• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.173-179
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• 2019

심랭식 공기분리공정은 공기를 액화시켜 질소와 산소, 아르곤 등 다양한 산업가스를 생산하며, 가스생산조건(순도, 종류)에 따라 공정 또한 달라진다. 그 중 SNG 플랜트 공급용 공기분리공정은 99.5% 이상의 초고순도 산소 생산을 요구하기 때문에 공정의 효율이 타 공기분리공정에 비해 떨어지며, 공정효율을 낮추는 요인에는 공기압축에 의한 소모동력이 대표적이다. 본 연구에서는 SNG 플랜트에 적용하는 공기분리공정의 에너지 효율 향상을 위하여 소모동력과 관련된 공기 압축 설비의 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석을 위해 ASPEN PLUS를 이용해 공기분리공정을 모사하였다. 모사 결과, 99.5% 이상의 산소 18.21 kg/s를 생산하였으며, 33.26 MW의 동력이 소모되었다. 모사된 공정 중 공기압축설비는 주 압축기 1대와 2대의 재 압축기가 있으며, 2대의 재압축기에서의 공기압축비 변화에 따른 고압질소, 저압산소, 저압질소의 유량과 순도에 대한 영향과 공정 내 소모동력 변화에 대해 분석하였다. 분석 결과, 99.5% 산소, 99% 질소(고압), 90% 질소(저압)를 생산하기 위한 최적의 운전조건은 재압축비가 각각 0.48, 0.50가 되었으며, 재압축비 조정 후 $0.507kWh/O_2kg$에서 $0.473kWh/O_2kg$으로 소모동력도 약 7%가량 줄었음을 확인하였다.

• 플랜트 저널
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• 제18권4호
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• pp.58-65
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• 2023

본 연구에서는 난지물재생센터에서 공급되는 바이오가스의 메탄 함량을 높이고 불순물을 정제하기 위해 3단 분리막 정제 공정을 설계하고 설치하여 실증 운전하였다. 2 Nm³/h 정제 공정에서 생산되는 바이오메탄의 메탄농도를 95%, 96.5%, 98%의 3가지 경우로 설정하고 분리막의 막면적비를 1:1, 1:2, 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2의 5가지로 변경하여 분리막의 막면적에 대한 최적조건을 도출하였다. 2 Nm³/h의 최적조건을 반영하여 30 Nm³/h 규모의 3단 분리막 공정을 설치하였으며 메탄농도 98% 이상의 바이오메탄 생산을 실증하였다. 2 Nm³/h의 정제장치 운전결과 메탄 설정농도 98%에서 메탄 회수율은 분리막 2단 운전결과 막면적비가 1:1인 경우 95.6%이며 1:2에서 메탄의 회수율은 96.8%로 증가하는 결과를 나타내었고 분리막 3단 운전의 메탄 회수율은 막면적비를 1:2:1로 운전하였을 때 96.8%로 가장 높게 나타났다. 이산화탄소 제거율은 2단공정 막면적비 1:1에서 96.4%이며 1:2에서 95.7%였다. 3단공정에서 막면적비 1:2:1에서 95.4%로 2단공정이 3단공정보다 높은 결과를 보였다. 30 Nm³/h 규모의 바이오가스 정제 실증운전에서 정제 후 메탄농도는 98%이었으며, 메탄의 회수율은 97.1 %, 이산화탄소의 제거율은 95.7%이며 부식의 원인인 황화수소는 검출되지 않았으며 막면적비 1:2:1의 실증운전에서 메탄농도 98%이상의 바이오메탄 생산이 가능했다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제19권
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• pp.45-54
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• 2001

