본 논문에서는 클러스터 간의 중복을 허용한 계층적 클러스터링(hierarchical clustering) 기법에 적합한 클러스터 간 유사도 평가방법(linkage metric)을 제안하였다. 클러스터 간 유사도 평가방법은 계층적 클러스터링에서 클러스터를 통합하거나 분해하는데 쓰이며 사용된 방법에 따라 클러스터링의 결과가 다르게 형성된다. 기존의 클러스터 간 유사도 평가방법인 single linkage, complete linkage, average linkage 중 single linkage와 complete linkage는 클러스터 간 중복이 허용된 환경에서 정확도가 낮은 문제점이 있고, average linkage는 정확도가 두 방법에 비해 높지만 계산 시간 소요가 크다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 average linkage를 개선하여 중복된 데이터에 의한 필요 계산량을 크게 줄임으로써 시간적 성능이 우수한 클러스터 간 유사도 평가방법을 제안하였다. 또한, 제안된 방법을 기존 방법들과 비교 실험하여 중복을 허용하는 계층적 클러스터링 환경에서 정확도는 비슷하거나 더 높고, average linkage에 비해 계산량이 감소됨을 확인하였다.
본 연구는 머신러닝 기반의 상수도 모니터링 시스템의 예측 모델을 개발하고, 예측 모델의 적용이 가능성을 검토하였다. 상수도모니터링 시스템은 상수관망에 설치된 센서에서 수집된 자료를 모니터링 할 수 있어 운영자의 상수도 시설물의 관리 편의성을 높일 수 있다. 특히 수리학적 모델을 적용하여 계산된 값과 측정된 값을 비교해 이상치가 발생하면 운영자에게 이를 알려주므로 시스템내의 문제점을 빠르게 확인할 수 있다. 그러나 수리학적 모델은 입력자료가 증가됨에 따라 계산시간이 많이 소요되는 문제가 있고, 계산된 값의 정확도가 낮아지므로. 이러한 문제를 보완하기 위해 머신러닝 기반의 예측 모델을 개발하여 이를 해결하고자 하였다. 예측 모델은 GS 이니마 브라질(GS Inima Brazil)에서 운영중인 아라사투바(Aracatuba) 지역 주사라(Jussara) DMA(District Metered Area)의 2018년 1월에서 7월까지의 운영자료를 이용하였으며, 상수도 모니터링 시스템에서 상수관로 수압에 영향을 미치는 영향 인자들을 분석하고, 하이퍼파라미터 최적화를 통한 수압 예측 모델을 개선하였다. 금회 연구는 머신러닝 기반의 모델을 통하여 상수관망의 시간변화에 따른 장래 예측 수압을 검토할 수 있었다는데 큰 의의가 있다.
지진은 인간의 통제가 불가능한 자연재해의 하나로 중요한 사회기반시설인 상수관망 시스템에 큰 피해를 유발하여 사회기능의 마비로 이어질 수 있다. 이러한 피해를 경감하기 위해서는 재해발생 이전에 시스템의 사전 보강을 통해 내구성을 강화하고, 재해피해 상황을 사전에 모의하여 필요한 복구전략, 복구자원 등의 대책을 마련하고, 실제 지진이 발생한 상황에서는 최대한 신속하게 피해를 복구하는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 재해발생 상황을 고려하여 상수관망시스템의 지진피해를 모의하고 복구전략을 수립함으로써 복구대책을 마련할 수 있는 방안을 모색하고자 한다. 재해가 발생한 이후의 비상상황을 모의한 후, 시스템의 취약도 및 수리분석을 통해 최적의 복구대책 및 전략을 수립하기 위한 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 모형을 개발하였다. 먼저, 지진발생 시 발생 가능한 상수관망시스템의 관 파손, 누수, 배수지(정수지) 파손, 펌프시설 파손 및 전력차단으로 인한 펌프운영 중단, 기타 구조물의 파손 등의 취약도 분석을 통해 시스템 파괴 모의를 한 후, 복구 우선순위와 복구에 필요한 소요인력, 장비 등을 결정한다. 시스템의 피해상황을 관망 수리해석 모형인 EPANET 모형에 반영하여 정밀한 수리해석을 실시함으로써 재해 상황에서의 용수공급 상황을 실제와 가깝게 재현하도록 한다. 다음으로, 복구전략에 따른 실제 복구진행상황(파손관의 수리, 전력회복에 따른 펌프재가동 등)을 시간별로 모의하여 절점별 공급 가능량을 계산한다. 효율적인 복구전략을 마련하기 위해 다양한 민감도분석을 실시하여, 가장 효과적인 복구전략을 선정하였다. 본 연구에서 개발한 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 모형은 복구 소요시간 예측, 복구 소요자원 산출, 시 공간적 복구 진행상황 등을 정량화한 의사결정 시스템의 역할을 수행 할 수 있다. 또한, 상수관망에 발생할 수 있는 다양한 지진피해를 모의하여, 해당 시스템에 가장 효과적인 복구전략을 마련하는데 도움을 줄 것이다.
