초록 ▼

□ 연구개요
(1) 지질환경빅데이터 (수문-기상 및 지하수위/전기전도도(GWL/EC))에 대해 다해상 도해석 기반의 시공간 데이터마이닝과 딥러닝의 결합 해석기법을 개발·적용하여,
(2) 관측치에 내재된 핵심 구동력들 (지하수 함양주기, 지하수-하천수 상호작용, 강우유출 및 침투, 농업활동 등)을 효과적으로 식별 (Identification) 및 평가(Evaluation) 하고, 향후 변화 예측 (Prediction)함으로써,
(3) 환경요인들 간의 장·단기 균형관계를 고려하여 지하수계와 연관된 여러 현안사항들(예:

□ 연구개요
(1) 지질환경빅데이터 (수문-기상 및 지하수위/전기전도도(GWL/EC))에 대해 다해상 도해석 기반의 시공간 데이터마이닝과 딥러닝의 결합 해석기법을 개발·적용하여,
(2) 관측치에 내재된 핵심 구동력들 (지하수 함양주기, 지하수-하천수 상호작용, 강우유출 및 침투, 농업활동 등)을 효과적으로 식별 (Identification) 및 평가(Evaluation) 하고, 향후 변화 예측 (Prediction)함으로써,
(3) 환경요인들 간의 장·단기 균형관계를 고려하여 지하수계와 연관된 여러 현안사항들(예: 통합물관리, 가뭄 및 기후변화대응, 해수침투, 도심지 지중환경관리)에 범용적으로 활용 가능한 AI-기반의 적응형 통합 지질환경빅데이터해석 체계 (Adaptive Integrated Geo-Environmental big data analytic System, AIGES)의 기반을 구축하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 지하수위/EC 변동의 동적 특성 계량화 (1차년도): 1) 수문-기상자료와 지하수위/EC변동 분석에 적합한 웨이블렛 함수의 선정, 2) 멀티스케일의 상태공간방정식, 오차공분산행렬, 동적요인구조와 개수 등의 다양한 조건에 따른 모델 진단 및 파라미터 검증을 통한 최적 스케일의 상태공간모형 구축
(2) 지하수계 범용 다해상도 시공간 데이터마이닝 기법의 개발 (2차년도): 식별, 평가 및 예측 (IE&P) 기반의 다해상도 상태공간모델 (Multiresolution State-Space Model, MRSSM) 개발 및 해외현장 적용
(3) 다해상도-심층신경망 결합 해석모형 개발 및 응용 (3차년도): AI-기반의 적응형 통합 지질환경빅데이터해석 체계 (Adaptive Integrated Geo-Environmental big data analytic System, AIGES) 기반 구축

□ 연구개발결과의 중요성
(1) AI-기반의 적응형 통합 지질환경빅데이터해석 체계 (AIGES) 기반구축: 범용 다해 상도-심층신경망 결합해석모형(Multiresolution Deep neural Network Coupling Analysis Model, MDNCAM)인 핵심해석체계(MRSSM)와 AI를 활용하는 응용/예측모듈(MR-LSTM, MR-MkSW, MR-NARX 등)들로 구성되며, 4차 산업과 연계하여 1) 통합물 관리 2) 가상물리시스템의 구축, 2) 모바일/web 기반 증강현실 (VR), 3) 온실가스저장 환경관리 4) 도심지 지중환경 관리시스템 등과도 쉽게 연동 될 수 있음
(2) 범용성: ① 실시간 환경빅데이터자료의 정량적 해석 기준 제공, ② 지하수 함양량 평가 및 예측, ③ 기저유출의 영향력 평가, ④ 수문학 적 가뭄 평가 및 예측, ⑤ 수질오염 원인 파악 및 향후 변화 예측, ⑥ 지하수위 및 간극수압 이상점 조기 탐지 ⑦ 지하수위 및 수질에 대한 dynamic baseline 평가, ⑧ 지진 영향성에 대한 조기 진단 및 실시간 대응 분야에서 핵심해석/예측 모듈로 활용 가능함.
(3) 유연성: AIGES는 전통적인 수치해석방법과도 연동되어 ① 노이즈필터링 ② 경계 조건 유연화 ③ parameter optimization 등에서 시너지를 발휘 할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 1차년도 (관측자료기반 동적 특성 계량화) ... 4
• (2) 2차년도 (범용 다해상도 시공간데이터마이닝 기법 개발) ... 4
• (3) 3차년도 (적응형 통합 지질환경빅데이터해석 체계 기반 구축) ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 5
• (1) AI-기반의 적응형 통합 지질환경빅데이터해석 체계 (AIGES) 기반 구축 ... 5
• (2) 범용성(Universality) ... 5
• (3) 호환성 (Compatibility) ... 5
• 4. 참고문헌 ... 5
• 5. 연구성과 ... 7
• 대표적 연구실적 ... 16
• 끝페이지 ... 24