한반도 바람자원의 TMY(typical meteorological year)구축 알고리즘에 관한 연구

김혜중,정선,최영진,김규랑,정영림,Kim, Hea-Jung,Jung, Sun,Choi, Yeoung-Jin,Kim, Kyu-Rang,Jung, Young-Rim 한국통계학회 2009 응용통계연구 Vol.22 No.5

본 연구는 한반도 바람자원 TMY(typical meteorological year)의 구축에 적절한 알고리즘을 제안하고, 이를 전국 77개 기상관측소에서 1998년~2008년 기간 동안 관측한 바람자료에 적용하여 TMY를 구축하였다. 제안된 알고리즘은 Filkenstein-Shafer(FS) 통계모형 하에서 정의된 다양한 통계를 사용하여 연/원별 바람자료의 설명력 측도인 TMM(typical meteorological month)점수를 구하고, TMM점수에 기준하여 TMY를 구축하는 절차이다. 알고리즘은 두 단계 계산알고리즘으로 구성되었으며, 첫 단계는 각 관측소의 바람개황 그리고 둘째 단계는 한반도의 바람개황을 대표하는 TMY가 되도록 설계하였다. 11년 바람자료와의 비교분석, 경쟁모형에 의해 구축된 TRY(typical reference year)들과의 비교, 기상요소 추가에 따른 TMY의 영향평가 등 여러 종류의 비교 및 평가를 통하여 한반도 바람자원의 개황에 대한 TMY의 대표성과 효용성을 보였다. This study suggests an algorithm for generating TMY(typical meteorological year) for the Korean peninsula, and generates the TMY based on the algorithm using 11 years(1998~2008) wind data observed at 77 sites of Regional Meteorological Offices(RMO). The algorithm consists of computing TMM scores based on the various statistics defined by the Fikenstein-Shafer statistical model and, in turn, generating TMY based on the TMM scores. Also the algorithm has two stages designed to yield the best representation of the regional wind characteristics appeared during the 11 years(1998~2008). The first stage is designed for the representation of each of 77 regions of RMO and the second is for the Korean peninsula. Various comparison studies are provided to demonstrate the properties of the TMY like its utility and typicality.

남한전역 1Km×1Km 격자지점에 대한 수치기상모의풍속의 정확도 향상을 위한 통계적 보정법

김혜중,김현식,최영진,이승우,서범근,Kim, Hea-Jung,Kim, Hyun-Sik,Choi, Young-Jean,Lee, Seong-Woo,Seo, Beom-Keun 한국통계학회 2011 응용통계연구 Vol.24 No.6

본 논문은 수치기상모형에 의해 계산된 수치기상모의풍속($1km{\times}1km$ 해상도)의 정확도를 향상시키기 위한 통계적 보정법을 제안하였다. 이를 위해 남한전역을 $1km{\times}1km$ 격자로 나눈 지점(345,682지점)에 적합한 통계적 바람장 모형으로 부터 남한지역의 바람장을 추정하는 절차와 격자지점별/월별 보정인자를 계산하여 추정된 바람장과 수치 기상모의풍속간의 간극을 보정하는 절차로 이루어진 보정인자법을 개발하였다. 또한 75개 기상관측소지점에서 계산된 수치기상모의풍속자료에 보정인자법을 적용시켜 본 논문에서 제안된 보정법의 유용성을 보였다. This paper suggests a method for tuning a numerically simulated wind speed data, provided by NIMR(National Institute of Meteorological Research) and generated from a numerical meteorological model to improve a wind resource map with a $1Km{\times}1Km$ resolution. To this end, "tuning factor method" is developed that consists of two procedures. First, estimate monthly wind fields based on a suitably designed statistical wind field model that covers 345,682 regions obtained by $1Km{\times}1Km$ lattice sites in South Korea. The second procedure computes the tuning factor and then tunes the generated wind speeds of each month as well as each lattice site. The second procedure is based on the wind fields estimated by the first procedure. The performance of the suggested tuning method is demonstrated by using two wind data(both TMY and numerically simulated wind speed data) of 75 weather station areas.

