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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김규식
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수28
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라돈은 인체가 방사선으로부터 받는 전체 피폭 중 내부 피폭의 대부분을 차지한다. 인체에 유해한 라돈은 무미, 무취 및 무색의 특성으로 실내 공간에 유입되어 하부에서부터 쉽게 축적될 수 있다. 하지만 실내 라돈 농도가 높아지면 환기를 하여 쉽게 라돈 농도를 저감할 수 있다. 미래의 라돈 농도를 예측할 수 있다면 미리 창문을 개방하거나 환풍기를 가동하는 등의 사전에 적절한 조치를 할 수 있다. 본 논문에서는 실내 라돈의 특성을 파악하고자 온습도가 실내 라돈 농도 예측에 미치는 영향과 저감 방법에 따른 실내 라돈의 변화를 실험적으로 알아보고, 실내 라돈 농도를 예측할 수 있는 ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average) 모형을 제안한다.
온습도가 실내 라돈 농도 예측에 미치는 영향을 알아보고자 라돈 검출기 RD200(FTLab, Korea)과 온습도 측정기 CSD-1(CAS, Korea)으로 총 497시간 동안의 실내 온도, 상대습도, 라돈 농도 값을 측정하고, 총 424시간 동안의 실외 온도 및 상대습도, 라돈 농도 값을 1시간 간격으로 측정하여 사용했다. 다중선형회귀분석을 사용하여 도출된 표준화 계수 β 값을 기준으로 1시간 후의 실내 라돈 농도에 현재의 실내 라돈 농도와 실내외의 온도 및 상대습도가 미치는 영향을 알아봤다. 현재의 실내 라돈 농도는 1시간 후의 실내 라돈 농도에 영향이 큰 것으로 나타났다. 반면에 실내외의 온도 및 상대습도는 1시간 후의 실내 라돈 농도에 미치는 영향이 미미한 것으로 나타났다. 저감 방법에 따른 실내 라돈의 변화의 경우, 자연환기 및 외부 공기 유입법의 사용에 따른 실내 라돈 농도의 변화를 실험을 통해 알아봤다. 창문을 여는 방법으로 시행한 자연환기의 경우, 자연환기 시행 시 평균 실내 라돈 농도가 약 52% 감소함을 확인했다. 환풍기를 사용하여 시행한 외부 공기 유입법의 경우, 내부 공기를 외부로 배출하도록 환풍기를 가동할 경우 평균 실내 라돈 농도는 약 138% 증가했지만, 외부 공기를 내부로 유입하도록 환풍기를 가동할 경우 평균 실내 라돈 농도가 약 34% 감소함을 확인했다.
실내 라돈 농도를 예측하는 모형은 총 921시간 동안 1시간 간격으로 측정된 실내 라돈 농도 데이터와 ARIMA 분석을 활용해 도출했다. 총 691시간의 실내 라돈 농도 데이터를 트레이닝 셋으로 사용하여 시계열 교차검증 방법을 사용해 AIC를 기준으로 최적의 차수를 도출한 결과, ARIMA(3,1,4)(3,1,4)24, ARIMA(3,1,4)(2,1,4)24, ARIMA(3,1,4)(4,1,4)24, ARIMA(4,1,4)(2,1,4)24가 최적의 모형으로 나타났다. 이후, 총 230시간의 실내 라돈 농도 데이터를 테스트 셋으로 사용하여 4가지 ARIMA 모형의 예측 성능을 비교했다. , RMSE, MAPE 값을 기준으로 실내 라돈 농도 예측 성능을 비교해본 결과, ARIMA(4,1,4)(2,1,4)24 모형이 가장 좋은 성능을 보였으며, 테스트 셋을 대상으로 약 18%의 차이로 실내 라돈 농도를 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 제안하는 실내 라돈 농도 예측을 위한 ARIMA 모형 활용한다면, 실내 라돈 농도가 높아지기 전에 미리 창문을 열거나 환풍기를 가동하여 실내에서의 라돈 노출을 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 보인다.
