본 논문에서는 비행체의 궤적 예측에 적절한 순환 신경망 기반 기법을 탐구하기 위하여 정량적인 비교 평가 연구를 수행하였다. 이를 위해 본 논문에서는 비행체의 궤적 예측 작업을 수행하기 위한 다양한 입력 및 출력 관계들을 정의하고 동일한 실험 환경에서 비교 평가하였다. 특히 비행체 위치의 상대값 기반 입출력 관계를 제안하여 비행체의 궤적 예측에 적합함을 보였다. 또한 비행체 궤적 예측에 효율적인 네트워크 구조 및 하이퍼파라미터를 결정하기 위한 다양한 ablation study(비교 실험)를 진행하였다. 본 논문에서 제시된 정량적 비교 평가 결과는 비행체의 궤적 예측을 위해 순환 신경망 기반 기법을 이용하거나 비행체의 궤적 예측에 특화된 딥러닝 기법을 연구하고자 하는 연구자 및 개발자들에게 실질적인 도움이 될 것으로 예상된다.
2018년부터 삼척지역에는 전파강수관측소(X-band 이중편파레이더)가 설치되어 현업 운영 중에 있다. 해당 지역은 영동지역은 산지로 둘러싸여 있어 지형적인 여건으로 지상강우관측망과 기존 대형 강우레이더로도 정확한 강우관측에 한계가 있었다. 설치 이후 전파강수관측소의 품질관리와 최적 관측전략 수립, 분포형 비차등위상차 기반의 강우추정 기법의 적용으로 정량적 추정강우의 정확도가 확보되어 75m의 고해상도 격자강우 정보가 제공되고 있다. 본 연구에서는 이러한 전파강수관측소의 정량적 추정강우를 홍수예보에 활용하기 위해서 강우기반의 하천 수위 예측 기법인 하천흐름계산도표를 개발하였다. 하천흐름계산도표가 개발된 지역은 삼척 전파강수관측소의 관측 반경에 포함되는 삼척오십천 유역이며, 해당지역은 수변공원으로 조성되어 있어 시민의 접근이 용이하여 하천 수위 급상승으로 인해 피해가능성이 높은 지역이다. 2019년과 2020년 호우사례를 대상으로 개발된 하천흐름계산도표에 전파강수관측소의 정량적 추정강우를 적용하여 하천수위 상승 예측성을 평가하였다. 또한 비교대상으로 강우관측소 강우자료와 환경부 대형 강우레이더 강우자료의 적용결과를 함께 비교하였다. 비차등 위상차 기반의 강우추정 기법을 적용하여 산정된 삼척 전파강수관측소의 정량강우는 기존의 강우추정 결과(SRI, CMP_HFC)보다 강우추정 정확도가 향상된 것을 확인하였다. 특히, 10km 관측 반경을 기준으로 분석하면 정확도가 상대적으로 높았다. 삼척 전파강수관측소 추정강우를 하천흐름 계산도표에 적용한 결과, 2020년 9월 7일 호우에 의해 삼척오십천 유역에서 관심수위 초과(10:20), 주의수위 초과(11:20)가 발생하였는데, 삼척 전파강수관측소 추정강우가 관심수위 초과 1시간 50분 전에 수위상승을 예측하였고, 주의수위 초과 30분전에 수위상승을 예측하였다. 이를 통해 개발된 하천흐름계산도표와 삼척 전파강수관측소의 홍수예보 활용 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 집중호우에 대한 레이더기반 초단기 강우예측 시스템의 정확도를 향상시키기 위해 초기장 개선 연구를 수행하였다. 집중호우에 적합한 강우를 추정하기 위해 층운형, 대류형, 열대형의 Z-R관계식과 반사도 조건에 따라 층운형과 적운형을 구분하여 Z-R 관계식을 적용하였으며, 이를 초단기 강우예측 시스템의 초기장으로 활용하였다. 또한 2016년 10월 5일 태풍 차바(Chaba)에 의한 집중호우 사례에 대해 지상관측 강우자료와 레이더 추정 및 예측 강우자료와의 비교를 통해 정확도를 정성적 정량적으로 평가하였다. 레이더 강우추정에 대한 분석 결과, 복합형 타입의 Z-R 관계식의 상관계수와 평균제곱근오차가 비슬산레이더의 경우 각각 0.8207, 9.22 mm/hr, 면봉산 레이더의 경우 각각 0.8001, 10.53 mm/hr로 가장 좋은 성능을 보였다. 강우 예측에 대한 분석 결과, 집중호우 사례에 대해 강우강도 공간분포 및 이동 패턴은 평균적으로 잘 모의하였으며, 초단기 강우예측 결과의 평균적으로 POD는 0.97이상, FAR는 0.21 이하로 다소 정확하게 예측하는 것으로 분석되었다. 정량적 평가 결과, 비슬산 레이더의 경우 상관계수가 예측시간 60분까지 0.545이상, 면봉산 레이더의 경우 0.379 이상으로 비교적 좋은 상관성을 보였으며, Z-R관계식 유형에 따른 차이는 작은 것으로 확인되었다. 평균제곱근오차의 경우 열대형과 복합형의 Z-R관계식이 높은 정확도를 가지는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과, 초기장 정확도의 개선을 통한 레이더 기반 초단기 강우예측 모형의 정확도 개선 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 지속적인 사례연구 및 검증을 통하여 강우추정 및 강우예측 알고리즘 개선의 노력이 필요하다.
