디지털 필터 기반 기저유출 분리 기법의 특성 및 적용성 검토

강태욱(Taeuk Kang),이남주(Namjoo Lee) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.3

디지털 필터 기반의 기저유출 분리 기법은 하천유량으로부터 기저유량을 분리하는 기법으로서 적절한 분석을 위해서는 필터 매개변수에 대한 추정이 요구된다. 이 연구에서는 4개의 디지털 필터 기반의 기저유출 분리 기법(Lyne-Hollick, Chapman, Eckhardt, EWMA)에 대하여 필터 매개변수 변화에 따른 분석 특성을 검토하였고, 적용성을 평가하였다. 각각의 디지털 필터 기법은 낙동강 지류 하천 중 5년간 연속된 유량측정 기록이 존재하는 대리 및 청송 수위관측소에 대하여 적용하였다. 기법별 적용성 평가 결과, Chapman 기법은 건기 시 기저유출 분리에 오류가 존재하는 것으로 나타났고, EWMA 기법은 기존 연구들에서 사용한 매개변수 범위 내에서 적절한 분석이 되지 않음을 확인하였다. Lyne-Hollick 기법과 Eckhardt 기법은 모두 필터 매개변수의 탐색 범위 내에서 적절한 결과를 도출할 수 있는 것으로 분석되었다. 다만, Eckhardt 기법은 상대적으로 필터 매개변수 변화에 따른 분석 결과의 변동이 크기 때문에 매개변수 결정에 신중을 기할 필요가 있는 것으로 판단되었다. Baseflow separation method based on the digital filter is a technique for separating the baseflow from the total streamflow, and appropriate estimation of the filter parameter is required for analysis. In this study, we reviewed the analysis characteristics of the four baseflow separation methods (Lyne-Hollick, Chapman, Eckhardt, and EWMA (exponentially weighted moving average)) based on the digital filter according to the change in the filter parameter and evaluated their applicability. Each digital filter method was applied to Daeri and Cheonsong stage stations, which have measurement records for five consecutive years for tributaries located of the Nakdonggang River in the Republic of Korea. The Chapman method had an error in the baseflow separation during the dry season. The EWMA method was not appropriately analyzed within the parameter range used in previous studies. The Lyne-Hollick and Eckhardt methods provided appropriate results within the exploring range of the filter parameter. However, in the Eckhardt method, we had to be careful in determining the filter parameter because the variation in analysis results was relatively large according to the parameter change.

필터 캐쉬의 저온도 유지를 위한 프로세서 설계 기법

최홍준(Hong-Jun Choi),양나라(Na-Ra Yang),이정아(Jeong-A Lee),김종면(Jong-Myon Kim),김철홍(Cheol-Hong Kim) 한국컴퓨터정보학회 2010 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.15 No.1

지난 수십 년 동안 프로세서의 성능은 크게 발전하여 왔다. 하지만, 공정 기술의 발달에 기인한 프로세서의 급속한 성능 향상은 최근 들어 몇 가지 문제점들에 직면하고 있다. 반도체 공정 기술이 크게 발전하면서 회로 집적도가 급속도로 높아짐에 따라서 단위 면적당 소모되는 전력량의 증가와 그에 따른 열섬 현상이 대표적인 문제점으로 인식되고 있다. 이와 같은 최근 상황에서, 최신의 프로세서를 설계할 때에는 전력 효율성 향상과 온도 제어 기술이 반드시 함께 고려되어야만 한다. 본 논문에서는 프로세서에서 소비되는 전력의 상당 부분을 차지하고 있는 명령어 캐쉬의 전력 효율성을 향상시키기 위해 사용되는 대표적인 기법 중 하나인 필터 캐쉬 구조에서 발생하는 필터 캐쉬의 온도 상승 문제를 해결하기 위한 기법을 제안함으로써 저전력과 저온도 유지를 동시에 해결하고자 한다. 제안하는 변형 필터 캐쉬 구조는 세 가지로 분류된다. 프로세서가 명령어를 요청 시 필터 캐쉬와 메인 캐쉬를 선택적으로 접근하도록 하는 바이패스 필터 캐쉬 구조, 동일한 크기의 필터 캐쉬를 하나 더 추가하여 기존의 필터 캐쉬와 추가한 필터캐쉬를일정시간동안 번갈아 접근하도록하는 중복필터캐쉬구조, 그리고기존의필터캐쉬를두 개의독립된 필터 캐쉬로 분할하여 요청 명령어에 따라선택적으로 접근되도록 하는 분할필터 캐쉬 구조이다. 본논문에서는 제안된 변형 필터 캐쉬 기법들의 효율성을 정확하게 측정하기 위하여 Wattch 시뮬레이터와 Hotspot을 사용하여 모의실험을 수행한다. 모의실험결과, 본 논문에서 제안하는 세 가지 기법 중 분할 필터 캐쉬 구조가 저온도 필터 캐쉬유지에 가장 적합한 구조임을 확인할 수 있다. Recently, processor performance has been improved dramatically. Unfortunately, as the process technology scales down, energy consumption in a processor increases significantly whereas the processor performance continues to improve. Moreover, peak temperature in the processor increases dramatically due to the increased power density, resulting in serious thermal problem. For this reason, performance, energy consumption and thermal problem should be considered together when designing up-to-date processors. This paper proposes three modified filter cache schemes to alleviate the thermal problem in the filter cache, which is one of the most energy-efficient design techniques in the hierarchical memory systems : Bypass Filter Cache (BFC), Duplicated Filter Cache (DFC) and Partitioned Filter Cache (PFC). BFC scheme enables the direct access to the L1 cache when the temperature on the filter cache exceeds the threshold, leading to reduced temperature on the filter cache. DFC scheme lowers temperature on the filter cache by appending an additional filter cache to the existing filter cache. The filter cache for PFC scheme is composed of two half-size filter caches to lower the temperature on the filter cache by reducing the access frequency. According to our simulations using Wattch and Hotspot, the proposed partitioned filter cache shows the lowest peak temperature on the filter cache, leading to higher reliability in the processor.

