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딥러닝 알고리즘 LSTM을 활용한 제주도 표선유역 중산간지역의 지하수위 예측 (Prediction of groundwater level in the middle mountainous area of Pyoseon Watershed in Jeju Island using deep learning algorithm, LSTM)

  • 신문주;문수형;문덕철
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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    • pp.291-291
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    • 2020

  • 제주도는 강수의 지표침투성이 좋은 화산섬의 지질특성상 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 제주도는 정책 및 연구적으로 오랜 기간동안 지하수의 보전관리에 많은 노력을 기울여 오고 있다. 하지만 최근 기후변화로 인한 강수의 변동성 증가로 인해 지하수위의 변동성 또한 증가할 가능성이 있으며 따라서 지하수위의 급격한 하강에 대비하여 지하수위의 예측 및 지하수 취수량 관리의 필요성이 요구되고 있다. 지하수에 절대적으로 의존하고 있는 제주도의 수자원 이용 여건을 고려할 때, 지하수의 취수량 관리를 위한 지하수위의 실시간 예측이 필요한 실정이다. 하지만 기존의 예측방법에 의한 제주도 지하수위 예측기간은 충분히 길지 않으며 예측기간이 길어지면 예측성능이 낮아지는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 딥러닝 알고리즘인 Long Short Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역의 1개 지하수위 관측정에 대해 지하수위를 예측하고 분석하였다. R 기반의 Keras 패키지에 있는 LSTM 알고리즘을 사용하였고, 입력자료는 인근의 성판악 및 교래 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료를 사용하였으며, 사용된 자료의 기간은 2001년 2월 11일부터 2019년 10월 31일까지 이다. 2001년부터 13년의 보정 및 3년의 검증용 시계열자료를 사용하여 매개변수의 보정 및 과적합을 방지하였고, 3년의 예측용 시계열자료를 사용하여 LSTM 알고리즘의 예측성능을 평가하였다. 목표 예측일수는 1일, 10일, 20일, 30일로 설정하였으며 보정, 검증 및 예측기간에 대한 모의결과의 평가지수로는 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)를 활용하였다. 모의결과, 보정, 검증 및 예측기간에 대한 1일 예측의 NSE는 각각 0.997, 0.997, 0.993 이었고, 10일 예측의 NSE는 각각 0.993, 0.912, 0.930 이었다. 20일 예측의 경우 NSE는 각각 0.809, 0.781, 0.809 이었으며 30일 예측의 경우 각각 0.677, 0.622, 0.633 이었다. 이것은 LSTM 알고리즘에 의한 10일 예측까지는 관측 지하수위 시계열자료를 매우 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미하며, 20일 예측 또한 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하면 본 연구대상지점에 대한 2주일 또는 3주일의 안정적인 지하수위 예보가 가능하다고 판단된다. 또한 LSTM 알고리즘을 통한 실시간 지하수위 예측은 지하수 취수량 관리에 활용할 수 있을 것이다.

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산욕기 질병관리(유열)

  • 김형종
    • 월간피드저널
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    • 제4권10호통권38호
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    • pp.132-137
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    • 2006

  • 목장 경영의 성공과 실패에는 여러 가지 요인이 작용하지만 연중 얼마나 적은 소가 도태되는가 하는 것 또한 아주 중요하게 생각해 보아야 할 사항이다. 낙농에 있어 거의 대부분의 질병이 산욕기에 발병하는데 산욕기(産褥期)란 분만으로 인한 상처가 완전히 낫고, 자궁이 평상시 상태가 되며 신체의 각기관이 임신 전의 상태로 회복되기까지의 기간으로 대개 분만 후 6~8주간을 말한다. 산욕기에 주로 발생할 수 있는 다양한 질병(산욕기 부전마비, 난산, 급성유방염, 제4위 전위증 등)들이 조기에 발견되어 적절히 치료되지 못하고 만성화되면서 전해질불균형, 에너지와 단백질의 섭취부족에 의한 영양장애로 허약과 지방간 및 케토시스 등으로 진행되어 결국 도태됨으로서 목장 경영에 있어 막대한 영향을 끼치는 것이다. 이러한 산욕기 질병의 주 원인은 건유기 사양관리에 있다. 건유기간 동안 체점수(BCS)의 변화를 최대한 줄이면서 분만전의 스트레스를 얼마만큼 줄일 수 있도록 관리하는가에 달려있다. 다시말해 분만 전 마지막 한달간에 건유에서 분만으로의 이행과정을 얼마나 매끄럽게 연결 지어주는가에 따라 산욕기 질병의 발생률이 결정되는 것이다. 본 고에서는 건유기 사양관리 소홀로 발생되는 산욕기 부전마비에 관해서 자세히 설명해 보고자 한다.

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현장 암반 시나리오 모델을 통한 TBM 구경별 표준 공사기간 분석 (Analysis of Standard Construction by TBM Diameter through the Rock Scenario Models in the Field)

  • 박홍태;이양규
    • 한국재난정보학회 논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.195-205
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    • 2013

  • 건설공정관리는 주어진 공기 내에 공사를 완료하기 위해 투입되는 자원과 요소작업들의 종합적인 계획을 말한다. 이중 공사기간의 산정은 사업초기 신뢰할만한 근거에 의해 결정되어야 한다. 그러나 실제 현장에서는 담당자의 직관적 판단, 과거 유사 프로젝트의 공기 참고 등의 부정확한 방법으로 개별 작업기간이 결정되고 있다. 이러한 기존 방식의 개선을 위한 선행연구로 본 연구는 TBM공법 $({\phi}2.6m,\;{\phi}3.0m,\;{\phi}3.5m,\;{\phi}5.0m,\;{\phi}8.0m)$ 운영을 위한 건설사업의 초기단계에서 활용할 수 있는 표준모델을 제시하여 신속하게 전체 개략공기를 추정할 수 있는 공기를 산정하여 제시하였다. 따라서 본 연구에서 TBM 구경별로 분석하여 제시한 총 공사기간은 향후 TBM 공사를 수행할 때, 기본계획단계와 기본설계단계에서 공사계약, 공사비 산정, 공정계획을 수립하고 관리하는데 유용한 자료가 될 것으로 확신한다.

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