해양환경안전학회지 Vol.28 No.2 (p.193-200)

딥러닝 모형 기반 진해만 용존산소농도 재현을 위한 기초연구

Preliminary Study on the Reproduction of Dissolved Oxygen Concentration in Jinhae Bay Based on Deep Learning Model
키워드 :
Long short-term memory,기계학습,딥러닝,진해만,용존산소,재현 Long short-term memory,Machine learning,Deep learning,Jinhae Bay,Dissolved oxygen,Reproduction

목차

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 재료 및 방법
   2.1 Study area and data pre-processing
   2.2 LSTM structure
   2.3 Case study condition
3. 결과 및 고찰
   3.1 Model parameter case study
   3.2 Predictor case study
4. 결 론
사 사
Reference

초록

본 연구에서는 진해만의 DO 농도 재현을 목표로 LSTM 모형의 최적 매개변수 조건과 예측변수를 선별하기 위한 Case study를 진행하였다. 모형 매개변수 Case study 결과, 가장 적은 Hidden node와 Epoch인 Hidden node=10, Epoch=100에서 가장 낮은 정확도를 보였다. 이는 모형이 과소적합(Underfitting) 상태인 것으로 판단된다. Hidden node=80, Epoch=1200에서 R2 값은 0.99로 가장 높은 정확도를 보였다. 예 측변수 Case study 결과, 1개의 환경변수만을 예측변수로 사용한 Step 1에서 수온을 예측변수로 했을 때 저층 DO 농도 재현의 R2 값은 0.81 로 가장 높은 정확도를 보였다. 이후 2개의 환경변수를 사용한 Step 2에서는 수온과 SiO2를 예측변수로 했을 때 R2 값은 0.92로 수온만 사 용했을 때보다 정확도가 급격히 증가하였다. 이는 저층 DO 농도와 SiO2 농도간의 높은 상관성(=0.70)에 기인한 것으로 판단된다. 상기 결과로부터 진해만의 DO 농도 재현에 적합한 LSTM 모형의 매개변수와 예측변수를 찾을 수 있었다.
We conducted a case study to determine the optimal model parameters and predictors of Long Short-Term Memory (LSTM) for the reproduction of dissolved oxygen (DO) concentration in Jinhae Bay. The model parameter case study indicated the lowest accuracy when the Hidden node=10, Epoch=100. This was caused by underfitting of machine learning. The accuracy increased as the Hidden node and Epoch increased. The accuracy was the highest when the Hidden node=80 and Epoch=100 with R2=0.99. In the bottom DO reproduction of Step 1 of the predictors case study, accuracy was highest when the water temperature was used as a predictor with R2=0.81. In Step 2, The R2 value increased up to 0.92 when the water temperature and SiO2 were used as a predictor. This was caused by a high correlation between the bottom DO and SiO2 concentrations. Consequently, we determined the optimal model parameters and predictors of LSTM for the reproduction of DO concentration in Jinhae Bay.