• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제12권4호
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• pp.149-158
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• 2023

최근 데이터 활용이 중요해짐에 따라 데이터 센터의 중요도도 함께 높아지고 있다. 하지만 데이터 센터는 막대한 전력을 소모함과 동시에 24시간 가동되는 시설이기 때문에 환경적, 경제적 측면에서 문제가 되고 있다. 최근 딥러닝 기법들을 사용하여 트래픽을 예측하거나, 데이터 센터나 서버에서 사용되는 전력을 줄이는 연구들이 다양한 관점에서 이루어지고 있다. 그러나 서버에서 처리되는 트래픽 데이터양은 변칙적이며 이는 서버를 관리하기 어렵게 만든다. 또한, 서버 상황에 따라 서버를 가변적으로 관리하는 기법에 대한 연구들이 여전히 많이 요구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 시계열 데이터 예측에 강세를 보이는 장단기 기억 신경망 (Long-Term Short Memory, LSTM)을 기반으로 한 가변적인 서버 관리 기법을 제안한다. 제안된 모델을 통해 서버에서 사용되는 전력을 보다 효과적으로 줄일 수 있게 되며, 현업환경에서 이전보다 안정적이고 효율적으로 서버를 관리할 수 있게 된다. 제안된 모델의 검증을 위해 위키피디아 (Wikipedia)의 데이터 센터 중 6개의 데이터 센터의 전송 및 수신 트래픽 데이터를 수집한 뒤 통계기반 분석을 통해 각 트래픽 데이터의 관계를 분석 및 실험을 수행하였다. 실험 결과 본 논문에서 제안된 모델의 유의미한 성능을 통계적으로 검증하였으며 서버 관리를 안정적이고 효율적으로 수행할 수 있음을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.219-219
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• 2021

서해안 중부 아산만 안쪽에 위치하는 평택·당진항에서 장래 개발 예정인 면적 6.9km²의 내항2공구 수역은 내항2공구 외곽호안 - 내항가호안 - 내항2공구 중앙 분리호안으로 둘러싸여 있으며, 투수성 제체인 내항가호안 사석 공극을 통하여 해수가 유통되어 조석 현상이 나타나고 있다. 2020년 8~9월의 2개월간 내항2공구 외곽호안 내·외측에서 조석 관측 결과, 2공구 수역의 최대 조차는 1.97m로서 외측 해역 최대 조차 9.79m의 20.1%이고 내·외측의 순간 수위차는 최대 5.82m에 달한다. 내항가호안은 내항2공구 개발이 거의 완료되는 시기까지 유지될 예정이므로 2공구 개발에 따른 내측 조차와 내·외측 수위차의 변화를 정확하게 예측하는 것은 내항가호안 제체 안전에 매우 중요하다. 이 연구의 목적은 장래 개발단계별 변화 예측에 앞서, 관측이 이루어진 2개월간의 실시간 내측 조석과 내·외측 수위차 시계열을 Delft3D-Flow를 이용하여 기 구축된 아산만 수치모델에서 재현하는 것이다. 내항가호안 제체 통과 유량은 내·외측 수위차에 비례하는 것으로 가정하고, 수위차 - 유량 관계식을 도출하였다. 수위차는 평택 조위관측소와 내항2공구 수역의 1분 간격 관측 조위로부터 산출하였고, 제체 통과 유량은 내측 조위(z, 평택항 DL 기준, m) - 수용적(V, 10⁶m³) 관계식으로 계산하였다. 내측 조위 - 수용적 관계식은 수심측량 성과로부터 V = 0.28z² + 3.73z + 2.96 (r²=1.00)으로 얻어졌다. 다양한 함수식의 적합성을 검토한 결과, 다음과 같은 수위차(𝚫z, m) - 제체 통과 유량(Q, m³/s) 관계식을 도출하였다. [내항가호안 내측으로 유입시] $Q_{IN}=\{\begin{array}{lll}{\exp}\{0.54\;{\ln}({\Delta}z)+6.00\}&&\text{; }{\Delta}z{\leq}1.8\\219.82{\Delta}z+158.56&&\text{; }{\Delta}z>1.8\end{array}\;\;(r^2=0.86)$ [내항가호안 외측으로 유출시] Q_OUT = -exp{0.44 ln(-𝚫z) + 5.70} (r²=0.59) 매 𝚫t 마다 제체 통과 유량을 계산하는 알고리즘을 Delft3D 소스 코드에 추가하고, 8개 분조 합성조석(M₂, S₂, K₁, O₁, N₂, K₂, P₁, Q₁)을 외력조건으로 설정하여 2개월간 조석 수치모델링을 수행하였다. 내항2공구 수역의 매 시별 조위 관측치와 모델치를 비교한 결과, 오차는 -0.37~0.37m의 범위이고, 오차 평균은 0.02m, 절대오차 평균은 0.08m로 상당히 정확하게 실시간 조위 변동을 모의하였다. 보정·검정된 이 모델을 이용하여 향후 내항2공구 개발에 따른 내측 조석과 내·외측 수위차 변화에 대한 예측모의를 진행할 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.88-88
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• 2021