향후 임도사업(林道事業)과 임도배치망(林道配置網) 계획(計劃)에 기초자료(基礎資料)를 제공코자 현재 개설(開設)되어 있는 임도(林道)를 중심으로 임도개설비(林道開設費)에 대한 투자효과(投資效果)를 최대로 하는 최적임도배치(最適林道配置) 및 집재기능(集材機能)을 고려한 임도배치망(林道配置網)을 평가(評價)하였다. 1. 적정(適定) 임도밀도(林道密度) 및 임도연장거리(林道延長距離)를 계산(計算) 비교(比較)한 결과(結果), 각(各) 조사지(調査地)의 유성별(流城別) 기설(旣設) 임도밀도(林道密度)가 이론적으로 계산(計算)한 임도밀도(林道密度)보다 작았으며 앞으로 좀더 많은 임도개설(林道開設)이 필요하였다. 2. 투자효과(投資效果)를 최대(最大)로 하는 임도로선배치법(林道路線配置法)에 의해 계산(計算)한 임도배치망(林道配置網)과 기설(旣設)의 임도배치망(林道配置網)을 비교분석(比較分析)한 결과(結果), 각(各) 조사지(調査地)에서 기설(旣設)의 임도망(林道網)은 공도적(公道的) 기능(機能)을 높이기 위한 임도망(林道網)으로서 우회률(迂回率)이 큰 임도로선망(林道路線網)인 반면, 투자효과(投資效果)를 최대(最大)로 하는 임도배치망(林道配置網)은 공도적(公道的) 기능(機能)이 고려(考慮)되면서 임업적(林業的) 기능(機能)이 고려된 집재기능(集材機能)이 높은 수기형상(樹技形狀)의 임도망(林道網)으로 배치(配置)되어 계획구역(計劃區域)에 골고루 배치(配置)되어 있는 것을 알 수 있었다. 따라서 기설(旣設)의 임도배치망(林道配置網)이 다소 집재기능적(集材機能的)인 면(面)과 임업적(林業的) 기능(機能)이 결여(缺如)된 임도배치망(林道配置網)이라고 하겠으며 앞으로 좀더 투자효과(投資效果)와 집재기능(集材機能)을 고려(考慮)한 임도배치망계획(林道配置網計劃) 필요(必要)하겠다. 3. 각(各) 조사지(調査地)에 대한 평균(平均) 최대집재거리(最大集材距離)와 평균(平均) 집재가능면적(集材可能面積)이 기설(旣設) 임도망(林道網)과 계산(計算)에 의한 임도배치망(林道配置網)에 대한 수평거리(水平距離)와 사거리별(斜距離別) 평균(平均) 최대집재거리(最大集材距離)와 평균(平均) 집재가능면적(集材可能面積)이 다르다는 것을 알 수 있었다. 또한 최대집재수평거리(最大集材水平距離)를 동일하게 적용(適用)했을 경우, 기설(旣設) 임도망(林道網)과 계산결과(計算結果) 임도망(林道網)의 평균(平均) 최대집재거리(最大集材距離)와 평균(平均) 집재가능면적(集材可能面積)이 다르다는 것을 알 수 있었으며, 기설(旣設) 임도망(林道網)을 기준으로 최대집재거리(最大集材距離)를 동일하게 적용(遭用)했을 경우도 최대집재거리(最大集材距離)를 수평거리(水平距離)와 사거리(斜距離)로 구별했을 때에 평균(平均) 최대집재거리(最大集材距離)와 평균(平均) 집재가능면적(集材可能面積)이 다르다는 것을 알 수 있었다. 따라서 임도배치(林道配置)를 가능하면 산능선(山陵線)이나 산복(山腹)을 중심으로 배치(配置)하는 것이 효과적(效果的)이라는 것을 알 수 있었다. 그리고 기설(旣設)의 임도(林道)와 계산(計算)하여 배치(配置)한 임도(林道)의 집재거리별(集材距離別) 평균(平均) 집재가능면적(集材可能面積), 집재면적률(集材面積率)의 수평거리(水平距離)와 사거리(斜距離)의 총 평균값도 차이가 있는 것을 알 수 있다. 이를 볼 때, 기설(旣設)의 임도(林道)보다는 투자효과(投資效果)를 최대(最大)로 하는 임도배치망(林道配置網)이 임업적(林業的) 기능(機能)과 집재기능적(集材機能的)인 면(面)에서 더욱 효과적(效果的)이고 최대집재거리(最大集材距離)를 수평거리(水平距離)보다 사거리(斜距離)로 계산(計算)했을 경우가 집재가능면적(集材可能面積)이 작으므로 임도배치망(林道配置網)을 가능하면 산복(山腹)과 산능선(山陵線)을 중심으로 배치(配置)하는 것이 집재기능(集材機能)을 더욱 높일 수 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 앞으로 임도로선배치계획시(林道路線配置計劃時)에 가능하면 집재기능(集材機能)을 고려(考慮)하여 집재가능면적(集材可能面積)을 크게 할 수 있도록 임도배치망(林道配置網)을 구축(構築)할 필요가 있겠다. 4. 현재(現在) 개설(開設)되어 있는 임도로선(林道路線)이 산능선부(山稜線部), 산복부(山腹部), 계곡부중(溪谷部中) 어느 구역을 중심으로 개설(開設)되어 있는지를 평가(評價)하기 위해 임도로선(林道路線)의 위치(位置)를 조사(調査)한 결과(結果), 기설(旣設)의 임도로선(林道路線)이 대부분 산복부(山腹部)와 계곡부(溪谷部) 중심으로 배치(配置)되어 있었으며, 기설(旣設)의 임도망(林道網)이 집재기능(集材機能)이 다소 결여된 임도배치망(林道配置網)이므로 향후 좀더 집재작업(集材作業)시스템을 고려(考慮)한 임도로선배치(林道路線配置)가 요망(要望)된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.157-164
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• 2016

