• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.124-124
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• 2016

하천에서의 분변성대장균은 분변성 오염 정도를 나타내는 지표로서, 이 농도가 높을수록 오염된 하천수와의 접촉을 통한 호흡기, 소화기 및 피부 관련 질병의 발발 확률이 높다고 알려져 있다. 따라서 하천에서의 수영, 수상스키 등과 같은 입수형 친수활동을 할 때, 분변성대장균 농도가 농도 기준 이하인지를 확인하고 이러한 정보를 친수활동에 이용할 필요가 있다. 그러나 분변성대장균의 경우, 현재 자동수질측정망에서 측정되고 있는 다른 수질인자들과는 달리 실시간 측정이 불가능하다고 알려져 있다. 분변성대장균을 측정하는데 있어 최소 18시간 이상이 필요하며, 이러한 분변성대장균 측정 방식은 하천 이용자들이 안전한 친수활동을 영위하는데 있어 적절한 수질 정보를 제공하지 못한다. 그러므로 분변성대장균을 예측하는 모델을 개발하고, 이를 이용하여 실시간 분변성대장균 정보를 생성하여 하천 이용자들에게 제공할 필요가 있다. 본 연구에서는 친수활동이 활발하게 이루어지는 곳 중 하나인 북한강의 대성리 지점에 대해 데이터 기반 모델을 이용하여 분변성대장균을 예측하였다. 데이터 기반 모델은 물리 기반 모델에서 필요한 지형데이터나 비점오염원 등의 초기 오염물의 양에 대한 데이터를 필요로 하지 않고, 대신 독립변수로 사용되는 기상 및 수질데이터를 필요로 한다. 이러한 기상 및 수질데이터는 기존 기상관측소, 수질관측소에서 매일 자동으로 측정되기 때문에 데이터 기반 모델은 물리 기반 모델에 비해 입력데이터를 구성하기가 쉽다는 장점을 지닌다. 이러한 데이터 기반 모델 중 분류 모델은 회귀 모델과 달리 분변성대장균 농도가 일정 수질기준 이상을 넘는지를 바로 예측할 수 있다. 본 연구에서는 분류 모델 중 높은 예측력을 가진다고 알려진 랜덤포레스트(random forest) 기법을 이용하여 분변성대장균 예측 모델을 개발하였다. 분변성대장균 예측 모델은 주어진 기상 및 수질 조건에 대해 분변성대장균이 200 CFU/100ml가 넘는지를 예측하였다. 예측된 분변성대장균이 기준을 넘는 경우를 2등급, 넘지 않는 경우를 1등급으로 명명하였다. 모델을 개발하기 위하여 북한강 대성리 인근 측정소에서 2010년부터 2015년까지 측정된 기상 및 수질데이터를 수집하였다. 수집한 데이터를 훈련 및 검증데이터로 샘플링하였으며, 이 때 샘플링한 데이터가 기존 데이터가 가지고 있던 등급별 비율을 유지하기 위하여 층화샘플링을 하였다. 본 연구에서는 샘플링에 의한 불확실성을 줄이기 위하여 랜덤하게 50번 샘플링된 각각의 훈련데이터에 대해 모델을 개발하였다. 50개의 모델의 검증 결과를 종합한 결과, 전체 예측률은 0.139로 나타났다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.323-328
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• 2009

게임이나 가상현실 등에서 사용자들에게 사실성과 몰입 감을 주기 위해서 자연 현상들을 시뮬레이션하고 있다. 게임이나 가상현실에서 물이나 바다와 같은 유체를 3차원으로 시뮬레이션 하는데 있어서 중요한 요소는 실시간 처리와 사실성이다. 유체 모델은 특정 상황에 따른 다양한 방정식과 많은 파라미터 값에 의해 제어되기 때문에 시뮬레이션 하는데 많은 어려움이 따른다. 또한 복잡한 물리 수식을 기반으로 하기 때문에 유체 모델을 시뮬레이션하기 위해서는 많은 수행 시간이 소요된다. 본 논문에서는 실시간 유체와 강체(rigid body) 사이의 상호작용을 표현하기 위해 간략화 된 유체 표면 모델(Fluid-Surface Model)을 제안하고, 개선된 계산과정을 통해 보다 빠르게 시뮬레이션 하도록 한다. 또한 본 논문에서는 유체의 표면과 강체의 상호작용을 표현하는데 있어서 유체의 항력에 의해서 강체와 충돌 시 발생하는 유체 표면의 움직임을 나타낸다. 본 논문에서 제안하는 자연스러운 유체 표면 모델은 유체역학적 방법을 사용하여 실시간에 사실적으로 표현된다. 그리고 이러한 유체 표면 모델을 PC 환경에서 사용자와 상호작용 가능하도록 재현하여, 게임이나 애니메이션에서의 유체 모델들에도 적용할 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2001년도 추계학술발표논문집 (상)
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• pp.147-150
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• 2001