최근 수자원과 수질관리 분야에 자료기반 머신러닝 모델과 딥러닝 모델의 활용이 급증하고 있다. 그러나 딥러닝 모델은 Blackbox 모델의 특성상 고전적인 질량, 운동량, 에너지 보존법칙을 고려하지 않고, 데이터에 내재된 패턴과 관계를 해석하기 때문에 물리적 법칙을 만족하지 않는 예측결과를 가져올 수 있다. 또한, 딥러닝 모델의 예측 성능은 학습데이터의 양과 변수 선정에 크게 영향을 받는 모델이기 때문에 양질의 데이터가 제공되지 않으면 모델의 bias와 variation이 클 수 있으며 정확도 높은 예측이 어렵다. 최근 이러한 자료기반 모델링 방법의 단점을 보완하기 위해 프로세스 기반 수치모델과 딥러닝 모델을 결합하여 두 모델링 방법의 장점을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다(Read et al., 2019). Process-Guided Deep Learning (PGDL) 방법은 물리적 법칙을 반영하여 딥러닝 모델을 훈련시킴으로써 순수한 딥러닝 모델의 물리적 법칙 결여성 문제를 해결할 수 있는 대안으로 활용되고 있다. PGDL 모델은 딥러닝 모델에 물리적인 법칙을 해석할 수 있는 추가변수를 도입하며, 딥러닝 모델의 매개변수 최적화 과정에서 Cost 함수에 물리적 법칙을 위반하는 경우 Penalty를 추가하는 알고리즘을 도입하여 물리적 보존법칙을 만족하도록 모델을 훈련시킨다. 본 연구의 목적은 대청호의 수심별 수온을 예측하기 위해 역학적 모델과 딥러닝 모델을 융합한 PGDL 모델을 개발하고 적용성을 평가하는데 있다. 역학적 모델은 2차원 횡방향 평균 수리·수질 모델인 CE-QUAL-W2을 사용하였으며, 대청호를 대상으로 2017년부터 2018년까지 총 2년간 수온과 에너지 수지를 모의하였다. 기상(기온, 이슬점온도, 풍향, 풍속, 운량), 수문(저수위, 유입·유출 유량), 수온자료를 수집하여 CE-QUAL-W2 모델을 구축하고 보정하였으며, 모델은 저수위 변화, 수온의 수심별 시계열 변동 특성을 적절하게 재현하였다. 또한, 동일기간 대청호 수심별 수온 예측을 위한 순환 신경망 모델인 LSTM(Long Short-Term Memory)을 개발하였으며, 종속변수는 수온계 체인을 통해 수집한 수심별 고빈도 수온 자료를 사용하고 독립 변수는 기온, 풍속, 상대습도, 강수량, 단파복사에너지, 장파복사에너지를 사용하였다. LSTM 모델의 매개변수 최적화는 지도학습을 통해 예측값과 실측값의 RMSE가 최소화 되로록 훈련하였다. PGDL 모델은 동일 기간 LSTM 모델과 동일 입력 자료를 사용하여 구축하였으며, 역학적 모델에서 얻은 에너지 수지를 만족하지 않는 경우 Cost Function에 Penalty를 추가하여 물리적 보존법칙을 만족하도록 훈련하고 수심별 수온 예측결과를 비교·분석하였다.

