Dae-Kug Lee;Seok-Ho Yoon;Jae-Hyeok Kwak;Choong-Ho Cho;Dong-Hoon Lee
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권4호
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pp.1123-1146
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2023
In South Korea, there have been many studies on efficient building-energy management using renewable energy facilities in single zero-energy houses or buildings. However, such management was limited due to spatial and economic problems. To realize a smart zero-energy city, studying efficient energy integration for the entire city, not just for a single house or building, is necessary. Therefore, this study was conducted in the eco-friendly energy town of Chungbuk Innovation City. Chungbuk successfully realized energy independence by converging new and renewable energy facilities for the first time in South Korea. This study analyzes energy data collected from public buildings in that town every minute for a year. We propose a smart city building-energy management model based on the results that combine various renewable energy sources with grid power. Supervised learning can determine when it is best to sell surplus electricity, or unsupervised learning can be used if there is a particular pattern or rule for energy use. However, it is more appropriate to use reinforcement learning to maximize rewards in an environment with numerous variables that change every moment. Therefore, we propose a power distribution algorithm based on reinforcement learning that considers the sales of Energy Storage System power from surplus renewable energy. Finally, we confirm through economic analysis that a 10% saving is possible from this efficiency.
원격탐사는 상대적으로 적은 비용으로 넓은 지역에 대해 최신의 정보를 광범위하게 제공하며 지리정보의 갱신 및 도시변화 관찰에 있어 전통적인 방법(실측, 사진측량 등)에 비해 커다란 장점을 지니고 있으나, 현재까지는 공간 해상도의 한계로 인해 제한된 분야에서만 활용되어 왔으나 공간해상도 1m급의 위성영상이 상용화되고 있는 현 시점에서 위성영상의 활용방법에 대한 연구가 매우 시급하다 할 것이다. 본 연구의 목적은 다시기 위성영상을 이용해 도시지역의 성장변화를 모니터링 할 수 있는 방법을 고찰하는 것이다. 즉, 특정년도의 영상에서 추출하고자 하는 특정지표요소의 분광특성을 이용하여 개개 지표요소가 픽셀에서 차지하는 비율을 SMA알고리즘을 적용하여 개개 지표요소의 분류영상을 생성하여, 도시지역을 추출하고, 이 방법을 다시기 영상에 적용하여 변화가 일어난 지역을 추출하는 것이다. 이러한 방법으로 도시지역의 성장변화를 관찰하는 알고리즘 연구와 도시성장변화를 모니터링 하는 연구에 원격탐사자료의 활용가능성을 제시하고자 한다.
최근 범지구적으로 증가하는 이상기후에 의해 SOC 시설물 안전이 지속해서 위협받고 있다. 재난대응을 위해서는 대피 경로 제시 등과 같은 신속한 의사결정이 필요하다. 이는 재난 재해 정보 및 SOC 시설물 정보가 융복합된 시공간적 정보가 활용되어야 한다. 이러한 정보는 정부 및 관계 기관에서 분산적으로 수집되고 있다. 따라서 수집된 정보는 통합적 관리가 이루어지지 않고 있다. 신속한 재난대응을 위해서는 분산 수집되고 있는 재난 재해 정보의 통합관리와 SOC 시설물에 대한 안전도와 피해도 등의 정보 생성이 필요하다. 이를 위해 관련 정보를 통합한 재해대응 의사결정 지원을 위한 인벤토리 구축이 필수적이다. 본 연구에서는 신속한 재난대응 의사결정 지원을 위한 인벤토리 관리 연계를 기반으로 인벤토리 통합 관리 시스템 구축 방안을 제시한다. 본 연구를 통해 분산 관리되고 있는 재난 재해 및 SOC 시설물 관련 자료를 수집하여 표준화하고, 수요자의 요구에 맞는 통합 정보를 제공할 수 있다. 향후 제안된 시스템을 통해 선제적 재난 대응을 위한 의사결정 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 2005년에서 2010년까지의 통계청 남성암 유형별 연령표준화 시군구 사망률 데이터에 대해 자기조직화지도와 GIS를 이용한 탐구적 자료 분석을 수행하여 이들 데이터에 의미 있는 패턴이 내재되어 있는지 분석하였다. 그리고 지역의 사회경제적 수준을 대표하는 변수로 선정된 지역별 가구주의 교육수준과 분석된 패턴이 어떤 관련이 있는지 검토하였다. 분석결과 우리나라 시군구는 남성암 사망원인 측면에서 독특한 특성을 가진 18개의 지역 군집으로 구분될 수 있으며, 이들 군집 내 속한 시군구가 공간적으로도 군집되는 경향이 있음을 보여주었다. 또한 가구주의 교육수준이 높은 군집이 낮은 군집에 비해 남성암 사망률이 낮은 경향을 보이지만 일부 암의 경우 교육수준이 높은 군집에서 사망률이 높음을 보여주었다. 이 결과는 지역의 사회경제적 요인, 자연환경적 요인 등 암의 발생 및 관리에 영향을 미치는 지역적 요인에 양의 공간적 자기상관이 존재하며, 이러한 공간적 자기상관이 다양한 유형의 암 원인 사망에 영향을 미친 결과로 해석되어질 수 있다. 또한 18개의 군집 중 서울의 강남구 및 서초구를 포함한 군집은 대부분 유형의 암 원인 사망률에서 전체 18개 군집 중 하위 수준임을 보여 우리나라 암의 예방, 발생, 관리와 관련된 중요원인이 사회경제적 요인일 수 있음을 암시하였다.