비디오 데이터의 내용기반 검색을 위해서는 비디오가 가지는 많은 객체와 이들간의 관계성에 관한 정보를 표현할 수 있는 데이터모델이 요구된다. 이 논문에서는 이러한 비디오 데이터의 내용정보를 표현할 수 있는 메타데이터 모델을 제안한다. 제안 모델은 특정 응용분야에 국한하지 않도록 물리적 정보와 논리적 정보 모두를 포함하기 위하여 OMT기법을 이용하여 설계하였다. 이 논문에서는 제안한 모델을 이용하여 VOD 시스템에 적용할 수 있는 영화 비디오 표현을 제시하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1125-1139
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• 2022

무인항공기에 부착된 위성 항법 시스템/관성 측정 센서(global positioning system/inertial measurement unit, GPS/IMU)와 관측 센서 사이에는 물리적인 위치와 자세 오차가 존재한다. 해당 물리 오프셋으로 인해, 관측 데이터는 비행 방향에 따라 서로 위치가 어긋나는 이격 오차가 발생한다. 특히나, 다중 센서를 활용하여 데이터를 취득하는 다중 센서 무인항공기의 경우, 관측 센서가 변경될 때마다 고액의 비용을 지불하고 외산 소프트웨어 의존하여 물리 오프셋을 조정하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 다중 센서에 적용 가능한 초기 센서 모델식을 수립하고 물리 오프셋 추정 방법을 제안한다. 제안된 방안은 크게 3가지 단계로 구성된다. 먼저, 직접지리 참조를 위한 회전 행렬 정의 및 초기 센서 모델식을 수립한다. 다음으로, 지상기준점과 관측 센서에서 취득된 데이터 간의 대응점을 추출하여 물리 오프셋 추정을 위한 관측방정식을 수립한다. 마지막으로, 관측 자료를 기반으로 물리 오프셋을 추정하고, 추정된 파라미터를 초기 센서 모델식에 적용한다. 전주, 인천, 알래스카, 노르웨이 지역에서 취득된 데이터셋에 적용한 결과, 4개 지역 모두 물리 오프셋 적용 전에 발생되던 영상 접합부의 이격 오차가 물리 오프셋을 적용 후 제거되는 것을 확인했다. 인천 지역의 지상기준점 대비 절대 위치 정확도를 분석한 결과, 초분광 영상의 경우, X, Y 방향으로 약 0.12 m 위치 편차를 보였으며, 라이다 포인트 클라우드의 경우 약 0.03 m의 위치 편차를 보여줬다. 더 나아가 영상 내 특징점에 대하여 초분광, 라이다 데이터의 상대 위치 정확도를 분석한 결과, 센서 데이터 간의 위치 편차가 약 0.07 m인 것을 확인했다. 따라서, 제안된 물리 오프셋 추정 및 적용을 통해 별도 기준점 없이 정밀한 데이터 매핑이 가능한 직접 지리 참조가 가능하다는 것을 확인했으며, 다중 센서를 부착한 무인항공기에서 취득된 센서 데이터 간의 융합 가능성에 대해 확인하였다. 본 연구를 통해 독자적인 물리 파라미터 추정 기술 보유를 통한 경제적 비용 절감 효과 및 관측 조건에 따른 유연한 다중 센서 플랫폼 시스템 운용을 기대한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2002년도 가을 학술발표논문집 Vol.29 No.2 (3)
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• pp.334-336
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• 2002

본 논문은 능동네트워크 기술을 적용한 가상환경시스템에 대하여 논한다. 가상환경에서는 실시간 영상이 사용되면 대용량 실시간 영상 데이터의 전송에 따른 네트워크부하와, 데이터 렌더링에 따른 시스템 부하가 문제점으로 지적된다. 본 시스템에서는 능동네트워크기술을 적용하여 네트워크의 중간 라우터에서 실시간 영상 데이터의 프레임 레이트(Frame Rate)를 동적으로 변화시켜 이러한 문제점을 해결하였다. 가상환경상의 객체들 사이의 물리적인 거리를 고려한 인지모델에 따른 전송기법을 채택하고, 또한 멀티캐스트 그룹에 가입하고 있는 시스템의 네트워크대역폭 정보를 라우터에서 관리하여 각 시스템에 적합한 형태로 실시간 영상 데이터를 전송하는 방법을 사용하여 가상환경의 몰입도를 높힘과 통시에 네트워크의 부담을 감소시켰다. 이러한 시스템을 통하여 대용량의 영상 데이터의 전송을 실시간적으로 전송해야 하는 가상환경을 매우 효과적으로 지원한 수 있다.

