• 청정기술
• /
• 제28권2호
• /
• pp.138-146
• /
• 2022

Electricity has become a factor that dramatically affects the market economy. The day-ahead system marginal price determines electricity prices, and system marginal price forecasting is critical in maintaining energy management systems. There have been several studies using mathematics and machine learning models to forecast the system marginal price, but few studies have been conducted to develop, compare, and analyze various machine learning and deep learning models based on a data-driven framework. Therefore, in this study, different machine learning algorithms (i.e., autoregressive-based models such as the autoregressive integrated moving average model) and deep learning networks (i.e., recurrent neural network-based models such as the long short-term memory and gated recurrent unit model) are considered and integrated evaluation metrics including a forecasting test and information criteria are proposed to discern the optimal forecasting model. A case study of South Korea using long-term time-series system marginal price data from 2016 to 2021 was applied to the developed framework. The results of the study indicate that the autoregressive integrated moving average model (R-squared score: 0.97) and the gated recurrent unit model (R-squared score: 0.94) are appropriate for system marginal price forecasting. This study is expected to contribute significantly to energy management systems and the suggested framework can be explicitly applied for renewable energy networks.

• 한국수산과학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.143-149
• /
• 1996

우리나라 멸치어업에서의 1971~1992년 동안의 22년간 월별 어획량 자료를 시계열 분석하여 어획량을 분석, 예측하였다. 시계열 분석은 다른 생물학적, 해양학적, 사회 경제적인 요소가 없어도 단지 어획량 자료만으로 분석과 예측이 가능하다. 첫 20년간인 1971~1990년 사이의 월별 멸치 어획량 자료를 ARIMA 시계열 모형에 적용시켜 구한 결과는 다음과 같다. 로그 (대수) 변환시켰을 때의 ARIMA 모형: $$(1-0.381B)(1-0.027B^{12}+0.141B^{24})(1-B^1)(1-B^{12})Z_t=(1-0.968B)(1-0.727B^{12})e_t$$, Box-Cox 변환시켰을 때의 ARIMA 모형: $$(1-0.431B)(1-B^{12})Z_t=(1-0.882B^{12})e_t$$, 위의 두 모형중 Box-Cox 변환시킨 것이 로그 (대수) 변환시킨 것보다 예측오차가 적었으며, Box-Cox 변환식은 $Y'=(Y^{0.58}-1)/0.58$ 이었다. 위의 두 모형 중 후자의 모형을 이용하여 1991~1992년 사이의 월별 어획량을 예측하였다. 예측 어획량과 실제 어획량과의 월별 오차범위는 1.0~63.2% (1991년에 1.6~63.2%이고, 1992년에는 1.0~60.4%)였다. 예측 어획량이 각 연도별로 148,201M/T과 148,834M/T인데 비해, 실제 어획량은 170,293M/T, 168,234M/T이었다. 2년 동안의 총어획량에 대한 오차는 12.3%였다. 또한 스펙트럼 분석은 순환변동의 주기가 2.2개월, 6.1개월, 10.2개월, 12개월, 14.7개월에서 상대적으로 큰 성분이 있음을 나타내었다 이 순환변동 성분은 적절한 ARIMA 모형을 결정하는 데도 도움이 된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권4B호
• /
• pp.347-359
• /
• 2010

실시간 홍수예측시스템의 구성에서 장래 강우 양상(지속기간, 강우강도 등)에 대한 가정으로 인하여 홍수예측의 신뢰성을 높이기 어려웠다는 점을 해결하기 위하여 현재까지의 강우, 현재수위 및 상류지역의 수위를 기반으로 홍수를 예측할 수 있는 간단한 웹기반모형을 구성하였다. 대상유역인 대전광역시의 도심하천 구간에서 각 수위 및 강우관측소들 간의 자료들을 활용하고, 현재까지의 관측 자료들을 이용하여 최대 2시간 후의 수위변화를 예측할 수 있는 회귀분석 모형을 구성하였다. 자료의 전송은 MS-Excel 2007을 기반으로 하여 금강홍수통제소와 국가수자원관리 종합정보홈페이지의 강우 및 수위자료를 실시간으로 읽어오는 방식으로 자료를 연결하였다. 각각의 선행시간에 대하여 예측한 결과 실제 실측치를 예측하는 과정에서 표준편차가 최대 5 cm, 평균 표준편차가 1~4 cm에 머무르고 있는 점 및 수정 결정계수의 값이 대부분 0.95 이상을 나타내는 점 등을 살펴보면 전체적으로 예보모형이 안정적으로 운영이 되고 있음을 알 수 있었다. 다만 본 회귀모형의 특성이 유역반응의 정상성을 가정하여 구성된 것을 감안한다면 어느 정도 기간까지 정상성을 유지할 수 있는가의 문제 및 시계열분석 기법의 적용은 추후 연구가 더욱 필요할 것으로 보인다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제8권2호
• /
• pp.1-9
• /
• 2005

