천해 시계열 자료에 대한 해양과학기지 품질검사의 적용및 성능 평가

Abstract

해양관측자료는 국가 차원의 재원을 바탕으로 생산되어 공공재 성격을 가지고 있으며 온라인을 통해 전 세계 사용자에게 공개된다. 관측 자료는 연구에 직접적으로 사용될 뿐만 아니라 수치 모형의 자료 동화나 빅데이터 기반의 예측 및 예보에 활용되어 인명 및 재산피해 예방에 기여할 수 있으며, 사회적 의사 결정이나 국가 정책 결정에 주요한 기초 과학 자료로 활용된다. 특히 센서와 통신 기술의 발달로 인하여 자료의 종류와 양이 증가하고 사용자가 일반인으로까지 널리 확대되면서 해양관측자료의 품질 관리가 보다 중요시되고 있다. 해양과학기지는 서해 및 동중국해에 건설되 플랫폼 형태의 구조물로 관할해역 내 단일 정점으로는 가장 많은 해양, 기상, 대기환경 요소의 시계열 자료를 생산하고 있다. 해양과학기지의 시계열 관측 자료의 품질관리를 목적으로 개발된 해양과학기지 품질관리(KORS QC, Korea Ocean Research Station QC)를 국제 해양관측 기관인 국제 해양관측기관인 U.S. IOOS(Integrated Ocean Observing System), NDBC(National Data Buoy Center), OOI(Ocean Observatories Initiative)의 품질관리와 비교 분석하고, 혼돈행렬과 분류성능평가지표를 이용하여 품질관리의 성능을 정량적으로 평가하였다. 2013년 이어도 해양과기지 수온 관측 자료로 검사 자료를 만들고, 시계열자료에 나타나는 AO(Addictive Outliers)와 TCO(Temporary Chance Outliers)의 검출에 집중하였다. IOOS QC는 정상 자료를 이상치로 분류하는 경향이 있으며, NDBC QC는 이상치를 잘 검출하지만 급격한 변동이 나타나는 시계열 자료에서 정상 자료를 이상으로 오분류한다. OOI QC와 KORS QC는 모두 AO와 TCO를 효과적으로 검출하였으나 OOI QC는 변동성이 큰 자료에서 정상 자료를 이상으로 분류하였다. 이는 KORS QC가 가변 임계값으로 검사 자료의 정상여부를 평가하기 때문이다. 따라서 천해역에서 관측된 시계열 자료의 분석에는 KORS QC가 보다 효과적인 것으로 판단되나 수동 검사를 통한 추가적인 품질관리가 필수적이다.