강화학습을 이용한 관개기 농업용 저수지 운영 신경망 모형 개발 = Drvelopment of Agricultural Reservoirs Operation Model with Artificial Neural Network Using Reinforcement Learning

국문 초록 (Abstract)

농업용 저수지는 기상조건, 물관리 체계, 작부체계 등 용수와 영농 환경조건을 고려하여 관개 필요수량을 계산하고 이를 활용한 저수지 운영 모형으로 관개용수 공급량을 산정한다. 이와 같은 저수지 운영을 위한 모형은 모의조작 모형과 최적화 모형을 주로 활용한다. 그러나 기존의 모형으로 저수지 운영을 위한 최적값을 산정하기 위해서는 환경조건이 변화하는 경우에 제한조건을 사람이 직접 변경해주어야 한다는 한계가 있다. 신경망 모형은 데이터를 통한 학습으로 인간의 지능, 사고, 판단 등을 모방하는 시스템으로 저수지 운영 모형에 적용하면 시뮬레이션 모형이나 최적화 모형의 한계를 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 특히 강화학습에 신경망을 도입한 저수지 운영 신경망 모형을 개발하고 평가해보고자 한다. 강화학습 모형은 주어진 환경에서 정책에 따라 행동을 선택하고, 선택한 행동으로 인해 환경이 변화한 결과에 따라 보상을 받는다. 그리고 학습과정을 반복하면서 보상이 더 커지는 방향의 결과를 얻기 위한 쪽으로 강화하게 된다. 신경망의 접목은 더 복잡하고 다양한 상황에 강화학습의 적용이 가능하도록 하였으며, 저수지 운영 모형에서 환경조건이 변화하는 상황에 모형 스스로 대응할 수 있을 것으로 기대된다.