• 한국수자원학회논문집
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• 제46권11호
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• pp.1115-1128
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• 2013

본 연구의 목적은 충주호 유역을 대상으로 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질모형인 CE-QUAL-W2를 이용하여 호소내 수온분포, 부유물질 및 부영양화 과정의 변화특성을 모의하고 모형의 적용성을 평가하는 것이다. 지형 및 단면자료 구축을 위해 충주호를 남한강 본류(branch 1)와 유입 경계부(branch 2~7)로 구분하여 격자를 구성하였다. 호소 수질모델링을 위한 주요 입력 자료로 기상자료, 호소의 수온과 탁도 초기조건, 하천의 유량과 수온, 수질 경계조건 자료를 구축하였다. 이후 실측된 수온, 부유물질(SS), 총질소(TN), 총인(TP), 조류(Chl-a)에 대하여 모형의 보정(2010) 및 검증(2008)을 수행하여 모형의 적용가능성을 평가하였다. 충주호의 수온은 4월부터 표층수온이 증가하여 7월초에 성층현상이 발생되고 12월에는 연직수온분포가 일정하게 유지되었다. 집중호우 발생 후에는 성층구조가 교란되어 수온약층이 약 10 m가량 하강하였다. SS는 수온과 동일한 패턴으로 집중호우 발생 후에 증가하다가 12월에 안정화되었으며, 2008년 7월에 발생된 중층밀도류의 분포 현상을 잘 재현하였다. TN, TP의 경우 농도의 범위를 잘 재현하였지만, 모형 내에서 질소성분의 침강속도 및 인의 흡착-침전과정이 적절히 모의되지 않아 오차가 발생하였다. Chl-a의 경우 2010년과 2008년 여름의 조류의 성장패턴을 잘 반영하였지만, 모형이 횡방향 평균 유속과 농도를 사용함에 따른 모형의 한계점이 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3548-3556
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• 2015

해상풍력기초를 설계함에 있어 사용하중에 대해 극한적인 조건뿐만 아니라 지속적인 동적하중에 대해 기초의 거동을 정확하게 파악하여 안정적이고 경제적인 기초를 개발할 필요성이 있다. 이를 위하여 강관말뚝을 일정비율로 축소시켜 모형말뚝을 제작하고, 모형토조에 모래층을 500mm의 높이로 포설한 후 모형말뚝을 모델링하여 정적 및 반복 수평재하실험을 실시하였다. 그 결과, 정적수평재하시 모형말뚝의 길이/직경(L/D)이 클수록 하중에 따른 변위는 증가하는 반면, 반복수평재하시 하중재하 횟수가 증가할수록 반복수평하중 1회당 발생하는 말뚝의 수평변위는 감소하였고 지반이 조밀할수록 반복수평하중에 의한 말뚝의 극한수평지지력의 증가율이 작아지는 것으로 나타났다. 또한 휨모멘트의 분포형상은 지반의 상대밀도에 상관없이 유사한 형태를 보였으며, 최대휨모멘트는 지표면으로부터 170mm지점에서 발생하는 것으로 나타났다. 그리고 지반의 상대밀도가 증가할수록 정적수평재하와 반복수평재하 조건에서 발생하는 최대휨모멘트는 증가했다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2020

금강하구와 같이 막힌 대형 하구는 근본적으로 복잡한 물리화학적 프로세스와 다양한 이해당사자간의 갈등 때문에 단편적인 접근으로는 관리의 한계가 있을 수밖에 없는 환경이다. 더욱이 하굿둑의 갑문을 열어 하구순환을 복원하는 해수유통 사업은 그 자체가 가지는 환경적 효용성의 확인과 기존 용수이용 체계의 전면적 변화와 관련된 상당한 비용이 요구된다는 면에서 특별한 논란이 되어왔다. 본 연구는 해수유통으로 인한 금강 하구해역의 수리, 수질, 퇴적 및 생태 등 다양한 환경적 변화를 집중적인 현장 조사 및 통합 모델링을 통해 정량적으로 예측하고 이를 지역 이해당사자 논의 체계인 금강하구해역정책협의회에 제공함으로써 해수유통과 연관된 이해당사자 간 갈등을 완화하고 과학적 자료에 근거한 정책결정을 지원하기 위해 수행되었다(과학-정책의 통합). 조사연구는 하굿둑 갑문 개방에 따른 다양한 시나리오별로 해수유통으로 인한 영향을 하구해역(하굿둑의 바다 쪽 해역)과 하구호(하굿둑의 하천 쪽 담수역)에 미치는 영향을 검토하였다(하천-하구호-연안해역의 공간적 통합). 시나리오는 하구해역정책협의회의 요구사항을 반영하여 개발되었고, 시나리오별 영향파악은 수리(조석 및 파랑 포함), 퇴적물 이동 및 수질은 Delft3D모델을, 유역으로부터의 유량 및 오염물질 부하량은 분포형 비점모델인 STREAM을, 김양식과 이매패류 생산량을 추정하는 생태모델은 통계기반의 포인트 모델을 통해 이루어졌다(수리-퇴적-수질-생태계 모델의 통합). 시나리오 분석결과, 상시 해수유통을 제외한 대부분의 하굿둑 부분 개방 시나리오에서는 하구해역에 미치는 영향이 제한적으로 나타나는 것으로 예측되었다. 이는 하굿둑 부분 개방에 따른 담수방류량 및 이에 대응하는 해수의 유동패턴이 현재와 크게 달라지지 않음을 반영한다. 반면 하구호에 대한 영향은 하구해역에 비해 하굿둑 갑문 운영시나리오에 따라 상대적으로 민감하게 변화되는 것으로 예측되었다. 갑문의 부분 개방을 통해 하구호의 수위를 현재 대비 5cm~50cm 변화시켰을 때 1psu 염분의 저층에서의 침투거리는 하굿둑 상류 6km~18km 정도로 예측되었고 갑문 개방에 의해 염분 침투 거리의 조절이 가능할 것으로 나타났다. 단, 사용된 통합모델은 수년간의 검보정 과정을 반복적으로 수행하여 예측의 정확도를 지속적으로 개선하였지만, 모델운영 자체의 불확실성을 고려할 때 실제 해수유통을 위해서는 시범개방을 통해 모델 예측의 결과를 확인할 필요가 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제26권1호
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• pp.31-52
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• 2024

