• 대한원격탐사학회지
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• 제36권5_3호
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• pp.1077-1093
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• 2020

해수면 온도는 전 세계 해양, 기상 현상에 영향을 주고 해양 환경 변화와 생물에게 영향을 주는 중요한 요소이다. 특히, 우리나라 남해안을 비롯한 연안 지역의 경우 어업 및 양식업 등의 수산업이 많이 발달하여, 매년 고수온 현상으로 인한 사회·경제적 피해가 발생하고 있다. 따라서 위성 자료와 같은 광범위한 지역을 감시할 수 있는 자료를 활용한 해수면 온도 및 공간적 분포의 예측기술 개발을 통하여 피해를 예방할 수 있는 시스템을 구축할 필요가 있다. 해수면 온도 예측은 기존의 수치 모델을 통해서 예측을 진행하였지만, 다수의 역학적 요인들을 사용하여 예측 결과 산출 시 복잡함이 존재한다. 최근 기계학습 및 딥러닝 기법이 발달함에 따라 해양 분야의 예측에 적용하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 그 중 시·공간적인 일관성 및 정확도가 높은 장단기 기억(Long Short Term Memory, LSTM)과 합성곱 장단기 기억(Convolutional Long Short Term Memory, ConvLSTM) 딥러닝 기법을 사용하여 남해지역의 해수면온도 예측 및 2017년부터 2019년까지의 고수온 발생 건에 대해서 예측 결과의 공간 분포와 공간 분포와 예측 가능성에 대해 분석을 하였다. 1일 예측 모델의 정확도는 RMSE 기준으로 ConvLSTM(전체: 0.33℃, 봄: 0.34℃, 여름: 0.27℃, 가을: 0.32℃, 겨울: 0.36℃)이 LSTM 기반의 예측 모델(전체: 0.40℃, 봄: 0.40℃, 여름: 0.48℃, 가을: 0.39℃, 겨울: 0.34℃)보다 우수한 성능을 보였다. 2017년 고수온 발생 사례에 대해 해수면 온도 예측과 고수온 탐지 성능에서 ConvLSTM은 5일까지 경보를 탐지하였지만, LSTM의 경우 2일 예측 이후 해수면 온도를 과소 추정하는 경향이 커짐에 따라 탐지하지 못하였다. 시공간적인 해수면 온도 예측 시 ConvLSTM이 LSTM에 비해 적절한 모델로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.469-476
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• 2022

본 연구는 조위 관측자료를 이용하여 부산항에서의 장기 조위 자료를 생성하는 Long Short-Term Memory (LSTM)으로 구현된 순환신경망 모델을 개발하였다. 국립해양조사원의 부산 신항과 통영에서 관측된 조위 자료를 모델 입력 자료로 사용하여 부산항의 조위를 예측하였다. 모델에 대하여 2019년 1월 한 달의 학습을 수행하였으며, 이후 2019년 2월에서 2020년 1월까지 1년에 대하여 정확도를 계산하였다. 구축된 모델은 부산 신항과 통영의 조위 시계열을 함께 입력한 경우에 상관계수 0.997 및 평균 제곱근 오차 2.69 m로 가장 성능이 높았다. 본 연구 결과를 바탕으로 딥러닝 순환신경망 모델을 이용하여 임의 항만의 장기 조위 자료 예측이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제27권2호
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• pp.49-70
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• 2022

해수면 온도는 기후와 바다의 생태계 그리고 인간의 활동에까지 중요한 영향을 미치는 해수의 특성 중 하나로 이를 예측하는 것은 항상 중요하게 다뤄지는 문제다. 최근 들어 과거의 패턴을 학습하여 예측값을 생성할 수 있는 딥러닝을 활용한 해수면 온도 예측이 복잡한 수치모델을 이용한 예측의 대안으로 주목받고 있다. 딥러닝은 입력 자료 간의 비선형적인 관계를 추정할 수 있는 것이 큰 장점이며, 최근 컴퓨터 그래픽카드의 발달로 많은 양의 데이터를 반복적이고 빠르게 계산할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 기존의 딥러닝 모델의 단점들을 보완하면서 시공간 자료를 다룰 수 있는 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network) 기반의 U-Net을 통해 단기 해수면 온도 예측을 수행하였다. 개발한 딥러닝 모델을 이용한 한국 남부 근해 해수면 온도의 단기 예측은 예측일의 해수면 온도의 중장기 변동성에 따라 달라지는 성능을 보였다. 해수면 온도 변동성의 증감은 계절적 변동 뿐 아니라 Pacific Decadal Oscillation (PDO) 지수의 변동과도 유의미한 상관관계를 보였는데, 이는 계절 변동 및 PDO에 따른 기후 변화에 기인한 수온 전선의 강도 변화가 해수면 온도의 시공간적 변동성에 영향을 줌으로써 발생했음을 확인하였다. 본 연구는 해수면 수온 자료가 가지고 있는 계절적 변동성과 경년 변동성이 딥러닝 모델의 해수면 단기 수온 예측 성능에 기여함을 밝힌 것에 그 의의가 있다.