본 논문에서는 훼손된 영상 신호를 복원하는 기존의 나가오 필터의 수식 과정 중 일부를 제거하여 처리시간을 단축하고 그 효과는 유지하는 방법에 대해서 연구하였다. 기존의 나가오 필터를 이용한 신호처리 복원 방법으로는 계산량이 많아 한 화소를 처리하기 위해서는 많은 시간이 소요된다. 따라서 본 논문에서는 기존의 나가오 필터의 수식 과정 중 표준편차를 구화는 과정을 제거함으로써 처리시간이 단축되면서 그 효과는 유지됨을 확인한다. 모의 실험을 통하여 이 방법의 우수성을 확인한다.
시정 모델에 대한 연구로는 국외의 경우 미국 EPA(Environmental Protection Agency)에서의 연구사업으로서 이루어진 바가 대부분이나 우리나라의 경우에는 모델을 적용하여 시정을 연구한 바가 매우 드물다. 이에 본 연구에서는 우리나라의 시정분포의 특성을 살펴보기 위해 급격한 풍향 변화나 오염물질이 장거리로 수송됨에 따라 수 시간씩 소요되는 것에 따른 오염물질의 화학적 변형과 건ㆍ습성 침적을 고려할 수 있는 MESOPUFF II 모델(EPA, 1990)을 이용하였으며, 모델에 의해 계산되어진 황산염과 질산염 농도의 시정 환산을 통해 우리나라의 시정분포를 모의하였다.(중략)
원자로 출려그이 시간적 변화는 중성자의 흡수 및 누설량의 변화의 결과로 나타나는데 6개군의 지발중성자를 고려한 원자로동특성방정식은 잘 알려져 있다. 이들 식을 간단하게 풀기는 어려우므로 전자 analog회로로서 구성되는 simulator로서 해석하는 것이다. 지발중성자방사물질의 붕괴현상은 축전기에서의 전하의 충방전현상과 흡사하며 이들을 표현하는 방정식은 회로망의 전류, 전압을 나타내는 미분방정식과 유사하므로 동일한 과도현상을 나타낸다. 그러므로 노에 대한 각 parameter를 전기적 parameter에 대응시켜서 전기적으로 적분하여 전압을 검출하면 원자로의 출력을 나타낼 수 있게 된다. 이와같은 simulator로서는 지정회로망에 의한 회로가 여러 문헌에 소개되어 있으나 본고에서는 순수한 analog전자계산기에 의한 방법을 채택하였으며 이에 소요되는 연산요소는 시중에서 구할수 있는 부분품으로 조립하였다.
조사과정에서 필연적으로 발생하는 무응답을 보정하기 위해 보조정보를 사용한다. 이 때, 이용 가능한 보조정보의 차원이 크면, 계산과정에서 많은 시간이 소요되며 데이터를 다루기가 매우 어렵다. 또한 추정량의 분산이 보조정보의 차원에 의존하기 때문에 과소추정의 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 무응답 보정에서 적절한 보조정보의 선택 방법을 제안하였고, 이에 대한 효율성을 모의실험을 통해 살펴보았다.
전력 부하의 예측은 산업 활동에 있어 전력의 안정적인 공급과 생산비의 절감을 위해 대단히 중요하다. 전력 부하의 예측 방법들이 많이 연구되고 있으나 기존의 방법들은 수학적으로 복잡하고 계산 시간이 많이 소요되는 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 최적 규칙수를 구하는 클러스터링 알고리즘과 데이터를 2분하여 설계한 변수 선택 방법을 이용하여 모델을 간략화하는 알고리즘을 제안하였으며, CMAC을 이용한 데이터의 양·부 판별 알고리즘을 이용하므로써 노이즈의 영향을 최소화 하였다. 제안된 알고리즘을 이용하여 전력부하예측 시스템을 설계하고 분석한 결과 그 타당성을 입증하였다.
기존의 지문인식은 입력 지문이 데이터베이스 내에 있는 특정인의 지문과 일치하는지 여부를 확인하는 것으로, 이를 위해 몇 단계의 전처리 과정과 분류 및 매칭을 하는데 매우 복잡한 계산이 필요하고 많은 시간이 소요되고 있다. 본 논문에서는 Gabor 필터를 이용하여 획득한 Gabor 특징(Feature)을 바로 지문인식에 이용하여 높은 인식률과 빠른 지문인식을 할 수 있는 새로운 지문인식 알고리즘을 제안한다. Gabor 필터를 이용하면 전처리 과정을 생략할 수 있고, 지문표시의 길이가 일정하여 대단위 지문 데이터베이스를 구성하기가 용이하다. 실험은 특징점에 기초한 기존의 지문인식과 비교 분석한다.
원자력발전소 수명관리(Plant Lifetime Management, PLIM) 업무중 기기의 피로수명 평가는 중요하면서도 시간이 많이 소요되는 작업중의 하나이다. 고리원전 1호기 주요기기의 피로수명 평가를 위해 운전기간중 발생한 과도현상에 대한 운전기록을 일일이 분석하여 과도현상의 종류와 횟수를 기록하였다. 운전기간중 발생한 과도현상을 근거로 주요기기의 피로를 계산하여 설계피로계수와 비교ㆍ평가한 결과, 향후 발전소 수명연장운전을 위한 잔여피로수명은 충분한 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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