나무의 가지 구조와 생리학 사이의 중요한 관계를 고려할 때 가지 구조를 이해하는 것은 수종의 분류나 3D 나무 모델링과 같은 분야에 중요하다. 지상형 라이다는 나무의 구조를 자세히 포착하고 정량적 구조 모델은 지상형 라이다로부터 얻어진 포인트 클라우드에서 가지의 반경과 길이의 계산을 가능하게 한다. 선행 연구에서는 반경 비율이나 길이 비율 등 가지의 구조를 나타내는 인자의 대푯값으로 평균 또는 중앙값에 의존하거나 줄기와 1분기 가지의 관계만을 다루었다. 본 연구는 가시칠엽수, 은행나무, 왕벚나무에서 부모와 자식 가지 사이의 반경 비율, 길이 비율 및 분지각 세 가지 인자에 대해 3분기 가지까지 인자들의 추정 분포를 살펴보고 추정 분포들을 분기별, 종별로 비교하는 것을 목표로 한다. 인자들에 적합한 분포를 알아보기 위해 인자들을 여러 확률 분포로 추정해 보았고, 평균 Kolmogorov-Smirnov 통계량에 의거해 각각 그 수치가 반경의 경우 0.048, 길이의 경우 0.061, 각도의 경우 0.050으로 감마 분포가 최적의 분포로 선택되었다. 추정된 분포 내에서 최빈값과 평균값, 최빈값과 중앙값 사이의 차이를 정규화 한 평균은 반경에 경우 11.2% 및 7.5%, 길이에 경우 17.0% 및 11.5%, 분지각의 경우 8.2% 및 5.5%로 상당한 차이를 보였다. 추정된 분포 사이에서 분기별, 종별 비교 분석을 수행했으며, 그 결과 인자들로부터 추정된 분포는 분기와 종에 따라 다양한 분포 양상을 보였다. 본 연구는 이러한 인자들의 확률 분포를 조사하는 것이 가지 구조에 대해 더 상세한 묘사를 제공할 수 있음 시사한다. 또한 가지 구조의 포괄적인 이해를 위해 더 높은 분기의 가지를 조사하는 것의 중요성을 강조한다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제38권7호
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• pp.935-945
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• 2009

