독립성분분석을 이용한 다변량 공정에서의 고장탐지 방법

정승환,김민석,이한수,김종근,김성신,Jung, Seunghwan,Kim, Minseok,Lee, Hansoo,Kim, Jonggeun,Kim, Sungshin 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.2

대규모 발전소나 화학공정과 같은 다변량 공정은 매우 위험한 환경에서 운전되기 때문에 고장이 발생하면 심각한 인적·물적 손실이 발생할 수 있다. 따라서 시스템의 고장을 사전에 탐지할 수 있는 온라인 모니터링 기술이 필수적이다. 본 논문에서는 세 가지의 다른 다변량 공정 데이터에 ICA를 적용하여 고장탐지를 수행하였고, PCA와 성능을 비교하였다. ICA 기반의 고장탐지 절차는 크게 오프라인 과정과 온라인 과정으로 나뉜다. 오프라인 과정에서는 시스템이 정상일 때 계측된 데이터를 이용하여 고장판별을 위한 문턱 값을 설정한다. 그리고 온라인 과정에서는 실시간으로 계측되는 질의벡터에 대한 통계량을 계산한 후, 계산된 통계량과 사전에 정의된 문턱 값과 비교하여 고장을 판별한다. 본 논문에서 이용한 세 가지의 다변량 공정 데이터에 실험한 결과, ICA 기반 고장탐지 방법이 시스템의 고장을 사전에 탐지하였고, PCA 보다 우수한 고장탐지 성능을 보여주었다. Multivariate processes, such as large scale power plants or chemical processes are operated in very hazardous environment, which can lead to significant human and material losses if a fault occurs. On-line monitoring technology, therefore, is essential to detect system faults. In this paper, the ICA-based fault detection method is conducted using three different multivariate process data. Fault detection procedure based on ICA is divided into off-line and on-line processes. The off-line process determines a threshold for fault detection by using the obtained dataset when the system is normal. And the on-line process computes statistics of query vectors measured in real-time. The fault is detected by comparing computed statistics and previously defined threshold. For comparison, the PCA-based fault detection method is also implemented in this paper. Experimental results show that the ICA-based fault detection method detects the system faults earlier and better than the PCA-based method.

4년제 사립대학의 교육지원 조직 유형과 편제

정승환 ( Seunghwan Jung ),오수현 ( Suhyun Oh ),김지하 ( Jiha Kim ) 사단법인 아시아문화학술원 2020 인문사회 21 Vol.11 No.6

본 연구의 목적은 우리나라 4년제 사립대학의 교육지원 조직을 탐색하는 것이며, 이를 위해 79개 대학의 공식적인 직제규정과 사무분장규정을 비교하여 분석하였다. 첫째, 교육지원을 위한 직제유형은 12가지로 구분할 수 있었으며, 가장 많은 유형은 ‘대학본부 내 처(處)수준으로 총괄조직이 존재’하는 형태였다. 둘째, 총괄조직 중 가장 많은 형태는 ‘~원’이었으며, 총괄조직의 명칭 중 가장 많은 명칭은 ‘교육혁신’이었다. 셋째, 교수학습지원 조직, IR조직, 비교과지원 조직은 각각 79개, 62개, 28개 대학에 편제되어 있었으며, 가장 많이 사용하는 명칭은 각각 ‘교수학습개발’, ‘교육성과관리’, ‘비교과통합관리’였다. 대학들은 이와 같은 조직을 통해 대학교육의 질을 향상시키기 위해 노력하고 있다고 판단할 수 있다. 이를 위해 보다 독립적인 역할 정립, 전문인력의 배치, 예산과 인프라의 투자, 네트워킹과 정보교류가 요구된다. The purpose of this research is to explore departments for educational support of the 4-years private universities in Korea, and we analyzed 79 universities’ official regulations. First, there were 12 types of organizational structures and the most common type was the superior department exists at the level of ‘Office.’ Second, the most form of the superior department was ‘~institute’, and the most common name was ‘educational innovation.’ Third, ‘teaching- learning support’, ‘institutional research’ and ‘extracurricular support’ department was organized in 79, 62 and 28 universities. And the most common name was ‘teaching-learning development’, ‘educational performance management’ and ‘extra-curricular integrated management.’ In conclusion universities are improving the quality of education through such organizations. And establishing more independent roles, deploying professionals, investing in budgets and infrastructure and information exchange are required.