유공관과 바이오 필터의 직접유출수 저감효과

강태성 ( Taeseong Kang ),신민환 ( Minhwan Shin ),금동혁 ( Donghyuk Kum ),김종건 ( Jonggun Kim ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

강우시 밭에서 발생하는 강우유출수는 토사와 함께 하천에 유입되어 수질 악화 및 탁수 등의 환경 문제를 발생시킨다. 이에 국내·외에서 비점오염원 발생원 관리를 위한 최적관리기법(Best Management Practices, BMPs)의 개발을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 상대적으로 연구가 미비한 유공관과 바이오 필터를 BMP로 선정하여 강원도 춘천시 서면 방동리에 시험포를 설치하여 시험포별 유출량 및 수질 모니터링을 수행하였으며, 모니터링 결과를 바탕으로 유공관과 바이오 필터의 직접유출수와 수질농도 저감효과를 분석하였다. 대조구, 유공관, 그리고 바이오 필터 3개의 시험포를 설치하였으며, 폭 3 m, 길이 10 m로 동일하게 조성하였다. 유공관 시험포는 토양의 표면에서 0.3m 깊이에 10 m의 길이로 직경 400 mm를 설치하였으며, 유공관과 바이오필터를 함께 설치한 시험포에는 유공관과 동일한 깊이에 8 m의 길이로 설치하였다. 바이오 필터의 채움재는 우드칩을 토양의 표면에서 0.3 m 깊이에 길이 2 m, 폭 3 m로 설치하였다. 2020년 5월부터 8월 중순까지 총 10회에 걸쳐 유출량과 수질농도를 분석한 결과 대조구는 0.013∼2.519 ㎥, 유공관 0.007∼0.884 ㎥, 바이오 필터 0.007∼0.754 ㎥의 평균 유출량이 발생하였으며, 강수량이 제일 많이 발생한 6차 조사(244.0 mm)에서 유출량도 가장 많이 발생한 것으로 나타났다. 대조구 대비 유출량 저감효과를 분석한 결과 유공관은 20.0∼92.7%(평균 52.8%), 바이오 필터는 -13.4∼93.0%(평균 52.6%)가 저감된 것으로 나타났다. 시험경작지별 발생한 유출량과 수질농도를 이용하여 총 오염부하를 비교한 결과, 전체 수질 항목에서 유공관 시험포의 총 오염부하가 가장 낮은 것으로 나타났다. 대조구 대비 오염부하(BOD, COD, SS, T-N, T-P, TOC) 저감효과를 분석한 결과, 유공관 시험포 75.1∼85.0%(평균 80.0%)와 바이오 필터 시험포 35.5∼80.9%(평균 62.3%)의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행한 저감시설들은 실제 영농환경과 동일한 조건에서 진행되었으며, 연구결과와 같이 유공관과 바이오 필터는 직접유출과 오염부하를 효과적으로 저감할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 향후 비점오염원 저감을 위한 다양한 최적관리기법 선정·적용 및 저감 정책을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