최근 기업의 실적 및 주가를 예측하기 위해 매출액증가율, 부채비율 등의 다양한 예측변수를 활용하여 정량적인 예측방법을 활용하는 연구가 많이 이루어지고 있다. 기업실적 및 주가를 정량적 예측하기 위해 수많은 예측변수들 중에서 모델구축을 위해 중요한 예측변수를 선정하는 것이 중요하다. 대부분의 기존연구들에서는 다양한 알고리즘을 활용하여 예측변수들을 제거하는 방법을 사용하는 경우가 많았다. 이러한 경우 각 예측변수들이 가지는 많은 정보들이 제거되는 문제점이 존재한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 예측모델 구축을 위해 예측변수들을 제거하는 대신 각 변수들이 가지고 있는 정보를 병합하여 새로운 변수를 생성하는 대표적인 차원축소 방법인 주성분분석(PCA)을 활용하였다. 본 연구에서는 제안된 예측모델을 미국의 전자, 전기기업의 재무정보를 활용하여 구축하고 예측성능을 실증적으로 분석해 보았다.
잔류응력을 측정하는 비파괴 방법중 Neutron diffraction technique의 발달로 인하여 기존의 X-ray diffraction technique에 비하여 잔류응력 측정가능 두께가 대부분의 물질에 있어서 훨씬 깊어졌다. 비파괴 방법으로 부품내의 잔류응력 분포가 측정되어진 경우, 부품의 가공시 잔류응력의 재분포로 인한 형상의 변화를 정량적으로 예측할 수 있는 방법에 대해 어떠한 경우도 논의된 바 없다. 본 연구에서는 축 방향의 잔류응력이 내재하는 strip의 층 가공시 일어나는 strip의 곡율변화를 정량적으로 예측할 수 있는 수식을 제시하였다. 간단히 컴퓨터 프로그램화 할 수 있는 수식을 전개하므로 써 현장에서 유용하게 이용할 수 있게 하였다.
익형주위 착빙 현상과 관련한 기존 연구는 수치적으로 예측된 결빙형상과 실험 결과를 정성적으로 비교하는데 그쳐, 해석 결과의 정확도에 대한 판단과 외기 조건 변화에 따른 결빙형상의 체계적 분석에 한계가 있었다. 이에 본 논문에서는 실린더와 익형의 결빙 형상을 가용한 실험 및 타 수치해석 결과와 비교, 검증하고 정량적으로 분석하는 연구를 수행하였다. 먼저, 개발된 코드로부터 획득한 결빙형상을 얼음의 최대두께와 얼음의 진행방향, 얼음의 분포, 얼음의 면적을 기준으로 나타낸 후 이를 정량적으로 분석하였다. 정량적 분석을 통해 유사한 결빙 형상을 직관적으로 비교할 수 있었다. 개발한 수치해석 코드는 아랫면에서의 결빙 면적, 얼음의 두께를 작게 예측하였다. 이를 개선하기 위하여 보다 정밀한 유동장 계산을 통해 획득한 입자의 궤적이 요구된다.
