项目来源

韩国国家科技基金

项目主持人

김지송

项目受资助机构

울산과학기술원

立项年度

2024

立项时间

未公开

项目编号

未公开

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

60000000.00韩元

学科

未公开

学科代码

未公开

基金类别

이공학학술연구기반구축

关键词

未公开

参与者

未公开

参与机构

未公开

项目标书摘要：연구내용-2024년 1월 일본 노토 대지진을 포함한 최근 일본 지진 및 지반탐사 자료 데이터베이스 구축.-유의지속시간과 유사 응답 스펙트럼 가속도 입력값으로부터 인공지진파형을 생성하는 적대적 생성 신경망 알고리즘 기반 모델 개발.-개발된 생성형 모델을 쉽게 활용할 수 있는 소프트웨어 제작.-1단계:2024년을 포함한 일본 최신 지진 및 지반탐사 자료 수집 적대적 생성 신경망 기반 모델 훈련 시,생성 모델은 학습 데이터셋의 통계적 분포를 모방하는 특성을 가지고 있다.본 연구에서는 모델에 실제 일본 지진의 특성을 반영하고자 일본 방재과학기술연구소에서 운영하는 지진관측소와 일본 교토대학교 방재연구소의 지진파형과 지반탐사 자료를 적극 활용할 계획이다.일본기상청 규모 4 이상,단층으로부터의 최단 거리가 200km 이하인 지각 지진에 대하여 자료를 수집할 계획이다.-2단계:일본 지진 데이터 처리,변수 추출,특징 분석 및 데이터베이스 구축 수집한 지진파형 데이터는 필터링,기준선 보정 등의 처리를 통해 표준화된 지진파로 변환할 계획이다.이후 조건부 적대적 생성 신경망(Conditional GAN,CGAN)기반 모델 학습에 필요한 5%-75%및 5%-95%유의지속시간(D5-75과 D5-95)과 0.01초 간격의 0.01초에서 4초 사이 5%감쇠 유사 응답 스펙트럼 가속도 정보를 확보할 것이다.초기 데이터 수집 시 발생할 수 있는 데이터 불균형 문제를 방지하기 위해 다수의 데이터를 확보하고,유의지속시간은 시간별,유사 응답 스펙트럼 가속도는 주기별로 분류하여 데이터 개수 조절과 전처리를 통해 모델 편향을 감소시킬 계획이다.본 과정을 통하여 딥러닝 모델 학습에 용이하도록 데이터베이스 및 데이터 파이프라인을 구축할 계획이다.-3단계:유의지속시간과 유사 응답 스펙트럼 가속도 입력에 따른 인공지진파형 생성 딥러닝 모델 및 소프트웨어 개발 초기 적대적 생성 신경망 알고리즘은 잠재 공간만을 입력으로 사용하여 가상 데이터를 생성하였다.하지만,이는 사전 정의된 특성 분포 내에서 무작위 특성을 가진 인공 샘플을 생성하는 단점이 있으며,딥러닝 경사 소실 문제 등 학습단계가 불안정하다는 문제가 존재한다.이후 파생된 알고리즘들이 등장했으며,본 연구에서는 잠재 공간 외 다른 입력값으로 생성형 모델을 제어할 수 있는 CGAN과 학습 안정성을 향상시킨 WGAN-GP(Wasserstein GAN with gradient penalty)의 개념을 통합하여 활용할 계획이다.또한,모델이 지진파형 특징을 정확히 추출할 수 있도록 합성곱 신경망 레이어를 활용할 것이다.유의지속시간과 유사 응답 스펙트럼 가속도의 다양한 정보를 원활히 학습할 수 있도록 레이어 구성 및 잠재 공간 벡터 길이 등의 초매개변수와 최적화 전략 조정을 수행할 계획이다.모델 훈련이 완료되면 교토대학 방재연구소 Hiroyuki Goto 연수 지도교수와의 검증을 통해 생성된 인공지진파형이 일본 지진의 특징을 적절하게 반영하는지 확인할 것이다.본 과정을 통해 높은 신뢰성을 가진 인공지진파형 생성 모델을 개발하고,최종적으로 지반공학 연구자들이 활용할 수 있도록 소프트웨어를 제작할 계획이다.본 제안 연구를 성공적으로 완수한다면 지진응답해석에 활용할 데이터의 선택 폭이 넓어지고,결과적으로 다양한 지진 상황에서 발생할 수 있는 불확실성을 줄일 수 있다 본 연구자는 인공지능을 활용한 지진 및 지반공학 연구 분야에서 성장하기 위해 노력하고 있다.본 제안 연구를 통해 교토대학교 방재연구소에서 연구를 수행하면 일본 지진 연구에 대한 지식을 심층적으로 습득하는 것이 가능하다.연수 후에는 일본에서 기계학습 기반 지진 및 지반공학 연구를 지속할 계획이다.교토대학교 박사후연구원으로서 다양한 지식과 경험을 쌓은 후,한국 또는 일본의 방재연구소에서 해당 경험을 살릴 계획이다.연수 후에도 교토대학교와 세미나 개최 등의 지속적인 교류를 하여 국제 지반공학 연구 발전에 기여할 것이다.