적합도 공유 기법을 적용한 향상된 FastSLAM 알고리즘

권오성(Ohsung Kwon),현병용(Byeongyong Hyeon),서기성(Kisung Seo) 한국지능시스템학회 2012 한국지능시스템학회논문지 Vol.22 No.4

SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)은 주변 환경에 대한 지도 작성과 자신의 위치를 인식하는 기법으로 주행 로봇 분야에서 널리 사용되고 있다. FastSLAM(A Factored Solution to the SLAM) 은 파티클 필터와 확장형 칼만 필터를 기반으로 한 대표적인 SLAM 기법중의 하나이나, 재추출 단계에서 입자들의 다양성이 상실되는 문제가 제기되고 있다. 본 논문에서는 적합도 공유기법을 사용하여 입자들의 다양성 상실에 관한 문제를 보완하는 방법을 제시하고, 기존의 기법들과 성능을 비교 및 분석한다. SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) is a technique used by robots and autonomous vehicles to build up a map within an unknown environment and estimate a place of robot. FastSLAM(A Factored Solution to the SLAM) is one of representative method of SLAM, which is based on particle filter and extended Kalman filter. However it is suffered from loss of particle diversity. In this paper, new approach using fitness sharing is proposed to supplement loss of particle diversity, compared and analyzed with existing methods.

PIP 개념을 이용한 비선형 기동 표적 추적 기법

손현승(Hyun Seung Son),박진배(Jin Bae Park),주영훈(Young Hoon Joo) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.1

본 논문에서는 비선형 기동표적의 추적에 대한 새로운 접근 방식을 소개한다. 제안된 알고리즘은 예측 명중위치 개념을 이용한 칼만필터 기반의 적응 상호작용 다중모델 기법으로 측정된 위치 값과 예측된 명중위치 사이의 차이를 고려한 변형된 칼만필터 기법을 이용한다. 알 수 없는 가속도는 표적의 기동모델에 있어서 추가적인 프로세스 잡음으로 간주되고, 알고리즘 내의 하부 모델들은 각각의 가속도 수준에 따라 구해지는 전체적인 프로세스 잡음에 따라 특성화 된다. 칼만필터 기법이 비선형 기동에 있어 성능이 저하되는 점을 보완하기 위하여 상황에 따라 제안된 기법과 칼만필터를 적응적으로 이용할수 있는 선택적 알고리즘을 구현하고자 한다. 표적의 기동중에 나타나는 가속도를 효과적으로 다루기 위하여 잡음의 크기가 급격히 증가할 경우 그 증가분을 가속도로 인식하여 기동표적 관계식에 이용한다. 그리고 제안된 알고리즘의 수행 가능성은 몇 가지수치 예를 통하여 증명한다. This paper proposes a new approach on nonlinear maneuvering target tracking. In this paper, proposed algorithm is the Kalman filter based on the adaptive interactive multiple model using the concept of predicted impact point and utilize modified Kalman filter regarding the error between measurement position and predicted impact point. The unknown target acceleration is regarded as an additional process noise to the target model, and each sub-model is characterized in accordance with the variance of the overall process noise which is obtained on the basis of each acceleration interval. To compensate the decreasing performance of Kalman filter in nonlinear maneuver, we construct optional algorithm to utilize proposed method or Kalman filter selectively. To effectively estimate the acceleration during the target maneuvering, the rapid increase of the noise scale is recognized as the acceleration to be used in maneuvering target's movement equation. And a few examples are presented to show suggested algorithm's executional potential.

MDCT에서 선량 변화에 따른 딥러닝 재구성 기법의 유용성 연구

김가현,김지수,김찬들,이준표,홍주완,한동균 한국방사선학회 2023 한국방사선학회 논문지 Vol.17 No.1

MDCT의 딥러닝 재구성 기법(TrueFidelity, TF)의 유용성을 평가하고자 기존의 필터보정역투영법(Filtered back projection, FBP)과 적응형 통계적 재구성 기법(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction-Veo, ASIR-V)의 화질을 비교 평가하였다. FBP, ASIR-V 50%, TF-H의 재구성 기법에서 선량을 17.29 mGy로 고정한 것과 10.37 mGy, 12.10 mGy, 13.83 mGy, 15.56 mGy로 변화시킨 영상을 획득하여 노이즈, CNR, SSIM을 측정하였다. 17.29 mGy에서 재구성 기법 변화를 주었을 때 TF-H가 FBP, ASIR-V에 비해 화질이 우수하다. 선량에 변화를 주었을 때 10.37 mGy TF-H와 FBP 비교 시 노이즈, CNR, SSIM은 유의한 차이가 있고(p<0.05), 10.37 mGy TF-H와 ASIR-V 50% 비교 시 유의한 차이가 없다(p>0.05). 선량이 가장 높은 15.56 mGy ASIR-V 50%와 선량이 가장 낮은 10.37 mGy TF-H 화질이 동일하므로 TF-H는 30%의 선량 감소 효과가 있다. 따라서 딥러닝 재구성 기법(TF)은 반복적 재구성 기법(ASIR-V)과 필터보정역투영법(FBP)보다 선량을 감소시킬 수 있었다. 이로 인해 환자의 피폭선량을 감소시킬 것으로 사료된다.

