• Research Paper

    Comparative Analysis of Prediction Performance of Mine Subsidence Using Machine Learning Techniques

    머신러닝 기법을 이용한 광산 지반침하 예측 성능의 비교분석

    Hosang Han, Kyoik Choi and Jangwon Suh

    한호상, 최교익, 서장원

    In this study, the prediction of mining-induced subsidence is analyzed and compared using various machine learning models. Factors affecting the occurrence of …

    본 연구에서는 폐광 지역의 지반침하 발생 예측에 활용되는 다양한 머신러닝 기법의 예측 성능을 비교·분석하였다. 광산 지반침하 발생 여부에 영향을 미치는 인자는 총 …

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    In this study, the prediction of mining-induced subsidence is analyzed and compared using various machine learning models. Factors affecting the occurrence of subsidence are identified from eight and 1,730 sets of subsidence data. Five machine learning models are selected, i.e., Adaboost, artificial neural networks, the k-nearest neighbor, random forest, and the support vector machine, which are frequently used in studies related to geohazard prediction. In addition, the stacking technique is applied to five algorithms based on 10 combinations, and the predictive performance of each ensemble method is evaluated and compared. To evaluate the classification performance of the machine learning technique applied in this study, recall is used as an evaluation index, which describes the ratio of the predicted ground subsidence instead of the area under curve used previously. Based on the values of recall, the random forest demonstrates the best performance (with a recall of 0.955). The recall is expected to be a more reliable evaluation index for predicting subsidence occurrences compared with other indices.


    본 연구에서는 폐광 지역의 지반침하 발생 예측에 활용되는 다양한 머신러닝 기법의 예측 성능을 비교·분석하였다. 광산 지반침하 발생 여부에 영향을 미치는 인자는 총 8개로 구성하였고, 1,730개의 지반침하 데이터를 획득하였다. 머신러닝 기법은 지반재해 예측에 대한 문헌에서 주로 활용되는 Adaboost, ANN(Artificial Neural Network), kNN(k-Nearest Neighbor), RF(Random Forest), SVM(Support Vector Machine) 등 5개를 선정하였다. 또한, 5개 알고리즘에 Stacking 기법을 적용하여 10개 조합으로 나누어 각각의 앙상블 기법들의 예측 성능을 비교하였다. 본 연구에서 적용된 머신러닝 기법의 분류 성능 평가 지표로는 기존에 사용되던 AUC(area under the curve)가 아닌 실제로 발생된 지반침하를 맞게 예측하는 비율을 의미하는 Recall에 중점을 두었다. Recall에 기반한 결과, RF 기법이 0.955로 가장 높은 성능을 나타내었다. 이는 지반침하 발생 여부를 예측하는데 기존 기법보다 신뢰성 있는 평가 기준이 될 수 있을 것으로 기대된다.

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    30 June 2022
  • Research Paper

    A Study on Nationwide Maps with Geoenvironmental Information and Geological Characteristics of Bedrock for HLW Disposal

    고준위방사성폐기물 지층처분 후보부지 선정을 위한 전국규모 광역지질 및 심부 암반 특성 연구

    Dae-Sung Cheon, You Hong Kihm, Kwangmin Jin, Won-kyong Song, and Seungbeom Choi

    천대성, 김유홍, 진광민, 송원경, 최승범

    High-level radioactive waste (HLW) disposal in the nuclear generation industry is a critical issue that must be solved not only in South …

    고준위방사성폐기물 처분은 원자력발전에서 필수적으로 고려되어야 하는 중요한 이슈 중 하나로, 우리나라의 경우 발전소 내 임시저장시설이 점차 포화됨에 따라 중간저장이나 영구처분에 대한 논의는 …

