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Journal Article
질량수지 방정식 기반 유수식 양식 시스템 산소 공급 제어 모델 개발
- Issue Date
- 2026-03
- Citation
- 정보처리학회 논문지, v.15, no.3, pp.265-272
- ISSN
- 3022-7011
- Publisher
- 한국정보처리학회
- Language
- Korean
- Type
- Journal Article
- Abstract
- 본 연구는 유수식 양식 시스템에서 용존산소(DO)의 동역학을 정량적으로 재현하고, 산소 공급 제어 전략을 평가하기 위한 데이터 기반 시뮬레이션프레임워크를 제안한다. 실제 양식장의 40톤 규모 수조 2개를 대상으로 연속 완전혼합 반응기(CSTR) 가정에 기반한 DO 질량수지 모델을 구축하고,어류 대사와 기타 요인을 포함하는 산소 소비율을 시스템 변수로 정의하였다. DO, 수온, 염도, 유량, 산소 공급량을 1분 간격으로 수집하고, 생체량및 급이 데이터를 결합하여 실측 DO 시계열로부터 시간에 따라 변하는 산소 소비율을 역산하였다. 재구성된 DO는 실측값과 높은 일치도를 보였으며,두 수조에서 평균 절대 오차(MAE) 0.099 mg/L와 0.249 mg/L, 평균 절대 백분율 오차(MAPE) 0.992%, 2.245% 의 정확도를 나타내어 제안된 모델이운전 시간 스케일에서 DO 변화를 적절히 모사함을 확인하였다. 산소 소비 패턴 분석 결과, 급이 이후 1–3시간 동안 소비량이 증가하고 야간에는비교적 안정적인 기준 수요가 유지되는 특성이 관찰되었으며, 운영 조건 변화에 따라 소비 수준과 변동성이 달라지는 경향이 나타났다. 이를 바탕으로산소 공급 제어 시나리오를 시뮬레이션하여 DO 안정성, 제어 빈도 및 과다 공급 가능성을 평가하였다. 본 연구에서 제안한 시뮬레이터와 소비율추정 결과는 향후 PID 및 모델 예측 제어 기법의 설계,검증을 위한 가상 시험 환경으로 활용될 수 있으며, 스마트 양식 시스템에서 데이터 기반산소 수요 예측 모델 개발을 위한 기초 자료를 제공한다
- Keyword
- 유수식, 제어, 질량수지, 용존산소
This work is distributed under the term of Creative Commons License (CCL)
(CC BY NC)
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