• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.619-622
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• 2015

최근 심각한 기후변화로 인하여 농산물 생산성 및 농산물 가격의 변동성이 커지고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 농산물의 생산량을 예측하는 방법이 연구되고 있다. 본 논문에서는 선형 방정식을 이용하여 생산 단수, 생산 면적, 기후 요소를 예측하였으며, 기후 요소의 가중치 합을 이용하여 보정된 생산 단수와 생산 면적을 곱하여 생산량을 계산하였다. 실험에서 예측한 생산량은 실제 생산량과 비교하여 약 90% 이상의 예측율을 보였다.

• 한국측량학회지
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• 제40권5호
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• pp.449-456
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• 2022

본 연구는 GIS를 통해 토양정보를 수집하고 가공하여 농산물 생산량을 예측하는 모델을 제안한다. 농산물 생산량 예측 딥러닝 알고리즘은 공개된 CNN-RNN 농산물 생산량 예측 모델 구조를 변경하여 국내 농산물 자료 환경에 적합하도록 새롭게 구축하였다. 기존모델은 두 가지 특징을 가지고 있는데 첫 번째는 농산물의 생산량을 해당 필지값이 아닌 당해 평균값으로 대체한다는 것이고 두 번째는 예측하는 연도의 데이터까지 학습한다는 것이다. 새로운 모델은 해당 필지의 값을 그대로 사용하여 데이터의 정확성을 확보하고 예측하고자 하는 연도 이전의 데이터만 가지고 학습할 수 있도록 네트워크 구조를 개선하였다. 제안한 CNN-RNN 모델은 1980년부터 2020년까지의 기상정보, 토양정보, 토양적성도, 생산량 데이터를 학습하여 김장용 가을배추의 지역별 단위면적당 생산량을 예측한다. 2018년부터 2021년까지 4개 연도별 자료에 대하여 계산하고 생산량을 예측한 결과, 테스트 데이터셋에 대한 오차백분율이 약 10% 내외로 실제값과 비교하여 정확도 높은 생산량 예측이 가능했고, 특히 전체 생산량 비중이 큰 지역에서의 생산량은 비교적 근접하게 예측하는 것으로 분석되었다. 또한 제안모델과 기존모델은 모두 학습자료 연도 수가 증가할수록 점점 오차가 작아지므로 학습데이터가 많아질수록 범용 성능은 향상되는 결과를 나타낸다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.391-404
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• 2021

본 연구에서는 최신의 연구 트렌드인 빅데이터와 인공지능을 농업분야에 접목하여 유전자 알고리즘(GA)과 전지구 기후 재분석 자료를 활용한 마늘 생산량의 장기 예측 모형을 개발하고 그 예측성능을 평가해 보았다. 해당 모형은 마늘의 파종량을 수정할 수 있는 11월에 예측 자료를 생산하므로, 마늘의 생산 시기와 시간공간적으로 떨어진 전지구 기후 재분석 자료로부터 마늘생산량의 예측 인자로 활용할 수 있는 시그널을 찾아 장기적 마늘 생산량 예측에 활용하였다. 그 결과 결정론적 예측과 확률론적 예측 모두 마늘 생산량의 경년변동성을 통계적으로 99% 신뢰수준에서 관측과 유사하게 모의하였으며, 범주형 예측에서도 이분위 예측에서 93.3%, 삼분위 예측에서 73.3%의 적중률을 보이며 우수한 예측 성능을 나타내었다. 또한, 예측인자들 사이의 선형 및 비선형적 관계를 모두 고려하는 GA방법을 사용하였을 때, 선형적 앙상블 방법을 적용하였을 때 보다 높은 예측성능과 안정적인 예측결과를 보이는 것을 알 수 있다. 본 연구에서 개발된 마늘 생산량 예측 모형은 기존의 단기예측 위주의 농산물 생산량 예측의 한계를 극복하고 한 해의 농사가 시작되기 전 잠재 생산량을 전망 정보를 생산하여 농산물의 수요·공급 및 가격안정화를 위한 장기적 계획을 수립하는 것에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.99-106
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• 2023

최근 딥러닝 기술을 활용하여 작물 생산량 예측 연구가 많이 진행되고 있다. 딥러닝 알고리즘은 입력 데이터 세트와 작물 예측 결과에 대한 선형 맵을 구성하는데 어려움이 있다. 또한, 알고리즘 구현은 획득한 속성의 비율에 긍정적으로 의존한다. 심층강화학습을 작물 생산량 예측 응용에 적용한다면 이러한 한계점을 보완할 수 있다. 본 논문은 작물 생산량 예측을 개선하기 위해 DQN, Double DQN 및 Dueling DQN 의 성능을 분석한다. DQN 알고리즘은 과대 평가 문제가 제기되지만, Double DQN은 과대 평가를 줄이고 더 나은 결과를 얻을 수 있다. 본 논문에서 제안된 모델은 거짓 판정을 줄이고 예측 정확도를 높이는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권7호
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• pp.469-480
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• 2017