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    High-level radioactive waste (HLW) disposal in the nuclear generation industry is a critical issue that must be solved not only in South Korea, but also worldwide. In South Korea, temporary storage facilities for spent fuels of each power plant are nearly saturated. Thus, discussions on the interim storage and permanent disposal of HLW are inevitable. For the geological disposal of HLW, determining a suitable disposal system that considers the geological environment of each country is essential. Since a disposal system wholly depends on the characteristics of the disposing host rock, selecting a suitable host rock is vital. However, a host rock for the geological disposal of HLW in South Korea has not yet been determined because the geological environments of South Korea are tectonically diverse and complicated. Moreover, information available on the deep geological environment is insufficient for selecting a suitable host rock. Therefore, in this paper, we introduced production processes of geoenvironmental information maps for nationwide geological characteristics that can be used to exclude unsuitable areas for HLW geological disposal, which constitutes the first step in the process of site selection. The geoenvironmental information maps were prepared for 8 items, including rock type, mine distribution, lineament, faults, seismotectonics, uplift rate, hydraulic conductivity, and geothermal gradient. Based on the geoenvironment information map of the rock type and the geological structures in South Korea, an ongoing multidisciplinary study on the characteristics of bedrock was introduced. The southern part of the Korean peninsula was divided into four tectonic structures and four representative rock types, and methods for obtaining their geological, hydrogeological, geochemical, geophysical, and rock mechanical characteristics using a 750-m deep borehole drilled in the relevant area were presented. Additionally, the results were analyzed with focus on the uniaxial compressive strength and in-situ stress characteristics, which are key parameters in the field of rock mechanics. This information could be useful for investigating reliable basement characteristics through multidisciplinary analysis linked to fields other than rock mechanics.


    고준위방사성폐기물 처분은 원자력발전에서 필수적으로 고려되어야 하는 중요한 이슈 중 하나로, 우리나라의 경우 발전소 내 임시저장시설이 점차 포화됨에 따라 중간저장이나 영구처분에 대한 논의는 불가피하다. 고준위방사성폐기물의 심층처분을 위해서 자국의 지질환경에 적합한 처분시스템을 결정하는 것이 중요하다. 이는 처분시스템이 처분모암에 따라 달리 결정되기 때문이다. 그러나 아직까지 우리나라는 처분모암이 결정되지 않은 실정이다. 이러한 이유 중 하나는 우리나라의 지질환경이 스웨덴이나 핀란드 등과 달리 복잡하고 다양한 암종이 섞여 분포하기 때문이다. 또한 심층처분 심도로 고려되고 있는 지하 300 m 이하에 대한 암반 특성연구가 매우 부족한 현실이다. 이에 본 보고에서는 부지선정 절차의 첫 단계인 부적합지역 배제에 활용될 수 있는 전국규모의 지질환경정보도의 작성과정과 결과에 대해 소개하였다. 지질환경정보도는 암종, 광상, 선형구조, 단층, 지진, 융기, 지하수, 지열 등 8개 항목에 대해 작성되었다. 작성된 암종 지질환경정보도와 우리나라 지체구조를 토대로, 고준위방사성폐기물 심층처분을 목적으로 연구가 수행 중인 심부 암반 특성에 대해 소개하였다. 우리나라를 4개의 지체구조와 4개의 대표 암종으로 구분하여 750 m 심부 시추공을 활용하여 지질, 수리지질, 지화학, 지구물리학적, 지질공학 및 암석역학적 특성을 구하는 방법 등과 함께 암석역학 분야의 핵심 평가인자인 일축압축강도와 현지응력 특성을 중심으로 결과를 분석하였다. 암석역학분야 이외 타 분야와 연계된 다학제적인 분석을 통해 더욱 신뢰성 높은 심부 암반 특성을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

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    30 June 2022
  • Research Paper

    Evaluation and Validation of Photovoltaic Potential from Fixed and Tracking Floating Photovoltaic System in Hapcheon Dam

    합천댐 고정식 및 추적식 수상태양광 발전시스템의 발전 잠재량 평가 및 검증

    Kyoik Choi, Jangwon Suh, Yosoon Choi and Yonghae Jang

    최교익, 서장원, 최요순, 장용해

    In this study, the photovoltaic (PV) potential was predicted and verified with the observed values of the fixed floating PV system at …

    본 연구에서는 합천댐 제2 고정식 수상태양광 발전시스템의 발전 잠재량을 예측하고, 이를 실측값과 비교검증하였다. 또한, 고정식과 추적식 수상태양광 발전시스템의 실측 발전량을 비교분석하였다. 이를 …

