-
1. ์ ๋ก
-
2. ์ฐ๊ตฌ ๋ฐฉ๋ฒ
-
2.1 ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ
-
2.2 ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ
-
2.3 ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ค์๊ฐ ์ด์๋ชจํ(Geo-ANFIS)
-
3. ๋ชจํ์ ์ ์ฉ
-
3.1 ๋์์ ์ญ
-
3.2 ์ค์๊ฐ ๋ด์์ ์์ธก
-
3.2.1 ๊ต์ฐจ ๋ฐ ์๊ธฐ์๊ด๊ด๊ณ ๋ถ์
-
3.2.2 ์ต์ ์
๋ ฅ์๋ฃ์ ๊ตฌ์ฑ
-
3.3 Geo-ANFIS ๋ชจํ์ ์ ์ฉ๊ฒฐ๊ณผ
-
3.4 ์ค์๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ด์ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ฉ๊ฒฐ๊ณผ
-
3.5 ๋น๊ต ๋ฐ ๋ถ์
-
4. ๊ฒฐ ๋ก
1. ์ ๋ก
๋์ํ์์ ๋ํ ๋์ฑ
์ผ๋ก๋ ํฌ๊ฒ ๋ ๊ฐ์ง๋ก ๋๋์ด ๋ณผ ์ ์๋ค. ์ฐ์ , ๊ตฌ์กฐ์ ๋์ฑ
์ผ๋ก์๋ ํ์๊ด๊ฑฐ ์ฉ๋์ฆ๋ ๋ฐ ์ค๊ณ๋น๋ ์ํฅ, ๋
ธ๋ฉด์์ ์ ์ง๋ ์ ์
์ฐจ๋จ ๋ฐ ์ฐ์์ง์๋ฅ๋ ฅ ์ฆ๋, ์งํ๊ณต๊ฐ ์นจ์๋์ ๋ฐ ๋ฐฉ์ง์์ค ๊ตฌ์ถ ๋ฑ์ด ์๋ค. ๋น๊ตฌ์กฐ์ ๋์ฑ
์ผ๋ก์๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ํจ์จ์ ์ด์, ๊ธฐํ ๋ฐ ์ฌํ๊ตฌ์กฐ ๋ณํ๋ก
์ธํ ์นจ์๊ฐ์ค์์ธ์ ์ ๊ฑฐ์ ๋ด์์นจ์์์ธก ๋ฐ ์ํ๋ ๋ถ์์ ํตํ ์์ฌ๊ฒฐ์ ์ง์, ๊ด๋ จ ์ฃผ์ฒด ๋ฐ ๋ฒ์ฒด๊ณ์ ํตํฉ๊ด๋ฆฌ, ํ ์ง์ด์ฉ๊ณํ ๋ฐ ํ์๊ตฌ์ญ์ ์ค์ ,
๊ณ ํ ํ๊ธฐ๋ฌผ ๋ฐ ํ์ ๊ด๋ฆฌ, ํ์ ๋ณดํ, ์ฌ๋ ๋ํผ ๊ณํ, ์กฐ๊ธฐ ๊ฒฝ๋ณด ์์คํ
๋ฑ์ด ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๋์์ง์ญ์ ๋ด์ ์นจ์ํผํด์ ๋ํ ์ข
ํฉ์ ์ธ ์ฐจ์์ ์ฐ๊ตฌ๋
์ํ๋ ๋ฐ๊ฐ ์๊ณ , ์นจ์์ ๋๋นํ ์ง๋ฐฉ์์น๋จ์ฒด๋ณ, ๋์์ ํ๋ณ ํตํฉ๋ง์คํฐ ํ๋์ ์์ฑ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง์ง ๋ชปํ๊ณ ์๋ ์ค์ ์ด๋ฉฐ ๋์ฒด์ ์ผ๋ก ๊ตฌ์กฐ์ ๋์ฑ
์ ์์กดํ๊ณ
์๋ ์ค์ ์ด๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ค๋ณด๋ ์ ์ ํํ์ฉ๋์ด ๊ณผ๋ํ๊ฒ ์ค๊ณ๋์ด ๋ฐฉ์น๋๊ณ ์๋ ์์ค์ด ๋ฐ์ํ๊ณ ์ด๋ก์ธํด 1,957์ต์ด ๋ญ๋น๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐํฌ๋น๋ฌผํํ์ฅ์
์ค๊ณ์ ์๊ณต์ ๋ถ์ ์ ์ฑ์ผ๋ก 40์ต์ด ๊ณผ๋คํฌ์
๋๋ ๋ฑ์ ๋ฌธ์ ์ ์ด ์ง๋ 2012๋
๊ตญ์ ๊ฐ์ฌ์์ ์ง์ ๋์๋ค.
์ด๋ ๊ด๋ฆฌ์๊ฐ ์์ ๋ฐ ๊ฐ์ฐ์ ์ํ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ์ฌ ๊ณผ๊ฑฐ์ ํํ ์ด์ ๊ฒฝํ์ผ๋ก ์ ์์ง์ ์์๋ฅผ ๊ฐ๋ฅํ ๋ฎ๊ฒ ์ต์ ํ๋ ๊ฒฝํ์ ์ธ ์ด์์ ํ๊ณ ์๊ณ ์ฌ๋ ๋๋น์
๋ํ ๋ณด์์ ์ธ ์ธก๋ฉด์์ ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ์ค๊ณ์ฉ๋์ด ๊ณผ๋ํ๊ฒ ์ฐ์ ๋์์์ ๋ฐ์ฆํ๊ณ ์๋ค.
๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์์๋ฅผ ์์ธกํ์ฌ ์ฒจ๋์ ๋์ ๋ฏธ๋ฆฌ ๋์ฒํจ์ผ๋ก์จ ๋์ ๊ฐ์ฐ์ฌ์ ๊ธฐ๊ฐ๋์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ต๊ณ ์์๋ฅผ ์ ํ์ํค๊ณ ํํ์ ์ฆ์ ๊ฐ๋๊ณผ ์ ์ง์ํ
๋ฐ๋ณต์ ํผํจ์ผ๋ก์จ ๊ด๋ฆฌ๋น์ ์ ๊ฐํจ๊ณผ๋ฅผ ๋์์ ๊ฐ์ ธ์ฌ ์ ์๋ ๋์ํ์ ๋น๊ตฌ์กฐ์ ๋์ฑ
์ ์ํ์ฌ ๋ฐ์ดํฐ ๊ธฐ๋ฐ์ ์ค์๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ด์์์คํ
์ ๊ฐ๋ฐํ ํ์๊ฐ
์๋ค.
์์์์ ๊ณํ ๋ฐ ๊ด๋ฆฌ์ ์์ด์ ์์คํ
๋ถ์์ ๊ฐ์ฅ ํจ๊ณผ์ ์ธ ์์ฌ๊ฒฐ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ต์ ํ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๋ชจ์์คํ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ ์ ์๋ค. ์์์ ์์คํ
๋ถ์ผ์์๋
์ต๊ทผ์ ์ต์ ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ๋ ๋์ ํด๊ฒฐ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ง๋ฉด์ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋์ด์ง๊ณ ์๋ค(Nien et al., 2013). ํ์ง๋ง, ํ์๋ฐฉ์ด๋ฅผ ์ํ ๋ ์ด์์๋
์ต์ ํ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ฉ์ํจ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋ง์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์์ผ๋(Winsor, 1973; Unver and Mays, 1990; Niewiadomska โSzynkiewicz
et al., 1996; Chang and Chen, 1998; Needham et al., 2000; Hsu and Wei, 2007; Chang,
2008; Valeriano et al., 2010; Kumar et al., 2010), ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ์ด์์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋ชจ์์คํ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ฃผ๋ฅผ ์ด๋ฃจ๊ณ
์๋ค. Chang et al. (2008)์ ๋๋ง์ ์์นํ Yu-Chang ํํ์ฅ ์ ์ญ ๋ด ๊ฐ์ฐ๋, ํํ์ฅ ๋ด์์, ๊ฒ์ดํธ์ ๊ฐํ์ฌ๋ถ ๋ฐ ํํ์ ์ด์๊ธฐ๋ก์
์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ํ์ฌ ๋ด์์นจ์ ๋ฐฉ์ง๋ฅผ ์ํ ์์คํ
๊ตฌ์ถ์ ๋ฐ๋๋ฐฉํฅ ์ ํ ๋คํธ์ํฌ ๋ด๋ก-ํผ์ง(Counterpropagation Fuzzy-Neural Network,
CFNN)๋ฅผ ์ ์ฉํ์๋ค. Chiang et al. (2011)์ 20๋ถ ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ํํ์ฅ์์ ๊ฐํ๋ ํํ์ ์๋ฅผ ์์ธกํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ANFIS์ CFNN
๋ ๋ชจํ์ ์ ์ฉํ์๋ค. Nien et al. (2013)์ ๊ด์ธก๋ ์๋ฃ์ ์ค์๊ฐ ํํ์ด์ ๊ธฐ๋ก์ ์ด์ฉํ์ฌ ANFIS-His๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ด์ธก๋
์๋ฃ๋ค๋ก๋ถํฐ 1986๋
Glover์ ์ํด ์ ์๋ ์ต์ ํ ๊ธฐ๋ฒ์ธ Tabu search๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ANFIS-Opt๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.