• 스마트미디어저널
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• 제12권11호
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• pp.134-144
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• 2023

Nowadays, Deep Learning (DL) technology is being used in several government departments. South Korea imports a lot of seafood. If the demand for fishery products is not accurately predicted, then there will be a shortage of fishery products and the price of the fishery product may rise sharply. So, South Korea's Ministry of Ocean and Fisheries is attempting to accurately predict seafood imports using deep learning. This paper introduces the solution for the fish import prediction in South Korea using the Long Short-Term Memory (LSTM) method. It was found that there was a huge gap between the sum of consumption and export against the sum of production especially in the case of two species that are Hairtail and Pollock. An import prediction is suggested in this research to fill the gap with some advanced Deep Learning methods. This research focuses on import prediction using Machine Learning (ML) and Deep Learning methods to predict the import amount more precisely. For the prediction, two Deep Learning methods were chosen which are Artificial Neural Network (ANN) and Long Short-Term Memory (LSTM). Moreover, the Machine Learning method was also selected for the comparison between the DL and ML. Root Mean Square Error (RMSE) was selected for the error measurement which shows the difference between the predicted and actual values. The results obtained were compared with the average RMSE scores and in terms of percentage. It was found that the LSTM has the lowest RMSE score which showed the prediction with higher accuracy. Meanwhile, ML's RMSE score was higher which shows lower accuracy in prediction. Moreover, Google Trend Search data was used as a new feature to find its impact on prediction outcomes. It was found that it had a positive impact on results as the RMSE values were lowered, increasing the accuracy of the prediction.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.50-53
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• 2017

장기 해운불황에 따라 불확실성이 증폭되고 있는 상황에서 경기추세의 이해뿐만 아니라 예측 또한 중요해지고 있는 실정이다. 본 논문에서는 최근 특정 복잡한 문제에 대해서 각광받고 있는 인공신경망을 적용하여 BDI 예측을 연구하였다. 사용된 인공신경망은 순환신경망으로 RNN과 LSTM 그리고 비교의 목적으로 MLP를 통해 2009.04.01.부터 2017.07.31.의 기간을 대상으로 연구를 진행하였다. 또한 전통적 시계열 예측방법론인 ARIMA 분석을 실시해 인공신경망들의 예측성능과 비교하였다. 결과로 순환신경망인 RNN의 성능이 가장 뛰어났으며 LSTM의 특정 시계열(BDI)에의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제27권7호
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• pp.187-194
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• 2022

LNG는 미래 친환경으로 가는 과도기적 에너지원으로서, 세계적인 친환경 규제, COVID-19 팬데믹, 러시아-우크라이나 전쟁 등을 계기로 엄청난 시장의 주목을 받고 있으며, 미국과 호주 등 새로운 LNG 공급처도 다양화되고 있어 LNG 스팟시장이 갈수록 커질 것으로 예상된다. 이에 반해 LNG 운송시장에 관한 연구는 그동안 소외됐었다. 본 연구는 LNG 160K 스팟운임의 단기예측에 연구를 시도하였으며 인공신경망과 ARIMA 모형을 활용하여 예측성능을 비교하였다. 본 논문의 결과, ARIMA와 인공신경망의 예측성능에 관한 우열을 가리기는 어려웠으나 ARIMA모형이 가지는 데이터 제약이 있으므로 ANN의 상대적인 자유로운 제약조건을 고려하면 LNG 160K 스팟운임 예측에 활용 가능성을 확인하였다. 본 논문은 LNG 160K 스팟운임에 관하여 인공신경망을 적용한 최초의 시도로서 학문적인 의의가 있으며, 스팟운임의 단기예측 정확성을 높여 시장 참여자들의 단기투자 의사결정의 질을 높일 수 있다는 측면에서 실무적인 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양공학회지
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• 제21권4호
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• pp.28-33
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• 2007

The objective of this paper is to investigate the relationship between the short-term creep rupture time and the creep rupture properties at three different elevated temperatures in STS304 stainless steel. Uniaxial constant stress creep rupture tests were performed on the steel to observe the creep rupture behaviors at the elevated temperatures of 600, 650 and 700, according to the testing matrix. It is very important to predict creep life in practical creep design problems. As one of the series of studies on the statistical modelling of probabilistic creep rupture time and the development of creep life prediction techniques, the relationship between applied stress and creep rupture behaviors, such as creep strain rate and rupture time, were investigated. In addition, the Monkman-Grant relationship was observed between the steady-state creep rate and the creep rupture time. The creep rupture surfaces observed by SEM showed up dimple phenomenon at all conditions.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권3호
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• pp.265-282
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• 2022