• 한국빅데이터학회지
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• 제8권1호
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• pp.23-34
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• 2023

대리운전 시장의 요금체계는 이용자의 대리운전 서비스 요청 시, 주위 대리운전 기사의 수, 대리운전 서비스 이용자 수, 날씨 등의 다양한 영향에 의해 실시간으로 변하는 Dynamic Pricing의 특징이 있다. 불확실한 변동성은 대리운전 서비스 요금을 상승시켜 고객의 이탈과 대리운전 기사의 배차거부를 유발하는 주된 원인이 되며, 이러한 문제를 해결하기 위해 적절한 수요를 예측하고 선제적으로 대응하기 위한 수요 예측모형의 도입이 요구된다. 본 연구에서는 대리운전 서비스 이력 데이터를 활용하여 지역별, 시간대별 대리운전 서비스 수요를 예측하는 모형을 제시한다. 이후 실제 대리운전 서비스 이력 데이터를 활용하여 시간과 요일에 따른 조건부 확률을 구축하고 이를 예측 모형과 결합한 Time-Series with Conditional Probability 방법론을 제안하였으며 실험을 통해 SARIMA, Prophet의 기존 시계열 모형보다 성능이 우수함을 검증하였다. 본 연구는 제안된 방법론을 통해 구축된 수요 예측 모형을 활용하여 대리운전 서비스의 단기 전략 수립에 활용할 수 있다는 시사점이 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제25권4호
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• pp.245-257
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• 2023

우리나라 대표적인 식량 작물인 벼는 넓은 면적에서 장기간 재배되어 병해충에 대한 저항성이 낮아지고 있다. 대표적인 벼 질병 중 하나인 도열병이 대규모로 발생하면 수확량이 감소하여 조기에 병을 발견하고 방제를 하여야 한다. 하지만 농지 중심에서 도열병이 발생 하면 육안으로 병을 발견하기 어렵다. 드론을 이용한 작물 모니터링 기법은 생육 이상을 탐지하는데 유용하나 언제 발생할지 모르는 도열병 발생을 위해 빈번하게 촬영을 하는 것은 많은 인력과 비용이 소모된다. 본 연구의 목적은 드론, 위성과 같은 원격탐사 자료와 기상자료를 공동 활용하여 벼 도열병을 조기에 탐지하는 것이다. 위성영상은 벼 재배 필지를 추출하는데 유용하였다. 식생지수와 수분지수의 특성을 이용하여 관개가 된 논을 효과적으로 탐지하였다. 이후 기온, 상대습도, 강우일수 자료를 활용하여 벼 도열병 발생위험도를 계산하였다. 도열병 발생위험도가 증가하면 병이 발생할 가능성이 높아진다는 것을 의미하며, 해당 시점에 드론 관측을 수행하였다. 병이 발생한 지점, 병이 발생한 지점과 일반 벼가 혼재되어 있는 지점, 일반 벼 지점에서 분광반사도의 변화를 살펴보았으며, 갈색 병반을 가지는 도열병 특성상 적색과 근적외선 파장대에서 분광반사도의 변화가 급격한 것을 확인하였다. 도열병이 발생한 지점에서는 주변 지점에 비해 식생지수 값이 낮은 군집이 나타났으며, 시계열 드론 영상을 통해 해당 지점으로부터 벼 도열병 확산을 추적하였다. 최종적으로 수확 전 드론 영상을 활용하여 필지별 도열병 발생률에 대한 공간정보를 생산하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_1호
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• pp.1467-1475
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• 2023