온습도가 실내 라돈 농도 예측에 미치는 영향을 알아보고자 라돈 검출기 RD200(FTLab, Korea)과 온습도 측정기 CSD-1(CAS, Korea)으로 총 497시간 동안의 실내 온도, 상대습도, 라돈 농도 값을 측정하고, 총 424시간 동안의 실외 온도 및 상대습도, 라돈 농도 값을 1시간 간격으로 측정하여 사용했다. 다중선형회귀분석을 사용하여 도출된 표준화 계수 β 값을 기준으로 1시간 후의 실내 라돈 농도에 현재의 실내 라돈 농도와 실내외의 온도 및 상대습도가 미치는 영향을 알아봤다. 현재의 실내 라돈 농도는 1시간 후의 실내 라돈 농도에 영향이 큰 것으로 나타났다. 반면에 실내외의 온도 및 상대습도는 1시간 후의 실내 라돈 농도에 미치는 영향이 미미한 것으로 나타났다. 저감 방법에 따른 실내 라돈의 변화의 경우, 자연환기 및 외부 공기 유입법의 사용에 따른 실내 라돈 농도의 변화를 실험을 통해 알아봤다. 창문을 여는 방법으로 시행한 자연환기의 경우, 자연환기 시행 시 평균 실내 라돈 농도가 약 52% 감소함을 확인했다. 환풍기를 사용하여 시행한 외부 공기 유입법의 경우, 내부 공기를 외부로 배출하도록 환풍기를 가동할 경우 평균 실내 라돈 농도는 약 138% 증가했지만, 외부 공기를 내부로 유입하도록 환풍기를 가동할 경우 평균 실내 라돈 농도가 약 34% 감소함을 확인했다.
실내 라돈 농도를 예측하는 모형은 총 921시간 동안 1시간 간격으로 측정된 실내 라돈 농도 데이터와 ARIMA 분석을 활용해 도출했다. 총 691시간의 실내 라돈 농도 데이터를 트레이닝 셋으로 사용하여 시계열 교차검증 방법을 사용해 AIC를 기준으로 최적의 차수를 도출한 결과, ARIMA(3,1,4)(3,1,4)24, ARIMA(3,1,4)(2,1,4)24, ARIMA(3,1,4)(4,1,4)24, ARIMA(4,1,4)(2,1,4)24가 최적의 모형으로 나타났다. 이후, 총 230시간의 실내 라돈 농도 데이터를 테스트 셋으로 사용하여 4가지 ARIMA 모형의 예측 성능을 비교했다. , RMSE, MAPE 값을 기준으로 실내 라돈 농도 예측 성능을 비교해본 결과, ARIMA(4,1,4)(2,1,4)24 모형이 가장 좋은 성능을 보였으며, 테스트 셋을 대상으로 약 18%의 차이로 실내 라돈 농도를 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 제안하는 실내 라돈 농도 예측을 위한 ARIMA 모형 활용한다면, 실내 라돈 농도가 높아지기 전에 미리 창문을 열거나 환풍기를 가동하여 실내에서의 라돈 노출을 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 보인다.
목차
목차 ⅰ그림 목차 ⅲ표 목차 ⅵ1. 서론 12. 실내 라돈 특성 42.1 라돈의 특성 및 위해성 42.2 일변화에 따른 라돈 농도 72.3 실내 라돈 농도와 온습도의 영향 92.4 실내 라돈 농도 저감 133. ARIMA 모형을 이용한 라돈 농도 예측 원리 203.1 ARIMA 분석을 이용한 시계열 예측 모형 203.2 온습도가 라돈 농도 예측에 미치는 영향 평가 273.3 모형 평가지표 324. 실내 라돈 농도 측정 및 특성 분석 374.1 실내 라돈 농도 측정 방법 374.2 실내 라돈 농도 특성 분석 414.3 실내 라돈 농도 예측에 대한 온습도의 영향 평가 454.4 실내 라돈 농도 저감 실험 535. ARIMA 모형을 이용한 실내 라돈 농도 예측 625.1 ARIMA 모형 구축 방법 635.2 시계열 데이터 분석 655.3 시계열 교차검증 방법 705.4 ARIMA 모형 예측 결과 736. 결론 90참고문헌 96Abstract 109감사의글 112
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