본 연구에서는 SI 공정 시스템에서 헬륨 가열 장치에 대한 설계와 건조 데이터 확보를 위한 파이롯 규모의 헬륨 가열 장치 시스템에 대한 예비 설계 및 해석을 수행하였다. 헬륨 가열기는 LPG연소로를 활용하도록 설계하였고, 열유동 해석을 수행한 결과, 열교환기 출구측에서 LPG 연소가스의 유속이 약 40 m/s가 되었다. 최대온도는 6개의 베플이 설치된 경우가 4개의 베플이 설치된 경우보다 높게 나타나며, 이는 6개의 베플일 때 연소가스에서 헬륨가스로의 열전달이 좋아질 것임을 의미한다. 더불어, 베플수가 많아지면 LPG 연소가스의 유량을 감소시킬 수 있어 연료비용을 저감할 수도 있음을 의미한다. 다만, 베플수를 무한정 증가시키면 입출구의 압력차가 증가되기 때문에 최적의 베플수 선정이 중요하다. 열유동 해석에 이어 수행한 구조해석에서는 헬륨의 유량을 3.729 mol/s, 출구 온도를 $910^{\circ}C$로 유지할 경우 관의 양 끝단에서 지지하는 경우 중간부분의 팽창률이 3.86 mm임을 확인하였다. LPG 연소로 헬륨 가열시스템에서 shell & tube type의 열교환기를 적용하여 $135^{\circ}C$의 헬륨이 $910^{\circ}C$로 가열하여 유출하기 위해서 약 $1300^{\circ}C$의 연소가스 온도 및 52 g/s의 연소가스 유량이 확보되어야 함을 확인하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제90권4호
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• pp.420-430
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• 2001

임도개설상(林道開設上)의 기술적인 문제(問題)와 현장애로를 해소하기 위하여 임도(林道)의 직접적인 효과(效果)인 집재비(集材費)와 개설비(開設費)를 중심으로 투자효과(投資效果)를 최대(最大)로 하는 임도망(林道網) 배치(配置)프로그램을 개발(開發)하였다. 프로그램은 Windows 95/98을 운영체제로 하고 Microsoft Visual Basic 5.0을 사용하여 전체 인터페이스 설계(設計)와 계산 프로그램을 작성하였으며, 인터페이스는 계층적인 구조(構造)로 설계(設計)하고 GUI의 형태(形態)로 제공(提供)하였다. 프로그램 개발에 사용한 입력데이터는 Map데이터(지리정보(地理情報)데이터)로서 수치지형도(數値地形圖)(DTM), 계획구역구분도(計劃區域區分圖), 산림기능구분도(山林機能區分圖), 임내(林內) 도로망도(道路網圖)와 콘트롤데이터(계산용(計算用) 조건인자(條件因子) 테이터)인 임상별(林相別) 목재생산량(木材生産量) 및 노동투입량(勞動投入量), 지형별(地形別) 집재비(集材費), 지형별(地形別) 목도단가(林道單價), 노동단가(勞動單價), 임도(林道) 및 작업도(作業道) 우회율(迂回率), 보행거리계수(步行距離係數), 보행속도(步行速度) 등을 사용하였다. 개발된 프로그램은 현재의 임도개설비(林道開設費)로 향후 벌채(伐採)까지의 적정(適正) 임도밀도(林道密度)와 임도개설연장거리(林道開設延長距離)를 파악할 수 있다. 또한 임도노선배치(林道路線配置)를 프로그램화하여 직접적 경제효과(經濟效果)인 임업적(林業的) 효과(效果)를 제일 우선적으로 생각하여 최적(最適)의 임도노선(林道路線)이 배치(配置)할 수 있으며, 종전의 주관적인 임도노선배치(林道路線配置)보다는 많은 요인(要因)에 의하여 임도망(林道網)이 결정(決定)되고 좀 더 과학적이고 이론적인 임도노선배치(林道路線配置)가 가능하므로 투자효과(投資效果)를 최대(最大)로 하는 임도노선배치(林道路線配置) 계획법(計劃法)을 제시(提示)할 수가 있다. 또한 임도노선배치계산(林道路線配置計算)에서 임도노선(林道路線)마다의 배치우선순위(配置優先順位)가 프로그램상에서 결정(決定)되므로 임도노선배치(林道路線配置) 계획(計劃)을 시업계획(施業計劃)과 병행해서 결정(決定)할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.63-74
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• 2016