마할라노비스 거리와 독립성분분석을 이용한 다변량 공정 고장탐지 방법에 관한 연구

정승환(Seunghwan Jung),김성신(Sungshin Kim) 한국정보전자통신기술학회 2021 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.14 No.1

화학공정, 기계공정, 발전소와 같은 다변량 공정은 여러 설비들이 복잡하게 연결되어 운영되기 때문에 특정 시스템에 고장이 발생하면 전체 공정에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 공정 데이터는 불안정한 환경에서 계측되므로, 데이터에 이상치가 포함될 가능성이 크다. 따라서 계측된 데이터의 이상치를 제거하고 시스템의 고장을 사전에 탐지할 수 있는 모니터링 기술이 필수적이다. 본 논문에서는 여러 종류의 공정에서 고장탐지를 수행하기 위해 다이나믹 공정과 다변량 공정 모델에서 생성된 데이터를 이용하였다. 다이나믹 공정은 자기회귀 특성을 가지는 공정을 모델링한 것이고 다변량 공정은 특정 센서의 고장이 발생했을 때 상황을 묘사한 공정이다. 본 논문에서는 두 공정에서 생성된 데이터에 마할라노비스 거리를 이용하여 데이터에 포함된 이상치를 제거한 후, 독립성분분석을 적용하여 고장탐지를 수행하였다. 제안된 방법의 성능 비교를 위해 기존의 단일모델 ICA와 성능을 비교하였다. 실험결과, 제안된 방법이 기존의 ICA 보다 다이나믹 공정의 바이어스 데이터의 경우에 0.84%p, 드리프트 데이터의 경우 6.82%p 성능이 개선되었다. 다변량 공정의 경우 3.78%p 성능이 개선되었으므로, 제안된 방법이 우수한 고장탐지 성능을 보였다. Multivariate processes, such as chemical and mechanical process, power plants are operated in a state where several facilities are complexly connected, the fault of a particular system can also have fatal consequences for the entire process. In addition, since process data is measured in an unstable environment, outlier is likely to be include in the data. Therefore, monitoring technology is essential, which can remove outlier from measured data and detect failures in advance. In this paper, data obtained from dynamic and multivariate process models was used to detect fault in various type of processes. The dynamic process is a simulation of a process with autoregressive property, and the multivariate process is a model that describes a situation when a specific sensor fault. Mahalanobis distance was used to remove outlier contained in the data generated by dynamic process model and multivariate process model, and fault detection was performed using ICA. For comparison, we compared performance with and a conventional single ICA method. The proposed fault detection method improves performance by 0.84%p for bias data and 6.82%p for drift data in the dynamic process. In the case of the multivariate process, the performance was improves by 3.78%p, therefore, the proposed method showed better fault detection performance.

주성분분석을 이용한 고압급수가열기의 고장탐지 및 진단

정승환(Seunghwan Jung),김민석(Minseok Kim),장재열(Jaeyel Jang),유재영(Jaeyeong Yoo),김성신(Sunsghin Kim) 한국지능시스템학회 2018 한국지능시스템학회논문지 Vol.28 No.2

화력발전소와 같은 대규모 산업공정은 온라인 모니터링을 기반으로 고장탐지를 수행한다. 최근 급증하는 전력수요로 인해, 발전공정의 규모가 커지면서 신뢰성, 안전성, 유용성들을 만족할 수 있는 고장탐지 기술이 주목받고 있다. 본 논문에서는 화력발전소 고압급수가열기의 고장탐지를 위하여 데이터기반 방법인 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA)을 이용하였다. 오프라인 과정에서는 대상시스템의 정상범주에서 계측한 다변량데이터를 이용하여 공분산행렬과 이에 대한 고유치와 고유벡터를 계산하였고, 탐지지수의 문턱값을 설정하였다. 온라인 과정에서는 검증데이터에 대한 탐지지수를 계산한 후, 미리 설정된 탐지지수의 문턱값을 이용하여 고장탐지를 수행하였다. 그리고 기여도분석을 수행하여 대상시스템의 고장유형을 진단하였다. 실제 화력발전소 고압급수가열기의 튜브누설이 발생했던 데이터를 이용하여 실험을 수행한 결과, PCA 기반의 고장탐지 기법이 대상시스템의 고장을 사전에 성공적으로 탐지할 수 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 기여도분석을 통하여 고장에 기여한 변수를 식별하고, 식별된 변수를 이용하여 대상시스템의 고장유형을 진단할 수 있음을 보여주었다. Large-scale industrial processes such as thermal power plants fulfill fault detection based on the online monitoring. Recently, because of a rapidly increasing power demand, fault detection technique has been attracting attention as increased a scale of a development process. In this paper, we present PCA (Principal Components Analysis) based fault detection as a datadriven method for high-pressure feedwater in the thermal power plant. In an offline process, we calculate the covariance matrix and its eigenvalue, eigenvector by using multivariate data measured when the target system is normal, and thresholds of detection indices are decided. In an online process, after calculating the detection indices for test data, predefined threshold is used for fault detection. We diagnosed fault types of the target system by performing contribution analysis. In this paper, we experimented utilizing a failure case dataset due to high-pressure feedwater heater tube leakage in the thermal power plant. Also, we distinguished the fault variables by using contribution analysis. The experimental results show that not only the presented method can successfully detect the tube leakage of high-pressure feedwater in advance but can diagnose the fault type of the target system with obtanied variables.

