미세먼지 농도 예측을 위한 딥러닝 알고리즘별 성능 비교

• Published in: 한국항행학회논문지 Vol. 25; no. 5; pp. 409 - 414
• Main Authors: 조경우, Kyoung-woo Cho, 정용진, Yong-jin Jung, 오창헌, Chang-heon Oh
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국항행학회 31.10.2021
• Subjects: Deep neural network; Long short-term memory; Neural network; Particulate matter; Recurrent neural network; 항공우주공학; Long short-term memory; Deep neural network; Neural network; Recurrent neural network; Particulate matter
• ISSN: 1226-9026; 2288-842X

미세먼지에 대한 심각성이 사회적으로 대두됨에 따라 대중들은 미세먼지 예보에 대한 정보의 높은 신뢰성을 요구하고 있다. 이에 따라 다양한 신경망 알고리즘을 이용하여 미세먼지 예측을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 미세먼지 예측을 위해 다양한 알고리즘으로 연구되고 있는 신경망 알고리즘들 중 대표적인 알고리즘들의 예측 성능 비교를 진행하였다. 신경망 알고리즘 중 DNN(deep neural network), RNN(recurrent neural network), LSTM(long short-term memory)을 이용하였으며, 하이퍼 파라미터 탐색을 이용하여 최적의 예측 모델을 설계하였다. 각 모델의 예측 성능 비교 분석 결과, 실제 값과 예측 값의 변화 추이는 전반적으로 좋은 성능을 보였다. RMSE와 정확도를 기준으로 한 분석에서는 DNN 예측 모델이 다른 예측 모델에 비해 예측 오차에 대한 안정성을 갖는 것을 확인하였다. The growing concerns on the emission of particulate matter has prompted a demand for highly reliable particulate matter forecasting. Currently, several studies on particulate matter prediction use various deep learning algorithms. In this study, we compared the predictive performances of typical neural networks used for particulate matter prediction. We used deep neural network(DNN), recurrent neural network, and long short-term memory algorithms to design an optimal predictive model on the basis of a hyperparameter search. The results of a comparative analysis of the predictive performances of the models indicate that the variation trend of the actual and predicted values generally showed a good performance. In the analysis based on the root mean square error and accuracy, the DNN-based prediction model showed a higher reliability for prediction errors compared with the other prediction models.