๊ตญ๋ด์์๋ Kim et al. (2004)์ 6๊ฐ์ ํผ์ง์ ์ด๊ท์น ์ด์ธ์ Petri Net Diagram (Luciano and Mauro, 2001)์
์ด์ฉํ ํํ ์กฐ์๋ฒ๊ณผ ์ ์์ง ์ ์
์๋ฌธ๊ณก์ ์ ์์น๋ถ์์์ ์ ์
๋์ ๋ณด์ ํ๊ณ ์๋ ํํ๋์๋ก ์ ๋๋ฐฐ์ ํ๋ค๋ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ํํ๋ฅผ ์กฐ์ํ๋ ๊ฐ๋ฐ๋ชจํ์ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ,
์ด ์ค ํผ์ง๋ชจํ์ด ๊ฐ์ฅ ์ฐ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํํ์๋ค. Lee et al. (2007)์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ค์๊ฐ์ผ๋ก ์ด์ํ ์ ์๋ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ,
Joo et al. (2010)์ ๋น๋ฌผํํ์ฅ ์ด์์์คํ
์ ๊ฐ์ ํ๊ณ ํ๋ฅ ํธ์ฐ์ฌ์์ ๋ํ์ฌ ์นจ์์ ๊ฐํจ๊ณผ์ ๊ฒฝ์ ์ฑ๋ถ์์ ์ค์ํ์๋ค. Song et al.
(2016)์ ํํ ์กฐ๊ธฐ๊ฐ๋ ๋ฐ ๋ด๋ฐฐ์์์ค ๊ฒฝ๊ณ ์ฌ์ค์ ์ ๋ฐ๋ฅธ ์นจ์์ ๊ฐํจ๊ณผ๋ฅผ ๋๋ฆผ3 ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ๋์์ผ๋ก ๋ถ์ํ์๋ค.
๋๋ถ๋ถ์ ์ ํ ์ฐ๊ตฌ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ฐ์ฐ๋์ผ๋ก๋ถํฐ ์ด์ํํ์ ๊ท๋ชจ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๊ตฌ์ถํ์๊ณ , ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ง์ ๊ณ ๋ คํ์๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์
๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์ ์ถ์ ์ ํ์ฉํ์๋ค. ํํ์ ์ด์์ ์์ด ๊ฐ๋์์์์ ๊ณผ ์๊ฐ์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์์์จ์ ๋ณํ์กฐ์ ์ด ์ค์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ฐ์ฐ๋์ผ๋ก๋ถํฐ
์ง์ ํํ์ ํ ์ถ๋์ ์ฐ์ ํ๋ ๊ฒ๋ณด๋ค ๊ฐ์ฐ๋์ผ๋ก๋ถํฐ ํฅํ ๋ด์์๋ฅผ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ํตํ์ฌ ์์ธกํ๊ณ ์์ธก๋ ๋ด์์์ ํ์ฌ ๊ฐ์ฐ์กฐ๊ฑด ๋ฑ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ ์ ์ ์
์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ํตํ ๋ฐฐ์ํํ์ ํ ์ถ๋์ ์ฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ด ์ฆ๊ฐ์ ์ธ ๋์ฒ์ ์ ๋ฆฌํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ธ๋ค. ๋ฟ๋ง์๋๋ผ ์๊ฐ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ง์ ๊ณ ๋ คํ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๊ณต๊ฐ์
ํ์ฅ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ ์ญ์ ์ ์ถ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ณต๊ฐ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์ ๋ฑ์ด ๋ฐ์๋๋ค๋ฉด ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ด์ํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ฐ์ฐ-ํํ์ด์๋ณด๋ค๋ ํํ์ฅ ๋ด์์-ํํ์ด์์ ๋ํ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๊ตฌ์ถํ๊ณ ์๊ฐ ๋ฐ ๊ณต๊ฐ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์ ํ์์ผ๋ฉฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์
๋ค์ํ ์ด์์์ ๋ชฉ์ ์ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ฉํ์๋ค. ์ด๋ฅผ ํตํ์ฌ ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ฐ์ดํฐ ๊ธฐ๋ฐ์ ์ค์๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ด์๋ฃฐ์ ๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ์์นํ
๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๋ํ์ฌ ์ ์ฉ์ฑ์ ๊ฒ์ฆํ์๋ค.
2. ์ฐ๊ตฌ ๋ฐฉ๋ฒ
2.1 ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ต์ ์ด์์ ์ํ์ฌ ์ยท๊ณต๊ฐ์ ๋ด๋ก- ํผ์ง ๋ชจํ(Geo-ANFIS)์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. Geo-ANFIS๋ชจํ์ ์ ์ฒด ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ด
์กด์ฌํ๋ ๋น๋ฌผํํ์ฅ ์ด์์ ์์ด ์๋ฌธยท๊ธฐ์ํ์ ์๋ฃ ๋ฐ ์งํํ์ ์๋ฃ์์ ๋ถํ์ค์ฑ๊ณผ ๋น์ ํ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๊ฐ๋ฐ๋์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ Geo-ANFIS๋ชจํ์
๊ด์ธก๋ ๊ฐ์ฐ์๋ฃ์ ์ค์ ํํ์ฅ์ ์ด์๊ธฐ๋ก ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋น๋ฌผํํ์ฅ ์๋ฅ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ์ ์ญ๋ฉด์ , ํ๊ท ๊ฒฝ์ฌ ๋ฐ ๋ถํฌ์์จ๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ฌผ๋ฆฌ์ , ์งํ๊ณต๊ฐํ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ
๋ฐํ์ผ๋ก ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ์ฆ, Geo-ANFIS๋ชจํ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ ๊ฐ์ฐ์ ์๊ณ์ด ์๋ฃ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ์งํํ์ ํน์ฑ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์์ผ๋ฉฐ, Fig. 1๋ ์ ์ํ
Geo-ANFIS๋ชจํ์ ๋ชจ์๋์ด๋ค.
Fig. 1.
Schematic of Proposed Geo-ANFIS Model
Fig. 1์ Input matrix์์ ๋ ์ผ๋ จ์ ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ์๋ฏธํ๊ณ , ๋ ๊ฐ๊ฐ ํํ์ด์๊ณผ ๊ฐ์ฐ๋ฐ์ดํฐ์ ๋ํ ์ง์ฒด์๊ฐ์ ๋ํ๋ธ๋ค. , ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ ๊ฐ๊ฐ ๋น๋ฌผํํ์ฅ ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๋ํ ์ ์ญ๋ฉด์ , ํ๊ท ์ ์ญ๊ฒฝ์ฌ, ๋ถํฌ์์จ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์งํํ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ค์ ์ ์ ํ ์ด์ ๋ ๊ฐ์ฐ-์ ์ถ์ ์๋ฌธํ์ ํ์์
๊ฐ๋
์ ํน์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ๋ชจํ์ผ๋ก ๋ถ์ํ๊ณ ์ ํ ๋ ์ฃผ๋ก ์ด ์
๋ ฅ๋ณ์๋ค์ ํ์ฉํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ ์ญ์์์ ๊ฐ์ฐ-์ ์ถ์ ์ํ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ก๋ ์ ์ญ๋ฉด์ ,
์ ์ญ๊ฒฝ์ฌ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ CN๊ฐ์ ์ ์ฉํ์์ผ๋(Beven and Kirby, 1979; Sarangi et al., 2005; Melesse et al.,
2003), ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋์์ง์ญ์ ๋ํ ๋ถ์์ด๋ฏ๋ก CN๊ฐ ๋์ ์ ๋ถํฌ์์จ์ ์ ์ฉํ์๋ค. ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ก์ ๊ฐ์ฐ์ ํํ์ ์ด์์กฐ์์ ๋ํ ๊ธฐ๋ก(์ ์์ง์
๋ด์์)๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์์ธ ์๋ฅ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๋ฉด์ , ์ํ๋ฉด์ , ํ๊ท ํ์๊ด๊ฑฐ ๊ฒฝ์ฌ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ถํฌ์์จ์ ๋ชจํ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ๊ณ ๋ คํ์๋ค.
