• 한국항해항만학회지
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• 제47권4호
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• pp.182-190
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• 2023

본 연구에서는 벌크 선박의 연료 소비를 예측하기 위해 XGBoost와 SHapley Additive exPlanation (SHAP)을 사용하는 예측 모델을 제안한다. 기존 연구에서도 선박 엔진 데이터와 기상데이터를 활용하였지만 선박 연료소모량 예측 모델에 대한 예측 결과의 신뢰성과 예측 모델 구현에 사용된 변수들에 대한 설명이 부족한 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 XGBoost와 SHAP를 사용하여 예측 모델을 개발하였다. 이 연구는 연구 배경, 범위, 관련 규정 및 이전 연구들, 그리고 연구 방법론에 대한 소개를 제공하며, 또한 벌크선 데이터 정제 방법과 예측 모델 결과의 검증을 설명한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권6호
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• pp.335-343
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• 2019

최근 선박의 배기가스 규제가 강화되면서 연료소비량을 저감하기 위한 많은 방안들이 검토되고 있다. 그중에서도 선박으로부터 수집한 데이터를 활용하여 연료소모량을 예측하는 기계학습 모델을 개발하고자 하는 연구가 활발히 수행되고 있다. 하지만 많은 연구들이 학습모델의 주요 변수 선정이나 수집데이터의 처리 방법에 대한 고려가 미흡하였으며, 무분별한 데이터의 활용은 변수 간의 다중공선성 문제를 야기할 수도 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 주성분 분석을 이용하여 선박의 연료소비를 예측하는 방법을 제시하였다. 13K TEU 컨테이너 선박의 운항데이터에 주성분 분석을 수행하였으며, 추출한 주성분으로 회귀분석을 수행하여 연료소비 예측모델을 구현하였다. 평가용 데이터에 대한 모델의 설명력은 82.99%이었으며, 이러한 예측모델은 항해 계획 수립 시 운항자의 의사결정을 지원하고 항해 중 에너지 효율적인 운항상태 모니터링에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.1-6
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• 2019

최근 다양한 생산기술의 발전을 통해 바이오연료의 생산이 크게 증가하였고, 석유와 같은 기존의 화석연료 등과 혼합연료를 만들어 소비를 장려하고 있다. 이와 같은 새로운 연료의 등장은 기존 에너지 시스템으로의 적용에 있어 화재 및 폭발의 위험성을 크게 증가시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 바이오연료의 소비형태인 휘발유/에탄올 혼합연료를 사용하는 연소장에서 화재 및 폭발의 위험성을 예측할 수 있는 기법을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 휘발유/에탄올 혼합기의 자연점화온도를 대상으로 수치해석하였고, 반응표면법을 이용하여 다양한 변수조건에 대해서 예측에 대한 유효성과 효율성을 판단해 보았다. 당량비, 압력, 에탄올 분율 등에 대한 자연 발화온도 변화특성은 전체적으로 에탄올 함량과 압력에 큰 의존도를 보였으며, 에탄올 함량이 줄어들수록 압력에 대한 영향이 줄어들었다. 또한 계산을 통한 실험값과 반응표면법을 통해 얻은 기대값이 매우 잘 일치함을 알 수 있었다. 따라서 연료의 혼합 등 다양한 조건에서 운전하는 연소장에서 자연점화온도를 매우 적은 데이터로서 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 응용통계연구
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• 제30권5호
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• pp.633-645
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• 2017

본 연구는 컨테이너선의 연료 소비 패턴의 발견을 위해 운항데이터 분석의 통계적 절차를 제안한다. 우리는 현 시점의 연료 소비를 발견하기 위해 연료 소비에 영향을 미치는 변수들을 파악하는 동시에 예측 모델을 개발 및 적용하는 것을 목적으로 한다. 선박의 데이터는 크게 운항데이터와 기기데이터로 분류할 수 있으며, 운항데이터는 항로, 항해 정보, 대수속도, 대지속도, 바람과 같은 외력에 대한 정보 등이 있고, 기기데이터는 엔진출력, RPM, 연료 소모량, 기기들의 온도 및 압력 등이 있다. 본 연구에서, 우리는 선박에 미치는 외력의 영향을 Beaufort Scale (BFS)을 기준으로 구분한 후에 PLS 회귀분석을 통한 예측 모델을 개발하였다.