최근 도시 발전 및 팽창에 따른 도시 기반시설물의 증가와 이에 따른 관리체계의 복잡 다양화로 인해 이를 유지 관리하기 위한 비용과 노력이 급격히 증가하고 있다. 이러한 도시 기반시설물들은 국민의 생활과 직결되는 중요한 국가보호기반 시설물로서 도로, 상 하수시설, 통신, 전력, 송유, 난방열관로 등이 있으며 지속적이고 체계적인 관리가 필요한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 도시기반시설물 중 서울시 상수도 사업본부에서 관리하고 있는 상수시설물인 배수지를 대상으로 3D 기반의 GIS 기술을 도입함으로써 업무효율성 향상, 비용절감, 시간절약 등의 측면에서 효율적인 관리방안을 제시하였다. 이를 위해 서울시 상수도사업본부 및 8개 사업소의 담당자를 대상으로 설문을 실시하여 3D GIS를 활용한 관리체계의 도입이 업무효율성에 미치는 영향에 대하여 분석하는 방법으로 연구를 수행하였다. 그 결과, 3차원 공간정보 활용체계의 도입을 통해 업무효율성부분에서 90.32%의 효율성 향상, 관리비용부분에서 93.55% 비용절감 그리고 업무소요시간부분에서는 91.61%의 시간 절약효과를 확인할 수 있었다. 이를 통해 향후 사회기반시설 관리에 3차원 공간정보를 활용할 경우 지속적인 자료 관리를 통한 다양한 통계정보 및 사례분석 등 행정업무의 의사 결정 지원에 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단되며, 입력 자료 누락 등과 같은 관리체계 개선을 통한 업무효율성 향상에 기여할 것으로 판단된다.
자동차를 중심으로 하는 도로교통량이 크게 늘면서 교통에 기인한 다양한 피해 현상들이 나타나고 있다. 특히 교통량이 집중되는 대도시에서는 교통에 기인한 도시민의 건강피해가 심각한 것으로 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 교통에 기인한 미세먼지의 피해를 직접적으로 받는 도시인구는 미세먼지의 주 발생원인 교통흐름이 있는 도로변에 가까이에 노출되는 도시민들이라고 보고 도시 공간 내에서 교통흐름과 미세먼지, 그리고 도시 통행인구의 공간적 분포를 분석하였다. 특히 본 연구에서는 대기오염문제가 심각한 서울을 대상으로 교통에 기인한 미세먼지의 실태를 살펴보고, 서울을 둘러싸고 있는 경기도 일대에 대단위 주거지들이 밀집된 신도시들이 개발되면서 나타나는 인구분포와 통행패턴, 그리고 교통흐름 및 미세먼지 농도에 나타나는 공간적 변화와 이들 간의 공간적 관계를 종합적으로 파악하기 위하여 GIS를 적용하였다. 또한 교통카드 트랜잭션 데이터베이스에서 데이터마이닝기법으로 추출해낸 통행흐름 자료를 이용하여 통행시간별 통행인구분포도를 작성하고, 이를 바탕으로 교통에 기인한 미세먼지에 직접 노출하게 되는 도시인구를 산정하는 시 공간적 모형개발을 시도하였다.
