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LSTM Networks 딥러닝 기법과 SWAT을 이용한 유량지속곡선 도출 및 평가 (A study on the derivation and evaluation of flow duration curve (FDC) using deep learning with a long short-term memory (LSTM) networks and soil water assessment tool (SWAT))

  • 최정렬;안성욱;최진영;김병식
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제54권spc1호
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    • pp.1107-1118
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    • 2021
  • 지구온난화로 인해 발생한 기후변화는 한반도의 홍수, 가뭄 등의 발생빈도를 증가시켰으며, 이로 인해 인적, 물적 피해가 증가한 것으로 나타났다. 수재해 대비 및 대응을 위해서는 국가 차원의 수자원 관리 계획 수립이 필요하며, 유역 단위 수자원 관리를 위해서는 장기간 관측된 유량 자료를 이용하여 도출된 유량지속곡선이 필요하다. 전통적으로 수자원 분야에서 유량지속곡선을 도출하기 위하여 물리적 기반의 강우-유출 모형이 많이 사용되고 있으며, 최근에는 데이터 기반의 딥러닝 기법을 이용한 유출량 예측 기법에 관한 연구가 진행된 바 있다. 물리적 기반의 모형은 수문학적으로 신뢰도 높은 결과를 도출할 수 있으나, 사용자의 높은 이해도가 요구되며, 모형 구동 시간이 오래 걸릴 수 있는 단점이 있다. 데이터 기반의 딥러닝 기법의 경우 입력 자료가 간단하며, 모형 구동 시간이 비교적 짧으나 입력 및 출력자료 간의 관계가 블랙박스로 처리되어 수리·수문학적 특성을 반영할 수 없는 단점이 있다. 본 연구에서는 물리적 기반 모형으로 국내외에서 적용성이 검증된 Soil Water Assessment Tool (SWAT)의 매개변수 보정(Calibration)을 통해 장기간의 결측치 없는 데이터를 산출하고, 이를 데이터 기반 딥러닝 기법인 Long Short-term Memory (LSTM)의 훈련(Training) 데이터로 활용하였다. 시계열 데이터 분석 결과 검·보정 전체 기간('07-'18) 동안 Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE)와 적합도 비교를 위한 결정계수는 각각 0.04, 0.03 높게 도출되어 모형에서 도출된 SWAT의 결과가 LSTM보다 전반적으로 우수한 것으로 나타났다. 또한, 모형에서 도출된 연도별 시계열 자료를 내림차순하여 산정된 유량지속곡선과 관측유량 기반의 유량지속곡선과 비교한 결과 NSE는 SWAT과 LSTM 각각 0.95, 0.91로 나타났으며, 결정계수는 0.96, 0.92로 두 모형 모두 우수한 성능을 보였다. LSTM 모형의 경우 저유량 부분 모의의 정확도 개선이 필요하나, 방대한 입력 자료로 인해 모형 구축 및 구동 시간이 오래 걸리는 대유역과 입력 자료가 부족한 미계측 유역의 유량지속곡선 산정 등에 활용성이 높을 것으로 판단된다.

형상 근사화와 클러스터링 기법을 이용한 MPEG-4 영역에서의 키 VOP 선정 (Selection of Key VOP by Clustering of Approximated Shape in MPEG-4 Compressed Domain)

  • 한상진;김용철
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2001년도 제14회 신호처리 합동 학술대회 논문집
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    • pp.337-340
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    • 2001
  • 본 논문에서는 MPEG가 비디오 스트림의 형상 정보를 클러스터링 하여 VO(Visual Object)의 동작을 요약하는 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 MPEG-4 비트 스트림의 디코딩 없이 형상 정보를 근사화 한다. 그리고 사용자가 입력한 질의 VOP(Video Object Plane)와 VO의 각 VOP와의 NMHD(Normalized Mean Hausdorff Distance)를 구한 후 클러스터링을 수행하여 키 영역을 분리해낸다. 클러스터링에 의해 시간적으로 분리된 영역의 지속성을 고려하여 Rank를 매김으로써 사용자가 원하는 수의 키 VOP를 선택할 수 있게 한다. 제안하는 방법은 클러스터링을 사용함으로써 키 VOP를 선정하였으며, Rank와 질의 VOP를 사용하여 사용자와의 상호작용이 가능하다.

