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      인공지능 기반 질소산화물 배출량 예측을 위한 연구모형 개발 = Development of Prediction Model for Nitrogen Oxides Emission Using Artificial Intelligence

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      https://www.riss.kr/link?id=A107119873

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      국문 초록 (Abstract)

      지속적으로 강화되는 환경오염 물질 배출 규제로 인해, 질소 산화물(NO<sub>x</sub>)의 배출량 예측 및 관리는 산업 현장에서 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 인공지능 기반 질소...

      지속적으로 강화되는 환경오염 물질 배출 규제로 인해, 질소 산화물(NO<sub>x</sub>)의 배출량 예측 및 관리는 산업 현장에서 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 인공지능 기반 질소산화물 배출량 예측모델 개발을 위한 연구모형을 제안하였다. 제안된 연구모형은 데이터의 전처리 과정부터 인공지능 모델의 학습 및 평가까지 모두 포함하고 있으며, 시계열 특성을 가지는 NO<sub>x</sub> 배출량을 예측하기 위하여 순환 신경망 중 하나인 Long Short-Term Memory (LSTM) 모델을 활용하였다. 또한 의사결정나무 기법을 활용하여 LSTM의 time window를 모델 학습 이전에 선정하는 방법을 채택하였다. 본 연구에서 제안된 연구모형의 NO<sub>x</sub> 배출량 예측 모델은 가열로에서 확보한 조업 데이터로 학습되었으며, 최적 모델은 hyper-parameter를 조절하여 개발되었다. 개발된 LSTM 모델은 학습 데이터 및 평가 데이터에 대하여 모두 93% 이상의 NO<sub>x</sub> 배출량 예측 정확도를 나타내었다. 본 연구에 제안된 연구모형은 시계열 특성을 가지는 다양한 대기오염 물질의 배출량 예측모델 개발에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

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      다국어 초록 (Multilingual Abstract)

      Prediction and control of nitrogen oxides (NO<sub>x</sub>) emission is of great interest in industry due to stricter environmental regulations. Herein, we propose an artificial intelligence (AI)-based framework for prediction of NO<sub&...

      Prediction and control of nitrogen oxides (NO<sub>x</sub>) emission is of great interest in industry due to stricter environmental regulations. Herein, we propose an artificial intelligence (AI)-based framework for prediction of NO<sub>x</sub> emission. The framework includes pre-processing of data for training of neural networks and evaluation of the AI-based models. In this work, Long-Short-Term Memory (LSTM), one of the recurrent neural networks, was adopted to reflect the time series characteristics of NO<sub>x</sub> emissions. A decision tree was used to determine a time window of LSTM prior to training of the network. The neural network was trained with operational data from a heating furnace. The optimal model was obtained by optimizing hyper-parameters. The LSTM model provided a reliable prediction of NO<sub>x</sub> emission for both training and test data, showing an accuracy of 93% or more. The application of the proposed AI-based framework will provide new opportunities for predicting the emission of various air pollutants with time series characteristics.

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      참고문헌 (Reference)

      1 권순호, "인공신경망 및 다중회귀 모형을 이용한 대설피해 추정 함수 개발" 한국방재학회 17 (17): 315-325, 2017

      2 박철홍, "데이터 마이닝을 이용한 시멘트 소성공정 질소산화물(NOx)배출 관리 방법에 관한 연구" 한국품질경영학회 46 (46): 739-752, 2018

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      10 Dong, C., "Predicting the Heating Value of MSW with a Feed Forward Neural Network" 23 : 103-106, 2003

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      2 박철홍, "데이터 마이닝을 이용한 시멘트 소성공정 질소산화물(NOx)배출 관리 방법에 관한 연구" 한국품질경영학회 46 (46): 739-752, 2018

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      5 Song, X., "Time-series Well Performance Prediction Based on Long Short-Term Memory(LSTM)Neural Network Model" 186 : 106682-, 2020

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      17 Khashei, M., "Improvement of Auto-Regressive Integrated Moving Average models using Fuzzy logic and Artificial Neural Networks (ANNs)" 72 (72): 956-967, 2009

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      2020-01-01 평가 등재학술지 유지 (해외등재 학술지 평가) KCI등재
      2013-01-01 평가 등재 1차 FAIL (등재유지) KCI등재
      2010-12-02 학술지명변경 한글명 : 화학공학 -> Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) KCI등재
      2010-01-01 평가 등재학술지 유지 (등재유지) KCI등재
      2009-08-25 학술지명변경 외국어명 : Korean Chem. Eng. Res. -> Korean Chemical Engineering Research KCI등재
      2008-01-01 평가 등재학술지 유지 (등재유지) KCI등재
      2007-09-27 학회명변경 영문명 : The Korean Institute Of Chemical Engineers -> The Korean Institute of Chemical Engineers KCI등재
      2006-01-01 평가 등재학술지 유지 (등재유지) KCI등재
      2004-01-01 평가 등재학술지 유지 (등재유지) KCI등재
      2001-07-01 평가 등재학술지 선정 (등재후보2차) KCI등재
      1999-01-01 평가 등재후보학술지 선정 (신규평가) KCI등재후보
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      학술지 인용정보

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      기준연도 WOS-KCI 통합IF(2년) KCIF(2년) KCIF(3년)
      2016 0.43 0.43 0.4
      KCIF(4년) KCIF(5년) 중심성지수(3년) 즉시성지수
      0.37 0.35 0.496 0.11
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