초록 ▼

□ 연구개요
현재 대부분의 미세먼지 예측 방법은 지형과 풍향, 풍속 등 제한된 속성만을 고려한 대기확산모델이 기반인데 이와 다른 새로운 예측 모델 및 시스템의 개발이 목적이다. 이에 공간정보와 시계열 데이터를 동시에 고려하는 새로운 대기질 예측 앙상블(Ensemble) 모델을 개발하였다. 공간정보 데이터는 지리적가중회귀분석(GWR)을 사용하였으며 미세먼지 측정 시계열 데이터는 순환신경망(RNN)을 이용하였다. 이 둘을 다시 스태킹(Stacking) 구조로 결합하는 모델은 순환신경망(RNN)을 이용하였다. 이를 이용해 대기질 측

□ 연구개요
현재 대부분의 미세먼지 예측 방법은 지형과 풍향, 풍속 등 제한된 속성만을 고려한 대기확산모델이 기반인데 이와 다른 새로운 예측 모델 및 시스템의 개발이 목적이다. 이에 공간정보와 시계열 데이터를 동시에 고려하는 새로운 대기질 예측 앙상블(Ensemble) 모델을 개발하였다. 공간정보 데이터는 지리적가중회귀분석(GWR)을 사용하였으며 미세먼지 측정 시계열 데이터는 순환신경망(RNN)을 이용하였다. 이 둘을 다시 스태킹(Stacking) 구조로 결합하는 모델은 순환신경망(RNN)을 이용하였다. 이를 이용해 대기질 측정 데이터를 기반으로 이 데이터를 모니터링하고 예측치를 지도상에 이를 표현함으로써 대기질을 관제할 수 있는 시스템을 구축하였다. 기초 데이터 수집 대상은 전주로 한정하여 구축하고 분석하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
전반적인 연구개발 성과는 다음과 같다.
■ 공간정보 및 시계열 데이터를 동시에 고려할 수 있는 머신러닝 기반의 새로운 앙상블 대기질 예측모델 개발
■ 대기질을 지도상에 실시간으로 표현하고 예측 할 수 있는 시스템 구축
■ 지리적가중회귀분석과 순환신경망을 통해 이종 데이터를 분석 예측하고 이를 다시 합치는 순환신경망 형태의 모델로 정확도 향상
■ 실험을 통해 예측모델 검증
정량적인 연구개발 성과는 다음과 같다.
■ 국내 논문: 국내논문 1편 연구재단등재지(KCI) 게재 확정(미세먼지, 악취 농도 예측을 위한 앙상블 방법, 한국산업경영시스템학회지, 2019년 12월 31일 게재 예정) 및 1편 작성 (IoT 센서 네트워크 기반의 대기질 모니터링 및 예측 시스템 구현) 중
■ 국외 논문:
- SCI 논문 1편‘The three methods for determining the number of clusters based on the GAP statistics’, Data Mining and Knowledge Discovery 제출
- Scopus 논문 1편 ‘The new approach to determine the optimal number of clusters based on the Gap statistic’, Lecture Notes Computer Science 게재
특허:
- 미세먼지, 악취 농도 예측을 위한 기계학습 기반 앙승블 방법, 출원

□ 연구개발결과의 중요성
기술적 측면
■ 대기질 예측에 공간정보와 시계열 정보를 동시에 고려할 수 있는 예측 방법 개발로 대기질 측정소가 없는 지역도 보다 정확한 예측 가능
■ 미세먼지 발생 특성을 실시간으로 모니터링하여 농도뿐만 아니라 빈도개념에서 통계적 해석 가능하게 하는 시스템 구현
■ 순간적으로 변동하는 미세먼지 특성을 해석하는 기술적 토대 마련
경제/사회적 측면
■ 미세먼지 관련 시장에서 요구되는 제품을 조기에 개발함으로써 시장주도가 가능하고 나아가 관련 신규 시장 창출이 가능하리라 판단됨
■ 지자체는 미세먼지 민원이 빈발하는 지역에서 발생상황을 모니터링 함과 동시에 신속하게 민원을 유발하는 주요 지점을 파악하여 방지시설 설치 및 보완가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 악취민원 현황 ... 4
• (2) 1급 발암물질로 지정된 미세먼지의 관리 필요 ... 6
• (3) 실시간 악취·미세먼지 모니터링 국산화 기술 적용 필요 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• (1) 공간정보 및 IoT 센서 네트워크에 기반한 대기질 예측모델 개발 및 관제시스템 구축 ... 9
• (2) 대기질 예측 방법론 ... 10
• (3) 시공간 예측모델 분석 결과 ... 16
• (4) 대기질(악취/미세먼지) 관제 시스템 구현 ... 18
• (5) 기대성과 및 파급효과 ... 22
• (6) 연구 개발 범위 ... 23
• (7) 목표 달성여부 ... 24
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 25
• 4. 참고문헌 ... 29
• 5. 연구성과 ... 30
• 끝페이지 ... 35