통계적 바람장모형에의한 고해상도(1Km×1Km)풍력에너지지도 작성에 관한 연구

김혜중,김현식,최영진,변재영,Kim, Hea-Jung,Kim, Hyun-Sik,Choi, Young-Jean,Byon, Jae-Young 한국통계학회 2010 응용통계연구 Vol.23 No.6

본 논문은 남한지역 풍력자원의 계량화 및 바람환경분석 등에 필요한 풍력에너지지도를 고해상도로 작성하는 방법을 제안하였다. 이를 위해 $1Km{\times}1Km$ 격자로 나누어진 남한전역(345,682 지점)의 월별풍속에 적합한 통계적 바람장모형을 설정하여 각종 풍력에너지통계를 $1Km{\times}1Km$ 격자지점 별로 계산하고, 통계값들를 지도로 구현하는 절차를 연구하였다. 바람장모형의 적합성검정에는 국내 76개 기상관측소에서 관측된 TMY (typical meteorological year) 바람자료가 사용되었으며, Kolmogrov-Smirnov 검정결과 로그정규모형이 남한지역의 월별 바람장모형에 적합하였다. 또한 로그정규모형 하에서 얻어지는 다양한 형태의 풍력에너지통계들을 소개하였으며, 국립기상연구소가 제공하는 $1Km{\times}1Km$ 격자지점(345,682 지점)의 풍속자료를 사용하여 남한(지상 80m)의 풍력에너지밀도(W/$m^2$)지도를 공간분포도 형태로 작성해 보였다. This paper details a method for establishing a wind energy map having($1Km{\times}1Km$) resolution. The map is essential for measurement and efficiency-testing of wind energy resources and wind site analysis. To this end, a statistical wind field model is estimated that covers 345,682 regions obtained by $1Km{\times}1Km$ lattices made over South Korea. The paper derives various characteristics of a regional wind energy resource under the statistical wind field model and estimates them to construct the wind energy map. Kolmogorov-Smirnov test, based on TMY(typical meteorological year) wind data of 76 weather station areas, shows that a Log-normal model is adequate for the statistical wind field model. The model is estimated by using the wind speed data of 345,682 regions provided by the National Institute of Meteorological Research(NIMR). Various wind energy statistics are studied under the Log-normal wind field model. As an application, the wind energy density(W$/m^2$) map of South Korea is constructed with a resolution of $1Km{\times}1Km$ and its utility for the wind site analysis is discussed.

응용논문 : 회귀모형 오차항의 1차 자기상관에 대한 베이즈 검정법 : SPC 분야에의 응용

김혜중,한성실 ( Hea Jung Kim,Sung Sil Han ) 한국품질경영학회 1996 품질경영학회지 Vol.24 No.4

스펙트럼분석 기반의 미기상해석모듈 평가알고리즘 제안 및 시계열 군집분석에의 응용

김혜중,곽화륜,김유나,최영진,Kim, Hea-Jung,Kwak, Hwa-Ryun,Kim, Yu-Na,Choi, Young-Jean 한국데이터정보과학회 2015 한국데이터정보과학회지 Vol.26 No.1

In meteorological field, many researchers have tried to develop micro scale weather analysis modules for providing real-time weather information service in the metropolitan area. This effort enables us to cope with various economic and social harms coming from serious change in the micro meteorology of a metropolitan area due to rapid urbanization such as quantitative expansions in its urban activity, growth of population, and building concentration. The accuracy of the micro scale weather analysis modules (MSWAM) directly related to usefulness and quality of the real-time weather information service in the metropolitan area. This paper design a evaluation system along with verification tools that sufficiently accommodate spatio-temporal characteristics of the outputs of the MSWAM. For this we proposes a test for the equality of mean vectors of the output series of the MSWAM and corresponding observed time series by using a spectral analysis technique. As a byproduct, a time series cluster analysis method, using a function of the test statistic as the distance measure, is developed. A real data application is given to demonstrate the utility of the method. 기상분야에서는 다양한 미기상해석모듈 (micro scale weather analysis module)을 개발하여 초고분해능의 기상정보서비스를 실시간으로 제공하고자 노력하고 있다. 이와 같은 연구들은 최근 대도시의 양적인 팽창으로 인해 발생되는 도시 미기상 (micro meteorology)의 급격한 변화에 효과적으로 대처할 수 있는 경제적 사회적 활동을 가능케 한다. 따라서 미기상해석모듈의 정확성은 도시 미기상정보서비스의 품질 및 효용성에 직결된다. 본 논문은 미기상해석모듈이 생성하는 시-공간적인 특성을 가진 양적인 결과물의 정확성에 대한 평가체계를 설계하였다. 이와 더불어 평가체계의 구성에 사용될 평가도구로써 시계열평균의 동일성검정 알고리즘을 스펙트럼 분석기법으로 구축하였으며, 동일성 검정통계의 함수를 거리측도로 사용하는 시계열 군집분석법도 함께 개발하였다. 또한, 사례연구를 통해 제안된 군집분석법과 평가알고리즘의 유용성을 보였다.

