This study investigates the seismic fragility of nuclear power plant (NPP) auxiliary structures by incorporating material aging deterioration into machine learning–based response prediction models. An artificial neural network (ANN) was developed using 17 seismic and material parameters, achieving high predictive accuracy (R2 = 0.96) while significantly reducing computational demands compared with conventional finite element analyses. By combining the ANN with Monte Carlo simulations, fragility curves for Motor Control Center (MCC) cabinet anchors were derived at resonance frequencies of 10 Hz and 15 Hz. Results indicate that equipment with higher resonance frequency (15 Hz) exhibits lower seismic vulnerability due to reduced sensitivity to dominant low-frequency seismic components. When material deterioration was introduced, fragility curves shifted toward lower ground motion intensities, reflecting increased failure probabilities and approximately 20% reduction in median seismic capacity. These findings highlight the necessity of considering aging effects in probabilistic seismic risk assessments and demonstrate the efficiency of ML-based surrogate models for quantifying long-term safety margins of NPP structures.

국제해운의 탈탄소 전환과 IMO GHG 전략에 따른 규제 강화로 선박별 정밀 배출 산정이 요구되고 있다. 그러나 실제 운항 선 박의 주기관 출력 정보는 외부 데이터베이스에 의존하는 경우가 많아 데이터 수집 단계에서 상당한 경제적 비용과 시간 지연이 발생한 다. 이러한 제약을 완화하기 위해, 본 연구는 AIS 정적 정보 중 선체길이를 단일 입력변수로 활용하여 선종별 주기관 출력을 기계학습으 로 추정하는 방법을 제안한다. 본 연구에서는 선형회귀, K-최근접이웃, 랜덤포레스트, 그래디언트부스팅, AdaBoost, XGBoost, LightGBM, CatBoost 등 8종의 기계학습 모델을 적용하였다. 수집한 데이터는 선종별로 분리한 뒤 무작위 분할하였고, 90% 학습셋에서 10-fold 교차검 증을 수행한 후 10% 홀드아웃 테스트로 최종 성능을 평가하였다. 테스트셋 기준 화물선은 CatBoost가 R²=0.96, 탱커선은 Gradient Boosting이 R²=0.96으로 가장 우수하였다. 여객선은 XGBoost가 R²=0.89, 예인선은 CatBoost가 R²=0.76을 보였다. 본 연구를 통해 AIS 데이터를 이용하여 주기관 출력을 추정할 수 있음을 확인하였다.

전기추진 선박의 추진축계 이상상태는 심각한 선박 운항 장애를 초래할 수 있으므로, 추진 시스템의 상태를 정확히 진단하고 사전에 예방 유지보수를 수행하는 Prognostics and Health Management(PHM) 기술의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 전기추진 선박 의 추진축 이상상태를 조기에 감지하고 진단하기 위하여 진동 데이터를 기반으로 한 머신러닝 기반 PHM 시스템의 개발과 성능 평가를 수행하였다. Land-Based Testing System(LBTS) 시스템에서 수집된 정상 상태와 축 정렬 이상 상태(0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm)의 진동 데이터를 활용하여 데이터 전처리 및 특성 추출을 수행하였다. 연구에서는 Fully Connected Neural Network(FCNN) 및 Convolutional Neural Network(CNN)을 적용하여 이상 상태를 진단하는 모델을 개발하고 비교 분석하였다. FCNN 기반 모델은 단순한 구조로 빠른 학습이 가능 하여 실시간 모니터링에 적합한 반면, CNN 모델은 미세한 상태 변화를 효과적으로 탐지하는 데 탁월한 성능을 보였다. 성능 평가 결과 FCNN 모델은 평균 95% 이상의 정확도를 나타냈으며, CNN 모델은 이보다 더욱 향상된 성능을 제공하였다. 본 연구를 통해 개발된 진동 기반 PHM 시스템은 전기추진 선박 추진축 이상상태를 효과적으로 조기에 진단할 수 있는 능력을 입증하였다. 이러한 연구 성과는 전기 추진 선박의 안전하고 효율적인 운항을 위한 신뢰성 높은 유지보수 전략 수립에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 향후 연구로는 데이 터 품질 개선 및 추가적인 딥러닝 모델 적용을 통한 성능 향상을 목표로 한다.