Geo-ANFIS ๋ชจํ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ด์ ๋ชจ๋ ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ํํ์ด์ ์กฐ์์ ์ํด ๊ฐ๋ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ด ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ํ์ฌ ์์๋ฅผ ์์ธกํ๊ธฐ ์ํ์ฌ
๊ณผ๊ฑฐ์ ํ์ฌ์ ๊ฐ์ฐ ๋ฐ ํํ์ด์ ์กฐ์, ๊ฐ ๋น๋ฌผํํ์ฅ ์๋ฅ ์ ์ญ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ๊ตฌ์ฑํ์๋ค.
๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ด ๋ชจ๋ ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ๋ํ ๋ชจ์์์ Geo-ANFIS ๋ชจํ์ ์ฌ๋ฌ ANFIS ๋ชจํ์ ์ฌ์ฉํ๋ ๋์ ์ ์ ์ฉ๋๊ธฐ์ ์ถฉ๋ถํ ์ ํฉํ ๋จ์ผ๋ชจํ์ผ๋ก
๋์ด ์๋ค. ๋ํ ๋ชจํ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ๊ฐ ๋น๋ฌผํํ์ฅ ์๋ฅ์ ์ญ์ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ๋ด์ ๊ณผ๊ฑฐ ํํ์ด์
์กฐ์์ ๋ํ ๊ธฐ๋ก์ด ์กด์ฌํ์ง ์๊ฑฐ๋ ๋ถ์กฑํ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ๋ด์์ ์์ธก์ด ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค(Fig. 1).
2.2 ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ
๋๋ค์ ์ค์ํ ์ต์ ํ ๋ฌธ์ ์์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋ฌธ์ ๋ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ด ํฌํจ๋ ์ต์ ํ ๋ฌธ์ ์ด๋ค. ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๋ณต์กํ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ํฌํจํ์ง ์์ ์ต์ ํด๋ฅผ ๊ตฌํ๊ธฐ
๋๋ฌธ์ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ์ฒ๋ฆฌํ๊ธฐ ์ํด ๋ณํ์ํฌ ํ์๊ฐ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ๊ณ ๋ คํ๋ ๊ฒ์ ์ฝ์ง ์๋ค.
์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ์ฒ๋ฆฌํ๊ธฐ ์ํ ๋ค์ํ๊ฒ ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ ๋๋ต rejecting ์ ๋ต, repairing ์ ๋ต, modifying genetic operator
์ ๋ต, penalizing ์ ๋ต์ผ๋ก ๋๋์ด ๋ณผ ์ ์๋ค(Gen and Cheng, 1996). penalizing ์ ๋ต์ ์ ์ธํ ๋๋จธ์ง๋ ํ์ค์ ์ธ
๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ์ ์ ์ํ์ง๋ง ํ์๊ณผ์ ์ด ๋งค์ฐ ์ด๋ ต๋ค. Glover and Harvey (1989)๋ ํ์์์ญ ์ค ๋นํ์ค์ ์ธ ์์ญ์ ํตํ์ฌ ์คํ ๊ฐ๋ฅํ ์์ญ์ผ๋ก์
์ด๋์ ํ๋ ๊ฒ์ด ๋นจ๋ฆฌ ์ต์ ํด๋ฅผ ์ฐพ์ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋ ๋์ ํด๋ฅผ ์ฐพ๋๋ค๊ณ ์ ์ํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋นํ์ค์ ์ธ ํด๊ฒฐ์ฑ
์ ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์ต์ ํด ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก
ํ์ํ๋๋ก ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ์ ๋ํ๊ธฐ ์ํด์ ๋ค์ํ ๋ฒ์นํจ์๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ penalizing ์ ๋ต์ ์ ์ฉํ์๊ณ ๋ฒ์นํจ์๋ Eq. (1)๊ณผ ๊ฐ๋ค.
(1)
์ฌ๊ธฐ์, ์๋ ๊ฐ๊ฐ ๋ถ๋ฑ์๊ณผ ๋ฑ์ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ๋ํ ๋ฒ์น ๊ฐ์ค์์ ์ด๋ค.
๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ค์๊ฐ ํํ ์กฐ์์ด์์ ๊ด๋ จ ์ด์๋ฃฐ, ์ ์ฑ
๊ณผ ๋ฒ๋ น์ ๋ฐ๋ผ ์ฐ์์ ์ด๊ณ ์ฆ๊ฐ์ ์ธ ์์ฌ๊ฒฐ์ ๊ณผ์ ์ด๋ฉฐ ํํ ์ด์๊ธฐ๊ฐ๋์ ์๋ํด์ผ ํ๋ ํํ์
์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํด์ผ ํ๋ค.
์์ ์ธ๊ธํ์๋ฏ์ด, ํํ์ฅ ๋ด์์์ ์ต๊ณ ์์ ์ต์ํ ๋ฐ ์๋ ํํ ์์ ์ต์ํ์ธ ๋ ๊ฐ์ง์ ๋ชฉ์ ํจ์๋ฅผ ๋ดํฌํ๋ ํํ์ ์ค์๊ฐ ์ด์ ์ต์ ํ ๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.
(2)
์ฌ๊ธฐ์, ๋ ํํ์ฅ ๋ด์์, , ๋ ๊ฐ๊ฐ ํํ์ฅ์ ๋ฐ๋ฅ ๋์ด์ ๊ผญ๋๊ธฐ ๋์ด๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ ์๋ํ ์ด ํํ์ ์ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ ํํ์ ์ด๊ธฐ ์๋์๊ฐ๋ถํฐ ํํ์ ๋ง์ง๋ง ์๋์๊ฐ๊น์ง๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ค. ๊ณผ ๋ ์ต๊ณ ์์์ ์๋ ๋ฐ ์ค์ง๋ ํํ์ ์์ ๋ํ ๊ฐ์ค๊ณ์์ด๋ฉฐ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์์์ ๋น์ค์ ๋ ๋์ด ์ 0.7, ๋ 0.3์ผ๋ก ํ์๋ค.
์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด Hard, Soft, Boundary๋ก ๋ถ๋ฅํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, Hard๋ ๋ฐ๋์ ์ค์ํด์ผ ํ๋ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด, Soft๋ ์ด๋ ์ ๋์
์๋ฐฐ๋ ํ์ฉํ๋ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด, Boundary๋ ํ์์์ญ์ ์ ํ์์ผ์ฃผ๋ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ์๋ฅผ ๋ค๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
โ Hard: ๊ฐ ์ด์ ์๊ฐ๋จ๊ณ์์ ํํ์ฅ ๋ด ์์๋ ๋ค์ ์กฐ๊ฑด์ ๋ง์กฑํด์ผ ํ๋ค.
, (3)
โก Soft: ๊ฐ์ฐ์ ํจํด์ด ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝ์ฐ(ํน์ ์ ์
๋ ์ฆ๊ฐ), ํํ์ ์ํ ํ ์ถ๋์ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ณ ๊ฐ์ฐ์ ํจํด์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ(ํน์ ์ ์
๋ ๊ฐ์),
ํํ์ ์ํ ํ ์ถ๋์ ๊ฐ์์ํจ๋ค.
,or
, (4)
โข Boundary: ์๋ ์ค์ธ ํํ์ ์๋ ์ด ํํ์ ์๋ฅผ ์ด๊ณผํ์ง ์์ผ๋ฉฐ ์์์ด๋ค. ๋ํ ์ ์ถ๋์ ์ ์
๋์ ์ด๊ณผํ์ง ์๋๋ค.
, (5)
๊ฐ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด ์ ํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฒ์น(Penalty)์ ํ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋ค. Hard์ ํ์ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋์ ์ค์ํด์ผ ํ๋ฏ๋ก ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์์ ์์กดํ๋ฅ ์ 0 ํน์
๋งค์ฐ ์์ ๊ฐ์ผ๋ก ๋๊ธฐ ์ํด ๋งค์ฐ ์ฌํ ๋ฒ์น์ ๋ถ๊ณผํ๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ Hard ์ ํ์ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ๋ํ ๋ฒ์น์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
Soft์ ํ์ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ์ด๋ ์ ๋์ ์๋ฐฐ๋ ํ์ฉํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ฐ์ฐ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๊ฐ์ฐ๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ์ฌ ๊ฐ๊ฐ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฒ์น์ ๋ฐ๋ฅธ๋ค.
(6)
(7)
๋ฒ์น์ ํ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ Soft์ ํ์ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ์ ์
๋์ ์ฆ๊ฐ์ ๊ฐ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ฒ์นํจ์ ๊ฐ์ ์ฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด์ ์ ์
๋์ ์๋ฃ๊ฐ ์๊ตฌ๋๋ค. ์ ์
๋์
๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํด ์ ์์-์ ๋ ๊ด๊ณ๊ณก์ (H-S)์ ๋ฐ๋ผ ํํ์ฅ์ ์ ๋ฅ๋ฐฉ์ ์์ ์ ์ฉํ๋ค.
