초록 ▼

최근 자동화 및 센서기술의 발전으로 인해 대용량데이터에 의한 상시감시기술이 많은 관심의 대상이 되고 있다. 본 과제는 상시감시기술 개발을 위해 3단계의 세부연구를 연차별로 수행하였다. 1차년도에는 센서예측을 위한 Autoassociation (AA) 모델링에 대해 연구하였으며 그 주요내용은 다음과 같다.
● 다중센서 기반의 상시감시가 가능한 Support Vector Regression (SVR) 앙상블 제시 및 구현
● 발전소 사례연구 및 Partial Least Square Regression (PLSR) 비교

최근 자동화 및 센서기술의 발전으로 인해 대용량데이터에 의한 상시감시기술이 많은 관심의 대상이 되고 있다. 본 과제는 상시감시기술 개발을 위해 3단계의 세부연구를 연차별로 수행하였다. 1차년도에는 센서예측을 위한 Autoassociation (AA) 모델링에 대해 연구하였으며 그 주요내용은 다음과 같다.
● 다중센서 기반의 상시감시가 가능한 Support Vector Regression (SVR) 앙상블 제시 및 구현
● 발전소 사례연구 및 Partial Least Square Regression (PLSR) 비교
● 수치실험을 통한 AA 성능평가 - 정확도 및 민감도 관점에서
제시된 SVR 앙상블은 다중센서기반 상시감시를 위한 AA 모델링에 매우 유용한 것으로 나타났다. 발전소 데이터셋을 이용하여 SVR 앙상블을 구축한 후 정확도를 평가하였고 이를 PLSR을 적용한 결과와 비교하였다. 11개 센서채널에 따라 다소 차이는 있지만 PLSR에 비해 평균적으로 60배 이상의 정확도를 SVR 앙상블이 보여주었다. 하지만 민감도 관점에서는 오히려 PLSR 쪽이 2배 정도 나은 성능을 갖는 것으로 나타났는 데 이는 PLSR이 PCA 특징추출단계를 포함하고 있기 때문인 것으로 풀이되며, SVR의 AA 성능은 모델 자체에 내재되어 있는 Hyper-parameter의 설정에 의존하는 것으로 나타났다.
센서의 드리프트는 작은 크기로부터 시작되므로 기존의 Error Uncertainty Limit Monitoring (EULM) 기법은 탐지력이 떨어지는 문제가 있다. 2차년도에는 Generalized Likelihood Ratio Test (GLRT)를 이용하여 커널기반 모델링환경에서의 통계적 공정관리기법을 제안하였다. 구체적인 연구내용은 다음과 같다.
● Generalized Log Likelihood Ratio Test (GLRT) 적용절차 개발
● 커널기반의 모델잔차를 이용한 Phase I 분석
● 시프트 및 드리프트 탐지를 위한 Phase II 분석
제안된 GLRT는 과거의 데이터를 효과적으로 활용함으로써 기존 관리도법의 단점을 극복할 수 있다. 발전소 센서데이터를 이용하여 GLRT를 적용한 결과, ±1% 내외의 시프트 및 드리프트 탐지에 매우 유용함을 확인하였다. GLRT의 검사특성을 고찰하기 위해서는 시프트 및 드리프트의 크기와 방향을 보다 다양하게 반영해야 하며 이를 위해서는 장기간의 Phase I 분석이 필요한 것으로 나타났다.
3차년도에는 결함패턴의 분류 및 식별을 위한 SVR의 성능개선 방안에 대해 다루었으며 주요 연구내용은 다음과 같다.
● 웨이블릿변환과 통계적 특징추출을 이용한 SVR 활용
● 클러스터링에 의한 SVR 예측성능 개선
● Particle Swarm Optimization (PSO)을 이용한 SVR 모델의 Hyper-parameter 설정
운전설비의 터빈이나 베어링 센서에서 발생되는 진동신호를 통해 확인한 결과, 웨이블릿변환영역에서의 통계적 특징추출은 SVR 기반 분류트리 (Classification Tree)를 구성하는 데 효과적이었다. 특히 데이터셋 클러스터링과 Hyper-parameter 최적설정은 SVR의 예측성능을 높이는 데 유용하였다. 풍속데이터셋을 통한 수치실험 결과, 클러스터링과 파라미터 튜닝은 Root Mean Sqaured Error (RMSE) 관점에서 각각 10%와 30% 내외의 개선을 가져왔다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구개발과제의개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• III. 연구성과 ... 8