식품 위생과 관련하여 그 안전성 확보를 위한 새로운 기술로서 수학적 모델을 이용하여 미생물의 생장 변화를 예측하는 예측미생물학 분야의 중요성이 최근 크게 대두되고 있으며, 이러한 예측미생물학은 정성적 분석 결과 및 경험치의 의존도가 높은 HACCP 시스템의 단점을 보완함과 동시에 병원미생물의 정량적 위험도 평가를 위한 저비용의 유효수단으로 높이 인정되고 있다. (중략)
현재의 교량의 유지관리 시에 적절한 보수 시기나 최적화된 유지관리 정책을 결정하기 위하여 교량의 성능저하를 정확히 예측하는 것은 가장 중요한 일이다 이률 위해 제안된 방법은 정량적 평가, 마르코프체인, 베이시안 추정법 등으로 구성되었다. 제안된 방법에 따라 국내의 콘크리트 슬래브 교량을 예로서 예측을 하여는데, 기존의 전문가 의견조사 빛 외관조사에 의한 예측보다 좀 더 합리적인 결과를 보여주었다.
개발로 인한 환경변화는 관련 분석모형을 통해 직접적으로 예측하기 하는 것이 가장 바람직하지만 데이터 취득의 어려움, 분석 방법론의 부재 등의 이유로 정량적 평가가 어려운 현실이다. 그렇기 때문에 수자원사업을 계획시 대부분 환경적인 영향을 매우 정성적인 형태로 평가하거나 수질과 같은 대표적인 항목에 대해서만 예측하는 수준이다. 기존의 연구 또한, 유역 또는 행정구역의 현재의 현 상황을 평가하기 위한 것이 주이며, 수자원사업과 관련성이 적은 항목도 일부 포함되어 있기 때문에 수자원사업의 특수성을 반영하기에 한계가 있다. 현 상황의 이러한 문제점을 인식하여 본 연구는 오늘날 대표적 의사결정 기법이라 할 수 있는 계층화분석과정(AHP)과 다속성효용이론(MAUT)을 활용하여 향후 수자원사업과 관련된 다기준의 사결정 과정에서의 환경성 평가방안을 제시하였다. 환경성 평가기준은 수질, 경관, 생태계 이렇게 세 가지 항목으로 구성하였고, 각 평가기준에 대한 수준을 직접적으로 대변 가능한 정량화 방안을 제시하였다. 그리고 앞서 정량화된 값을 표준화하기 위하여 MAUT 기법으로부터 평가기준별 효용함수를 도출하였다. 한편, 사업을 시행함에 따라 예상되는 환경성변화는 사업전 환경성과 사업 후 환경성을 비교하도록 하였고, 이때 해당사업의 특수성을 반영하고자 별도의 설문과정을 통해 평가기준별 가중치를 결정하였다. 본 연구는 환경성 검토시 생태학적, 물리적 분석에 기반을 둔 정량적 예측의 어려움을 보완하기 위해 정성적 예측을 추가적으로 제시하였고, 사업의 특수성과 평가항목이 갖는 일반성을 명확히 구분하여 의사결정 과정에서 주관적인 요소를 최소화하였다. 또한, 평가항목별 사업전후의 환경성을 비교, 검토함으로써 실제 사업추진 과정에서 개발로 인한 부정적 영향의 사전예방에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
광물자원 분포도는 아직 발견되지 않은 광상의 부존 가능성을 공간적 분포로 나타내는 일종의 예측 주제도에 해당된다. 이러한 예측 주제도는 예측 가능성이 높은 지역의 공간적 위치뿐만 아니라 예측 능력에 대한 검증 정보가 함께 제시되어야 주제도의 신뢰성을 판단할 수 있다 이 연구의 목적은 미래의 광상 발견과 관련된 예측 확률을 추정하기 위해 교차 검증을 통해 얻어지는 예측비율곡선을 응용하는데 있다. 지화학 자료를 이용한 열수 맥상 형태의 Au-Ag 광상을 예측도 작성 사례 연구를 통해, 예측 확률 추정 과정과 결과의 해석을 예시하였다. 사례연구 수행 결과, 예측 주제도의 해석을 위해서는 검증을 통한 정량적 근거가 함께 제시되어야 함을 확인할 수 있었다. 이 연구를 통해 얻어지는 정량적 검증 자료는 추후 광상 개발 관련비용 분석과 환경 영향 추정에도 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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