수리과학기반모델링연구 (국가수리과학연구소)

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수리과학기반모델링연구

  • 정책특징
    자연과학, 사회과학의 다양한 현상에 대한 근원적인 이해를 높이고 에측을 하기 위한 수리과학적 모델링.
    동역학을 이용한 방법과 사회현상을 설명하기 위한 행위자 기반 모델링을 통한 집단적거동 및 산불, 극지방 빙상에 대한 기초적인 연구 수행.
    수리모델링을 통한 예측의 정밀도 향상을 위한 수리모델의 불확실성 정량화 기법을 활용 및 수리모델 분석기법을 연구 개발.
    수리과학 모델링은 데이터 분석만으로 근원적인 해결이 어려운 경우, 현상에 대한 근원적인 이해를 제공하고 데이터 분석결과의 정밀성 예측성능의 향상을 가져올 수 있음.

    o 주요 보유기술:
    - 동역학 모델링(Dyanamical Systems Modeling): 자연 또는 사회 현상을 수리과학적으로 다루기 위한 모델링으로, 현상의 본질적인 문제점과 예측을 이해하기 위한 도구.
    - 행위자 기반 모델링(Agent Based Modeling): 다수의 행위자에 특성을 부여하였을때, 나타나는 특성을 통해 사회적/거시적 현상을 분석하는 모델링.
    - 파동역학 (Wave dynamics): 지진, 극지방 빙하의 흐름 등 다양한 실제계에서 나타나는 현상을 이행하기위해 편미분방정식으로 표현된 모델의 연구기법.
    - 예측프로그램의 불확실성 정량화 분석(Uncertainty Quantification): 주어진 수리모델에서 예측값과 모델내에 존재하는 입력값간의 특성을 분석함으로써 수리모델의 예측능력을 분석하는 기술.

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정책 상세정보

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동역학 모델기반
집단 거동현상 연구
: 새들의 군집비행, 주식시장의 폭락 등 자연 또는 사회 현상중에 나타나는 다양한 집단 거동에 대한 모델을 연구하여, 집단 거동의 다양한 특성과 원인을 분석 하는 연구 수행.

 

-       ABM기반 산불 동역학 시뮬레이션 모델 개발: 지구온난화와 환경교란으로 인해 국내 산불발생 빈도와 규모가 점진적으로
증가하고 있음
. 산불발생후 효과적인 진화전략을 위해서는 특히, 산불의 진행경로와 산불강도를 예측하는 것이 중요한데 산불은 산림 지형의 경사, 풍속, 풍향, 습도와 같은 기상, 나무 종류
등 숲 구성에 따라 복잡한 형태로 전이되기 때문에 정교한 예측을 하는데 어려움이 있음
. 따라서 산불확산의 특성을 이해하고, 산불 발생
가능성을 추론하고 확산 경로를 추정하며 대형화 가능성에 대한 예측 모델을 개발하여 산불피해를 최소화 하는데 기여함
. 

 

-       ABM기반 흰개미 특성 터널링 시뮬레이션 모델 개발: 현재는 지구온난화등의 환경교란이 편만하여 생태계 불안정성이 급격히
높아지고 있는 시대이며
, 생태계 보존 문제가 심각하게 대두되고 있음. 이러한 문제는 국가적 차원에서 다루어져야 하며 출연연에서 주관하여 연구하는 것이 타당하다고 여겨짐. 특히, 흰개미문제는
이산화탄소발생의 주요 원인이 되며 주요 목조구조물에 대한 피해원인이 되고 있기 때문에 이에 대한 대안을 수립할 필요성이 있음

흰개미 방제 전략연구를 위해 수리모델을 이용한 예는 국내외적으로 매우
한정적인 상황임
. 그 이유는 흰개미 생태계 동역학에 대한 이해가 충분히 이루어져 있지
않기 때문이며
, 흰개미 종들이 지하에서 서식하며 번식하기 때문에 직접 관찰하고 분석하기가
어렵기 때문임
. 행위자기반 흰개미 수리모델 개발은 흰개미 생태계 이해에 대한 제한성을
극복하는 대안으로 적절한 접근법이라고 여겨짐
. 개발된 지능형
행위자 기반 모델을 흰개미 개체군행동에 적용하여 지하의 흰개미 서식상태를 추정함
. 또한 모델
시뮬레이션을 통한 예측을 기반으로 하여 효과적이고 효율적인 흰개미 방제기술을 제안함
.  

 

 

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파동해석 유한요소
전산모사:
 지진동/음향파 메타물질 해석과 파동감쇠 - 지진, 음향파의 감쇠를 위한 메타물질의 구조를 설계하고 이를 유한요소해석을 통해 효과를 시뮬레이션함

 

 


 

 

기관정보

국가수리과학연구소National Institute for Mathematical Sciences

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주소 : 대전 유성구 유성대로1689번길 70 국가수리과학연구소

홈페이지 : http://www.nims.re.kr

국가수리과학연구소(National Institute for Mathematical Sciences, NIMS)는 2005년 설립된 국내유일 수학분야 정부출연연구기관으로서 수리과학 R&D연구 역량을 기반으로 산업과 공공영역의 발전에 기여하고 있습니다. 4차 산업혁명 시대를 맞아 사회 전반에 걸쳐 수학에 대한 수요가 늘어남에 따라 산업 현장의 수학적 문제를 발굴하고 해결하는 산업수학 연구와 의료현장에서 발생하는 문제를 해결하는 의료수학 연구를 중점적으로 수행하고 있습니다. 또한 수학의 대중화와 문화 확산을 위해 수학을 재미있게 배우고 체험할 수 있는 다양한 프로그램을 기획ᆞ운영하고 있습니다. '대한민국 산업수학의 중심!!' 국가수리과학연구소가 대한민국 수학의 국가경쟁력 강화를 이끌어 나가겠습니다.