This paper is concerned with the mechanical design of hyperbaric oxygen chamber for multi-users using stress analysis. HBOT(Hyperbaric Oxygen Therapy) is very effective medical equipment for increasing the concentration of melted oxygen in human and animal body. The hyperbaric oxygen supplies to the impaired cell of human and animal to recover the healthy condition. This research reported the design specifications and mechanical safety of hyperbaric oxygen chamber using computational stress analysis with CATIA program. The result from this research can be used for making the practical HBOT equipment for multi-users and to manufacture the real model

다변량 빈도해석과 지역빈도해석의 장점을 동시에 가지는 다변량 지역빈도해석은 다양한 변수를 고려함으로써 수문 현상에 대하여 많은 정보를 얻을 수 있고 많은 가용 자료 수로 인하여 높은 정확도의 분석결과를 도출할 수 있다. 현재까지는 우리나라의 강우 자료를 이용하여 다변량 지역빈도해석이 시도된 적이 없어 국내의 강우 자료를 대상으로 다변량 지역빈도해석의 적용성을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 다변량 지역빈도해석의 매개변수 추정, 최적 분포형 선정, 확률수문량 성장곡선 추정 등에 집중하여 이변량 수문자료인 연 최대 강우량-지속기간 자료에 대하여 이변 량 지역빈도해석의 적용성을 평가하였다. 기상청 71개 지점에 대하여 분석을 실시하였다. 본 연구를 통해 적용된 지역강우자료의 최적 copula 모형으로는 Frank와 Gumbel copula 모형이 선택되었고 주변분포형에 대해서는 지역별로 Gumbel과 대수정규분포와 같은 다양한 분포형이 최적 분포형으로 선택되었다. 상대제곱근오차(relative root mean square error)를 기준으로 지역빈도해석이 지점빈도해석보다 안정적이고 정확한 확률수문량 곡선 추정을 하였다. 이변량 강우분석에서 지역빈도해석을 적용하면 안정적인 수공구조물 설계기준 제시와 강우-지속기간 관계를 모형화 할 수 있을 것으로 기대된다.

지역빈도해석은 대상 지점과 수문학적 동질성을 만족하는 주변 지점을 하나의 지역으로 보고 빈도해석을 수행하는 방법이다. 따라서 동질한 지역의 구분은 지역빈도해석에 있어서 가장 중요한 가정이라고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 인공신경망 기법중 하나인 자기조직화지도(self-organizing map, SOM) 기법을 활용하여 강우 지역빈도해석을 위한 동질 강수 지역을 구분하였다. 지역구분 인자로는 지형 정보와 시 단위 강우자료를 활용하였다. 최적 SOM 지도 구성을 위해 정량적 오차와 위상관계 오차를 활용하였다. 그 결과 7 × 6 배열의 42개의 노드를 갖는 모형을 선정하였고 최종적으로 강우 지역빈도해석을 위해 6개의 군집으로 구분하였다. 동질성 검토 결과 6개의 군집 모두 동질한 지역으로 나타났으며 기존의 유사하게 구분된 지역들과 이질성 척도를 비교하였을 때 좀 더 안정적인 지역 구분결과를 나타내는 것을 확인하였다.

영국에서는 지역구분이 필요없고 상대적으로 긴 재현기간에 대해서도 안정적인 확률강우량 추정이 가능한 FORGEX (Focused Rainfall Growth Extension) 기법을 개발하여 강우자료의 지역빈도해석을 수행하고 있으며, 지역빈도해석에 적합한 모집단 성장곡선으로부터 네트워크 최대값(network maximum, netmax) 자료의 분포위치를 고려하기 위하여 영국 강우자료를 이용한 공간상관식(ln Ne)을 유도하였다. 이런 이유 로 영국에서 개발된 공간상관식을 우리나라에 적용할 경우 부정확한 확률강우량을 산정하는 문제점이 발생한다. 이를 보완하기 위하여 본 연구에 서는 우리나라 기상청 산하 유인관측소 지점 중 30년 이상의 긴 강우자료를 보유한 64개 지점의 강우자료를 이용하여 공간상관식을 유도하였다. 지점 간의 합리적인 비교를 위해 1973년부터 2014까지를 기준기간(reference period)으로 정하였고, 강우지속시간, 지점 수, 네트워크 면적 등 3가지 변수를 고려하여 공간상관식을 유도하였다. 유도된 공간상관식을 FORGEX 기법에 적용하여 지역빈도해석을 수행하였고, 기존의 영국식을 이용하여 산정한 확률강우량 값과 비교·분석하였다. 그 결과 우리나라 강우자료를 이용하여 새롭게 유도한 공간상관식은 기존의 영국식 보다 정확 한 것으로 나타났고, 이를 FORGEX 기법에 적용한 결과 영국 공간상관식은 새롭게 개발한 공간상관식보다 확률강우량을 과소 추정하는 것으로 나 타났다. 본 연구를 통하여 기존 FORGEX 기법에서 내포하고 있는 부정확성을 보완할 수 있고, 긴 재현기간에 대한 확률강우량을 보다 정확하게 추 정할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 초과확률 또는 비초과확률이 시간에 따라 변화한다는 비정상성을 가정하여 재현기간 산정에 대한 연구를 수행하였다. 비정상성을 고려한 2가지 재현기간 산정 방법에 대해 검토하고 비정상성 Gumbel 모형을 이용한 빈도해석을 수행하여 초과확률 및 비초과확률을 구한 뒤 비정상성을 고려한 재현기간 정의에 따른 우리나라 재현기간의 변화에 대해서 살펴보았다. 적용 대상으로는 자료기간 30년 이상을 보유하면서 일 강우 자료의 경향성이 나타나는 서귀포, 인제, 제천, 구미, 문경, 거창 등 6개 지점을 선정하였다. 적용결과 비정상성을 고려한 재현기간 산정 시 기존의 재현기간 산정 방법과는 재현기간이 다르게 산정됨을 알 수 있었고, 재현기간이 커질수록 정상성 가정하의 재현기간과 비정상성 가정하의 재현기간 값의 차이가 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 비정상성을 고려한 재현기간의 2가지 정의 중 기대 대기시간(expected waiting time) 정의에 의한 방법이 기대 초과사상 수(expected number of exceedance event) 정의에 의한 방법 보다 작은 재현기간이 산정 되었다.

