FEMS 적용을 위한 에너지다소비 식품공정의 에너지 소비 예측 MLP 모델 성능 평가

Evaluation of energy consumption prediction MLP model performance for high energy consuming food process FEMS application

근래 급중한 식품 소비의 중가로 인해 식품산업의 에너지 소비 규모가 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 그러나 식품산업 전반에서의 소비 에너지 절감을 도모하기 위한 FEMS를 적용한 에너지 절감 실종 사례는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 식품공정의 FEMS 실중을 위한 대상 식품공정에서 수집된 데이터를 기반으로 에너지 소비예측 모델링을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 에너지 소비예측 모델링을 위해 인공신경망 머신러닝 알고리즘인 MLP 모델을 적용하였으며 , 모델에 입력 가능한 초매개변수의 변화에 따른 에너지 소비 예측모델의 성능을 비교하였다. 성능비교를 위해 조절한 MLP 모델의 초매개변수는 최적화방법, 1차 온닉충 활성함수, 2차 은닉충 활성함수이 며 , 각 조건에 따라 5 번 의 모델링을 통해 수집된 성능평가 값들의 평균을 기반으로 모델의 성능을 평가하였다. 에너지 소비 예 측 모델의 성능 평가 결과 최적화 방법은 Gradient Descent 방법 의 R-square 값이 0.51 수준으로 가장 높은 성능을 나타내었으며, Conjugate Gradient 방법의 MAPE 값이 16.39 수준으로 좋은 성능을 보여 주는 것을 확인하였다. 또한, 1차 온닉 층 활성함수는 TanSig 함수를 사용한 모델의 경우가 가장 좋은 성능을 나타내는 것으로 확인되었으며, 2차 은닉충 활성함수는 Linear 함수가 좋은 성능을 보여주었다. 추가로 온닉충의 수가 2개인 모델보다 1개의 온닉층을 가진 모델의 성능이 보다 우수한 것으로 확인 하였다.