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웹을 기반으로 한 비만 및 요양호(건강이상) 학생관리 시스템의 설계 (A Design of Web-Based for Obese or Unhealthy Students Management System)

  • 박성련;윤성대
    • 한국멀티미디어학회:학술대회논문집
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    • 한국멀티미디어학회 2003년도 추계학술발표대회(하)
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    • pp.741-744
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    • 2003
  • 현대 사회 생활의 변화는 맞벌이 가정의 증가, 인스턴트 식품의 증가, 과잉섭취 등을 가져왔고 이는 청소년의 비만을 빠르게 증가시켜 성인병의 가장 중요한 원인인 비만 치료에 대한 요구가 높아지고 있으며, 학생들은 하루 생활의 대부분을 학교에서 보내고 있는 만큼 비만학생에게는 지속적인 학교보건교육 및 지도를 통한 치료가 필요하며, 이를 위한 윕 기반 시스템을 제안한다. 그리고 학교 생활에서 일반학생들보다 더 많은 주의를 필요로 하는 요양호(건강이상) 학생들에 관한 정보를 가정, 특정수업시간 등에서 변화가 생길 때마다 실시간으로 입력하고 이 정보를 공유하여 요양호 학생들의 건강하고 안전한 학교생활을 위하여 본 시스템을 제안한다.

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자동 문서 분류를 위한 분류 주제어의 자동 증식 방법 (A Method of an Automatic Increment of Class Representatives for an Automatic Document Classification)

  • 정호석;임종태;나혜숙;민철호
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (1)
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    • pp.151-153
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    • 2000
  • 현재의 자동 문서 분류 시스템에서는 문서분류는 지식베이스를 구축하고 전문가가 클레스의 분류 주제어를 수동 입력함으로써 이루어진다. 이것은 대단히 어렵고 번거로운 일이며 많은 시간과 노력이 소요되고 지속적으로 이루어지기 힘들다. 본 논문에서는 지식베이스와 문서의 구조적 정보, 통계적 정보, 키워드 간의 응집도를 이용하여 자동 문서 분류를 위한 분류 주제어의 자동 증식 방법을 제안한다.

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증기터빈 발전소의 자동 부하 증감발 운전(AGC) 제어로직 구현 및 적용 (Application of Automatic Generation Control Logic for a Thermal Power Plant)

  • 우주희;김종안
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2147-2149
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    • 2001
  • 국내 한 증기터빈 발전소의 출력증감발 운전을 중앙급전 명령에 의해 가능하도록 하는 제어로직을 구현하였다. 이는 중앙급전으로부터 증감발 펄스 신호를 입력받아 발전기 출력 설정치를 변경함으로써 이루어지고, 증감되는 양은 펄스의 지속시간에 의해 이루어지며 여러 가지 운전상황에 대해 원활한 운전전환이 이루어져야 한다. 본 논문에서는 이를 구현하기 위해 제어로직 및 운전원 조작 화면의 구성을 소개하고자 한다.

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가변전송률 CELP 부호화기 설계를 위한 발성률 비교 분석에 관한 연구 (A Study on a comparison and analysis of Speaking rate estimation for adaptive bit rate on CELP vocoder)

  • 장경아;민소연;배명진
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집 제23권 1호
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    • pp.105-108
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    • 2004
  • 음성 부호화 기술은 전송률과 복잡도를 줄이고 음질을 향상시키는 방향으로 진행되고 있다. 현재 상용화되고 있는 CELP형 보코더는 낮은 전송률에 비해 우수한 음질을 제공한다. 본 논문에서는 기존의 방식과 다르게 보코더 단에 입력 음성이 들어가기 앞서 전처리 기법을 수행하는 전처리단을 부가하여 전송률을 낮추는 방법을 소개하고, 소개된 방법들을 각기 비교하고 분석하고자 한다. 전처리기법들을 음성 인식이나 합성에서 사용되는 파라미터들을 적용시켰으며, 처리시간이나 계산시간에 있어 기존의 방식에서 많은 영향을 미치지 않은 간단한 알고리즘으로 구현하였다. 소개하는 전처리단에서는 기존의 코딩방식에서 사용하지 않은 파라미터들, 발성율, 지속시간, PSOLA 방식들을 이용하였다.

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영상처리 기법을 이용한 적응적 배경 생성 (Adaptive Background Formation Using Image Processing Techniques)

  • 정종면;이세준
    • 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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    • 한국컴퓨터정보학회 2013년도 제48차 하계학술발표논문집 21권2호
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    • pp.49-50
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    • 2013
  • 본 논문에서는 물체탐지를 위한 적응적 배경 생성 기법을 제안한다. 연속적으로 입력되는 영상들의 통계적 평균을 이용하여 배경을 생성하고 배경과 입력영상간의 차영상을 구하여 물체를 탐지한다. 탐지된 물체를 추척하여 일정시간이상 계속 정지해 있는 경우에는 그 물체영역을 배경으로 갱신하고, 이동 물체인 경우에는 배경 갱신에서 배제함으로써 지속적으로 물체를 탐지할 수 있도록 한다. 실험결과는 제안된 방법의 강건함을 보인다.