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    In this study, the photovoltaic (PV) potential was predicted and verified with the observed values of the fixed floating PV system at Hapcheon Dam. The observed power outputs from the fixed and tracking floating PV systems were compared. The System Advisor Model software was used to analyze the meteorological data of the study area and system design specifications. For the fixed PV system, the observed values were generally higher than the predicted values. Based on the difference between the observed and predicted values of monthly power output, the calculated mean absolute percentage error (MAPE) was 14%. According to a previous study in which the amount of power output on the water was approximately 5%–10% higher than that on the on-land system, the monthly MAPE would be approximately 11%, and the annual error rate would be approximately 2%. In addition, the tracking PV system showed a slightly higher monthly power output than the fixed PV. It is expected that the proposed system will yield improved accuracy in the renewable energy output prediction system with the power output prediction algorithm for floating PV systems.


    본 연구에서는 합천댐 제2 고정식 수상태양광 발전시스템의 발전 잠재량을 예측하고, 이를 실측값과 비교검증하였다. 또한, 고정식과 추적식 수상태양광 발전시스템의 실측 발전량을 비교분석하였다. 이를 위해 System Advisor Model 소프트웨어를 이용하였고, 연구지역의 기상특성과 시스템 설계 사양을 반영하였다. 그 결과, 고정식 태양광발전시스템의 월별 발전(잠재)량의 경우 예측값보다 실측값이 대체로 높게 나타났다. 월별 발전량의 실측값과 예측값의 차이로부터 계산되는 오차 분석 결과, 월평균절대오차비율은 약 14%로 산정되었다. 육상에 비해 수상에서의 발전량이 약 5~10% 높다는 문헌 결과들을 본 연구에 적용할 경우, 월평균절대오차비율은 약 8%, 연간 발전량 예측오차율은 약 2% 수준인 것으로 분석되었다. 또한, 합천댐의 고정식과 추적식 수상태양광 발전 시스템의 실측 발전량을 비교분석한 결과, 추적식이 고정식에 비해 다소 높은 월별 발전량을 보였다. 향후 수상태양광 발전시스템용 발전량 예측 알고리즘이 개발되어 예측 정확도가 높아진다면 재생에너지 발전량 예측 제도 등에도 활용이 가능할 것으로 기대한다.

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    30 June 2022
  • General Remarks

    Understanding and Implications for Energy Justice

    에너지 정의에 대한 이해와 시사점

    Soomin Lee and Hyun Jae Kim

    이수민, 김현제

    To achieve the 2050 carbon neutrality goal, it is necessary to convert energy from fossil fuels to eco-friendly energy sources. As the …

    2050 탄소중립 목표 달성을 위해서는 화석연료에서 친환경적 에너지원으로의 에너지 전환이 필요하다. 하지만 에너지 전환이 진행될수록 석탄발전의 좌초자산화, 에너지원 간 불균형, 지역 간 …

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    To achieve the 2050 carbon neutrality goal, it is necessary to convert energy from fossil fuels to eco-friendly energy sources. As the energy conversion progresses, however, conflicts and confrontations in the energy sector, such as stranded assetization of coal power generation, imbalances between energy sources and between regions, and loss of jobs, will be accentuated. As a result, just transition is emerging as a key topic of energy transition. We should therefore try to examine and resolve the imbalance between industries and regions that inevitably occur in the energy transition process from the perspective of energy justice. In the process of seeking such a solution, a just transition can be made, in which all members of society agree.


    2050 탄소중립 목표 달성을 위해서는 화석연료에서 친환경적 에너지원으로의 에너지 전환이 필요하다. 하지만 에너지 전환이 진행될수록 석탄발전의 좌초자산화, 에너지원 간 불균형, 지역 간 불균형, 일자리 상실 등 에너지 부문의 갈등과 대립이 첨예하게 나타날 것이다. 이에 정의로운 전환이 에너지 전환의 핵심 화두로 등장하고 있다. 그러므로 에너지 전환 과정에서 필연적으로 발생하는 산업 간, 지역 간 불균형을 에너지 정의의 관점에서 살펴보고 해결하려고 노력해야 한다. 이러한 해결방안의 모색 과정에서 사회구성원 모두가 동의하는 정의로운 전환이 이루어질 수 있다.

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    30 June 2022