청소차에서 쓰이는 IPMSM의 제어기 보드의 개발과 제어기법 연구

정승환(Seunghwan Jung),최익(Ick Choy),김권호(Kwonho Kim) 전력전자학회 2008 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-

본 논문은 청소차에 쓰이는 IPMSM을 위한 적절한 제어기법을 연구하고, 이를 위한 제어기 보드를 개발하였다. 청소차에 쓰이는 전동기는 주행용, 브러쉬용, 흡입용이 있으며, 용도에 따라 최대 토크 제어 기법과 최적 효율 제어기법을 적용함으로서 목적에 맞는 효과를 기대할 수 있다. 또한 이러한 제어 기법을 적용할 수 있는 제어기 보드를 제작하였다.

C/N 비가 낮은 하수를 처리하기 위한 SBR 공정 최적화 연구

정승환(SEUNGHWAN JUNG),박문식(Munsik Park),김남규(Namgyu Kim),연승재(Seungjae Yeon),박동희(Donghee Park) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.11

고효율 및 에너지 최적화를 위한 SBR 공정 개발 연구

정승환(Seunghwan Jung),김남규(Namgyu Kim),이민엽(Minyeup Lee),박동희(Donghee Park) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

배터리 차량에 사용되는 IPMSM의 최대 효율 제어기법

정승환(SeungHwan Jung),최익(Ick Choy),김권호(KwonHo Kim) 전력전자학회 2009 전력전자학술대회 논문집 Vol.2009 No.1

Currently, IPMSM is used to minicars having a special purpose and an electric automobile. These vehicles drive works generally to a battery. and control methods to raise efficiency of a IPMSM was studied very much. This paper proposes convenient maximum efficiency control algorithm applying various type of IPMSMs. and compares simulation results of existing efficiency control method.

ICT 기반 하수처리 지능화 시스템 개발을 위한 적용 가능성 연구

정승환(Seunghwan Jung),박동희(Donghee Park),김남규(Namgyu Kim) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.11

상태평준화 방법을 이용한 태양광발전시스템에서의 벅컨버터 해석

정승환(Seunghwan Jung),최익(Ick Choy),임지훈(Jihoon Im),송승호(Seungho Song),최주엽(Juyeop Choi),이동하(Dongha Lee),안진웅(Jinung An) 한국태양에너지학회 2010 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

현재, 개발되고 있는 신재생에너지분야 가운데 태양광발전시스템은 그 활용범위가 장난감에서부터 인공위성에 이르기까지 널리 쓰이고 있다. 하지만 기존의 제어기는 단순히 전력변환장치의 제어를 목적으로 설계되어, 태양광전지를 입력으로 받는 부분은 고려되어 있지 않다. 그 중에서도 벅 컨버터는 태양광 전지를 고려하여 모델링 하였을 때 비선형적인 특성이 나타나게 되고, 이를 선형제어기를 사용하여 제어하기는 쉽지 않다. 본 논문에서는 태양광발전시스템에서 사용되고 있는 벅 컨버터를 상태공간평준화 방법을 사용하여 모델링하고, 정상상태 해석을 통하여 벅 컨버터의 특성을 밝힌다.