• 융합보안논문지
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• 제11권5호
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• pp.3-12
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• 2011

국가정보원 자료에 의하면, 산업기술 유출로 인한 피해액은 수십 조원에 이르고 있고, 피해유형은 내부자 유출, 공동 연구, 해킹, 불법유출, 위장합작 등으로 나눌 수 있으나 그 중 80%가 물리적인 보안과 연계된 내부자 유출로 나타나고 있다. IT와 비IT의 융합이 가속화되고 영역간의 경계 및 구분이 불명확해지면서 정보보호산업은 점차 지식정보보안산업으로 확대되는 개인정보보호중심으로 지속적으로 성장해왔으나, 향후 정보보호산업은 IT 보안기술 및 제품간 융합, IT 보안과 물리 보안간 융합, IT 융합산업보안으로 집중된다. 본 논문에서는 기업 정보유출 방지를 위해서 논리적 보안과 물리적 보안이 모두 동일 수준에서 관리되어야 하며, 특히, 물리적인 보안시스템(출입통제시스템, 영상보안시스템 등)과 IT 통합보안관제시스템의 융합으로 외부 공격 및 내부자 유출의 예방, 차단, 분석의 시너지효과를 극대화 할 수 있는 융합보안관제시스템 개선 모델을 제안한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2002년도 가을 학술발표논문집 Vol.29 No.2 (2)
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• pp.448-450
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• 2002

그래픽스 분야에서 물의 동작을 사실적으로 표현하는 것은 컴퓨터 애니메이션이나, 게임, 영화의 특수 효과로써 중요한 분야이다. 그러나 사실적인 물의 움직임을 모델링 하기 위해서 물리 기반 모델을 사용할 경우 상당히 많은 계산 시간이 소요된다. 같은 크기로 모델링 된 물 시뮬레이터를 성능이 다른 컴퓨터에서 동작시키면 프레임 수가 달라진다. 성능이 높은 시스템에서는 계산속도가 다르므로 프레임수가 많이 나오며, 낮은 시스템에서는 계산 속도가 느리므로 프레임 수가 작게 나온다. 본 논문에서는 애니메이션이나 게임과 같은 분야에서 컴퓨터의 성능에 따라 물 모델 크기를 사용자의 요구에 맞도록 적절히 조절함으로써 실시간에 적용이 가능한 물 시뮬레이션 시스템을 제안한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.7-13
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• 2004

본 논문에서는 cavity 변형 물체의 전역적 변형 형태는 유지하면서 계산 복잡도를 줄이기 위하여 모델의 다중해상도적 표현 기법 및 서로 다른 상세 레벨간 물리적 특성변수에 대한 적응기법을 제안한다. 또한, 객체의 안정적 변형을 지원하기 위한 형태유지 스프링을 제안한다. 일반적으로 위나 풍선과 같은 cavity 변형객체는 전체 구성노드의 수를 줄이기 위하여 표면 메쉬 구조로 모델링 된다. 이 경우, 표면의 인접 노드만이 감쇠(damping) 스프링으로 연결되고, 모델의 체적정보의 부재로 인하여 외부 힘이 일정시간 동안 지속적으로 주어지는 경우, 객체의 형태변형이 왜곡되고, 초기형태로의 복원이 불가능해진다. 본 논문에서 제안하는 형태유지 스프링은 외부힘에 의한 변형 후 초기형태로의 복원을 보장함으로써, 복잡한 계산과정 없이 간접적으로 객체의 볼륨유지 효과를 제공하고 변형의 불안전성을 제거한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.499-499
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• 2023

