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전기식 RTO 에너지 소모 최소화를 위한 PFD 시뮬레이터 기반 심층 강화학습

모지식, 김명호

http://doi.org/10.5626/JOK.2025.52.6.490

본 논문에서 제안한 방법은 데이터를 수집하기 어려운 환경에서 시뮬레이터를 활용하여 데이터를 생성하고, 생성한 데이터를 바탕으로 심층 강화학습 에이전트를 훈련시켜, 전기식 축열식 소각설비(Regenerative Thermal Oxidizer, RTO)를 안정적으로 유지하고 에너지 소모를 최소화하는 학습을 하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 실제 장비의 공정흐롬도(Process Flow Diagram, PFD) 및 현장의 운용 방법을 바탕으로 만들어진 시뮬레이터 기반으로 데이터를 생성하여, 상태, 행동, 보상이 적용된 환경을 구축하여 심층 강화학습 에이전트를 훈련한다. 성능 평가 결과는 이 방식으로 학습된 심층 강화학습 에이전트를 통한 제어가, 기존의 운영 방식을 적용했을 때보다 전기식 RTO를 안정적으로 운용하면서 동시에 전력 소모를 최대 약 9% 절감할 수 있음을 보인다.

다변량 시계열 이상 탐지에서의 센서 간 관계 유형을 반영하는 그래프 구조 학습

박민재, 김명호

http://doi.org/10.5626/JOK.2024.51.3.236

수처리 시스템이나 스마트 팩토리 등 다양한 분야에서 시스템을 모니터링하기 위해 센서를 사용하여 데이터를 수집하고 있으며, 센서의 측정 데이터로 구성된 다변량 시계열을 분석하여 시스템의 이상 상황을 탐지할 수 있다. 이상 상황을 효율적으로 탐지하기 위해서는 센서 간 형성되는 관계에 대한 정보가 필요하지만, 일반적으로 이러한 정보를 알기 어렵다는 문제가 있다. 선행 연구에서는 이를 해결하기 위해 센서 데이터 간 관계로부터 센서 간 관계 구조를 학습하고 그래프 구조로 나타낸다. 그러나 이 과정에서 그래프 구조에 센서 간 관계 유무만을 반영하며 센서 간 관계의 유형까지는 고려하지 않는다. 본 논문에서는 센서 간의 관계 유형을 반영하여 그래프 구조를 학습하고, 이를 기반으로 다변량 시계열을 분석해 시스템의 이상 상황을 탐지한다. 또한 실험을 통해 다변량 시계열 이상 탐지의 그래프 구조 학습에 있어 센서간 관계 유형을 고려하는 것이 이상 탐지 성능을 향상함을 보인다.

노드와 링크간의 상호작용을 동시에 반영한 그래프 어텐션 네트워크 기반 지식 그래프 임베딩

김준선, 김명호

http://doi.org/10.5626/JOK.2022.49.7.555

지식 그래프는 실제 세계의 다양한 지식들을 노드와 링크 기반의 트리플 형태로 표현하는 지식구조로서 검색, 질의 응답 등의 여러 분야에서 유용하게 활용된다. 이런 지식 그래프는 불완전하며, 누락된 다른 관계들을 찾기 위해 노드와 링크를 저차원 벡터공간에 효과적으로 표현하는 임베딩 기법들이 많이 연구되었다. 최근 뉴럴 네트워크 기반의 지식 그래프 링크 예측 방법이 많이 연구되었지만, 기존 모델들은 노드에 대한 트리플의 중요도를 구할 때 노드와 링크를 독립적으로 고려하므로 트리플 내의 노드와 링크의 상호작용이 잘 반영하기 어렵다. 본 논문에서는 합성연산자를 이용하여 노드와 링크를 동시에 고려하여 트리플 단위의 중요도를 구하는 임베딩 방법을 제안하며 해당 모델이 지식 그래프 링크 예측에 우수한 성능을 보임을 증명한다.

하이퍼그래프 데이터베이스에서 구조 인덱스를 활용한 효율적인 동형 서브그래프 검색

하대근, 하태욱, 서정혁, 김명호

http://doi.org/10.5626/JOK.2019.46.7.697

그래프는 실세계의 객체 간 관계를 모델링 할 수 있으며, 관계들을 분석하는 데 사용된다. 하이퍼그래프는 그래프의 일반화된 모델로서 하나의 하이퍼에지가 2개 이상의 객체가 참여하는 관계를 나타낼 수 있다. 본 논문에서는 데이터 하이퍼그래프에서 질의 그래프와 동형인 서브그래프를 검색하는 효율적인 방법을 제안한다. 동형 서브그래프 검색의 높은 계산 비용을 줄이기 위해 기존 연구들에서는 각 질의 노드 에 대해 정답이 될 수 있는 후보군을 선택하고, 후보들의 조합으로 이루어진 서브그래프와 질의 그래프의 동형성을 검증하여 정답을 반환한다. 본 연구에서는 검색 성능을 높이기 위해, 질의 그래프를 여러 개의 서브그래프로 분해하여 제안하는 구조 인덱스로 각 서브그래프의 후보를 찾고, 제안하는 검색 알고리즘으로 서브그래프 동형성을 검증한다. 실제 데이터셋을 이용한 실험에서 제안 연구는 기존 연구 대비 검색 응답 속도 측면에서 최소 10배의 성능 향상을 얻었다.


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