과도한 조류 발생은 수생태계 교란과 수질 악화를 초래하는 대표적인 환경 문제로, 효과적인 관리와 대응을 위해 정확한 예측이 필요하다. 우리나라는 사계절의 기후 특성이 뚜렷하며, 수온이 상승하는 하절기에 조류 발생이 집중되는 경향을 보인다. 이에 따라 실시간 모니터링 자료는 대부분 저농도 상태가 유지되어 데이터 불균형 문제가 발생한다. 본 연구에서는 chlorophyll-a 농도를 기준으로 하천 현장의 조류 발생 수준을 Class 1 (Chl-a ≤ 10 ㎍/L), Class 2 (10 < Chl-a ≤ 50 ㎍/L), Class 3 (Chl-a > 50 ㎍/L)와 같이 3개의 class로 구분하고, 대표적인 앙상블 머신러닝 모형인 extreme gradient boosting (XGB) 알고리즘을 이용하여 조류 발생 수준을 예측하는 분류 모형을 구축하였다. 데이터 불균형 해소를 위해 생성형 인공지능 기반 알고리즘인 conditional generative adversarial network (CGAN)과 전통적인 데이터 보강 알고리즘인 synthetic minority over-sampling technique (SMOTE), 그리고 딥러닝 기반 기법인 autoencoder (AE)를 활용한 3가지 데이터 보강 알고리즘을 활용하여 데이터의 불균형을 개선한 자료를 생성하고 이를 XGB 모형에 적용하여 성능 변화를 비교하였다. 분석 결과 macro average 기준으로 원본 데이터를 사용한 모형의 recall은 0.606이었으나 SMOTE, AE 및 CGAN의 recall은 각각 0.666, 0.682, 0.720으로 크게 개선되었고, F1 score도 데이터 불균형 해소를 통해 약 7–13%의 성능이 향상되는 등 전체적으로 데이터 불균형 해소로 모형의 성능이 향상되었으며 CGAN이 가장 우수한 성능 개선 효과를 보이는 것으로 나타냈다. 본 연구의 결과를 통해 데이터 불균형 해소를 통한 머신러닝 모형 성능 개선 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 Romanoff(1957)의 실측 데이터를 사용하여 머신러닝 기반 상수도관의 부식 깊이를 예측하였다. 이를 실제 상수도관망에 적용하여 누적피해도를 분석하였다. 예측한 부식깊이를 사용하여 누적피해도를 분석하였으며 MCS(Monte Carlo Simulation)를 적용한 누적피해도와 비교 분석하였다. 부식깊이 예측모델에 따른 부식깊이를 분석한 결과 MLP-ReLU 모델이 가장 부식속도가 가장 빠르며 MLP-sigmoid가 가장 부식속도가 느렸다. 천안시 신방동과 성환읍 상수도관망에 MCS를 적용한 누적피해도 분석법과 머신러닝을 적용한 누적피해도를 비교 분석하였다. 신방동에서는 두 분석법 모두 2번 상수도관이 먼저 사용 한계에 도달하였으며 성환읍에서는 4번 상수도관이 가장 먼저 사용 한계에 도달하였다. 사용 한계에 가장 먼저 도달한 상수도관은 다른 상수도관보다 사용 년수가 오래되었거나 수압이 높은 것으로 확인되었다. MCS를 적용한 누적피해도 분석 결과 신방동의 경우 45년 만에 사용 한계를 초과한 반면 성환읍의 경우 47년 만에 사용 한계를 초과했다.

This study developed a QSAR regression model using the XGBoost machine learning algorithm to predict the acute aquatic toxicity of highly hazardous PCBs. EC50 values for Daphnia magna were obtained from QSAR Toolbox 4.7. Input features consisted of approximately 3,000 molecular descriptors and fingerprints generated from official structure data using RDKit and the Morgan algorithm, excluding mixtures. The dataset was split into training and test sets (7 : 3) based on 500,000 randomized seeds, and the most balanced combination was selected using Kolmogorov-Smirnov and Wilcoxon rank-sum tests. Z-score standardization was applied based on the training set, and the XGBoost model was trained using 5-fold cross-validation with grid search optimization. The final model showed excellent predictive performance (R2 =0.97, RMSE= 0.19). A simplified model using only the top 10 predictive molecular features retained approximately 95% of the original accuracy while improving interpretability and efficiency. The model was applied to 38 PCB compounds lacking EC50 values, and the predicted values showed a statistically similar distribution to the measured group, with only minor differences in a few structural fingerprints. These results demonstrate the applicability of XGBoost-based models for reliable toxicity prediction and offer a promising alternative approach for assessing the environmental risk of untested PCBs.