본 연구는 돈분 퇴비화 시 공기흡입 시스템을 적용한 반응기 내 퇴비의 이화학적 성상을 조사하기 위하여 실시되었다. 본 연구에서는 톱밥을 수분조절재로 이용하여 돼지분뇨와 적절하게 혼합한 후, 총 용적 30 L 크기의 플라스틱 재질 반응기에서 실험을 수행하였다. 공기펌프를 이용하여 반응기 하단부에서 공기를 주입하였으며, 진공흡입펌프를 이용하여 반응기 상단부, 중앙 측면부, 하단부에서 각각 공기를 흡입 할 수 있게 설비하였다. 온도의 경우, 퇴비화 개시 후 3일 째에 $58^{\circ}C{\sim}62^{\circ}C$로 가장 높게 관찰되었으며, 모든 시험구가 3일간 $50^{\circ}C$ 이상의 온도를 유지하는 것을 관찰할 수 있었다. 퇴비의 온도는 점차 안정화 되어 60일 이후 대기 온도와 비슷하게 감소했다. 퇴비단 표면에서 발생하는 암모니아는 대조구를 제외하고 퇴비화 개시 4일 째에 각각 상부흡입조건 : 500 ppm, 하부흡입조건 162 ppm, 중앙 측면흡입조건 120 ppm 순으로 가장 높은 발생량이 조사되었다. 퇴비 표면에서 발생한 암모니아의 경우, 상부흡입 처리구가 타 처리구에 비해 상대적으로 높은 암모니아 발생량을 보였다. 총 켈달질소 함량 (TKN)은 퇴비단의 질량 감소에 의해 점점 증가하는 것을 관찰할 수 있었고, C/N비는 초기 퇴비단이 23 이었으며, 퇴비화가 진행되면서 점차 감소해 최종적으로는 상부흡입조건 13, 중앙 측면흡입조건 12, 하부흡입 13으로 관찰되었다. $NH_4-N$ 과 $NO_3-N$의 비율은 퇴비화 개시 시 10.52였으며, 점차 감소하여 퇴비화 종료일에 상부흡입조건 0.97, 중앙 측면흡입조건 0.70, 하부흡입조건 3.2로 관찰되었다. 결과적으로 상부흡입조건과 중앙 측면흡입 조건이 양질 퇴비를 만들기 위한 최적의 조건인 것으로 관찰되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.127-137
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• 2021

미세먼지 전구체인 질소산화물(NOx)에 대한 대기배출부과금 제도가 2020년부터 국내에 도입 및 시행됨에 따라 이를 저감하기 위한 경제적인 연소기술 개발은 매우 시급한 실정이다. 본 연구에서는 해외 우드펠릿 대체재로서 REC(Renewable Energy Certificates) 확보가 가능한 국내 미이용 산림 바이오매스를 연료로 하여 0.1 MWth급 순환유동층 연소 설비에서 NOx 저감을 위한 air-staging 효과를 고찰하였다. 운전 변수로는 air-staging 적용 유무, 3차 공기 공급 높이(6.4 m, 8.1 m, 9.4 m) 그리고 air-staging 비율(1차 공기:2차 공기:3차 공기=91%:9%:0%, 82%:9%:9%, 73%:9%:18%) 변화이며 운전 변수에 대한 배기가스 내 NO와 CO 농도, 연소로 높이별 온도와 압력 프로파일, 포집된 비산재(fly ash) 내 미연탄소 함량과 연소효율을 분석하였다. 3차 공기를 가장 높은 9.4 m에서 공급한 air-staging 운전 시 NO 농도는 100.7 ppm으로 air-staging을 적용하지 않은 운전 조건(148.8 ppm)보다 32.3% 감소하지만 CO 농도는 오히려 52.2 ppm에서 99.8 ppm으로 91% 증가하였다. 더불어, NO 농도의 저감을 위한 환원영역과 CO 농도의 저감을 위한 산화영역 확보를 위해 3차 공기 공급 높이를 6.4 m로 유지하며 3차 공기 공급량을 늘리고 1차 공기 공급량을 낮춘 air-staging 운전 조건(73%:9%:18%)에서는 NO와 CO 농도가 각각 90.8 ppm과 66.1 ppm으로 air-staging 적용 조건 중 가장 감소되는 것을 확인하였다. 이러한 최적 운전 조건에서 연소효율 역시, air-staging을 적용하지 않은 운전 조건의 연소효율(98.3%) 보다 높은 99.3%임을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.172-178
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• 2021