우리나라는 공간정보 활용을 위해 업무별 공간정보 응용 시스템을 구축하고 있으나 정보에 대한 공유 및 활용도가 낮아 국토교통부를 중심으로 공간정보 시스템의 공동활용을 위한 체계 구축에 노력하고 있다. 본 연구는 지방자치단체에서 운영하고 있는 공간정보 응용 시스템 현황을 조사 및 분석하고, 무인항공 영상을 이용한 공간정보 응용 시스템의 공동활용 방안을 제시하고자 하였다. 연구를 통해 기존의 공간정보 응용 시스템의 기능이 대민서비스에 집중되어 있고, 행정부서 간 데이터 공유 및 활용이 어려운 실정임을 파악하였다. 또한, 공간정보 응용 시스템의 공동활용을 위해 무인항공영상 기반의 임차 및 전용면적 차이 산출, 무단 점유지 정보 확인 등 방안을 제시하였으며, 공간정보 응용 시스템 공동활용을 위한 벡터 표시, 면적계산, 보고서 생성 등 추가 기능을 도출하였다. 향후 추가적인 연구를 통해 공간정보 응용 시스템의 기능 추가가 이루어진다면 관련 분야의 현장실태조사 및 정책결정의 기초자료로 활용이 가능할 것이며, 공간정보 분야의 경험이 없는 비전문가도 정확도 높은 공간정보를 다양한 분야에 활용함으로써 업무의 효율성을 높일 수 있을 것이다.
현재 시행되고 있는 사전환경성검토는 부분 항목별 수치분석이 이루어지고 있어 종합적인 사전환경성검토가 어려운 실정이다. 또한, 수치자료의 활용이 미흡하여 환경성검토 분석결과의 객관성이 저하되고 있고, 평가비용과 시간도 많이 소요되고 있다. 본 연구에서는 8개 사전환경성 검토요소에 대한 지리정보체계의 공간분석기능을 도입하였으며, 개별 요소들의 평가결과를 통한 종합적인 검토를 수행할 수 있도록 사전 환경성검토 GIS 의사결정시스템을 구축하였다. 본 연구에서 개발한 사전환경성 검토 GIS 의사결정시스템과 기 구축된 GIS 데이터를 활용을 통해 환경성 검토에 객관성이 충족 및 시간 비용 절감이 가능하여 사업초기에 도로 노선선정 시 사전환경성 검토에 활용 가능할 것이다. 또한, 본 연구 개발된 시스템을 통하여 수치적이고 시각적인 자료를 활용한 평가로 주민의 합의를 보다 용이하게 이끌어 낼 수 있고, 사업초기에 비용과 시간을 절감하면서 도로건설에 따른 환경성을 검토할 수 있을 것으로 기대된다.
공공데이터포털에서는 공공기관이 보유한 데이터를 취합하여 관련 법에 따라 개방과 공유하고 있는데 최근 4차 산업혁명의 활성화와 함께 우리 사회의 모든 분야에서 고품질 데이터를 요구하고 있으나 산업계에서 요구하는 수준에는 데이터는 양과 질에 있어 미치지 못하여 크게 활용되지 못하고 있다. 현실세계에서 수집된 수많은 데이터는 사이버물리공간 상에 구현하여 현실에서의 문제를 시뮬레이션함으로써 각종 사회 현안에 대한 대안을 찾을 수 있으나 현재 공공데이터는 공간정보화되어 있지 않고 제공방식에 있어서도 단순하게 범주별로 나열식으로 제공되고 있어 한계가 있다. 위치지능화는 기존 데이터를 공간상에 표현할 수 있게 하여 융복합을 통해 새로운 가치 창출이 가능케하는 기술이다. 본 연구에서는 공공데이터의 위치지능화 방안을 제시하기 위해 공공데이터 포털을 대상으로 데이터별 위치정보 보유현황을 조사하였고, 그 결과 조사 대상 데이터의 약 60%가 위치정보를 보유하고 있었으며 대표적인 유형은 주소인 것으로 나타났다. 이에 주소를 기준으로 한 공공데이터 위치지능화 방안과 활용방안을 제시함으로써 공공데이터가 미래 사회 데이터 기반 산업 창출과 정책 수립시 제역할을 할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
최근 우리나라의 대기환경이 악화되고 있으며 대기질에 대한 국민적 관심이 증가하고 있다. 다양한 관측수단이 대기환경 모니터링에 이용되고 있으나, 배출시설에 대한 공간정보가 부재한 실정에서 관측자의 경험과 판단에 의존하고 있다. 본 연구에서는 대기오염물질 배출시설 모니터링을 위한 드론 영상의 활용 가능성을 판단하고자 하였다. 드론 정사영상에 질감 변환 기법을 적용하여 공장지붕에 분포하는 소규모 가스 배출시설을 탐지하였고, 오탐지율을 감소시키기 위하여 수치표면모델(DSM)로 계산한 경사도 자료를 이용하였다. 그 결과 약 80%의 정탐지율과 40%의 오탐지율을 보여주어 소규모 가스 배출시설 탐지에 있어 드론 영상의 활용 가능성이 높다고 할 수 있다. 향후 정탐지율의 향상 및 오탐지율의 감소와 관련된 다양한 시도와 연구가 필요하다. 또한 이러한 결과들을 바탕으로 대기오염물질 배출시설에 대한 3차원 공간정보를 포함하는 데이터베이스를 구축할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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