온․ 오프라인 매개변수 보정기법에 따른 강우-유출해석 적용성 평가

이대업,김연수,유완식,이기하 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.4

본 연구에서는 오프라인 및 온라인 매개변수 자동보정기법을 이용하여 개념적 집중형 수문모형의 매개변수를 보정한 후, 각 보정기법에 따른 강 우-유출 해석 결과를 비교·분석하여 기법별 적용성을 평가하였다. 이를 위해 용담댐 상류 천천 유역을 대상으로 9개의 단기 강우사상을 선정하고, 강우-유출 모의를 위한 수문모형으로 저류함수모형을 선택하였다. 또한 저류함수모형의 매개변수 보정을 위한 자동보정기법으로 오프라인 기법 으로는 SCE-UA, 온라인 기법으로는 파티클 필터를 선정하여 해석을 수행하였다. 각 기법에 따른 유출 해석결과의 재현성 평가를 위해 관측수문곡 선의 평균유량을 근거로 하여 저수부(평균유량 이하)와 고수부(평균유량 초과)로 구분하여 모의결과를 비교․ 검토하였다. 그 결과, 매 시간 입력자 료를 이용하여 매개변수를 실시간으로 업데이트하는 파티클 필터의 경우, 저수부와 고수부에 구분없이 전반적으로 우수한 재현성을 보여주었다. 반면에 SCE-UA의 경우, 대상 사상에 대한 전체기간의 정보를 활용하여 선택된 목적함수 RMSE와 HMLE를 최소로 하는 최적 매개변수를 추정함 에 따라 일정규모 이상의 홍수사상에서는 목적함수에 따라 매개변수의 변동성이 나타났으며, 고수부에서는 RMSE, 저수부에서는 HMLE가 비교 적 우수한 유출모의 결과를 나타내는 것으로 분석되었다. This study aims to evaluate applicability of both online and offline parameter calibration techniques on rainfall-runoff modeling using a conceptual lumped hydrologic model. To achieve the goal, the storage function model was selected and then two different automatic calibration techniques: SCE-UA (offline method) and particle filter (online method) were applied to calibrate the optimal parameter sets for 9 rainfall events in the Cheoncheon catchment, upper area of the Yongdam multi-purpose dam. In order to assess reproducibility of hydrographs from the parameter sets of both techniques, the observed discharge of each event was divided into low flow (below average flow) and high flow (over average flow). The results show that the particle filter method, updating the parameters in real-time, provides more stable reproducibility than the SCE-UA method regardless of low and high flow. The optimal parameters estimated by SCE-UA are very sensitive to the selected objective functions used in this study: RMSE and HMLE. In particular, the parameter sets from RMSE and HMLE demonstrate superior goodness-of-fit values for high flow and low flow periods, respectively.

개선된 박테리아 최적화 방법을 이용한 계통연계형 태양광 시스템을 위한 LCL필터파라미터 최적화 설계

조재훈(Jae-Hoon Cho),최돈진(Don-Jin Choe),전명근(Myung-Geun chun) 한국지능시스템학회 2010 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.20 No.1

본 논문에서는 계통연계형 태양광 발전시스템의 LCL 필터 파라미터를 개선된 박테리아 최적화기법을 이용하여 설계하였다. 일반적으로 태양광 발전시스템은 직류링크단 전압과 교류 출력단 역률을 제어하기 위하여 PWM 전압형 인버터를 사용하는데 이런 인버터들은 PWM 스위칭에 의해 스위칭 주파수를 기본 주파수로 하는 고주파대의 고조파들을 발생시킨다. 이런 고조파들이 계통으로 흘러 들어가면 계통에 있는 다른 기기들에 영향을 줄 수 있기 때문에 계통에 주입되는 잔류 고조파를 저감하기 위하여 인버터 출력전류 리플을 줄이는 필터들을 사용하여야 한다. 구조가 간단한 L또는 LC 필터는 필터의 성능을 높이기 위해서 인덕턴스를 증가시켜야 하는 단점이 있다. 따라서 작은 인덕턴스로 동일한 전류리플저감 성능을 가질 수 있는 LCL필터의 연구가 활발히 진행되어지고 있다. 그러나 LCL필터의 파라미터 선정은 복잡하고 선정된 파라미터들에 따라 성능 차이가 크기 때문에 적절한 파라미터 선정이 필수적이다 본 논문에서는 개선된 박테리아 최적화 방법을 이용한 LCL 필터 파라미터 선정 기법을 제안한다. 제안된 방법의 성능을 검증하기 위하여 기존의 일반적인 방법과 비교하였으며, 우수한 성능을 보임을 알 수 있었다.