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이중 배터리를 적용한 E-bike 모터 구동용 스마트 휠 전력 회로 모듈 (Smart Wheel Power Circuit Module for E-bike motor drive with dual battery)

  • 오승재;강경수;양태철;정구영;노정욱
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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    • pp.69-71
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    • 2018
  • 기존 전기자전거의 경우에 사용되는 일반 배터리팩 방식에 비해 이중 배터리 팩 (Li-ion Batterty + Super Capacitor)의 방식이 동등 주행 성능 및 지속 시간 조건에서 무게 및 원가 저감이 가능하다. 또한 기존 승압형 Converter인 Boost Converter는 이중 배터리를 이용시 큰 inrush 전류를 발생시키고 이 전류로 인해 소자 파손에 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 입력 전압을 Li-ion Battery로, 출력 전압에 Super Capacitor를 연결하는 이중 배터리로 구성되고 기존 Boost converter 입력단에 Mosfet과 Diode를 추가하여 inrush 전류가 발생하지 않게 한다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 특성을 분석하고 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

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장단기 기억 신경망과 공간적 순환 신경망을 이용한 배경차분 (Background subtraction using LSTM and spatial recurrent neural network)

  • 추성권;조남익
    • 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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    • 한국방송∙미디어공학회 2016년도 추계학술대회
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    • pp.13-16
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    • 2016
  • 본 논문에서는 순환 신경망을 이용하여 동영상에서의 배경과 전경을 구분하는 알고리즘을 제안한다. 순환 신경망은 일련의 순차적인 입력에 대해서 내부의 루프(loop)를 통해 이전 입력에 의한 정보를 지속할 수 있도록 구성되는 신경망을 말한다. 순환 신경망의 여러 구조들 가운데, 우리는 장기적인 관계에도 반응할 수 있도록 장단기 기억 신경망(Long short-term memory networks, LSTM)을 사용했다. 그리고 동영상에서의 시간적인 연결 뿐 아니라 공간적인 연관성도 배경과 전경을 판단하는 것에 영향을 미치기 때문에, 공간적 순환 신경망을 적용하여 내부 신경망(hidden layer)들의 정보가 공간적으로 전달될 수 있도록 신경망을 구성하였다. 제안하는 알고리즘은 기본적인 배경차분 동영상에 대해 기존 알고리즘들과 비교할만한 결과를 보인다.

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도시하천 소배수구역에서의 분포형 수문모형의 효율성 평가 (Evaluation for the Effectiveness of Distributed Hydrologic Model in Urban Sub-drainages)

  • 김충수;김학수
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1829-1833
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    • 2007
  • 최근 강우-유출 모형은 유역의 지형적, 물리적 상황을 최대한 반영한 입력자료를 이용할 수 있고, 최종 유출지점에서의 해석 결과뿐만 아니라 해석하고자 하는 유역내의 시간적, 공간적 수문 요소 분포 특성을 이해할 수 있도록 물리적 이론에 기초한 분포형 수문모형을 개발하고 지속 발전시키고 있다. 분포형 수문모형은 집중형 수문모형에 비해 매개변수 갯수를 현저히 줄일 뿐만 아니라 실지 지형자료에 입각한 매개변수 선정이 가능하다. 분포형 지형자료와 강우자료로부터 추정된 초기 매개변수의 값에 의한 모의가 매개변수가 개념적, 경험적 의미가 큰 집중형 모형에 비해 정확하기 때문에 미세한 매개변수의 조정만으로도 유역의 유출량을 모의할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 여러 가지 장점을 지닌 분포형 수문모형이 유역크기가 작고, 시간 공간적으로 지형입력자료의 변동성이 작은 도시하천 소배수구역에서의 모의 효율성 및 적용성을 평가하였다. 레이더강우를 이용한 분포형 수문모형으로서 미국 University of Oklahoma에서 개발한 $Vflo^{TM}$을 사용하여 중랑천 유역의 3개 소배수구역(월계1 배수구역, 군자 배수구역, 어린이대공원 배수구역)에서 유출 모의를 수행하였다. 각 소배수구역 특성별 모의 결과 비교, 분석을 수행하였다. 이를 통해 도시하천 소배수구역에서의 유출 모의 및 분포형 수문모형 선정에 적절한 근거로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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