풍력발전단지에서 연간 에너지 생산량 예측의 정확도를 위해서는 바람 방향별 후류영향에 의한 풍속감소와 이에 따른 발전량 손실을 효과적으로 계산하여야 한다. 본 연구에서는 연간 에너지 생산량 예측을 위하여 방향별 후류영향을 고려한 계산 프로그램을 개발하고, 예측 적합성을 확인하기 위해 실제 풍력발전단지의 연간 에너지 생산량 분석 결과 및 기존 상용 소프트웨어의 계산결과와 비교하였다. 적용된 계산식들은 기존 이론들을 바탕으로 하고 있어 상용 소프트웨어와 동일하지만 풍향별 후류영향 범위의 계산과정에서 차이가 있다. 비교결과 개발 프로그램은 실제 풍력발전단지 전체 시스템 이용율에 1% 이내로 근접하였고 기존 상용 프로그램을 이용한 예측 결과보다 2% 이상 실제 연간 시스템 이용율에 근접하는 결과를 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.171-171
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• 2011

상수도의 합리적인 운용과 관리를 위해서는 급수량 예측이 매우 중요하다. 기존 급수량 예측은 신경망과 칼만 필터법을 사용한 연구들이 대부분이었다. 이러한 연구결과들은 높은 상관결과를 갖고 있지만 이는 자기상관계수에 대한 높은 의존도에 따른 결과로 볼 수 있다. 즉, 예측의 결과가 전날 수요량을 거의 그대로 따라오는 경향을 띄어, 급수량 예측 그래프가 기존 그래프를 오른쪽으로 이동시킨 것과 같이 나타난다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 물수요량을 예측하는데 있어서 효과적인 예측인자를 도출하는 것이 우선되어야 할 것으로 판단되었다. 이에, 물수요량 특성을 효과적으로 나타내어 줄 수 있는 예측인자로서 강수량, 최저온도, 최고온도, 평균온도 등을 1차적으로 선정하였다. 이들 예측인자들과 서울시 물수요량과의 상관성을 평가하여 최적의 예측인자 Set과 지체시간 등을 산정하였다. 이렇게 선정된 예측인자와 Bayesian 통계기법 기반의 회귀분석 모형을 구축하여 물수요량을 예측하였다. 본 연구에서 적용하고자 하는 계층적 Bayesian 모형은 유사한 특성을 가지는 자료계열들 사이에서 서로 보완이 될 수 있는 정보들을 추출함으로써 모형이 갖는 불확실성을 상당히 줄일 수 있는 방법이다. 이러한 모형적 특징은 생산량 예측에 대한 불확실성 저감 측면에서 장점이 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 광암, 암사, 구의, 뚝도, 영등포, 강북 정수장을 대상으로 모형의 적합성을 평가하였다. 이러한 연구결과는 향후 정수장 운영계획 및 동일한 시스템을 갖는 상수도 급수량 예측 시 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

• 응용통계연구
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• 제13권2호
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• pp.307-320
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• 2000

송이버섯 생산량과 기후인자와의 관계를 통계적으로 규명하기 위한 노력이 꾸준이 진행되어 왔다. 최근 박현 등(1998)은 송이버섯 생산량과 기후인자의 관계를 자기회귀모형을 이용하여 분석하였으나 예측력이 떨어지는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 예측의 정확성을 높이기 위한 방법으로 송이버섯 생산이 있다는 조건을 이용한 조건부 자기 회귀모형을 제안하였다. 두 모형의 예측력을 비교한 결과 조건부 자기회귀모형이 더 우수한 것으로 나타났다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권7호
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• pp.57-65
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• 2023

쌀 생산량 예측의 정확성을 높이기 위한 대다수의 연구는 모델의 정확도 증진에 초점이 맞춰져 있다. 이에 비해, 예측 모델을 적용할 대상 데이터 자체에 관한 연구는 상대적으로 미흡하다. 쌀 생산량 데이터에 동일한 종속변수와 예측 모델을 사용하여 다른 특성들로 구성된 두 부류의 데이터에 적용하면, 결과의 차이가 발생하는데 이때 어느 데이터 셋이 더 우수한지 판단하기는 어려운 일이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 예측 모델 적용 전에 데이터 내에서 예측 결과에 큰 영향을 미칠 가능성이 있는 특성들을 선별하고, 이를 중심으로 모델링을 수행하면, 데이터의 구성이 다르더라도 안정적인 예측 결과를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 기상청의 종관기상관측(ASOS) 데이터를 활용하여, 쌀 생산량의 안정적이고 일관된 예측을 위해 데이터 구성 특성들의 조정을 통해 최적의 기반 변수를 선별하는 방법에 대해 제안한다. 본 연구의 결과는 향후 다른 연구에서 성능평가의 유용성을 높이는 데 기여할 것으로 기대한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권4호
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• pp.83-92
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• 2012