잡음 상호상관 기법을 이용한 한반도의 표면파 토모그래피에 대한 연구

조광현,강익범,Cho. Kwang-Hyun,Kang. Ik-Bum 한국방재학회 2007 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2007 No.1

한반도의 단주기 표면파의 특성을 연구하기 위하여 기상청 지진관측망에서 관측된 지진자료에 잡음의 상호상관기법(Campillo and Paul, 2003; Shapiro et al., 2005)을 적용하였다. 다론 시간에 관측된 지진자료의 에너지를 평준화시키기 위해 1 비트 샘플링 방법이 아닌 화이트닝 기법을 사용한 것을 제외하고 일반적인 상호상관기법이 그대로 적용되었다. 잡음상호상관기법으로 얻어진 그린함수에서 다중필터기법으로 군속도를 계산하였다. 군속도를 역산하여 0.5 - 20 초 주기에서 표면파 분산의 공간적인 변화를 이미지화하였다. 사용된 토모그래피 역산기법은 각 주기의 공간적인 이미지 뿐만 아니라 주기함수인 분산 곡선을 동시에 구하기 위하여 모든 주기의 군 속도자료를 역산하였다. 역산결과, 한반도 남동부 지역인 경상분지에서 낮은 군속도를 확인할 수 있었다. Cross correlation of seismic-background motions (Campillo and Paul, 2003; Shapiro et al., 2005) is applied to observations from the Korean Meteorological Administration seismic network to estimate the short-period Rayleigh and Love wave dispersion characteristics of the region. Standard processing procedures are applied to the cross correlation, except that signal whitening is used in place of one-bit sampling to equalize power in signals from different times. Multiple-filter analysis is used to extract the group velocities from the estimated Green`s functions, which are then used to image the spatially varying dispersion at periods between 0.5 and 20 sec. The tomographic inversion technique used inverts all periods simultaneously to provide a smooth dispersion curve as a function of period in addition to the usual smooth spatial image for a given period. The Gyeongsang Basin in the southeastern part of the peninsula is clearly resolved with lower group velocities.

필터기법을 활용한 수로부 수위자료의 품질관리 기법 연구

최규훈 ( Gyuhoon Choi ),김경환 ( Kyunghwan Kim ),임세윤 ( Seyun Lim ),유승환 ( Seung-hwan Yoo ),최은혁 ( Eunhyuk Choi ),강문성 ( Munsung Kang ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

하천과 저수지 수위자료의 품질관리는 많은 연구가 이어지고 있으나, 농업용수 공급을 위한 수로부에 대한 수위자료를 축적하기 위한 측정기 설치가 농업용 저수지보다는 짧으며, 설치 대상을 점차 확대되고 있다. 이로 인해 수로부의 품질관리는 전무한 실정으로 저수지와 수로부의 수위자료의 품질관리는 시설별의 역할, 관개급수 방식 및 양상도 다르며, 저수지에 비하여 수로부의 수위자료는 단위별 면적, 급수 방식에 따라 급변하는 성격을 지니므로, 저수지의 품질관리의 방식 또한 다를 수밖에 없다. 그러므로 저수지 수위자료의 품질관리 방식과 다른 수로부만의 품질관리 방안에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 수로부 수위자료의 품질관리가 중요한 이유는 저수지로부터 시작되는 수로부는 농업용수 공급량을 산정할 수 있는 직접적인 인자이기 때문이다. 본 연구에서는 수로부 수위자료의 이상치 제거 및 보정방안을 도출하고, 이를 바탕으로 Hampel 필터기법과 N차 중앙 필터기법을 활용하여 그 필터 적용 방법에 따른 품질 관리 적용성을 평가하고자 한다. 이를 통하여 농업용수 사용량 등의 정확한 산정이 가능하며, 공급체계 개편 등 농업용수절감에도 큰 효과를 얻을 수 있을 것이다.