해수면 온도(Sea surface temperature, SST)는 지구시스템에서 해양의 순환과 생태계에 큰 영향을 주는 요소이다. 지구온난화로 한반도 근해 해수면 온도에 변화가 생기면서 이상 수온(고수온, 저수온) 현상이 발생하여 해양생태계와 수산업 피해를 지속적으로 발생시키고 있다. 따라서 본 연구는 한반도 근해 해수면 온도를 예측하여 이상 수온 현상 예측으로 피해를 예방하는 방법론을 제안한다. 연구 지역은 한반도 근해로 설정하여 동시간대 해수면 온도 데이터를 사용하기 위해 Europe Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF)의 ERA5 자료를 사용하였다. 연구방법으로는 해수면 온도 데이터의 시계열 특징을 고려하여 딥러닝 모델 중 시계열 데이터 예측에 특화된 Long Short-Term Memory (LSTM) 알고리즘을 이용하였다. 예측 모델은 1~7일 이후 한반도 근해 해수면 온도를 예측하고 고수온(High water temperature, HWT) 혹은 저수온(Low water temperature, LWT) 현상을 예측한다. 해수면 온도 예측 정확도 평가를 위해 결정계수(Coefficient of determination, R²), 평균제곱근 편차(Root Mean Squared Error, RMSE), 평균 절대 백분율 오차(Mean Absolute Percentage Error, MAPE) 지표를 사용하였다. 예측 모델의 여름철(JAS) 1일 예측 결과는 R²=0.996, RMSE=0.119℃, MAPE=0.352% 이고, 겨울철(JFM) 1일 예측 결과는 R²=0.999, RMSE=0.063℃, MAPE=0.646% 이었다. 예측한 해수면 온도를 이용하여 이상 수온 예측 정확도 평가를 F1 Score로 수행하였다(여름철(2021/08/05) 고수온 예측 결과 F1 Score=0.98, 겨울철(2021/02/19) 저수온 예측 결과 F1 Score=1.0). 예측 기간이 증가하면서 예측 모델이 해수면 온도를 과소추정하는 경향을 보여주었고, 이로 인해 이상 수온 예측 정확도 또한 낮아졌다. 따라서, 향후 예측 모델의 과소추정 원인을 분석하고 예측 정확도 향상을 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 품질경영학회지
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• 제50권4호
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• pp.701-716
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• 2022

Purpose: This study aims to predict the dry cargo transportation market economy. The subject of this study is the BDI (Baltic Dry Index) time-series, an index representing the dry cargo transport market. Methods: In order to increase the accuracy of the BDI time-series, we have pre-processed the original time-series via time-series decomposition and data augmentation techniques and have used them for ANN learning. The ANN algorithms used are Multi-Layer Perceptron (MLP), Recurrent Neural Network (RNN), and Long Short-Term Memory (LSTM) to compare and analyze the case of learning and predicting by applying time-series decomposition and data augmentation techniques. The forecast period aims to make short-term predictions at the time of t+1. The period to be studied is from '22. 01. 07 to '22. 08. 26. Results: Only for the case of the MAPE (Mean Absolute Percentage Error) indicator, all ANN models used in the research has resulted in higher accuracy (1.422% on average) in multivariate prediction. Although it is not a remarkable improvement in prediction accuracy compared to uni-variate prediction results, it can be said that the improvement in ANN prediction performance has been achieved by utilizing time-series decomposition and data augmentation techniques that were significant and targeted throughout this study. Conclusion: Nevertheless, due to the nature of ANN, additional performance improvements can be expected according to the adjustment of the hyper-parameter. Therefore, it is necessary to try various applications of multiple learning algorithms and ANN optimization techniques. Such an approach would help solve problems with a small number of available data, such as the rapidly changing business environment or the current shipping market.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.128-134
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• 2022

낙동강 하굿둑은 올해 2022년 해수 유입기간을 매월 대조기마다로 확대, 하굿둑 상류 15 km 이내로 기수역 조성을 목표로 운영되고 있다. 목표 기수역 조성구간 및 염수피해 방지를 위한 신속한 의사결정을 위해 본 연구에서는 딥러닝 알고리즘 Long Short-Term Memory(LSTM)을 적용하여 낙동대교(하굿둑 상류 약 5 km)지점의 염분 예측을 수행하였다. 창녕·함안보 방류량 등 낙동강 하구역의 시·공간적 특성을 반영하기 위한 입력데이터를 구축하였으며, Sequence length에 따른 정도 변화를 통해 낙동강 하구역의 수리학적 특성을 고려한 최적모델을 구축하였다. 예측 정확도는 결정계수(R-squred)와 RMSE(root mean square error) 이용하여 통계분석을 실시하였으며. Sequence length가 12일 때 R-squred 0.997, RMSE 0.122로 가장 정도가 높았으며, 선행 예측시간은 12시간 간격까지 R -squred 0.93 이상으로 높은 정도를 보였다.