집중호우 등의 빈번한 증가로 인해 수방시설 관리의 중요성이 증대되고 있다. 수방시설 관리를 위해서는 구조물에 대한 정보와 구조물이 위치한 지역의 표고, 경사, 토양분포현황, 수계현황 등의 분석 자료를 구축하여야만 한다. 이러한 구축된 정보를 바탕으로 침수 모의를 통해 재난상황 발생 시 수방시설물의 대피 경로의 확보가 필요하다. 이를 위해서는 수방시설물에 저류되는 수자원에 대한 계측데이터를 기반으로 BIM(Building Information Modeling, BIM)과 연계하여 신속한 의사결정이 수반되어야 하며 극한홍수 등의 재해로부터 대피할 수 있는 통로를 설정하여야 한다.본 연구에서는 BIM기술과 연계되는 재해 상황 별 시나리오인 확률강우량의 범위를 지점빈도해석과 지역빈도해석을 통해 극한 홍수가 일어나는 범위를 산정하여 제시하고자 한다. 일반적으로 빈도해석에 의한 확률강우량 추정 방법은 지점빈도해석과 지역빈도해석에 의한 방법으로 확률강우량을 추정한다. 지역빈도해석에 의한 확률강우량 추정은 지점빈도해석을 보완한 방법으로 강우 자료의 기록년이 짧아 지점빈도해석에 의한 불확실성이 커졌을 경우 다수의 강우 관측소로부터 수문학적 동질성이 확보하여 적용한다. 본 연구의 대상 유역은 BIM기술에 활용되는 극한 홍수에 대한 침수 피해가 분석 가능한 의정부시의 홍복저수지와 백석천 및 중랑천 유역을 선정하였고, 재난상황별 극한 홍수의 시나리오를 제시할 수 있는 지속기간별 확률강우량을 추정하였다. 대상 유역의 침수 분석은 1차원 홍수침수모형인 “HEC-RAS” 를 이용하여 하천구간별 경계조건에 대한 유량 및 수위값을 산정하였고, 2차 홍수침수모형은 “HYDRO AS_2D”를 이용하였으며 효과적인 침수 모의를 위해 두 모형을 연동하여 모의하였다. 침수모의를 위한 재해 상황에 따른 시나리오별 강우자료는 기상청 산하의 서울 지점의 강우 관측소를 선정하였으며, BIM기술에 활용할 수 있도록 극한 홍수에 대하여 침수범위를 제시하고자 지속기간별 확률강우량을 지역빈도해석과 지점빈도해석에 대하여 적절한 재해 상황별 시나리오를 제시하고자 한다.

수공구조물의 설계 시 적절한 확률수문량을 추정하는 것은 매우 중요하며, 이러한 확률수문량을 추정하기 위해서는 표본으로서의 수문자료를 잘 표현할 수 있는 확률분포형을 찾아야 한다. 이와 같이 수문자료에 통계적 특성을 잘 표현할 수 있는 확률분포형을 찾기 위해서 적합도 검정을 실시하며, 적합도 검정 중 하나인 확률도시 상관계수 검정은 비교적 최근에 개발되어 그 사용법이 간단하며 높은 기각능력을 갖는다고 알려져 있다. 본 연구에서는 왜곡도 계수의 영향을 고려할 수 있는 도시위치공식을 이용하여 확률도시 상관계수 검정통계량을 유도하고 그 기각능력을 검토하였으며, 그 결과를 기존에 왜곡도 계수를 고려하지 않은 확률도시 상관계수 검정 방법과 비교해보았다. 그 결과 본 연구에서 유도된 확률도시 상관계수 검정에 의한 기각능력이 기존의 검정 방법들 보다 뛰어났으며, 특히 표본 크기가 작을수록, 발생 분포형이 형상 매개변수를 가질 경우 기각능력이 높게 나타나는 것으로 나타났다.