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다목적댐 유입량 예측을 위한 Recurrent Neural Network 모형의 적용 및 평가
Application of recurrent neural network for inflow prediction into multi-purpose dam basin 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.51 no.12, 2018년, pp.1217 - 1227  

박명기 (한국수자원공사 물정보종합센터) ,  윤영석 (한국수자원공사 물정보종합센터) ,  이현호 (한국수자원공사 물정보종합센터) ,  김주환 (한국수자원공사 K-water융합연구원)

초록
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본 연구에서는 순환신경망을 이용한 댐 유입량 예측모형의 적용성 검토를 목적으로 하고 있으며, 이를 위해 소양강댐 유역 및 충주댐 유역을 대상으로 그간 댐 운영을 통해 축적된 기상 및 수문 빅데이터를 활용하여 인공신경망 모형과 엘만 순환신경망 모형을 구축하였다. 모형의 학습과 예측을 위하여 유역별 유입량, 강우량, 기온, 일조시간, 풍속자료가 입력자료로 사용되었고 10일간 일별 댐유입량 자료가 모델의 출력자료로 구조화 하여 학습을 진행한 후 검증을 목적으로 2016년 7월 ~ 2018년 6월까지 2개년에 대한 댐 유입량 예측을 수행하였다. 학습된 모형의 유입량 예측 결과를 비교분석한 결과, 소양강댐 유역에서는 인공신경망 모형과 순환신경망 모형 간 예측성능은 큰 차이를 보이지 않았으며, 충주댐 유역에서는 순환신경망 모형의 예측 결과가 인공신경망 모형에 비해 비교적 우수한 성능을 보임에 따라 엘만 순환신경망을 이용하여 댐 유입량 예측모형을 구축할 경우 예측성능은 기존의 인공신경망 모형과 비슷하거나 다소 우수할 것으로 판단된다. 또한 엘만 순환신경망은 갈수기 댐 유입량 예측에 있어서 인공신경망에 비해 예측결과의 재현성이 우수한 것으로 나타났으며, 엘만 순환신경망 학습에 있어 다중 은닉층 구조가 단일 은닉층 구조보다 예측 성능 향상에 효과적인 것으로 분석되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper aims to evaluate the applicability of dam inflow prediction model using recurrent neural network theory. To achieve this goal, the Artificial Neural Network (ANN) model and the Elman Recurrent Neural Network(RNN) model were applied to hydro-meteorological data sets for the Soyanggang dam ...

주제어

표/그림 (22)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 연구에서는 댐 운영을 통해 축적된 기상 및 수문 빅데이터를 활용하여 순환신경망을 이용한 댐 유입량 예측모형의 적용성을 검토하기 위한 것으로서 소양강댐 유역 및 충주댐 유역의 일자료를 대상으로 ANN과 Elman RNN 모형에 대한 평가결과를 요약하면 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유출현상 예측에 어려움을 주는 특성은? 댐 유입량 예측은 댐운영 계획수립, 용수공급 계획수립, 가뭄ㆍ홍수 등 수재해예방, 생태계 보존 등 효율적인 물 관리를 위한 필수적인 요소이다. 하지만 유출현상은 자연현상의 하나로 높은 복잡도, 비정상성, 비선형 특징을 가지기 때문에 예측이 쉽지 않다. 현재 다목적댐에서는 댐 유입량 예측을 위해 유출모델(SSARR)과 빈도분석(향후 10일은 지하수 감수곡선)자료를 활용하고 있다.
현재 다목적댐에 사용되는 유출량 예측 방법의 한계점은? 현재 다목적댐에서는 댐 유입량 예측을 위해 유출모델(SSARR)과 빈도분석(향후 10일은 지하수 감수곡선)자료를 활용하고 있다. 유출모델의 경우 모델에 대한 이해, 매개변수 설정 등 사용자에 따라 분석 정확도 차이가 크며, 빈도분석은 안정적 운영을 고려한 10~20년 이상 빈도유입량을 선택함에 따라 사용자의 주관적 분석이 될 수 있는 한계점이 있다.
다목적댐 댐 유입량 예측 방법은? 하지만 유출현상은 자연현상의 하나로 높은 복잡도, 비정상성, 비선형 특징을 가지기 때문에 예측이 쉽지 않다. 현재 다목적댐에서는 댐 유입량 예측을 위해 유출모델(SSARR)과 빈도분석(향후 10일은 지하수 감수곡선)자료를 활용하고 있다. 유출모델의 경우 모델에 대한 이해, 매개변수 설정 등 사용자에 따라 분석 정확도 차이가 크며, 빈도분석은 안정적 운영을 고려한 10~20년 이상 빈도유입량을 선택함에 따라 사용자의 주관적 분석이 될 수 있는 한계점이 있다.
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참고문헌 (24)

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