에서는 과제 난이도에 따라서 예측변수가 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 쉬운 과제에서는 과제 난이도를 높게 지각한 학습자일수록 사후평가의 성취가 떨어지는 것으로 나타난 반면 어려운 과제에서는 자기평가를 높게 지각하는 학습자일수록 성취가 높은 것으로 나타났다. This study was to identify the relationships among the five cognitive load factors: 1) task demand, 2) mental effort, 3) perceived task difficulty, 4) self-evaluation, and 5) usability of the learning material. Particularly, for this study it was a purpose of testing the sensitivity of the cognitive load survey instrument by the different levels of task difficulties. 212 students were participated into the lable. Two different levels of task were presented to the participants to identify how well the differences of task difficulty is sensitive. Specifically, this study set up three sub-research goals. First, it was to evaluate the reliability of each cognitive load factor. For the analysis Cronbach`s alpha and construct reliability were tested. The result revealed that the cognitive load factor survey showed acceptable reliability. Second, a latent mean comparison was conducted. The result showed that the perceived task difficulty and self-evaluation had significant an impact on the cognitive load factors. Third, a multiple-regression was applied to measure what cognitive load factors may have impact on the task performance. When participants were in an easy task, the perceived task difficulty was a significant variable to predict the levels of learning achievement. However, when participants were in a hard task, the self-evaluation showed a significant prediction power on the learning achievement.

태아심박동 자료를 위한 분류기법들의 비교에 관한 연구

박보영,강희재,윤옥수,최원영 한국자료분석학회 2015 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.17 No.3

The purpose of this study is to find out optimal classification technique method for fetal heart rate (FHR) important data to check health problems to a fetus. Especially, we focus on finding classification method which distinguish can normal fetus and interine growth restriction fetus. Linear discriminant analysis and logistic regression as parametric classification, and decision tree, k-nearest neighbor and support vector machine (SVM) as non-parametric classification are used in this study. Also not only accuracy but also specificity and sensitivity are considered in comparing. As the results, it shows more than 90% high-accuracy in all 4 classification methods except for k-nearest neighbor and the specificity values is more than 0.850. As for sensitivity, linear discriminant and SVM are 0.890 and 0.898, respectively. It confirm that k-nearest neighbor is not good at FHR since the accuracy and sensitivity are 0.799 and 0.652 respectively. On the other hand, balanced accuracy, measurement which consider sensitivity and specificity, of SVM, linear discriminant analysis and logistic regression are 0.930, 0.928 and 0.912 respectively. 본 연구는 태아의 안녕평가를 위해 중요한 자료로 이용되고 있는 태아심박동(fetal heart rate) 자료에서 최적의 분류기법을 찾는데 목적이 있다. 특히 정상태아와 자궁내 발육제한(interine growth restriction; IUGR) 태아를 분류 할 수 있는 최적의 모형을 찾고자 한다. 분류기법들은 모수적 분류기법인 선형 판별분석(linear discriminant analysis)및 로지스틱 회귀분석(logistic regression)과 비모수적 방법으로 의사결정나무(decision tree), -최근접 이웃(-nearest neighbor) 및 지지도벡터기계(support vector machine; SVM)를 시행하였다. 또한 성능평가 측도로 정확도(accuracy)뿐 아니라 임상자료에서 널리 이용되는 측도인 특이도(specificity)와 민감도(sensitivity)를 함께 고려하여 그 성능을 비교하였다. 분석 결과, -최근접 이웃을 제외한 4가지 분류기법은 90%이상의 높은 정확도를 보여 주었다. 또한 5가지 분류기법 모두 0.850 이상의 높은 특이도 값을 보였고, 민감도에서 선형 판별분석과 SVM이 각각 0.890과 0.898로 가장 우수하였다. 한편, 민감도와 특이도 값을 동시에 고려하기 위한 측도인 안정된 정확도(balanced accuracy)는 SVM에서 0.930 그리고 선형 판별분석과 로지스틱 회귀분석이 각각 0.928과 0.912로 나타났다.