선박 수리시장은 선박에 의한 환경오염 방지 강화, 선박구조에 대한 안전기준 강화 등의 영향으로 유지 및 보수에 관한 관심이 꾸준히 증대되고 있다. 이러한 영향을 반영하여 서남해에 있는 수리 조선사들에 외국 선사들의 수리 요청 접수 건수가 증가하고 있다. 그러나, 서남해권 수리 조선사들은 영세한 중소업체가 대부분이라서 수리조선 업체의 통합적 시너지 효과로 이어지기가 쉽지 않고, 집적화가 되어있지 않아서 인프라 공동활용이 어려워서 수리조선업 활성화에 걸림돌로 작용하고 있다. 수리조선업을 운영하기 위해서는 플로팅 도크가 필수적으로 필요로 하며, 대부분 노후화된 케이슨 도크를 해외로부터 수입한 후, 개/보수를 통하여 운용하고 있다. 그러나, 사용 수명이 30년 이상이고, 구조물 검사 기준이 없어서 안전분야에 취약성을 갖고 있다. 본 연구에서는 개조된 케이슨 도크의 구조 안전성을 평가하고, 도출된 문제점을 해결하기 위하여 추가적인 구조 보강안을 찾기 위하여 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용하였다. 플로팅 도크의 경우, 선급 규정이 있지만 구조강도 관련해서는 규정이 미흡하여 적용성이 떨어지고 있는 실정이다. 이러한 부족한 평가 영역에 대해서는 상세 구조해석을 통하여 보완하였다. 보강안은 수리조선소 작업의 특성을 고려하여 폰툰 갑판 상부 보강과 선측 탱크 보강으로 결정하였다. 결정안에 대한 구조해석을 통하여 선측 보강안을 최종안을 선정하였고, 실제 구조물을 제작하여 보강안을 반영하였다. 도출된 주요 결과들은 유사 설비의 구조 강도 개선을 위한 참고 자료로 활용 가능하며, 개/보수 시 이러한 방법을 활용하면 빨리 최적 해를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권1호
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• pp.35-44
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• 2024

댐유입량 예측에 대하여 데이터 기반 머신러닝 및 딥러닝(Machine Learning & Deep Learning, ML&DL) 분석도구들이 공개되어 다양한 분야에서 ML&DL의 적용연구가 활발히 진행되고 있으며, 모델의 자체 성능향상 뿐만 아니라 모델의 특성을 고려한 데이터의 전처리도 댐유입량을 정확하게 예측하게 하는 중요한 모델성능 향상의 요소라고 할 수 있다. 특히 기존 강우자료는 적설량을 열선 설비를 통하여 녹여 강우량으로 환산되어 있으므로, 융적설에 따른 강우와 유입량의 상관관계를 왜곡하게 된다. 따라서 본연구에서는 소양강댐과 같이 융적설의 영향을 받는 댐유역에 대한 댐일유입량 예측시 겨울에 강설량이 적설이 되어 적게 유출되는 현상과, 봄에 융설로 인하여 무강우나 적은 비에도 많은 유출이 일어나는 물리적 현상을 ML&DL모델로 적용하기 위하여 필요한 강우 데이터의 전처리에 대한 연구를 수행 하였다. 강우계열, 유입량계열을 조합하여 3가지 머신러닝(SVM, RF, LGBM)과 2가지 딥러닝(LSTM, TCN) 모델을 구축하고, 최적 하이퍼파라메터 튜닝을 통하여 적합 모델을 적용하고 한 결과, NSE 0.842~0.894로 높은 수준의 예측성능을 나타내었다. 또한 융적설을 반영한 강우보정 데이터를 만들기 위하여 융적설 모의 알고리즘을 개발하고, 이를 통하여 산정된 보정강우를 머신러닝 및 딥러닝 모델에 적용한 결과 NSE 0.841~0.896 으로 융적설 적용전과 비슷한 높은 수준의 예측 성능을 나타내었으나, 융적설 기간에는 조정된 강우로 학습되어 예측되었을 때 실측유입량에 근접하는 모의결과를 나타내었다. 결론적으로, 융적설이 영향을 미치는 유역에서의 데이터 모델 적용시에는 입력자료 구축시 적설 및 융설이 물리적으로 타당한 강우-유출 반응에 적합하도록 전처리과정이 중요함을 밝혔다.