• 한국항만경제학회지
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• 제33권1호
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• pp.75-87
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• 2017

본 연구의 목적은 시스템 다이내믹스를 활용하여 선박 연료유 가격의 중장기 예측분석을 수행하는 것이다. 연료유 가격의 정확한 예측을 위해 가격 결정에 영향을 미치는 다양한 변수들 간의 인과적 관계를 바탕으로 정량화된 모델을 구축하였다. 연료유 가격 결정에는 유가에 영향을 미치는 원유 소비와 생산, 경제변화에 영향을 미치는 GDP, 환율 등과 함께 해운물류시장의 수요와 공급에 의해 결정되는 해상운임 등 다양한 구성변수들을 기반으로 시스템 다이내믹스를 활용한 연료유 가격을 예측하고 MAPEs 등을 통한 객관성을 검증하였다. 본 연구의 분석 결과 2029년까지의 연료유 가격은 2016년 대비 소폭 상승세를 보일 것으로 예상되지만 지난 2012년과 같은 급등세는 나타나지 않을 것으로 전망되었다. 본 연구는 각종 변수들 간의 동적인 인과관계를 활용하여 연료유 가격을 예측하여 합리적 추정결과를 유도할 수 있었다는 점과 가격 결정에 영향을 미치는 다양한 변수들의 구조적 관계를 손쉽게 파악함으로써 연료유 가격 변화에 대한 종합적인 위험 관리가 가능하여 해운기업의 효율적인 선대관리를 지원하는데 가치를 가지고 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.2259_2260
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• 2009

현재 전력수급 상황은 제4차 전력수급 기본계획을 통하여 안정적인 전력공급을 도모하고 있다. 미래의 전력수요를 예측하는 수요예측(Load Forecast)과 소비자의 합리적인 전기소비를 가능하게 하는 수요관리(Demand Management) 및 소비자가 능동적으로 전기소비를 선택하여 사용할 수 있는 수요반응(Demand response)이 있다. 이와 더불어 제 3차 신재생에너지 기본계획을 바탕으로 신재생에너지원을 고려해 수요예측 및 수요관리를 한다면 환경문제와 연료고갈 문제의 개선과 기타 에너지원의 절약이 가능하다. 또한 탄소량 배출 감소 효과와 현재의 수요관리 목표량보다 효과적인 수요관리가 가능하다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.332-337
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• 2013

대기오염으로 인한 기후변화, 에너지 자원의 고갈 및 에너지 안보 등의 이유로 세계 각국에서는 신재생 에너지 연구 개발에 국가적 노력을 아끼지 않고 있다. 신재생 에너지 중 바이오디젤 연료는 기존의 디젤연료를 대체할 친환경 에너지로써 각광을 받고 있으며, 일정한 비율로 디젤연료와 혼합 시 기존 디젤기관의 개조 없이 사용가능하다. 다양한 연구결과에 의해 선박의 배기가스 배출계수는 지속적으로 예측되고 있지만 특수선박으로 분류되는 함정의 배출계수 연구결과는 부족한 실정이며, 특히 바이오디젤 혼합 연료에 대한 배기가스 배출계수는 함정뿐만 아니라 선박에서도 연구 실적이 부족한 상황이다. 본 논문에서는 해군함정에 탑재되어 있는 추진 디젤기관에 바이오디젤 혼합 연료를 적용시켰을 때 배출되는 이산화황 및 이산화탄소의 배출계수를 연료성분 분석 결과를 이용하여 구하고, 연료소비율 계산을 통하여 배출량을 정량적으로 예측하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.99-105
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• 2005

