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주성분분석과 군집분석을 이용한 장기 물수요예측과 활용
Estimation of Long-term Water Demand by Principal Component and Cluster Analysis and Practical Application

구자용   (서울시립대학교 환경공학부UU0000710  ); 유명진   (서울시립대학교 환경공학부UU0000710  ); 김신걸   (서울시립대학교 환경공학부UU0000710  ); 심미희   (서울시립대학교 환경공학부UU0000710  ); 소천명   (동경도립대학 토목공학과UU0015025  );
  • 초록

    서울 중심부인 종로구와 중구를 대상으로 하여 거주인구수와 영업용 연상면적을 독립변수로 하는 물수요 예측식을 만들었다. 그런데 명확한 물수요 증가요인인 거주인구수가 감소요인으로 나오는 적절하지 못한 결과를 보여주었으며, 이것은 지역특성별 분류가 이루어지지 않았기 때문이었다. 이러한 모순점을 해결하기 위해 6가지의 지역특성을 이용한 주성분분석과 군집분석으로 지역을 분류하였다. 6가지 인자들을 대상으로 한 주성분분석결과 4번째 주성분까지의 고유값 누적이 92.6%로서 원래 인자들이 가지고 있던 정보량을 대부분 표현할 수 있었으며, 군집분석은 워드방법(Ward's method)으로 대상지역을 주거와 상업지역으로 분류하였다. 이에 각각의 지역에 대해 중회귀 모델을 구성하였으며, 모델결과 이전에 발생하였던 모순점이 해결되었다. 또한 이 모델을 대상으로 세 가지의 장래 시나리오인 적극적인 개발, 중간적인 개발, 소극적인 개발로 나누어서 장래 물수요량을 예측하여 보았다. 이에 적극적인 개발이 $89,033\;m^3$ /일, 중간적인 개발이 $49,077\;m^3$ /일, 소극적인 개발이 $19,996\;m^3$ /일의 증가량을 보여주었다. 이에 대해 관할 정수장과 배수지를 대상으로 시설용량을 평가하였으며, 관할 D정수장의 경우 운전율을 85%로 높여주면 시나리오에 따른 물수요 증가량을 충분히 공급하여 줄 수 있었다. 배수지에 있어서도 D, A, N, B 등 네 개의 관할 배수지에 대해서 체류시간을 계산한 결과, D와 A배수지는 모두 기준시간 12시간을 충족시켜주었으나, N, B 배수지는 만족시켜 주지 못하였다. 하지만 현재 수도정비기본계획에 의해 용량이 충족되고 있으므로 큰 문제는 없을 것으로 판단된다. 담체내부로의 물질확산에 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 포괄고정화 담체를 이용한 염색폐수처리에서 고정상 반응기는 기존 활성슬러지 공정의 후처리로서 적용 가능할 것으로 판단되어진다.염은 없는 것으로 평가되었다.5-0.1 g $O_3/g$ SS로 조사되었다.7로 가장 양호한 값을 나타내었다.한 표지자로서의 의미가 있다고 추정된다.소아기에 성장, 정신 사회적 발달, 생식기의 독성 등도 중요한 문제이므로 항상 적절한 치료를 위해 세심한 관심을 쏟아야 할 것이다.(境遇) shoot 발생(發生)이 많아지고 출엽(出葉), 발근효과(發根效果)가 인정(認定)되었다.345kg, 18개월(個月) 이후(以後) 수확(收穫)은 392kg으로 증수(增收)하였으나 24개월(個月) 증가폭(增加幅)은 미미(微微)하였다. 6. 지상부(地上部) 엽형(葉型)의 전개정도(展開程度)를 보고 지상부(地上部)의 괴경폭(塊莖幅)과 괴경량(塊莖重) 등(等)을 추정(推定)할 수 있었다. 흡연으로 인한 일부 영양소 섭취와 혈액성상의 변화는 금연으로 인해 비흡연 상태로 회복되는 것으로 생각된다. 따라서 흡연자를 대상으로 한 금연 교육이 우선적으로 요구되며, 흡연으로 인한 영양섭취의 변화가 인체에 미치는 영향을 설명 할 수 있는 직접적이고 세부적인 연구를 통해 흡연자의 영양 문제점과 그에 따른 식사관리 방안이 마련되어야 할 것이다.ata, C. kyushuensis는 근연종으로 clustering 되었으며 C. scarabaeicola, Phytocordyceps ninchukiospora는 비교적 유연관계가 먼 것으로 나타났다. 경우 $logk=11.1140-4.1226{\times}10^3(1/T)$ , waxy corn starch의 경우 $logk=10.


    The multiple regression models which have two factors(population and commercial area) have been used to forecast the water demand in the future. But, the coefficient of population had a negative value because proper regional classification wasn't performed, and it is not reasonable because the population must be a positive factor. So, the regional classification was performed by principal component and cluster analysis to solve the problem. 6 regional characters were transformed into 4 principal components, and the areas were divided into two groups according to cluster analysis which had 4 principal components. The new regression models were made by each group, and the problem was solved. And, the future water demands were estimated by three scenarios(Active, moderate, and passive one). The increase of water demand ore $89.034\;m^3/day$ in active plat $49,077\;m^3/day$ in moderate plan, and $19,996\;m^3/day$ in passive plan. The water supply ability as scenarios is enough in water treatment plant, however, 2 reservoirs among 4 reservoirs don't have enough retention time in all scenarios.


  • 주제어

    주성분분석 .   군집분석 .   물수요예측 .   시설용량평가.  