공익직불제란 농업활동을 통해 환경보전, 식량의 안정적 공급, 농촌 공동체 유지 등 공익기능을 수행하는 것을 전제로 전부 재정을 통해 농업생산자와 농촌 주민들에게 직불금을 지급하는 제도를 의미한다. 작물 재배면적과 생산량 등 작황을 과학적으로 추정하는 것은 농산물 수급 조절과 연계된 농업정책 수립에 기반이 되므로 국가 경제에 미치는 영향으로 인해 중요성이 점차 증가하고 있다. 공익직불제 이행점검과 관련하여 현장조사를 통한 전수조사는 예산 및 소요시간 대비 매우 낮은 효율성을 보여준다. 이러한 직불제 이행점검 대상 면적의 증가와 현장 조사의 다양한 어려움은 현행 이행점검의 효율화와 대응책 마련 필요성을 요구하고 있다. 이에 대한 방안으로 전체적인 현장 방문 없이도 정책에 필요한 정보를 신속하게 취득하게 해 주는 원격탐사 기술의 적용과 공간정보 활용 방법은 효율적인 이행점검 방 법으로 논의되고 있다. 따라서 본 연구는 공익직불사업 이행점검 시 업무효율성 향상을 위한 위성영상 활용 가능성을 평가하였다. 김제시(평지)와 합천군(산지)을 대상으로 영농기에 촬영된 위성영상의 식생지수와 공간변이를 활용하여 농경지 경작 유무, 혼재지를 판별하고 그 결과를 현장조사 자료를 통해 검증하였다. 향후 발사 예정인 차세대 중형위성 4호(농림위성)의 경우 한반도를 3일에 촬영할 수 있는 높은 시간해상도와 공간해상도(5 m)를 바탕으로 공익직불제 이행점검 및 시계열 영상을 활용한 전략작물직불제(동계작물, 콩 등) 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_1호
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• pp.1225-1234
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• 2023

작물의 수분 스트레스는 생육 단계와 온도 조건에 따라 달라질 수 있으며, 이는 생육에 부정적이고 생산량에 피해를 줄 수 있다. 원격탐사 기법을 이용한 보다 정확한 스트레스 탐지를 위해서는 수분 결핍의 가뭄뿐만 아니라 폭염 조건도 함께 고려할 필요가 있으며, 작물 반응을 민감히 표현할 식생지수를 선정하고 그 변화 값을 이해해야 한다. 본 연구는 콩을 대상으로 영양생장기와 생식생장기로 구분해 가뭄과 폭염 조건에서의 MERIS terrestrial chlorophyll index (MTCI)와 chlorophyll/carotenoid index (CCI)를 측정하였다. 엽록소 농도에 민감한 MTCI는 가뭄에 민감하게 감소했으며, 폭염이 동시에 발생했을 때는 그 정도가 컸다. 광합성능과 상관이 있는 CCI는 비교적 가뭄에 민감하지 않으나, 폭염을 동반하면 큰 폭으로 감소했다. 수분 결핍 회복 후 MTCI는 피해 전보다 값이 증가했으며, CCI는 열 스트레스에 민감해졌다. 이러한 결과는 원격탐사를 활용해 콩의 수분 스트레스를 평가하고 관수 일정을 조정하는 데에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_2호
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• pp.1541-1551
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• 2023