(8)
, (9)
(10)
์ฌ๊ธฐ์, S๋ ์ ์์ง์ ์ ๋ฅ๋, I๋ ์ ์
๋, P๋ ํํ๋ก ์ธํ ํ ์ถ๋์ ์๋ฏธํ๋ฉฐ a1,b1์ ๊ฐ ์ ์์ง์ ๋ฐ๋ฅธ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ก ์ ์์ง๋ฅผ ์ง์ก๋ฉด์ฒด๋ก ๊ฐ์ ํ์๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ ๊ฐ๊ฐ ๋ค๋ฅธ ์ข
๋ฅ์ ์๋ ํํ์ ์, q1, q2, q3, q4, q5, q6๋ ํํ์ ํน์ฑ๊ณก์ ๋ฐฉ์ ์์ ๋งค๊ฐ๋ณ์์ด๊ณ ๋ ํํ์ ์์ ์ ์๋ฏธํ๋ค.
Eq. (9)๋ก๋ถํฐ ๊ณผ๊ฑฐ ์ฌ์์์ ๊ด์ธก๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ๋ด์์๋ก๋ถํฐ ์ ๋ฅ๋์ ์ฐ์ ํ ์ ์์ผ๋ฉฐ Eq. (10)๋ก๋ถํฐ ๊ณผ๊ฑฐ ์ฌ์์์ ์๋๋ ํํ๋ก ์ธํ
ํ ์ถ๋์ ์ฐ์ ํ ์ ์์ผ๋ ํํ์ ์์ ์ ๊ด์ธกํ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ์กด์ฌํ์ง ์์ ๊ฐ ํํ์ ๋ถ๋น ํ ์ถ๋ O๋ฅผ ์ ์ฉํ ๋ค์ ์์ผ๋ก ๋ณํํ์๋ค.
(11)
Eqs. (9) and (11)๋ก๋ถํฐ ์ฐ์ ํ ์ ๋ฅ๋๊ณผ ํํ์ ํ ์ถ๋์ Eq. (8)์ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ณผ๊ฑฐ ์ฌ์์ ๋ํ ์๊ฐ๋ณ ์ ์
๋์ ์ฐ์ ํ ํ ๋ฒ์นํจ์
๊ฐ์ ๊ณ์ฐํ์ฌ ์ต์ ์ ์๋ ํํ์ ์๋ฅผ ๊ตฌํ ์ ์๋ค.
2.3 ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ค์๊ฐ ์ด์๋ชจํ(Geo-ANFIS)
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ค์๊ฐ ์ด์๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ์ฌ ๋์์ง์ญ ํผํด์ ๊ฐ ๋์ฑ
์ ์ํ ๊ธฐ์กด์ ๋ด๋ฐฐ์ ํตํฉ์ด์์ ํ๊ณ์ ์ ๊ทน๋ณตํ๊ณ ์ค๋ฌด์ ์ ์ฉํ๊ธฐ ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก,
๊ทธ ์ ์ฉ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ํด์๋ Fig. 2์์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค.
Geo-ANFIS ๋ชจํ์ ๊ฐ์ฅ ๊ธฐ์ด๊ฐ ๋๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ค์๊ฐ ์์์์ธก์ ํ๊ธฐ ์ํ ์ ์ฐจ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค. ์์ ์ธ๊ธํ์๋ฏ์ด ๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์์ ๋ถํ์ํ
์
๋ ฅ์๋ฃ์ ์๋ ๋ชจํ์ ๊ท์น์๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ณ ์ค์ฐจ๋ฅผ ์ ๋ฐํ๋ฏ๋ก ์ต์ํ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ํฌ๊ฒ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์์ ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ก ๋๋์ด ๋ชจํ์
๊ฐ๋ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ์ฅ ์์ ์ค์ฐจ์ ํฐ ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ๋ชจํ์ ์ต์ข
์ ์ผ๋ก ์ ํํ์๋ค. ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ์ ์ํด์๋ ์ฐ์ ์ ํ์๊ฐ ํ๋ณด ๋ฐ ์๊ฐ์
์
๋ ฅ์๋ฃ์ ์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ์ฌ์ผ ํ๋ฏ๋ก ์๊ธฐ ์๊ด๋ถ์ ๋ฐ ๊ต์ฐจ ์๊ด๋ถ์์ ์ค์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ๋ก๋ถํฐ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ณ๋ก ์๋๋ฆฌ์ค๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ์ฌ ์๋๋ฆฌ์ค๋ณ ํ๊ท ์ ๋์ค์ฐจ(MAE),
ํ๊ท ์ ๊ณฑ๊ทผ์ค์ฐจ(RMSE), ๊ฒฐ์ ๊ณ์(DC), ์๋์ฒจ๋์ค์ฐจ(RPE)๋ฅผ ์ฐ์ ํ์ฌ ๊ฐ์ฅ ์ ํฉํ ์๋๋ฆฌ์ค๋ฅผ ์ฑํํ์๋ค. ์๋๋ฆฌ์ค์ ์ ์ฉ๋ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ก๋
์ ํ๊ฐ์ฐ, ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ๋ด์์ ๋ฐ ์ธ์์, ๋ฐฐ์๋ฌธ์ ๊ฐํ์ฌ๋ถ, ์๋์ค์ธ ํํ์ ์๊ฐ ๊ณ ๋ ค๋์๋ค. ์ ์ ๋ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์ ์๋๋ฆฌ์ค๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ณ๋ก
์๋๋ฆฌ์ค๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๊ณ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์ ์ ์ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ํ๊ท ์ ๋์ค์ฐจ, ํ๊ท ์ ๊ณฑ๊ทผ์ค์ฐจ, ๊ฒฐ์ ๊ณ์, ์๋์ฒจ๋์ค์ฐจ๋ฅผ ์ฐ์ ํ์ฌ ์ต์ข
์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ฅ ์ ํฉํ ๊ณต๊ฐ์
์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ์ฑํํ์ฌ ์ค์๊ฐ ์์์์ธก์ ์ํ ๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.
์ด์ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก๋ถํฐ ํ์ฌ ์๊ฐ์ ์์๋ฅผ ์์ธกํ๊ณ ์์ธก๋ ํ์ฌ ์๊ฐ์ ์์๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ์๋ ํํ์ ์๋ฅผ ์ฐ์ ํด์ผ ํ๋ค. ์ด ๊ณผ์ ์์ ์ต์ ์ ์๋
ํํ์ ์๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ต์ ํ ๊ธฐ๋ฒ์ผ๋ก ์์ ๋ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ ์ฌ๋ฌ ์ ์ฝ์กฐ๊ฑด๊ณผ ๋ชฉ์ ํจ์๋ฅผ ๋ง์กฑ์ํค๋ ์๋ ํํ์ ์๋ฅผ ๋์ถํ์๋ค.
๊ณ์ฐ๋ ์๋ ํํ์ ์๋ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๊ฐ ๋์ด ๋ค์ ์๊ฐ์ ์์ ์์ธก์ด ๊ฐ๋ฅํ๋๋ก ํ์๋ค.
3. ๋ชจํ์ ์ ์ฉ
3.1 ๋์์ ์ญ
์์ธ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ํ๊ฐ์ผ๋ก ์ง์ ์ ์
๋๋ ํ๊ฐ์ ์ง์ฒ ๋ฐ ์ฃผ์ํ ๊ตฌ๋ณ๋ก ๋ถํ ํ์ฌ ๊ฐ๋ถ์ ๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ฑ 10๊ฐ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ๊ณผ ๊ฐ๋จ์ ํ์ฒ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ฑ 6๊ฐ
๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ผ๋ก์ ์ด 16๊ฐ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ผ๋ก ๋๋๋ค. 16๊ฐ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๋ค์ 239๊ฐ์ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ๋ก ๋๋์ด์ง๋ฉฐ, ๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ด์๋ 8๊ฐ(์ํ, ์ฐฝ์ ,
ํฉ์ , ๋ํ, ๊ณต๋, ์ ์ด, ์ ์, ์ฌ์)์ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ๊ฐ ์กด์ฌํ๋ค. ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๋ํ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ์ ๋ถํ ์ ์ฃผ์ ๋ฐฉ๋ฅํ ๊ตฌ ๋ฐ ๋ถ์๋ น์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๊ฐ ๋ถ๊ตฌ์
ํน์ฑ์ ์ ํฉํ ํ์๋ ์์ค์ ๋น ๋ฐ ๊ด๊ฑฐ ์ค์ค์์
๋ฑ ์ ์ง๊ด๋ฆฌ๋ฅผ ์ฉ์ดํ๊ฒ ํํ ์ ์๋๋ก ๊ณํํ์๋ค.
๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ํ์ ์์ผ๋ก ๋งํฌ๊ตฌ์ ์ฉ์ฐ๊ตฌ์ ์์นํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฉด์ ์ 1069.2ha, ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ด์ ๋งํฌ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ, ํฉ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ, ์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ,
๋ด์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ, ๋น์ธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ, ์ฌ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ด ์กด์ฌํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ํ๊ฐ์ผ๋ก ์ง์ ์ ์
๋๋ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ์ค์ ํ๋์ด๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๋งํฌ,
์๋๋ฌธ ์๋๊ธฐ์๊ด์ธก์(AWS)์ ๊ด์ธก์๋ฃ๋ฅผ ์ด์ฉํ๋ค. Fig. 3์ ์์ธ์ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ํํฉ๋์ ๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ๋ด 8๊ฐ์ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค. Fig.
3(b)์์์ ๊ฐ์ด 8๊ฐ์ ๊ฐ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ๋ ๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์กด์ฌ๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ ๊ฒ์ ์๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด ๋ด์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ํ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ์ ์ ์ถ์๊ฐ ๋ํ
๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ๋ฅผ ๊ฑฐ์ณ ์ฐฝ์ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ์ ์์นํ๊ณ ์๋ ๋ด์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ผ๋ก ์ ์
๋๋ฉฐ, ํฉ์ ๋ฐฐ์๋ถ๊ตฌ๋ ํฉ์ , ๋น์ธ, ์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ด 3๊ณณ์ด ์์นํ๊ณ ์๋ค.
3.2 ์ค์๊ฐ ๋ด์์ ์์ธก
3.2.1 ๊ต์ฐจ ๋ฐ ์๊ธฐ์๊ด๊ด๊ณ ๋ถ์
์ ํ๋๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์ํค๋ฉด์ ๋ชจ์์๊ฐ์ ๋จ์ถํ ์ ์๋ ์
๋ ฅ ์๋ฃ์ ์กฐํฉ์ ์ ์ ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์
๋ ฅ๋ณ์์ ์ถ๋ ฅ๋ณ์๊ฐ์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ถ์ํ ํ์๊ฐ ์๋ค. ์ฌ๊ธฐ์๋
๋งํฌ๊ตฌ๋ด ๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฐ์ฐ์ ์ ์์ง ๋ด์์๊ฐ์ ๊ต์ฐจ์๊ด๊ด๊ณ์ ์๊ธฐ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ถ์ํ์๋ค. ์ ์ถ์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ ๊ฐ์ฐ์ ์ ์์ง
๋ด ์์๊ฐ์ ๊ต์ฐจ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ถ์ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๋งํฌ๊ตฌ๋ด ์์นํ๊ณ ์๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์์์๋ฃ๋ฅผ ์ด์ฉํ์์ผ๋ฉฐ ์ ์ฉํ ๊ฐ์ฐ์ฌ์์ ๋จ์ผํธ์ฐ์ ์ฐ์ํธ์ฐ๋ก ๋๋์ด
์ด 8๊ฐ์ ํธ์ฐ์ฌ์(Table 1)์ ๋ํ์ฌ ๋ถ์ํ์๋ค.
Table 1. Applied Rainfall Event
|
๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ๋ง๋ค ๋์ ๊ต์ฐจ์๊ด๋๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ์๊ฐ์ ๋ฌ๋์ผ๋ฉฐ ์ด๋ ๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ด ์์นํ๋ ์ ์ญ์ ๋ฉด์ , ํ์๊ด๊ฑฐ์ ๊ฒฝ์ฌ, ๋ถํฌ์์จ๊ณผ ๊ฐ์ ์ ์ญ์ ํน์ฑ์
์ํฅ์ผ๋ก ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ๋์ง('t-80')์ ๊ฒฝ์ฐ ๋งค์ฐ ํฐ ์ ์ญ๋ฉด์ ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ์ ์ญ์ ๋ฐ์์๊ฐ์ด ๋งค์ฐ ์ปค์ ์ ์ญ์ ๋ฉด์ ์ด
์์ ์ฑ์ฐ('t-10'), ํฉ์ ('t-10')๋ณด๋ค๋ ๋์ ์๊ด๋๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ์๊ฐ์ด ๋๋ฆฐ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ฉฐ, ๋ด์('t-10')๊ณผ ๋งํฌ('t-20')๋
๋ง์1('t-40')๋ณด๋ค ๋ ํฐ ๋ฉด์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ ๋์ ์๊ด๋๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ์๊ฐ์ด ๋น ๋ฅธ ๊ฒ์ ํฐ ํ์๊ด๊ฑฐ์ ๊ฒฝ์ฌ์ ๋์ ์ํ๋ฉด์ ์จ ๋๋ฌธ์ธ
๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์์('t-50')์ ๊ฒฝ์ฐ ์๋์ ์ผ๋ก ๋งค์ฐ ์์ ์ ์ญ๋ฉด์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ ๋์ ์๊ด๋๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ์๊ฐ์ด ๋น์ทํ ์ ์ญ์ ๋ฉด์ ์
๊ฐ์ง๊ณ ์๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ๋ณด๋ค ๋๋ฆฐ ๊ฒ์ ์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ ์ญ์ ๋ฎ์ ๋ถํฌ์์จ๋ก ์ธํ์ฌ ์ ์ญ์ ๋๋ฌ์๊ฐ์ด ๊ธธ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ธ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ธ๋ค.
๊ฐ์ฐ์ ์์์ ๊ต์ฐจ์๊ด๊ด๊ณ ๋ถ์์ผ๋ก๋ถํฐ ๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ ์ญ๋ง๋ค ๋ฉด์ ํน์ ์ํ๋ฉด์ ๊ณผ ์ ์ญ์ ํ๊ท ๊ฒฝ์ฌ ํน์ ํ์๊ด๊ฑฐ์ ๊ฒฝ์ฌ ๋ฐ ๋ถํฌ์์จ ๋ฑ์ ์ ์ญ์
์งํ์ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฅธ ํจํด์ ๊ฐ์ง๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ ๊ฐ๋ฐ์ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ํ์๊ฐ
์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ฉฐ ํ๊ท ์ ์ผ๋ก 't-10'์์ ๊ฐ์ฅ ๋์ ์๊ด๋๋ฅผ ๋ณด์ฌ ๊ฐ์ฐ์ 't-10'์ ๋ด๋ก-ํผ์ง์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ๊ตฌ์ฑํ๊ณ ์ ํ๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ โt-์ซ์โ๋
์ซ์์ ํด๋นํ๋ ์๊ฐ๋จ์ โ๋ถโ์ ํด๋นํ๋ ์ด์ ์๊ฐ์ ์๋ฏธํ๋ค.
์ ์์ง ๋ด ์์๋ฅผ ๋ด๋ก-ํผ์ง์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก์ ์ด์ฉํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๊ฐ์ฐ์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ์๊ธฐ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ถ์ํ์์ผ๋ฉฐ ์์ ์ ์ํ 8๊ฐ์ ํธ์ฐ์ฌ์์ ๋ํ์ฌ ์ ์ฉํ์๋ค.
์ ์์ง ๋ด ์์์ ์๊ธฐ์๊ด๊ด๊ณ๋ ๋จ์ผํธ์ฐ ๋ฐ ๋ณตํฉํธ์ฐ ์ฌ์์ ๊ด๊ณ์์ด ์๊ฐ์ด ์ง์ฒด๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ฐจ์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ํ์ฌ ์ ์์ง ๋ด ์์์ 't-10'์ ๋ด๋ก-ํผ์ง์
์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ๊ตฌ์ฑํ๊ณ ์ ํ๋ค.
3.2.2 ์ต์ ์
๋ ฅ์๋ฃ์ ๊ตฌ์ฑ
๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ฉค๋ฒ์ฝํจ์์ ๊ท์น์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํด์ผ ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ฐ์ฅ ์์ ์ค์ฐจ๋ฅผ ๊ฐ์ง๋
๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ์ต์ข
์ ์ผ๋ก ์ ํํ๊ณ ์ ํ๋ค. Table 2๋ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ ์ฉ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ ์์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ Table 3์ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ์ ์ ํ๊ธฐ
์ํ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ โRโ์ ๊ฐ์ฐ, โIโ๋ ์ ์์ง ๋ด์์, โGโ๋ ์๋ฌธ์ ๊ฐํ์ฌ๋ถ, โSโ๋ ์ ์์ง ์ธ์์๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ฉฐ Table
1์์ ์ ์๋ ๊ฐ์ฐ์๋ฃ๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ ํ๋ จ(Training), ํ์ธ(Checking), ๊ฒ์ฆ(Testing)๋จ๊ณ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ์ฌ์ฉํ์๋ค.