짐바브웨는 식량부족을 격어 오고 있으며, 이는 기후변화에 따른 수자원의 부족, 인구증가, 개발 및 환경보전 등으로 인하여 앞으로는 더욱 심화될 것으로 보인다. 3가지 배출시나리오 (A2, A1B, B1)에 대한 13개의 GCM 기후자료로부터 상세화한 기후예측값과 AquaCrop 작물모형을 이용하여 기후변화가 짐바브웨의 주곡인 옥수수의 수확량에 미치는 영향과 모형예측값의 불확실성을 분석하였다. 작물생육환경이 잘 유지된다고 가정하고 옥수수 잠재생산량을 모의한 결과 기준년도 (1970s)에 비해 2020s, 2050s and 2090s 년대에 평균 (범위) 8 % (6-9 %), 14 % (10-15 %) 및 16 % (11-17 %) 증가할 것으로 예측되었다. 같은 기간에 대한 물의 생산성은 평균 (범위) 7 % (4-13 %), 13 % (6-30 %) 및 15% (6-23 %) 증가할 것으로 예측되었다. 기온의 꾸준한 상승과 대기중 이산화탄소 농도 증가로 인한 시비효과로 인하여 미래에는 옥수수 단위 생산량과 물의 생산성이 증가할 것으로 예측되었으며 증가 범위를 보면 모형간의 변동성이 상당히 큰 것을 알 수 있었다. 본 연구결과는 기후변화가 짐바브웨의 옥수수 생산량에 미치는 영향과 변동성을 제시하므로서 장기적인 식량계획의 기초자료로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국농림기상학회:학술대회논문집
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• 한국농림기상학회 2014년도 추계 학술발표논문집
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• pp.1-24
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• 2014

2012년 상반기 미국의 옥수수 생산량은 재배면적의 증가 등으로 20% 이상 증가할 것으로 예측되었다. 하지만 2012년 봄 미국의 폭염과 가뭄이 발생하였고, 그 현상이 지속될 것으로 예측되면서 많은 경제학자들, 국제곡물수급 관련 전문가들은 미국의 옥수수 생산량이 감소할 것으로 예측했다. 실제로, 2013년 미국 농무부 (USDA)의 작물생산 총 보고서에서 2012년 미국 폭염과 가뭄으로 미국의 2012년 옥수수 생산량은 2011년에 비해 20% 감소했다고 발표했다. 많은 연구에서 곡물 생산량을 예측하지만 기상이변과 함께 작물의 생물학적 반응뿐 아니라 경제모형이 결합된 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 기상이변과 작물모형, 경제모형을 결기상합하여 미국의 최대 옥수수 생산지역의 옥수수 생산량을 예측하고 생산량의 변화가 개발도상국의 식량안보에 어떤 영향을 줄 것인가를 예측하였다. 기상이변 시나리오를 재현하기 위해 미국 NOAA의 NCDC에서 미국의 폭염 발생 연도의 정보를 획득하고 해당 연도에 대하여 미국 전역의 기상관측소에서 6월부터 8월까지의 월별 일 기상자료 (최고 및 최저기온, 강수량)를 수집하였으며 기준연도 (1950-2000)에 산술평균 방법으로 폭염/가뭄 정보를 적용했다. 미래 시나리오 (2050)는 CGIAR의 CCAFS에서 $CO_2$ emission scenario에 따라 A1B와 B1, 전지구 모형에 따라 CSIRO-MK 3와 MIROC 3.2를 다운로드하였으며, 해상도는 5 arc-minutes (적도에서 10km)이다. 작물모형 (CERES-Maize)으로부터 출력된 옥수수의 생물리학적 결과는 경제모형의 단위 (FPU)로 다시 정리되어 사회경제, 정책과 농업생산을 예측하기 위해 글로벌 경제모형 (IMPACT2)에 입력되었다. 작물모형에서 기준연도에 비해 미국 폭염과 가뭄에 의한 옥수수 생산량은 29% 감소할 것으로 예측되었다. 미래 시나리오 B1의 CSIRO-MK 3과 MIROC 3.2에서는 36% 감소할 것으로 예측되었으며, A1B의 CSIRO-MK 3에서는 38%, MIROC 3.2에서는 58% 감소할 것으로 나타났다. 미국의 기상이변으로 인한 옥수수 생산량의 감소는 전세계 옥수수 시장에 부정적 영향을 끼칠 것으로 예상되면서 세계 옥수수 소비의 감소로 이어질 것으로 예측되었다. 사하라 사막 이남 아프리카 (SSA)의 나라들에서 가장 많은 기아인구가 발생하고 그 외 남아시아와 라틴 아메리카, Caribbean 지역의 나라들에서 기아와 함께 식량 불안이 증가할 것으로 나타났다. 옥수수를 매일 섭취하는 사람들은 옥수수 생산량 감소에서 비롯된 옥수수 소비 감소에 즉각적으로 반응하지 못함으로써 영양불균형에 처하는 등 식량수급의 불안정은 이러한 개발도상국 지역에서 계속 악화될 것으로 나타났다.