  • 참고문헌 (16)

    1. Forecasting Urban Water Demand , Billings, R.B.;Jones, C.B. , / v.,pp.,
    2. 환경백서 , 환경부 , / v.,pp.,
    3. 상수도 시설기준 , 한국수도협회 , / v.,pp.,
    4. 都市の短期水需要像測に關する硏究 , 貝滋茸 , / v.,pp.,
    5. 동저계획법을 이용한 장기 상수도 시설계획의 최적화연구 , 최재호;주충남;구자용;유명진 , / v.7,pp.145-152,
    6. 서울특별시 수도정비기본계획 , 서울특별시 상수도 사업본부 , / v.,pp.,
    7. 서울특별시 , 서울통계연보 / v.,pp.,
    8. 시스템 다이나믹스 모델을 이용한 장기물수요예측 , 변신숙 , / v.,pp.,
    9. 서울 도심부 하부기반시설의 수용용량분석 , 서울시립대학교 도시과학연구원 , / v.,pp.,
    10. 도심부 및 청계천 주변지역 하부기반시설 수용용량분석 , 서울시립대학교 도시과학연구원 , / v.,pp.,
    11. Principal component and cluster analysis of 185 large towns in England and Wales , Grove, D.M.;Roberts, C.A. , Urban Studies / v.17,pp.77-82,
    12. 주성분분석에 의한 도시호수의 수질평가에 관한 연구 , 김영주 , 환경관리학회지 / v.9,pp.197-203,
    13. 인자분석과 군집분석에 의한 세계도시의 유형화 , 남영우;성은영 , 한국도시지리학회지 / v.4,pp.1-12,
    14. Principal Component Analysis , Julliffe, I.T. , / v.,pp.,
    15. Cluster analysis , Brian, S.E.;Sabine, L.;Morven, S. , / v.,pp.,
    16. Introduction to Regression Analysis , Goldberg, M.A.;Cha, H.A. , / v.,pp.,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (6)

    1. Park, Chang-Yong ; Choi, Young-Eun ; Moon, Ja-Yeon ; Yun, Won-Tae 2009. "Classification of Climate Zones in South Korea Considering both Air Temperature and Rainfall" 대한지리학회지 = Journal of the Korean Geographical Society, 44(1): 1~16     
    2. Lee, Young-Han ; Choi, Seong-Tae ; Lee, Seong-Tae ; Hong, Kang-Pyo ; Song, Won-Doo ; Lee, Jin-Ho ; Cho, Ju-Sik 2010. "Seasonal Change in the Soil Chemical Properties from Sweet Persimmon Orchard in Gyeongnam Province" 韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of Soil Science and Fertilizer, 43(5): 572~577     
    3. Lee, Young-Han ; Lee, Seong-Tae ; Heo, Jae-Young ; Kim, Min-Geun ; Hong, Kang-Pyo ; Kim, Eun-Seok ; Song, Won-Doo ; Rho, Chi-Woong ; Lee, Jin-Ho ; Jeon, Weon-Tai ; Ko, Byong-Gu ; Roh, Kee-An ; Ha, Sang-Keun 2010. "Monitoring of Heavy Metal Contents from Paddy Soil in Gyeongnam Province" 韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of Soil Science and Fertilizer, 43(3): 289~295     
    4. Lee, Young-Han ; Lee, Seong-Tae ; Heo, Jae-Young ; Kim, Min-Geun ; Hong, Kang-Pyo ; Song, Won-Doo ; Rho, Chi-Woong ; Lee, Jin-Ho ; Jeon, Weon-Tai ; Ko, Byong-Gu ; Roh, Kee-An ; Ha, Sang-Keun 2010. "Monitoring of Chemical Properties from Paddy Soil in Gyeongnam Province" 韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of Soil Science and Fertilizer, 43(2): 140~146     
    5. Han, Sumin ; Hwang, Gyusun ; Choe, Sangyun ; Park, Jinwoo 2014. "A Study on Classifying Algorithm of Disaster Recovery Resources Using Statistical Method" 한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, 14(1): 49~58     
    6. 2016. "" Korean journal of Soil Science and Fertilizer, 49(2): 132~137     

 저자의 다른 논문

  • 구자용 (44)

    1. 2003 "국내 배수설비 연결 실태조사 및 상수도 관로 공사 적정품 산정 연구" 한국상하수도협회지 = Journal of Korea water and wastewater works association 4 (): 102~105    
    2. 2004 "국내 배수설비 연결 실태조사 및 상수도 관로 공사 적정품 산정 연구" 한국상하수도협회지 = Journal of Korea water and wastewater works association 5 (): 158~161    
    3. 2005 "가정용 13mm 수도계량기 미감지율 조사연구" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (4): 506~514    
    4. 2005 "배급수계통에서 잔류염소 감소 특성 및 적용연구" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (4): 487~496    
    5. 2005 "20~50mm 수도계량기 미감지율 조사분석" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (5): 582~594    
    6. 2006 "여러 가지 지표를 이용한 전국도시의 물손실관리 수행능 비교평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (2): 117~127    
    7. 2006 "상하수도 서비스 평가지표 개발 및 적용: 상수도 분야를 중심으로" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 20 (3): 411~429    
    8. 2006 "시스템 다이내믹스법을 이용한 서울특별시의 장기 물수요예측" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 20 (2): 187~196    
    9. 2006 "압력제어밸브를 통한 누수량의 추정과 활용" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 20 (2): 197~206    
    10. 2007 "간략화된 활성슬러지 모델(ASM No. 1)을 이용한 유출수 중 암모니아성 질소의 제어에 관한 연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 29 (5): 548~555    
  • 유명진 (32)

  • 김신걸 (7)

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