In this study, chemicals with acute toxicity experimental data were selected as research subjects, and compareed the model derived from statistical analysis and QSAR open-source programs. The physical and chemical properties, dynamic behaviors, and toxicological estimates of the chemicals were calculated using Mordred, a molecular descriptor calculation program based on RDKit. LD50 was set as the toxicity comparison target for each chemical, and independent variables or factors with similarity to independent variables were estimated from the molecular descriptors calculated through Mordred. Molecule descriptors composed of independent variables were compared to predictions from QSAR open-source models, A regression model was created with the selected molecule descriptors and compared with predictions from QSAR programs, confirming high accuracy for specific functional groups. The QSAR model created in this study considers the characteristics and experimental values of each chemical, and provides evidence for selecting variables when constructing toxicity data for machine learning applications.

This study was served as a foundational investigation about Cook-off phenomenon of a 7.62mm caliber machine gun. In this paper, the Cook-off phenomenon was described and the test precedure developed with reference to TOP 3-2-045 was introduced along with the test firearm. Through live-fire tests conducted according to the test procedure, changes in barrel temperature based on the number of rounds fired, as well as the peak temperature, were observed. The occurrence, time and temperature of cook-off were also identified. Lastly, an analysis of the derived test results was conducted, and the limitations of this study were discussed along with suggestions for future studies.

목적 : 본 연구는 지역사회 거주 장애 노인을 대상으로 개인-환경 간 상호작용을 반영한 거주 적합성(Livability) 평가에 기반하여 결정 트리 기반 머신러닝 알고리즘의 결과를 활용하여 가정환경 수정 중재를 제공하고 효과성을 검증하고자 하 였다. 연구방법 : 연구참여자는 지역사회 거주 장애 노인 9명이었으며, 중재는 총 4회기(주 1회, 40분)로 구성되었다. 거주 적합 성(Livability Scale), 작업수행능력(COPM), 목표성취(GAS), 삶의 질(WHOQOL-BREF)은 사전, 사후, 추적의 세 시점 에서 평가되었으며, 추적 평가는 중재 종료 3개월 후에 실시되었다. 중재는 Livability Scale을 활용하여 결정 트리 기반 머신러닝 알고리즘(Random Forest)을 활용한 변수 중요도(feature importance)로 거주 부적합 항목을 식별하여 중재의 우선순위로 활용하였다. 분석은 세 시점에서 반복측정된 자료를 SPSS 26.0을 사용하여 Friedman 검정 및 Bonferroni 사후 비교를 통해 분석하였다. 결과 : 분석 결과, 거주 적합성의 환경, 작업, 수행 영역과 작업수행능력, 목표성취도, 삶의 질의 하위 영역에서 통계적으 로 유의미한 향상이 나타났다. COPM 만족도는 모든 시점에서 유의하게 증가하여 중재 효과의 지속 가능성을 확인하였다. 결론 : 가정환경 수정에서 개인–환경 상호작용을 반영한 정량적 평가와 머신러닝 기반의 예측 모형을 활용하여 중재의 실 효성을 높일 수 있는 실증적 근거를 제공한다. 이를 통해 장애 노인을 포함한 다양한 취약계층을 위한 맞춤형 주거 중재 및 정책 개발에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

This study proposes a methodology for predicting the physical properties such as the density of polymer composites, including asphalt binders, and evaluates its feasibility by identifying the quantitative relationship between the structure and properties of individual polymers. To this end, features are constructed using molecular dynamics (MD) simulation results and descriptor calculation tools. This study investigates the changes in the calculated density depending on the characteristics of the training dataset and analyzes the feature characteristics across datasets to identify key features. In this study, 2,415 hydrocarbon and binder-derived polymer molecules were analyzed using MD simulations and 2,790 chemical descriptors generated using alvaDesc. The features were pre-processed using correlation filtering, PCA, and recursive feature elimination. The XGBoost models were trained using k-fold cross-validation and Optuna optimization. SHAP analysis was used to interpret feature contributions. The variables influencing the density prediction differed between the hydrocarbon and binder groups. However, the hydrogen atom count (H), van der Waals energy, and descriptors such as SpMAD_EA_LboR consistently had a strong impact. The trained models achieved high accuracy (R² > 0.99) across different datasets, and the SHAP results revealed that the edge adjacency, topological, and 3D geometrical descriptors were critical. In terms of predictive accuracy and interpretability, the integrated MDQSPR framework demonstrated high reliability for estimating the properties of individual binder polymers. This approach contributed to a molecular-level understanding and facilitated the development of ecofriendly and efficient modifiers for asphalt binders.