Table 2. Physical Characteristics at Each Pump Station in Mapo (Seoul Metropolitan
City, 2009)
|
Table 3. Details of 10 Models
|
10๊ฐ์ ๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์ ๊ฐ๊ฐ Generalized Bell Membership Function (gbell, gbell2), Gaussian Membership
Function (gauss, gauss_constant), Sigmoid Membership Function (dsigmoid) ๋ฐ Subtractive
clustering (cluster)๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ฉํ์ฌ Table 4์ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ชจ์ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ณ์ฐ๋ ์ค์ฐจ๋ Table 5์์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ ์ ํ ๋ฉค๋ฒ์ฝํจ์๋ฅผ
์ ์ ํ๋ ๊ฒ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๊ท์น์๋ฅผ ์ฐพ๊ธฐ ์ํด์ ๊ท์น์๋ฅผ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ผ๋ก 3๊ฐ๋ก ํ๊ณ ๊ท์น์๊ฐ 2๊ฐ์ธ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋น๊ตํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ค์ํ ๊ท์น์์ ๋น๊ตํ๊ณ ์ ์๋์ ์ผ๋ก
๊ท์น์๋ฅผ ์ฐพ์์ฃผ๋ Subtractive clustering ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ฉํ์๋ค. ๋ํ 1์ฐจ Takagi-Sugeno (linear)์ 0์ฐจ Takagi-Sugeno
(constant)๋ฅผ ๋น๊ตํ๊ธฐ ์ํ์ฌ Gaussian Membership Function์ ์ฉ์ ๋ Takagi-Sugeno๋ฅผ ์ ์ฉํ์๋ค. ๋ชจํ์ ์ ํ์ฑ๊ณผ
ํจ์จ์ฑ์ ํ๋จํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ ๋ํ๊ท ์ค์ฐจ(MAE), ํ๊ท ์ ๊ณฑ๊ทผ์ค์ฐจ(RMSE), ๊ฒฐ์ ๊ณ์(DC), ์๋์ฒจ๋์ค์ฐจ(RPE)์ ๊ฐ์ ํ๋จ๊ธฐ์ค์ ์ ์ฉํ์๋ค.
Table 5์์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋ฏ์ด, model T10์ด ํ๊ท ์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ฅ ์์ ํ๊ท ์ค์ฐจ ๋ฐ ์ ๋์ ๊ณฑ๊ทผ์ค์ฐจ์ ์๋์ฒจ๋์ค์ฐจ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์์์ผ๋ฉฐ, ๋ํ ๊ฐ์ฅ ํฐ
๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ ์๋ค. ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ณ๋ก ์ดํด๋ณด๋ฉด ๊ฐ์ฐ์ ๊ฒฝ์ฐ model T1~modelT3์ค model T3์ด ๊ฐ์ฅ ํฐ ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ผ๋ ํฐ
์ฐจ์ด๊ฐ ์๊ณ ์ค์ฐจ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ์ฅ ์์ง๋ง ํ๋ จ๋จ๊ณ์์ ํ์ตํ์๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ณ ๋ชจ์์๊ฐ์ด ์ค๋ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ๋จ์ ์ด ์๋ค. model T4~model T6์์ ์ธ์์,
๋ฐฐ์๋ฌธ์ ๊ฐํ์ฌ๋ถ, ์ด์ํํ์๋ฅผ ๋น๊ตํด๋ณด๋ฉด ์ด์ํํ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ model T6์ด ์ค์ฐจ๊ฐ ์๊ณ ๋์ ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ ์์์ผ๋ฉฐ ๋ฌด์๋ณด๋ค ์๋์ฒจ๋์ค์ฐจ
๊ฐ์ด ๋ง์ด ์์๋ค. Fig. 4๋ model T6์ ๋ํ 2010๋
๊ฐ์ฐ์ฌ์์ ๋ํ ์์ธก๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ค์ธก๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ตํ ๊ฒ์ ๋ชจํ๋ณ๋ก ์ ์ํ๊ณ ์๋ค.
Table 5. Statistical Index of ANFIS using Temporal Parameters
|
Table 5. Statistical Index of ANFIS using Temporal Parameters
|
Fig. 4.
Results of Inner Stage Estimation in Model T6
3.3 Geo-ANFIS ๋ชจํ์ ์ ์ฉ๊ฒฐ๊ณผ
๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ์์นํ ๋น๋ฌผํํ์ฅ์ ํฉ์ (Hapjeong), ๋น์ธ(Dangin), ์์(Sangsu), ๋ด์(Bongwon), ๋งํฌ(Mapo), ์ฌ์(Simwon)์ผ๋ก
์ด 6๊ฐ์ด๋ฉฐ, ํฉ์ , ๋น์ธ, ์์, ๋ด์, ๋งํฌ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ณต๊ฐ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ฐ๋ฐ๋ Geo-ANFIS์ ํ๋น์ฑ์ ์
์ฆํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ฌ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์
ํ
์คํธํ์๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ๊ณต๊ฐ์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ ๊ด๊ฑฐ์ ํ๊ท ๊ฒฝ์ฌ, ์ ์ญ์ ๋ฉด์ , ์ํ๋ฉด์ , ๋ถํฌ์์จ์ ์๋ฏธํ๋ค.
Fig. 5.
Results of Inner Stage Estimation in Model G8-C5
Table 6. Details of 8 Models
|
Table 7. Statistical Index of Geo-ANFIS
|
Table 7. Statistical Index of Geo-ANFIS (Continue)
|
์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ง์ ์ ์ฉํ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ์ ์ฉํ Geo-ANFIS๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ฉค๋ฒ์ฝํจ์์ ๊ท์น์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํด์ผ ํ๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ฐ์ฅ ์์ ์ค์ฐจ์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ์ต์ข
์ ์ผ๋ก ์ ํํ๊ณ ์ ํ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ
์ํด Table 6๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ค์ํ ์
๋ ฅ์กฐ๊ฑด ์๋๋ฆฌ์ค๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ์๋ค. ๋ฉค๋ฒ์ฝ ํจ์๋ ์์ ์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ง์ ๊ณ ๋ คํ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ๊ณผ ๋์ผํ๊ฒ ์ ์ฉํ์๋ค.
๊ฐ ์๋๋ฆฌ์ค๋ณ ๋ชจ์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋งํฌ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ ํ๊ท ์ค์ฐจ๋ฅผ Table 7์ ์ ์ํ์๋ค. Fig. 5๋ 2010๋
๊ฐ์ฐ์ฌ์์ ๋ํด model G8-C5๋ฅผ ๊ฐ
๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ ์ฉํ์ฌ ์์ธก๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ค์ธก์น์ ๋น๊ตํ์ฌ ๋ณด์ฌ์ค๋ค.
์์ ์ธ๊ธํ์๋ฏ์ด ์ฌ์๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฐ๋ฐ๋ ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์ ๊ต์ฐจํ๋นํ๋ฅผ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํ ๋ฐ์ดํฐ์ด๋ค. ๊ต์ฐจํ๋นํ๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์
๋ํ ํ๋น์ฑ์ ๊ทธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฌ์ฉํ์ง ์์ ๋ค๋ฅธ ํ๋ณธ์ผ๋ก ํ๊ฐํด๋ณด๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋งํ๋ค. ์ฆ, ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์ค ๊ฐ์ฅ ์ต์ ์ ์๋ฃ์กฐํฉ์
๊ตฌ์ฑํ๋ G8-C5๋ชจํ์ ๋ค๋ฅธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ ์ฉ์ ์ค์ธก๊ฐ๊ณผ์ ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋น๊ตํ์ฌ ๋ชจํ์ ํ๋น์ฑ์ ์
์ฆํ๊ณ ์ ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. Fig. 6์ ์ฌ์๋ฐฐ์ํํ์ฅ์
๋ํ ๊ต์ฐจํ๋นํ๋ฅผ ์ค๋ช
ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ Fig. 7์ ๊ต์ฐจํ๋นํ์ ๋ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค. ์ฌ์๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ ๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๋ค๋ฅธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๋นํ์ฌ
์์์ ์๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ณํํญ์ด ์๊ณ ์์์ ์์น๊ณผ ํ๊ฐ์ ๋ฐ๋ณตํจํด์ด ์์๋ค. ๋ชจํ์ ์ ์ฉ๊ฒฐ๊ณผ ์์๊ฐ ๋์์๋ก ์์ธก์น๊ฐ ๊ด์ธก์น๋ณด๋ค ๋ ๋์ ์์๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ
์์์ผ๋ ์ ๋ํ๊ท ์ค์ฐจ์ ๊ฒฝ์ฐ 0.033์ผ๋ก ๋ค๋ฅธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ํ๊ท ์ธ 0.030884๊ณผ ๊ฑฐ์ ์ ์ฌํ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์์ผ๋ฉฐ ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ ์ฝ 0.73์ผ๋ก
๋ํ๋ฌ๋ค.