미기상해석모듈 출력물의 정확성에 대한 객체기반 검증법: 한반도 풍속예측모형의 정확성 검증에의 응용

김혜중,곽화륜,김상일,최영진,Kim, Hea-Jung,Kwak, Hwa-Ryun,Kim, Sang-il,Choi, Young-Jean 한국통계학회 2015 응용통계연구 Vol.28 No.6

A microscale weather analysis module (about 1km or less) is a microscale numerical weather prediction model designed for operational forecasting and atmospheric research needs such as radiant energy, thermal energy, and humidity. The accuracy of the module is directly related to the usefulness and quality of real-time microscale weather information service in the metropolitan area. This paper suggests an object based verification method useful for spatio-temporal evaluation of the accuracy of the microscale weather analysis module. The method is a graphical method comprised of three steps that constructs a lattice field of evaluation statistics, merges and identifies objects, and evaluates the accuracy of the module. We develop lattice fields using various evaluation spatio-temporal statistics as well as an efficient object identification algorithm that conducts convolution, masking, and merging operations to the lattice fields. A real data application demonstrates the utility of the verification method. 미기상해석모듈(microscale weather analysis module)은 복사에너지, 열, 습도 등의 순환을 시-공간적으로 세밀하게 설명하고 모의실험 할 수 있도록 개발한 초고분해능($1km{\times}1km$ 이내)의 기상모델이다. 본 논문은 미기상해석모듈의 정확성을 시공간적으로 검증할 수 있도록 고안한 객체기반 검증법을 제안한다. 이 검증법은 통계그래픽을 사용하는 시각적인 방법이며, 미기상해석모듈의 평가통계출력장 구축단계, 객체식별 및 병합단계, 모듈의 정확성 검증단계로 이루진다. 이를 위해 두 가지 통계를 사용하여 삼차원의 평가통계출력장을 구축하였고, 구축된 출력장에서 정의되는 시계열통계들에 대해 합성(convolution), 가면화(masking) 및 병합작업(merging)을 시행하여 출력장에서 모듈검증대상 지역인 객체를 식별하는 알고리즘을 개발하였다. 또한, 사례연구를 통해 제안된 객체기반 검증법의 유용성을 보였다.

이러닝수요부문 사업체실태조사를 위한 표본설계

김혜중,곽화륜,Kim, Hea-Jung,Kwak, Hwa-Ryun 한국데이터정보과학회 2013 한국데이터정보과학회지 Vol.24 No.4

이러닝 (e-learning)산업통계는 이러닝산업 전반에 걸친 수요와 공급을 망라한 실태조사통계로 2004년 이후 정보통신산업진흥원에 의해 매년 발표되고 있다. 한국표준산업분류가 2008년 개정 (제9차)됨에 따라, 이러닝 수요부문의 사업체조사에 사용해온 표본설계 (종사자규모 산업분류별 층화추출)에 대한 개선이 필요하게 되었다. 본 논문은 사업체조사의 목표모집단을 개정된 한국표준산업분류에 따라 종사자규모 산업분류별로 층화하고, 각 층에 부여된 목표변동계수값을 만족시키는 멱배분법의 승수를 모의실험으로 찾아서 층화별로 표본의 크기를 결정하였다. 이와 더불어 본 연구에서 고려한 표본가중치 계산, 그리고 가중치를 반영한 모수추정량과 추정오차는 기존의 조사에서 사용된 기술 통계적 분석을 벗어나 업종별과 종사자 규모별 추정과 추정의 정도에 대한 평가를 가능하게 하였다. The e-learning industry status survey statistic provides information about the actual conditions of supply and demand of the e-learning industries. NIPA (National IT Industry Promotion Agency) has published the annual report of the survey results since 2004. Due to the 9th version of the KSIC (Korean standard industrial classification) revised in 2008, a refinement of the sampling design for the survey becomes necessary, especially that for the business demand sector. This article, based on the 9th revision of the KSIC, constructs a stratification of the target population used for the e-learning industry status survey on the business demand sector. Classification of strata in the business population is based on the industrial type and employment scale of business. Under the stratified population, we design a sampling scheme by using the power allocation method that enables us to satisfy a target coefficient of variation of each industrial stratum. In order to secure an accurate survey results based on the proposed sampling design, we consider the problem of calculating the design weights, derivation of parameter estimators, and formulas of their standard errors.