장기체공 소형 무인기 실용화를 위해서는 연료소비율이 우수한 엔진 개발이 매우 중요하다. 본 연구에서는 4행정 글로우 플러그 엔진을 가솔린 엔진으로 개조하였다. 고공에서의 엔진 성능예측에 필요한 시뮬레이션 프로그램 개발을 위하여 지상에서 엔진 성능을 측정하였다. 측정결과 고속에서 윤활부족으로 인하여 엔진 마찰력이 급격히 증가함을 알 수 있었다. 지상 시험결과를 토대로 개발된 엔진성능 예측 프로그램에 의하면 고도가 상승할수록 연료소비율이 악화되는데 이는 윤활부족에 의한 마찰력 손실은 고도에 관계없이 거의 일정하기 때문이다.

• 기술사
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• 제26권3호
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• pp.19-25
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• 1993

산업활동에 의해서 대기중에 배출되어지는 $CO_2$의 예측수법으로써 1983연도 미환경보호국의 보고서 $\ulcorner$지구기후안정화의 정책선정$\lrcorner$ 및 세계적으로 폭넓게 쓰여지고 있는 J. Edmonds & J. Reilly 양씨가 발표한 보문 $\ulcorner$장기 지구 Energy $CO_2$모델$\lrcorner$등을 사용해서 각종 화석연료의 궁극가채매장양으로부터 $CO_2$의 방출양을 예측 검토해 본 것이다. 대기중의 $CO_2$농도는 산업혁명 이후의 약 280ppm에서 최근 약 350ppm으로까지 증대되어가고 있다는 보고다. 그 원인은 지구삼림 개발과 석탄등의 화석연료 연소에 의해 대기중에 방출되어 지는 $CO_2$ 때문인 것이다. 현재 인류는 연간 탄소환산으로써 약 52억톤의 화석연료를 소비하여 발생시킨 $CO_2$를 대기중에 방출하고 있다. 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)이 주최하는 기후변동의 정부간판넬(IPCC)의 보고에서는 만약 아무런 대책도 공시하지 않고 있다면(시나리오 Bau: Bussiness as Usual), 전지구적 평균기온은 내세기의 10년안에 0.3$^{\circ}C$씩 상승이 예상된다고 한다. 이와같은 변화는 과거 1 만년간에 비유할수 없을만큼 급격한 변화도 있다고 하는 것이다. 이것은 2025년에는 내세기말 까지에는 3$^{\circ}C$의 기온상승이 예상되고, 이에 따른 해면상승은 2030년에는 20cm, 내세기말까지에는 65cm로 예상하고 있다.

• 플랜트 저널
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• 제11권3호
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• pp.46-52
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• 2015

200MWe 순환유동층보일러인 A화력발전소는 정부정책에 의해 국내 무연탄만을 연료로 배정받아 운영되었다. 하지만 무연탄에 대한 민간수요 증가에 따른 정부의 정책변경에 따라 유 무연탄 혼탄을 2000년대 후반부터 시행하고 있다. 하지만 기동시 석탄 투입온도는 여전히 무연탄 전소시의 기준온도인 $600^{\circ}C$에 석탄을 투입하고 있는 실정이라 기동시간 지연의 한 원인으로 작용하고 있고 기동 중 소요되는 경유의 과다소비라는 고질적인 문제점을 안고 있다. 이에 본 연구에서는 A화력에서 사용되는 석탄에 대한 공업분석과 원소분석을 통하여 비교적 휘발분이 많고 반응성이 좋은 러시아산 유연탄(Suek) 연소에 따른 경유에서 석탄으로의 연료교체시 경제적인 시점을 예측하였다. 실험결과 러시아산 유연탄 (Suek) 연소시 투입가능온도는 연소전환율이 90%이상이 되는 연소최대온도($426^{\circ}C$)가 기술적, 경제적으로 가장 적합한 것으로 예상하였다.