Fig. 6.
Meaning of Cross Validation
Fig. 7.
Estimated versus Observed Stage at Cross Validation Step for Simwon
3.4 ์ค์๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ด์ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ฉ๊ฒฐ๊ณผ
๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ์ ์ฉํ ๊ฒฐ๊ณผ ์์ธก๋๋ ์ ํ์๊ฐ 10๋ถ('t-10')์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์์์๋ฃ๋ ๋ฒ์น์ ํ์ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์
๋ ฅ ์๋ฃ๋ก ํ์ฉ๋์ด ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์
ํํ ์ด์์ ์๋์ ์ผ๋ก ์ง์ํ๋๋ก ํ๋ฉฐ, ํํ ์ด์๋ฃฐ์ ํตํ์ฌ ์๋ํ๋ ํํ์ ์๋ ๋ค์ ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๊ฐ ๋์ด ๋ค์ ์๊ฐ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์
์์๋ฅผ ์์ธกํ๋๋ก ํ๋ค.
์์ธก๋ ์์๋ก๋ถํฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์์์ ์ต์ ์ ์๋ ํํ์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ, ์ค์๊ฐ ์์์์ธก์ ์ํด ์ ์ฉํ์๋ ๋งํฌ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ฒ์น์ ํ์ ์ ์ ์
์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ฒ์ฆํ๊ณ ์ ํ๋ค. ๋ฒ์น์ ํ์ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ฉ์ ์ํด์๋ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ ๋ฐ์ฌํญ๊ณผ ๊ณผ๊ฑฐ ๊ฐ์ฐ์ฌ์(Table 1)๊ณผ
ํํ์ด์ ๊ธฐ๋ก์ด ํ์ํ๋ค. ํํ์ด์ ๊ธฐ๋ก์ ๊ฒฝ์ฐ ๋น๋ฌผํํ์ฅ ๋ด๋น ์๊ด์ธ ๋งํฌ๊ตฌ์ฒญ์ ํํ์ฅ ์ด์์คํ ์กฐ์ฌ์๋ฃ๋ฅผ ์ฐธ๊ณ ํ์๋ค. ๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ ๋ฐ์ฌํญ์
Table 8์ ์ ์ํ์๋ค. ๋ฒ์น์ ํ์ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ํตํ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ต์ ์ด์๋ชจ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ Fig. 8๊ณผ ๊ฐ๋ค.
๋ฐฐ์ํํ์ฅ ๋ด ์์๋ฅผ ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ์ค์ด๊ธฐ ์ํด์๋ ํํ ์ด์์๊ฐ๊ณผ ์์์จ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ด๋ฉฐ ์ต์ ์ ๋ฐฐ์ํํ ์ด์์ ์ํด์๋ ์ฒจ๋์ ์
๋์ด ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ ์
ํํ์ ์๋์ ์์ํด์ผ ํ๋ค.
๋งํฌ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ 20๋ถ ๋จผ์ 450hp ํํ๋ฅผ ์๋ํจ์ผ๋ก์จ ์ด ํ ์ฆ์ ์๋๊ณผ ์ค์ง์ ๋ฐ๋ณต์ ํผํ๋ฉด์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ต๊ณ ์์๋ฅผ 0.13m ๋ฎ์ถ
์ ์์๋ค. ํฉ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ๋ ์ค์ ์ด์์ ๋น๊ต์ ์ต์ ์ ์ํ์ ๊ฐ๊น๊ฒ ์ด์ํ๊ณ ์์์ผ๋ฉฐ ์ต๊ณ ์์์ ๋ณํ๋ ์์๋ค. ๋ค๋ง 1,050๋ถ์์ 100hp
ํํ๋ฅผ 10๋ถ๊ฐ ์๋ํ ๊ฒ์ 1,010๋ถ์์ ์ด์์ ํ๋ค๋ฉด ์ด์ ๋ถํฐ ๊ณ์ ์๋ ์ค์ด์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํํ์ ๊ฐ๋๊ณผ ์ ์ง์ํ์ ๋ฐ๋ณต์ ํผํ ์ ์๋ค.
ํฉ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ๋ฐฐ์ํํ ์ด์์ ๋ฐ๋ฅธ ์์์์ธก ๊ฒฐ๊ณผ์์ 1,050๋ถ์ ํํ๋ฅผ ๊ฐ๋ํ์ง ์์์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ์ค์ธก ์์์ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ ์ต๊ณ ์์์ธก๋ฉด์์
์ค์ ์ด์์ผ๋ก ์ธํ ์์๋ณด๋ค ์ฝ 0.11m ์์นํ๊ฒ ๋์ง๋ง ํฉ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ํ์ฉ ์ต๊ณ ์์์ธ EL. 8.3m์๋ ๋ชป๋ฏธ์น๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์์ ์ ์ธ ์ด์์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ๋ 100hp ํํ์ 200hpํํ๊ฐ ์ํธ๋ณด์์ ์ผ๋ก ์ด์์ ํ๋ฉด์ ๋ฐ๋ณต์ ์ธ ์๋๊ณผ ์ ์ง์ํ๋ฅผ ์ค์ด๋๋ก ์ด์ํ ๊ฒฐ๊ณผ ์ต๊ณ ์์๋
์ฝ 0.02m ์์นํ์์ผ๋ ์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ํ์ฉ ์ต๊ณ ์์ EL. 9m์๋ ์ฌ์ ๊ณ ๊ฐ ์ถฉ๋ถํ๋ค. ๋ด์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ๊ณผ ๋น์ธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ํ ์ถ๋์ด ํฐ 750hp
ํํ๋ง์ ์ฌ์ฉํ๊ณ ์์ด ํํ ํ ๋์ ์๋๊ณผ ์ ์ง๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ๋ด ์์์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๊ณ ์์์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ค์ ์ด์์
์ต๊ณ ์์๋ฅผ ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๊ด๋ฆฌํ๊ณ ์์์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํํ์ ๋ฐ๋ณต์ด์์ ํผํ์ฌ ์ด์๋น ์ธก๋ฉด์์ ํจ์จ์ฑ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํ์ฌ 1,250๋ถ์ 750hpํํ์
์ด์์ ์ค์งํ์ง ์๊ณ ๊ณ์ ์๋์์ผฐ๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ์์๊ฐ ๋ ๋ฎ์์ก์ผ๋ฉฐ ์ต์ ์์์ ๋๋ฌํ์ง๋ ์์๋ค. ๋น์ธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์ค์ ๋ฐ์ํ ์ต๊ณ ์์๊ฐ
๋น์ธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ํ์ฉ ์ต๊ณ ์์์ธ EL. 6.0m์ ์ฌ์ ๊ณ ๊ฐ 0.34m๋ฐ์ ๋์ง ์์์ ์ค์ ํํ ์ด์์์์๊ฐ๋ณด๋ค 10๋ถ ์์ ์ด์์ ์์ํ์์ผ๋ฉฐ,
๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ์ต๊ณ ์์๊ฐ EL. 5.66m์์ EL. 5.43m๋ก 0.23m ๋ฎ์์ก๋ค. ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ค์ ํํ ์ด์์์ ์๊ฐ์ ํฉ์ , ์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์
๊ฒฝ์ฐ 2009๋
9์21์ผ 13:15:00์ด๋ค. ์ด๋ ๋ฒ์น์ ํ์ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ฉํ ์ต์ ์ด์ ๋ชจ์ ๊ธฐ๋ฒ์์๋ 10๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ๋ชจ์๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ธฐ
๋๋ฌธ์ ์ค์ ํฉ์ , ์์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ 5๋ถ ์์ ํํ์ด์์ด ์์๋๊ณ ์์ด ๊ด์ธก๋๋ ์ต๊ณ ์์๋ ๋ ๋ฎ์์ง ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Table 8. Physical Characteristics of Each Pump Station (Seoul Metropolitan City, 2009)
|
3.5 ๋น๊ต ๋ฐ ๋ถ์
๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์ ์ ์ฉ์ฑ์ ๊ฒํ ํ๊ธฐ ์ํด์๋ ํ๋ จ, ํ์ธ, ๊ฒ์ฆ์ ๋จ๊ณ๋ฅผ ๊ฑฐ์น๊ฒ ๋๋๋ฐ, ์ด ์ค ํ๋ จ ๊ณผ ํ์ธ ๋จ๊ณ๋ฅผ ํตํด ์์ ํจ์์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ฅผ
๊ฒฐ์ ํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด ๋ ํ๋ จ๊ณผ ํ์ธ ๋จ๊ณ์ ์ฌ์ฉํ๋ ํธ์ฐ์ฌ์ ๋ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๋ด์์ ๋ฑ์ ํฌํจํ ์
๋ ฅ๋ณ์์ ๋ฐ๋ผ ์์ ํจ์์ ๋งค๊ฐ๋ณ์ ๊ฐ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋ฉฐ
๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ํ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋๊ฒ ๋๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์์ ์ ์ ๋ 4๊ฐ์ ๋จ์ผ ํธ์ฐ์ฌ์(Table 1)์ ์ด์ฉํด ํ๋ จ๊ณผ ํ์ธ ๋จ๊ณ๋ฅผ ์ํ ํธ์ฐ์กฐํฉ์ ๊ตฌ์ฑ(Table 9)ํ๊ณ ๊ฐ ์กฐํฉ์
๋ฐ๋ฅธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฒ์ฆ๋จ๊ณ์์ ์ ๋์ ์ผ๋ก ๋ถ์ํ์๋ค. ์ ๋์ ๋ถ์์ ์ํ์ฌ ์ ๋ํ๊ท ์ค์ฐจ, ํ๊ท ์ ๊ณฑ๊ทผ์ค์ฐจ, ๊ฒฐ์ ๊ณ์, ์๋์ฒจ๋์ค์ฐจ๋ฅผ ์ฐ์ ํ๊ณ ๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์
๋ํ์ฌ ํ๊ท ๊ฐ์ Table 10์ ์ ์ํ์๋ค.