기상인자의 주기성 분석 및 일반화 선형모형을 이용한 강수영향분석: 2004KEOP의 한반도 남서지방 8개 지역 기상관측자료사용

김혜중,염준근,이영섭,김영아,정효상,조천호,Kim Hea-Jung,Yum Joonkeun,Lee Yung-Seop,Kim Young-Ah,Chung Hyo-Sang,Cho Chun-Ho 한국통계학회 2005 응용통계연구 Vol.18 No.2

본 연구에서는 2004년 기상청 집중관측기간(KEOP)에 수집된 지상관측자료를 사용하여 한반도 남서지방의 지역별(해남 외 7개 지역) 기상인자들의 주기성과 이들이 강수현상에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 기술통계와 스펙트럴분석을 사용하여 주기성을 분석하고, 관측기간 및 지역별 랜덤효과를 반영할 수 있는 일반화 선형모형을 제시하여 강수현상에 미치는 기상인자들의 영향을 분석했다. 분석결과에 의하면 기상인자들과 강수현상은 연관성을 가지며 특정주기에 따라 변동하는 것으로 나타났으며, 기상인자들은 지역에 따라 상이한 패턴으로 강수현상에 영향을 미치는 것으로 나타났다. This article summarizes our research on estimation of area-specific and time-adjusted rainfall rates during 2004KEOP (Korea enhanced observation period: June 1, $2004{\sim}$ August 31, 2004). The rainfall rate is defined as the proportion of rainfall days per week and areas are consisting of Haenam, Yeosu, Janghung, Heuksando, Gwangju, Mokpo, Jindo, and Wando. Our objectives are to analyze periodicity in area-specific precipitation and the meteorological measures and investigate the relationships between the geographic pattern of the rainfall rates and the corresponding pattern in potential explanatory covariates such as temperature, wind, wind direction, pressure, and humidity. A generalized linear model is introduced to implement the objectives and the patterns are estimated by considering a set of rainfall rates produced using samples from the posterior distribution of the population rainfall rates.

Laplace - Metropolis 알고리즘에 의한 다항로짓모형의 변수선택에 관한 연구

김혜중(Hea Jung Kim),이애경(Ae Kyung Lee) 한국품질경영학회 2001 품질경영학회지 Vol.29 No.1

N/A N/A

그래프 모형을 이용한 지수분포 모수들의 기하평균 비교에 관한 연구

김대황,김혜중,Kim, Dae-Hwang,Kim, Hea-Jung 한국통계학회 2006 응용통계연구 Vol.19 No.3

본 연구에서는 확률모형의 모수로부터 얻어지는 여러 형태의 함수간의 크기를 다중 비교 하는 방법을 제안하고자 한다. 이 방법은 비교대상인 모수 함수 간의 선호확률을 베이지안 방법으로 추정하고, 이들로부터 얻어지는 선호행렬을 이용한 새로운 다중비교법이다. 이러한 방법의 제안에 필요한 이론과 비교기준을 고안하였으며, 응용 예로 제안된 방법을 s의 독립인 지수분포 모수의 기하평균 크기 비교에 적용하였다. This paper develops a multiple comparison method for finding an optimal ordering of K geometric means of exponential parameters. This is based on the paired comparison experimental arrangement whose results can naturally be represented by a completely oriented graph. Introducing posterior preference probabilities and stochastic transitivity conditions to the graph, we obtain a new graphical model that yields criteria for the optimal ordering in the multiple comparison. Necessary theories involved in the method and some computational aspects are provided. Some numerical examples are given to illustrate the efficiency of the suggested method.