본 연구에서는 다중센서 원격탐사 자료를 활용하고 시계열 분석을 통하여 도시의 토지이용과 그 변화양상을 살펴보았으며 결과는 다음과 같다. 첫째, 시계열별 분석결과 택지개발 및 토지구획정리사업 등의 개발사업과 연구단지 및 군 시설물의 배치, 그리고 정부청사 등과 같은 공공시설물의 입지에 의해 대부분의 농지지역이 시가화지역으로 변화되어 왔다. 둘째, 시가화지역의 확장이 현재의 규모와 속도를 유지할 경우 농지지역을 중심으로 시가화지역으로 변화할 것으로 판단되어 이에 대한 도시공간계획 의 수립이 요구되어 진다. 세째, 기존의 도시개발사업 자료들을 종합적으로 데이터베이스화하여 과거부터 현재까지 시가화지역의 물리적 확장변화 과정을 보다 체계적으로 모니터링 함으로서, 향후 도시개발을 통한 시가화지역의 물리적 확장방향 및 경향 등을 보다 과학적으로 예측할 수 있는 기틀을 마련하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제25권12호
• /
• pp.261-270
• /
• 2020

본 연구는 피기백 화차운송 시스템의 특허문서를 활용하여 관련 분야의 유망기술을 파악하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 피기백 운송 시스템의 선행연구 및 관련 보고서로 기술 키워드를 추출하여 특허문서를 추출한다. 추출된 특허문서에 텍스트마이닝 기법을 적용하여 빈도수가 높은 키워드를 확인하고 피기백 운송 시스템의 핵심기술의 토픽을 식별하기 위해 LDA(Latent Dirichlet Allocation) 알고리즘을 적용하였다. 마지막으로, 시계열 분석 기법인 ARIMA 모델을 핵심기술의 토픽에 적용하여 기술 추세를 예측하고 피기백 운송 시스템에 대한 유망한 기술을 식별하였다. 특허 분석 결과, 데이터 기반 통합관리 시스템과 운영 계획 시스템 그리고 복합수송 중 특수 화물(기체, 액체류) 운송 및 보관 기술이 미래에 유망한 핵심기술로 도출되었고, 데이터 송수신 및 분석 기술이 중요한 세부 기술임을 확인하였다. 제안된 분석 방법은 피기백 운송 시스템의 R&D 연구개발 전략 및 기술 로드맵을 개발하는 데 있어 충분한 자료가 될 수 있다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
• /
• 제15권6호
• /
• pp.2785-2791
• /
• 2014

Aims: To analyze time-dependent changes in female breast cancer (BC) mortality in China, forecast the trend in the ensuing 5 years, and provide recommendations for prevention and management. Materials and Methods: Mortality data of breast cancer in China from 1991 to 2011 was used to describe characteristics and distribution, such as the changes of the standardized mortality rate, urban-rural differences and age differences. Trend-surface analysis was used to study the geographical distribution of mortality. In addition, curve estimation, time series modeling, Gray modeling (GM) and joinpoint regression were performed to estimate and predict future trends. Results: In China, the mortality rate of breast cancer has increased yearly since 1991. In addition, our data predicted that the trend will continue to increase in the ensuing 5 years. Rates in urban areas are higher than those in rural areas. Over the past decade, all peak ages for death by breast cancer have been delayed, with the first death peak occurring at 55 to 65 years of age in urban and rural areas. Geographical analysis indicated that mortality rates increased from Southwest to Northeast and from West to East. Conclusions: The standardized mortality rate of breast cancer in China is rising and the upward trend is predicted to continue for the next 5 years. Since this can cause an enormous health impact in China, much better prevention and management of breast cancer is needed. Consequently, disease control centers in China should place more focus on the northeastern, eastern and southeastern parts of China for breast cancer prevention and management, and the key population should be among women between ages 55 to 65, especially those in urban communities.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제16권2호
• /
• pp.46-53
• /
• 2015

