Non-Gaussian process에 따른 동아시아 지역 풍속 예측

Abstract

2016년 발효된 파리협정 이후 전 세계 140여 개국에서 탄소중립을 선언하였으며, 주요 선진국들은 탄소중립 계획 수립과 탄소 국경세 도입 등 본격적인 이행단계에 돌입하였다. 그에 따라 우리나라도 신재생에너지로의 전환이 시급한 시점이며, 기존의 대안으로 풍력발전이 큰 주목을 받고 있다. 풍력발전 계획 수립에 필요한 작업 중 하나는 잠재적인 풍력 에너지를 평가하는 것이다. 본 논문에서는 동아시아 지역의 풍력 밀도를 예측하기 위해 유럽중기예보센터(ECMWF) 재해석 자료의 2021년 일별 수평 바람 성분 데이터를 사용하였다. 풍속 데이터의 평균 수준은 비모수적 방법인 커널 회귀 방법을 이용하여 추정하였으며, 잔차는 Gaussian 및 Non-Gaussian 확률 과정과 지수 공분산 함수 및 Matérn 공분산 함수를 조합한 네 가지 모델을 고려하여 비교 분석하였다. 모델의 모수 추정 및 예측은 chordal 거리 기반으로 수행하였으며, composite-likelihood 방법과 단순 크리깅 방법을 이용하였다. 모델 적합도 평가지표로 AIC와 BIC를, 예측 평가지표로는 MSE와 MAE를 선정하여 모델을 평가하였다. 본 연구에서 고려한 네 가지 모델 중 Skew-Gaussian 분포와 Matérn 공분산 함수를 이용한 모델이 적합도 평가지표와 예측 평가지표 모두 가장 좋은 결과를 보였다. 적합도와 예측 평가지표가 가장 좋았던 Skew-Gaussian 분포와 Matérn 공분산 함수를 이용한 모델을 통해 대한민국 인근의 풍력 밀도를 예측한 결과, 내륙 지역과 대한해협에 비해 전라남도와 제주도 서쪽 해역, 울릉도 북서쪽 동해 지역에서 상대적으로 높은 풍력 밀도를 보여 이 지역들이 풍력발전에 적합한 지역임을 보여준다.