최근 컴퓨터 성능 향상과 새로운 머신러닝 알고리즘 개발됨에 따라, 각 분야별 연구자들이 이를 활용한 연구를 다양하게 수행하고 있으며, 하수처리시설의 경우에는 막대한 양의 운영자료가 축척됨에 따라 머신러닝을 활용한 다양한 연구가 가속화 되고 있다. 기존 하수처리장의 물리학적 모델은 적용된 영향 인자에 여러 가지 가정이 고려되어 모델 정확도가 부정확해지는 경향이 있었으며, 이러한 문제점을 보완하기 위해 하수처리장의 수집된 운영자료 및 머신러닝 기반의 예측 모델을 활용하여 예측 모델 정확도를 향상하는 선행 연구들이 진행되고 있다. A 하수처리장의 부지 내에 설치된 센서를 통하여 운영자료가 중앙제어실 서버에 실시간으로 저장되는 자료를 활용하여 NN (Neural Network), SVM (Support Vector Machine), RF (Random Forest) 등과 같은 다양한 머신러닝 모델을 적용하였고, 하수처리장 운영자료를 적용할 경우 어느 모델이 가장 높은 성능이 나타나는지 인사이트를 도출하고자 하였다. 금회 연구는 A 하수처리장을 대상으로 여러 머신러닝 기반 예측 모델을 개발하고, 각 모델의 예측정확도를 서로 평가함으로써, 머신러닝 모델 최적화를 수행할 수 있었다. 이번 연구에서 도출된 결과를 활용하여 하수처리장 예측 모델 최적화를 진행할 경우, 향후 비교적 짧은 시간에 하수처리장 머신러닝 기반 예측 모델 개발이 가능하다는 점에 의의가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.14-14
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• 2023

산업발전에 따른 인구증가, 기후위기에 따른 가뭄 및 물 부족심화, 그리고 수질오염 등은 2015년 제79차 UN총회의 물 안보측면에서 국제사회의 물 분야 위기관리를 위해 2030년을 지속가능한 발전 목표(Sustainable Development Goals)로 하였다. 또한, 현재 물 산업은 빠르게 성장하고 있으며, 2016년 세계경제포럼(World Economic Forum) 의장 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)부터 주창된 제4차 산업혁명로 인해 현재 물 산업의 패러다임 또한 급속히 변화하고 있다. 이는 컴퓨터를 기반으로 하는 CPS(Cyber Physical System) 및 DT(Digital Twin) 연계 분석방식의 혁신을 일컫는다. 2002년경에 DT의 기본개념이 제시되었고, 2006년경에는 Embedded System에서의 DT와 같은 개념으로 CPS의 용어가 등장했다. DT는 현실세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등을 S/W시스템의 가상공간에 동일하게 모사(Virtualization) 및 모의(Simulation)할 수 있도록 하고, 모의결과를 가상시스템으로 현실세계를 최적화 체계 구현 기술을 말한다. DT의 6가지 기능은 ① 실제 데이터(Live Data), ② 모사, ③ 분석정보(Analytics), ④ 모의, ⑤ 예측(Predictions), ⑥ 자동화(Automation) 이다. 또한, CPS는 대규모 센서 및 액추에이터(Actuator)를 가지는 물리적 요소와 이를 실시간으로 제어하는 컴퓨팅 요소가 결합된 복합시스템을 말한다. CPS는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있는 다양한 센서를 통해 환경인지 기능을 수행한다. 센서로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS의 6가지 구성요소는 ① 상호 운용성(Interoperability), ② 가상화(Virtualization), ③ 분산화(Decentralization), ④ 실시간(Real-time Capability), ⑤ 서비스 오리엔테이션(Service Orientation), ⑥ 모듈화(Modularity)이다. DT와 CPS는 본질적으로 같은 목적, 내용, 그리고 결과를 만들어내고자 하는 같은 종류의 기술이라고 할 수 있다. CPS 및 DT는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있으며, 토양-지하수 센서를 포함한 관측기술을 통해 환경인지 기능을 수행한다. 지하수 관측기술로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간 및 디지털 트윈 공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS 및 DT의 기본 요소들을 실현시키는 것은 양질의 데이터를 모니터링할 수 있는 정확하고 정밀한 1차원 연직 프로파일링 관측기술이며, 이를 토대로 한 수자원 관련 빅데이터의 증가, 빅데이터의 저장과 분석을 가능하게 하는 플랫폼의 개발이다. 본 연구는 CPS 및 DT 기반 토양수분-지하수 관측기술을 이용한 지표수-지하수 연계, 지하수 순환 및 관리, 정수 운영 및 진단프로그램 개발을 위한 토양수분-지하수 관측장치를 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈 시뮬레이터 시스템 개발 방향으로 제시하고자 한다.