한국은행은 2013년 생산자물가지수의 기준연도를 2005년에서 2010년으로 개편하고 기존 고정방식에서 연쇄방식으로 새로운 방식을 적용하였다. 전기공사비지수도 재료분야에서 생산자물가지수를 사용하고 있고, 과거 고정방식 적용으로 현실괴리, 스텝현상 등에 대한 문제점이 지속적으로 제기되어 왔기 때문에, 이에 대한 보완 및 개선방안으로 과거 고정방식에서 현재 연쇄방식으로 변경하였다. 그러나 이러한 편제방식 변경은 가중치 등을 변경시키는 바, 이에 대한 통계적 연속성의 검토가 필요하였다. 따라서 본 연구는 시계열 분석기법을 이용하여 고정방식과 연쇄방식 전기공사비지수의 시계열 특성, 통계특성의 동일성, 양 방식의 대체가능성의 통계연속성 검증을 실시하였다. 그 결과에 의하면, 기존 고정방식에서 현재 연쇄방식을 전기공사비지수에 적용하여도 통계적 연속성이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 실제 전기공사업 종사자, 전기공사비지수 활용자 등에게 연속적인 시계열 자료로서 인식될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한교통학회지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.401-409
• /
• 2014

본 연구는 시설 확장비용과 승객들의 지체시간 감소에 따른 편익을 고려한 항공의 핵심 시설 확장 문제를 다루고자 한다. 이를 위해 우리는 시계열 예측방법으로 널리 알려진 ARIMA model를 활용하여 계절 및 주기를 갖는 항공피크 수요를 예측한다. 승객이 공항에 도착한 후에 공항 내에서의 승객들의 흐름과 지체를 고려하여 실제 지체 편익을 추정하기 위해 이산사건 시뮬레이션 모형을 설계한다. 비용과 편익 간의 상충관계를 통해 우리는 컨베이어의 경제적 확장 대수를 결정한다. 인천공항의 사례를 활용한 실험이 수행되었으며, 실험 결과는 본 접근방법이 계절에 따른 승객의 도착 유형과 공항 내의 동적인 흐름을 반영한 시설의 확장 문제를 해결하는 데 효과적임을 보인다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
• /
• 한국환경과학회 2003년도 International Symposium on Clean Environment
• /
• pp.73-78
• /
• 2003

In this research, we implement Realtime Air Diffusion Prediction System which is a parallel Fortran model running on distributed-memory parallel computers. The system is designed for air diffusion simulations with four-dimensional data assimilation. For regional air quality forecasting a series of dynamic downscaling technique is adopted using the NCAR/Penn. State MM5 model which is an atmospheric model. The realtime initial data have been provided daily from the KMA (Korean Meteorological Administration) global spectral model output. It takes huge resources of computation to get 24 hour air quality forecast with this four step dynamic downscaling (27km, 9km, 3km, and lkm). Parallel implementation of the realtime system is imperative to achieve increased throughput since the realtime system have to be performed which correct timing behavior and the sequential code requires a large amount of CPU time for typical simulations. The parallel system uses MPI (Message Passing Interface), a standard library to support high-level routines for message passing. We validate the parallel model by comparing it with the sequential model. For realtime running, we implement a cluster computer which is a distributed-memory parallel computer that links high-performance PCs with high-speed interconnection networks. We use 32 2-CPU nodes and a Myrinet network for the cluster. Since cluster computers more cost effective than conventional distributed parallel computers, we can build a dedicated realtime computer. The system also includes web based Gill (Graphic User Interface) for convenient system management and performance monitoring so that end-users can restart the system easily when the system faults. Performance of the parallel model is analyzed by comparing its execution time with the sequential model, and by calculating communication overhead and load imbalance, which are common problems in parallel processing. Performance analysis is carried out on our cluster which has 32 2-CPU nodes.

• 시스템엔지니어링학술지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.75-93
• /
• 2022

Machine learning (ML) data-driven meta-model is proposed as a surrogate model to reduce the excessive computational cost of the physics-based model and facilitate the real-time prediction of a nuclear power plant's transient response. To forecast the transient response three machine learning (ML) meta-models based on recurrent neural networks (RNNs); specifically, Long Short Term Memory (LSTM), Gated Recurrent Unit (GRU), and a sequence combination of Convolutional Neural Network (CNN) and LSTM are developed. The chosen accident scenario is a control element assembly withdrawal at power concurrent with the Loss Of Offsite Power (LOOP). The transient response was obtained using the best estimate thermal hydraulics code, MARS-KS, and cross-validated against the Design and control document (DCD). DAKOTA software is loosely coupled with MARS-KS code via a python interface to perform the Best Estimate Plus Uncertainty Quantification (BEPU) analysis and generate a time series database of the system response to train, test and validate the ML meta-models. Key uncertain parameters identified as required by the CASU methodology were propagated using the non-parametric Monte-Carlo (MC) random propagation and Latin Hypercube Sampling technique until a statistically significant database (181 samples) as required by Wilk's fifth order is achieved with 95% probability and 95% confidence level. The three ML RNN models were built and optimized with the help of the Talos tool and demonstrated excellent performance in forecasting the most probable NPP transient response. This research was guided by the Systems Engineering (SE) approach for the systematic and efficient planning and execution of the research.