본 연구에서는 다양한 약리적 효능에도 불구하고 현재 한정된 범위의 가공식품의 재료로 쓰이는 모과의 이용성을 증진시키고자하는 방안으로 모과잼을 제조해 보고자 혼합물 실험계획법으로(mixture design) 중 D-optimal design을 이용하였다. 실험에 사용한 모과의 수용성 펙틴 함량을 측정한 결과 4.32 mg/g이었다. 이는 잼을 만들기에는 적당하지 않은 수용성 펙틴 함량이므로 모과잼을 만들기 위해서는 펙틴을 첨가할 필요가 있음을 알 수 있었다. 잼 품질에 가장 영향을 미치는 모과, 펙틴과 설탕 첨가량을 독립변수로 설정하였고, 예비실험을 거쳐 모과 페이스트 $45{\sim}60%$, 펙틴 $1.5{\sim}4.5%$, 설탕 $45.5{\sim}63.5%$의 범위로 결정하였다. 14개의 실험 결과를 모델링화 하여 F-test를 통해 유의성을 검증한 결과 당도($^{\circ}Brix$), pH, 명도, 황색도, 총색차, 견고성은 각각의 인자들이 독립적으로 작용을 하는 linear 모델이, 퍼짐성, 적색도, 관능검사의 모든 항목에서는 각각의 인자들이 서로 교호작용을 하는 quadratic 모델이 결정되었다. 모델의 적합성을 분석한 결과 모든 항목에서 유의성을 보여주어 모델로서 적합함이 인정되었다. 반응표면과 trace plot의 결과 모과 페이스트 첨가량이 적고 설탕 첨가량이 많을수록 당도($^{\circ}Brix$)와 총색차는 증가하였고, 모과 페이스트와 펙틴의 첨가량이 많고 설탕 첨가량이 적을수록 원재료의 pH에 영향을 받아 pH는 낮아졌다. 퍼짐성과 견고성의 경우 모과 페이스트와 펙틴의 영향을 많이 받은 것으로 나타났다. 색도 중 명도와 적색도의 경우 모과 페이스트 첨가량이 많고 설탕 첨가량이 적을 수록 모과잼의 색이 밝고 붉은 것으로, 모과 페이스트와 설탕의 첨가량이 많을수록 황색도가 증가해 잼의 색이 노란 것으로 나타났다. 관능검사 결과에서는 모과 페이스트, 펙틴, 설탕을 적거나 많이 첨가할 경우에는 오히려 낮은 점수를 받았고, 모과 페이스트와 펙틴의 상호작용이 가장 크게 작용한 것으로 나타났다. 모과잼의 재료 혼합비의 최적화는 수치적 최적화와 모형적 최적화 결과를 통해 모과 페이스트 54.48%, 펙틴 2.45%, 설탕 53.07%로 결정되었고, 이 재료 배합비로 모과잼을 제조할 경우 모과의 이용성 향상과 모과잼의 산업화가 가능할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 다양한 약리적효능에도 불구하고 현재 한정된 범위의 가공식품의 재료로 쓰이는 모과의 이용성을 증진시키고자하는 방안으로 모과잼을 제조하기 위하여 혼합물 실험계획법으로 최적의 재료 혼합비율을 찾아 고품질의 모과잼을 개발하고자 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.382-393
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• 2020

고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제24권2호
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• pp.1-8
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• 2020

원심펌프는 통상적으로 임펠러를 고속으로 회전시켜 원심력을 통해 유체 에너지를 전달하는 설비로서 기화용 해수펌프, 공업용수 및 해수를 사용하는 소화펌프 등 많은 LNG 생산기지에서 사용하고 있는 주요 프로세스 설비이다. 현재 LNG 플랜트 현장에서의 펌프는 장기간 수요처가 원하는 공급량에 따라 운전조건이 변동되어 펌프의 성능이 저하되고 있다. 특히 펌프는 플랜트 현장에서 소비 전략량의 많은 부분을 차지하고 있어, 최적의 운전조건을 찾지 못한다면 장기간 플랜트 운영 시 막대한 에너지 손실비용을 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 펌프의 운전조건별 변동에 따른 유동해석 및 결과분석을 통하여 성능저하 요인을 파악하고 최적의 운전조건을 확인하는 기술이 필요하다. 실험기법을 통해 운전 효율성 평가를 하기 위해서는 현장의 운전조건과 실험장비 제작 등 상당한 시간과 비용이 발생되기 때문에 신속하고 정확한 전산유체역학(CFD) 기법을 활용하여 본 연구에서 결과를 도출하였다. 펌프의 성능이 현장의 사정에 맞지 않아 펌프 성능을 줄일 필요가 있는 경우, 회전수에 변화를 주거나 고점도 혹은 고형물이 함유된 특수액을 사용하는 방법 등이 사용된다. 특히 LNG 생산기지의 설비운영에 차질이 발생하지 않도록 하기 위해 단시간 내에 펌프의 기존 임펠러를 가공하여 필요한 성능 조건을 만족시키는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 펌프의 기존 회전차를 가공한 3D 모델링 형상을 적용하여 ANSYS CFX 프로그램으로 유동해석을 수행하였다. 유동해석 결과와 MATLAB 프로그램의 Curve Fitting Toolbox를 활용하여 수치 해석적으로 분석하여 회전차 외경수정 이론식을 검증하였다.