Fig. 8.
Results of Optimization Simulation
Table 9. Details of 12 Test Case
|
Table 10. Statistical Index of Test
|
์ ๋ํ๊ท ์ค์ฐจ๋ 0.031m~0.064m, ํ๊ท ์ ๊ณฑ๊ทผ์ค์ฐจ๋ 0.046m~ 0.120m, ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ 0.851~0.987, ์๋์ฒจ๋์ค์ฐจ๋ 0.468m~
1.005m ๋ฒ์๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ ์์ด ์ด๋ค ํธ์ฐ์ฌ์์ ํ๋ จ ๋จ๊ณ์ ํ์ธ ๋จ๊ณ์ ์ ์ฉํ๋๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ํต๊ณ์ ์งํ๊ฐ์ด ๋ฌ๋ผ์ง์ ์ ์ ์์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํฅํ ๋
๋ง์ ๊ฐ์ฐ ์ฌ์์ ๋ํ ๊ฒ์ฆ์ ํตํ์ฌ ๋ํ์ฑ์ ํ๋ณดํด์ผ ํ๋ค.
4. ๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋์์ง์ญ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๊ธฐ์กด ์ด์์์ ๋ฌธ์ ์ ์ ํด๊ฒฐํ๊ธฐ ์ํด ๋ด๋ก-ํผ์ง๋ชจํ์ ๊ตฌ์ถํ์ฌ ์์๋ฅผ ์์ธกํ๊ณ ์์ธก๋ ์์๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ํํ ์ด์๊ธฐ๊ฐ
์ค ์ต๊ณ ์์๋ฅผ ๋ฎ์ถ๋ฉด์ ํํ์ ๋ฐ๋ณต์กฐ์์ ํผํ ์ ์๋ ์ต์ ์ด์๋ฐฉ๋ฒ์ ์ฐพ๊ธฐ ์ํด ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์ ์ฉํ์๋ค. ๊ฐ๋ฐ๋ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๋งํฌ ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ
๋ด ๋งํฌ, ํฉ์ , ์์, ๋ด์, ๋น์ธ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ ์ฉํ์๊ณ , ํ์ฅ์ฑ ๊ณ ๋ ค๋ฅผ ์ํด ์ฌ์ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ๋ํด ๊ฒ์ฆํ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฃผ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ค์๊ณผ
๊ฐ์ด ์์ฝํ ์ ์๋ค.
(1)์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์์ ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ํจ๊ป ๊ณ ๋ คํ ์ค์๊ฐ ์์์์ธก ๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ํํ์ ํจ์จ์ ์ธ ์ด์์ ์ํ์ฌ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์์ ํ์ฌ
์ ์ฝ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ์ฌ ์ค์๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ด์๋ชจํ์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.
(2)๋ฐฐ์ํํ์ฅ์ ์ฒจ๋์ ๋ ๋ฐ์์์ ์์๋ ์ด๋ ํ ์ด์๊ธฐ๋ฒ์์๋ ๋ชจ๋ ํํ๋ฅผ ๊ฐ๋ํ๋ฏ๋ก ํํ์ฅ์ ํจ๊ณผ์ ์ธ ์ด์์ ์ํด์๋ ์ฒจ๋์ ๋ ๋ฐ์์ด์ ์ ํํ ๊ฐ๋์์ ๊ณผ
์๊ฐ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์์์จ์ ๋ณํ๋ฅผ ์ ์ ํ๊ฒ ์กฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ด ์ค์ํ๋ค. ์ด๋ฌํ ํํ์ฅ์ ์ด์์ ์์๋ฅผ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์์ด ์ ํํ ์์์์ธก์ด ์ค์ํ๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ํํ์ฅ์ ๋ด์์์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ ๊ฐ์ฐ์ ์์์ ๋ํ ๊ต์ฐจ์๊ด๋ถ์๊ณผ ์๊ธฐ์๊ด๋ถ์์ ์ค์ํ์๋ค.
(3)๋ด๋ก-ํผ์ง ๋ชจํ์ ์ด์ฉํ ์ ํ์๊ฐ 10๋ถ์ ์ค์๊ฐ ์์์์ธก์ ์ํ ์ต์ ์
๋ ฅ์๋ฃ ์กฐํฉ์ ์ ์ ์ ์ํด ๋งํฌ๋ฐฐ์๊ตฌ์ญ์ ๋ํด ๋ค์ํ ๊ฐ์ฐ, ์๋ ํํ์
์, ๋ด์์, ์ธ์์, ์๋ฌธ์ ๊ฐํ์ฌ๋ถ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ์ฌ ๋ถ์ํ์๊ณ ๋ฉด์ , ํ๊ท ๊ฒฝ์ฌ, ๋ถํฌ์์จ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์๋ฅผ ์ถ๊ฐ๋ก ๊ตฌ์ฑํ์ฌ ๋ถ์ํ์๋ค.๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ,
์๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์์ ๊ฒฝ์ฐ T6, ๊ณต๊ฐ์ ์
๋ ฅ๋ณ์์ ๊ฒฝ์ฐ G8์ด ์ต์ ์
๋ ฅ์๋ฃ์ ์กฐํฉ์์ ๋ณด์ฌ์ฃผ์๋ค. ์ฆ, ํ์ฌ์๊ฐ์ t์๊ฐ์ด๋ผ ํ์ ๋, t์๊ฐ์ ๊ฐ์ฐ,
t-10์๊ฐ์ ๊ฐ์ฐ, t์๊ฐ์ ๋ด์์, t์๊ฐ์ ์๋ ํํ์(ํ ์ถ๋), ๋ฉด์ , ํ๊ท ๊ฒฝ์ฌ, ๋ถํฌ์์จ์ ์
๋ ฅ์๋ฃ๋ก ์ ์ ํ์๋ค.
(4)๋ฒ์น์ ํ์ ์ ์ ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ฉํ ํํ์ ์ด์๋ฃฐ์ ํํ ์ด์๊ธฐ๊ฐ ๋์์ ์ต๊ณ ์์๋ฅผ ๋ฎ์ถ๊ฑฐ๋ ์ฌ์ ๊ณ ๊ฐ ์ถฉ๋ถํ ํ๋ณด๋ ์ํ์์๋ ํํ์ ๋ฐ๋ณต์ ์ธ
์ด์ ์ ํผํจ์ผ๋ก์ ๊ด๋ฆฌ๋น๋ฅผ ํฌํจํ ๋น์ฉ์ ๊ฐ์ ๊ธฐ์ฌํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋๋๋ค.
(5)๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋ฐํ ์ค์๊ฐ ๋ฐฐ์ํํ์ฅ ์ด์๋ฃฐ์ 2์ฐจ์ ๋ด์์นจ์ํด์๊ณผ ์ฐ๊ณํ์ฌ ๋ชจ๋ํฐ๋ง์ ์ค์ํ๋ค๋ฉด ์ค์ ์นจ์ํผํด๋ฉด์ ์ ๊ฐํจ๊ณผ๋ฅผ ํ์
ํ ์ ์์
๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ฉฐ ๋ ๋์๊ฐ ์ฌํด์ ๋ณด ์ง๋ ๊ตฌ์ถ์ ๊ธฐ์ด์๋ฃ๋ก ์ ๊ณตํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.