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시계열 회귀모형에 기초한 욕실 내 용수 사용량 추정
Estimating Bathroom Water-uses based on Time Series Regression 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.19 no.8, 2014년, pp.19 - 26  

명성민 (중원대학교 의료정보행정학과) ,  김동건 (동덕여자대학교 정보통계학과) ,  조진남 (동덕여자대학교 정보통계학과)

초록
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신뢰성 있는 물 수요예측을 실시하기 위해서는 실측자료를 이용하여 다양한 수요구조의 변화를 합리적으로 반영할 수 있는 수요예측모형을 개발 활용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 가정에서사용하고 있는 욕실 내 용수사용량 특성을 파악하기 위하여 전국 140여개 가구를 대상으로 전자식 유량계와 무선송신시스템이 결합된 원격측정시스템을 이용하여 실측자료를 취득하고, 이를 이용하여 각 사용량의 기준이 되는 원단위를 도출하였다. 향후 사용량 예측을 위하여 욕실 내 용수를 욕조용수와 세면용수로 구분하여 시계열 모형을 적용함으로써 물 수요관리 및 정책수립을 위한 정보로서 활용할 수 있도록 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Analysis of influential factors on water consumption in households will help predicting the water demand of end-use in household and give an explanation to cause on the change of trend. In this research, the data are gathered by radio telemetry system which is combined electronic flow-meter and wire...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 욕실 내 용수인 욕조용수와 세면용수를 전자식 유량계와 무선송신시스템에 결합된 원격측정시스템을 이용하여 실측하고, 이에 대한 1인 1일 용수 사용량을 종속변수로, 월별 가변수 및 선형추세를 독립변수로 하여 이를 시계열 모형에 적용시켜, 욕실 내 용수의 평균사용량을 예측하고자 한다.
  • 본 연구에서는 시계열 요인을 모형화하는 방법으로 자기회귀오차 모형과 가변수를 이용한 시계열 모형을 이용한 방법을 살펴보았고, 이를 수집된 욕실 내 용수모형에 적용하여 그 특성을 분석하였다는 것에 의의가 있다.
  • 본 연구에서는 전국 140여 가구를 대상으로 취득한 용수 자료들 중 욕실 내 용수에 대한 수요예측을 실시하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위하여 몇 가지 시계열 회귀모형을 소개하고 실제 욕실 내 용수를 욕조용수와 세면용수로 세분화 하여 각 시계열 회귀모형들에 적용하였다.
  • 본 절에서는 욕실 내 용수인 욕조용수, 세면용수의 원단위 사용량에 대한 분석결과를 살펴본다. 먼저 각 용수별 원단위 사용량에 대하여 월별 가변수와 선형추세만 반영된 일반회귀모형과 추세효과와 자기상관, 월별 가변수를 고려한 자기회귀오차모형을 비교하고 최종적인 모형에 대한 시계열 산포도를 제시한다.

가설 설정

  • 시계열 자료의 모든 시차간의 자기 상관이 0으로 자기 계열간의 서로 독립인 성질을 백색잡음이라고 하는데, 자기회귀오차 모형에서는 잔차들이 기본적으로 백색잡음과정이라고 가정한다. 이에 대한 판정방법은 Ljung-Box 검정을 이용하는데, 욕조용수의 경우 자기회귀오차모형을 적용하였으므로 이를 표 3에 제시하였다.
  • 그리고 Wong 등은 홍콩 지역의 597가구를 대상으로 물 소비현황과 유량에 영향을 미치는 요인을 결정하기 위한 시계열 회귀모형을 고려하였다. 주요 요인은 추세요인, 계절요인, 날씨, 캘린더 효과(calendar effect), 자기회귀의 5가지 요인으로 가정하였으며, 1990년부터 2007년까지의 자료를 대상으로 적용한 결과, 물 소비량에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 계절요인이라 주장하였다[12].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
생활용수는 무엇으로 구분되는가? 생활용수는 사용용도에 따라 크게 가정용수와 비가정용수로 구분되는데, 비 가정용수는 다시 영업용, 업무용, 욕탕용, 전용공업용, 기타 등으로 구분한다. 생활용수의 이용량은 환경부에서 매년 ‘상수도 통계’를 공표함으로서 제시하는데, 2013년에 발표한 상수도 통계에 따르면 2011년 유수수량 기준 (분수량 제외)으로 가정용이 3,160백만 ㎥ (62.
비 가정용수는 무엇으로 구분되는가? 생활용수는 사용용도에 따라 크게 가정용수와 비가정용수로 구분되는데, 비 가정용수는 다시 영업용, 업무용, 욕탕용, 전용공업용, 기타 등으로 구분한다. 생활용수의 이용량은 환경부에서 매년 ‘상수도 통계’를 공표함으로서 제시하는데, 2013년에 발표한 상수도 통계에 따르면 2011년 유수수량 기준 (분수량 제외)으로 가정용이 3,160백만 ㎥ (62.
인터넷 데이터센터에서 수집한 유량데이터를 무엇을 거쳐 도출하였는가? 이와 같이 수집한 유량데이터를 이상치 ( outlier)의 판별 및 제거 등의 자료처리과정 (data processing)을 거쳐서 각용도별 용수를 도출하였다. 본 연구에서는 용도별 용수들 중욕실 내 용수만 고려하고, 이를 다시 욕조용수와 세면용수로 세분화하였다.
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참고문헌 (19)