• 생태와환경
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• 제44권3호
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• pp.272-279
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• 2011

본 연구는 OECD 조사 연구 사업의 일환으로 2007년 3,905톤이 생산된 시안화구리의 환경영향에 대해서 물리 화학적 특성, 국내 외 사용량, 환경노출, 환경거동 및 수생태 독성 자료를 이용해 초기위해성평가를 위한 자료를 수집하였다. 물리 화학적 특성에서는 크림색의 결정형 물질로 녹는점이 매우 높은 일반적인 무기화합물의 특성을 보였으나, 시안화칼슘 등과 같은 11개 시안화합물에 비해 매우 낮은 수용해도를 나타내었다(WHO, 2004). 환경 중 노출 개연성은 생산 및 제조 공정이 주요 원인으로 파악되었다. 구리의 전기도금 용도로 사용되는 본 물질은 밀폐된 환경에서 생산되어 외부로의 유출을 억제하고 있으나, 생산 공정 및 도금과정에서 발생되는 산업 폐수 등의 방류 통해 환경으로 유출될 가능성이 있다. 이러한 경로로 유출된 시안화구리의 환경거동성에 대한 연구 자료는 존재하지 않았으며, 무기물의 염에 해당되는 물질로 환경거동 예측 모델링도 불가능하였다. 그러나 하수처리장 배출수의 구리 측정결과(MOE, 2008d)가 낮은 점 등을 들어서 노출평가에 대한 부분은 우선 고려 대상에서 제외하였다. 그러나 낮은 농도로 노출된 시안화구리는 물, 토양, 퇴적물 및 생물체로 이동될 가능성이 존재하여 본 연구에서는 물 환경에 대한 시안화구리의 독성학적 영향을 영양단계에 근거한 3개 실험종 (조류, 물벼룩 및 어류)으로 평가하였다. 평가 결과 모든 실험종의 50% 영향 치사농도 (E(L)$C_{50}$), 최소영향관찰농도 (LOEC) 및 무영향관찰농도 (NOEC)가 1.0 mg $L^{-1}$ 이하로 나타났고, 이를 GHS 분류체계와 대조한 결과 Hazard category 1에 해당하는 고독성 물질로 평가되었다. 위와 같이 조사된 자료를 근거로 하여 시안화구리에 대한 초기 생태위해성 평가를 수행하였다. 대상물질은 사용량이 높으나 작업장내에서는 노출 개연성이 낮고, 무기물의 염인 점을 감안하여 환경거동성은 높지 않을 것으로 판단하였다. 이러한 점을 감안할 때, 본 물질은 생산량 및 사용량이 높은 국가는 노출로 야기되는 수생태 독성을 중점적으로 평가해야 할 것으로 사료된다.

• 지능정보연구
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• 제20권2호
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• pp.109-122
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• 2014

현재 우리는 소셜 네트워크 서비스(Social Network Service, 이하 SNS) 상에서 수많은 데이터를 만들어 내고 있다. 특히, 모바일 기기와 SNS의 결합은 과거와는 비교할 수 없는 대량의 데이터를 생성하면서 사회적으로도 큰 영향을 미치고 있다. 이렇게 방대한 SNS 데이터 안에서 사람들이 많이 이야기하는 이슈를 찾아낼 수 있다면 이 정보는 사회 전반에 걸쳐 새로운 가치 창출을 위한 중요한 원천으로 활용될 수 있다. 본 연구는 이러한 SNS 빅데이터 분석에 대한 요구에 부응하기 위해, 트위터 데이터를 활용하여 트위터 상에서 어떤 이슈가 있었는지 추출하고 이를 웹 상에서 시각화 하는 트위터이슈 트래킹 시스템 TITS(Twitter Issue Tracking System)를 설계하고 구축 하였다. TITS는 1) 일별 순위에 따른 토픽 키워드 집합 제공 2) 토픽의 한달 간 일별 시계열 그래프 시각화 3) 토픽으로서의 중요도를 점수와 빈도수에 따라 Treemap으로 제공 4) 키워드 검색을 통한 키워드의 한달 간 일별 시계열 그래프 시각화의 기능을 갖는다. 본 연구는 SNS 상에서 실시간으로 발생하는 빅데이터를 Open Source인 Hadoop과 MongoDB를 활용하여 분석하였고, 이는 빅데이터의 실시간 처리가 점점 중요해지고 있는 현재 매우 주요한 방법론을 제시한다. 둘째, 문헌정보학 분야뿐만 아니라 다양한 연구 영역에서 사용하고 있는 토픽 모델링 기법을 실제 트위터 데이터에 적용하여 스토리텔링과 시계열 분석 측면에서 유용성을 확인할 수 있었다. 셋째, 연구 실험을 바탕으로 시각화와 웹 시스템 구축을 통해 실제 사용 가능한 시스템으로 구현하였다. 이를 통해 소셜미디어에서 생성되는 사회적 트렌드를 마이닝하여 데이터 분석을 통한 의미 있는 정보를 제공하는 실제적인 방법을 제시할 수 있었다는 점에서 주요한 의의를 갖는다. 본 연구는 JSON(JavaScript Object Notation) 파일 포맷의 1억 5천만개 가량의 2013년 3월 한국어 트위터 데이터를 실험 대상으로 한다.