해색위성 원격탐사에서 광학센서에서 측정된 전자기 시그날을 태양광 복사휘도로 산출하는 것은 해양 환경 모니터링의 시작이 되는 중요 단계이다. 일반적으로 광학센서가 임무 기간 수많은 촬영을 하면서 감쇄가 일반적이며 이로 인해 발생하는 복사 보정의 불확도는 해수원격반사도, 엽록소-a 농도, 유색용존유기물 등 최종 산출물에 영향을 미치기 때문에, 국제적으로 해색위성의 임무기간 중 자료 연속성을 위한 복사보정의 중요성을 강조해 왔다. 본 연구는 Geostationary Ocean Color Imager-II (GOCI-II) 위성의 지속적인 품질과 정확성을 확보하기 위해 GOCI-II의 복사 보정 알고리즘을 개선 방법을 제시한다. GOCI-II는 궤도상 복사 보정 장치인 태양광 확산기(Solar Diffuser, SD)를 사용하여 gain을 지속적으로 측정하였다. 시계열 분석 결과 gain이 방위각에 따라 계절적 변동을 보임과 동시에 센서의 노후화 가능성을 고려해야 함을 확인하였다. 본 연구에서는 방위각 보정 모델을 도입하여 계절 주기성을 제거하였고, 센서 감쇄 보정 모델을 통해 복사 이득의 비선형적 추세를 산출하였다. 본 연구에서 개선된 복사 보정 알고리즘을 적용하여 대기 최상층(Top of Atmosphere, TOA) 복사휘도의 스펙트럼에 미치는 영향을 확인하였고, 이는 GOCI-II 데이터의 장기적인 안정성 확보를 통해 신뢰성 있는 위성 산출물을 제공함으로써 장기간 트렌드 분석 및 해양 환경 모니터링에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권12호
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• pp.61-73
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• 2023

석션 버켓(suction bucket)은 해양 구조물 지지를 위해 사용되는 기초구조물 중 하나로 펌프를 이용해 빠르게 기초 시공이 가능한 장점이 있다. 최근 기초 지지력을 효과적으로 증가시키고 건설 비용을 절감하기 위해 단일 석션 버켓이나 다수의 석션 버켓이 매트기초와 결합된 하이브리드 석션 버켓기초(hybrid suction bucket foundation)가 제안되었다. 하지만 현재까지 수중구조물과 같이 작은 수직하중(자중)과 모멘트 하중 조건에서 수평하중에 대한 하이브리드 석션 버켓기초의 저항 메커니즘과 지지력에 관한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 점토지반에 설치된 하이브리드 석션 버켓기초의 수평방향 저항 메커니즘과 지지력을 평가하기 위해 하중재하시스템을 구축하고 원심모형실험을 수행하였다. 본 연구에서는 원형매트와 단일 버켓이 결합된 하이브리드 석션 버켓기초와 사각형 매트와 4개의 버켓기초가 결합된 하이브리드 그룹 석션 버켓기초를 대상으로 하였다. 본 연구를 통해 매트기초와 석션 버켓기초의 스커트(skirt) 길이가 수평방향 지지력 증진에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 그 결과, 작은 수직하중과 모멘트 하중조건에서 하이브리드 석션 버켓기초의 매트와 버켓기초 스커트가 기초의 수평방향 지지력 증진에 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1027-1036
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• 2023

해안 환경에서 정확한 지형 조사는 필수적이나 지점식 조사 기법이 일반적이며, 이마저도 육상과 해저면을 독립적으로 계측한다. 본 연구에서는 단일 UAV만을 이용해 육상 및 해저 지형을 측량하는 방법을 소개한다. 세부적으로, UAV 영상을 활용해 지형 및 수심을 계측하는 두 알고리즘을 각각 적용한 뒤 결과물을 정합하여 수행된다. 해빈 지형의 취득은 공간 스캔 영상을 이용하는 Structure-from-Motion Multi-View Stereo 기술이 적용된다. 해저 지형 측량을 위해서는 고정비행으로 취득된 시계열 파랑 영상을 이용하는 분산관계식 기반 수심 역산 기법이 적용된다. 두 요소기술로 산정한 수치 표고모형을 좌표에 따라 정합한 후, 쇄파대 및 포말대와 같이 두 요소기술 적용이 불가능한 부분을 내삽하여 최종적으로 연속된 근해역 지형을 취득할 수 있다. 본 UAV 기반 지형 측량 기법을 경상북도 포항시의 장사해수욕장에 적용한 결과 세부적인 지형적 특징을 재현해낼 수 있었다. 본 연구에서 제안되는 통합 모니터링 방법은 기존 방법들에 비해 시간, 비용, 안전 측면에서 이점이 있어 해안지역의 침퇴적 분석에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.