  1. Ministry of Environment, "Statistics of waterw orks: 2011", The Ministry of Environment, Sejong, pp. 1-10, 2013. 

  2. Kim, H., Lee, D., Park, N., Jung, K., "Analysis of statistical characteristics of household water end-uses", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.28, pp. 603-614, 2008. 

  3. Lee, D., Kim, J., Kim, H., "Statistical analysis of non-household unit water use for business categories", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.29, pp. 385-396, 2009. 

  4. Cochran, R., Cotton, A. W., "Municipal water demand study, oklahoma city and tulsa, oklahoma", Water Resources Research, Vol. 21, pp. 941-943, 1985. 

  5. Ministry of Environment, "Residental end uses of water: a pilot study", The Ministry of Environment, Sejong, pp. 15-20, 2003. 

  6. AWWA Research Foundation, "Residential end uses of water", American Water Works Association Research Foundation, Denver, pp. 70-80, 1999. 

  7. AWWA Research Foundation, "Commerical and institutional end uses of water", American Water Works Association Research Foundation, Denver, pp. 1-10, 2000. 

  8. Zhou, S. L., McMahon, T. A., Walton, A., Lewis, J., "Forcasting daily water demand: A case study of Melboune", Journal of Hydrology, Vol. 236, pp. 153-164, 2000. 

  9. Kim, J., Kim, H., Lee, D., Kim, G., "Analysis of water use characteristics by household demand monitoring", Journal of Korean Society of Environmental Engineering, Vol.29, pp. 864-869, 2007. 

  10. Myoung, S., Lee, D., Kim, H., Jo, J., "A comparison of statistical prediction models in household water end-uses", The Korean Journal of Applied Statistics, Vol.24, pp. 567-573, 2011. 

  11. Ghiassi, M., David K. Zimbra, H. Saidane. "Urban water demand forecasting with a dynamic artificial neural network model.", Journal of Water Resources Planning and Management, Vol.134, pp.138-146, 2008. 

  12. Wong, J. S., Zhang, Q., Chen, Y. D., "Statistical modelling of daily urban water consumption in Hong Kong: Trend, changing patterns, and forecast", Water Resources Research, Vol.46, W03506, 2010. 

  13. Kim, Y., Park W., "Estimating automobile insurance premiums based on time series regression", The Korean Journal of Applied Statistics, Vol. 26, pp. 237-252, 2013. 

  14. Choi, B., "Univariate time series analysis", Sekyungsa, Seoul, 1992. 

  15. Lee, H., "Analysis of time series models for PM10 concentrations at the Suwon city in Korea", Journal of the Korean Data & Information Science Society, Vol. 23, pp. 535-542, 2010. 

  16. Kim, H., "The application of time series analysis under R environment", Journal of the Korean Data Analysis Society, Vol.13, pp. 331-341, 2011. 

  17. Jeong, H., A study on Korea domain registration forecasting, Journal of the Korean Data Analysis Society, Vol. 14, pp. 1889-1898, 2012. 

  18. Choi, B., Kang, H., Lee, K., Han, S., "A development of time-series model for city gas demand forecasting", The Korean Journal of Applied Statistics, Vol. 22, pp. 1019-1032, 2009. 

  19. Cho, Y., Lee, G., "Modelling and prediction of time series data based on markov model", Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 16, pp. 225-233, 2011. 

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