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2026 Vol.14, Issue 1 Preview Page

Research Article

31 March 2026. pp. 33-44
Abstract
산업화 사회 전환 이후 대기오염물질에 대한 관심이 증가하였다. 대기오염은 인간의 건강과 환경에 악영향을 미치기 때문에, 주요 대기오염물질인 미세먼지와 오존(O3)은 인류의 건강에 큰 위험이 되고 있다. 특히 어린이와 노인과 같은 건강 취약층에게는 더 치명적인 위해 요소이므로 대기오염물질의 농도를 감축하는 것은 시민의 건강과 직결된다. 대기오염물질인 오존 농도 변화를 사전에 정확히 예측할 수 있다면 사전 대비를 통해 위해성을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 서울시 3개 자치구의 2022년 1월부터 2024년 12월까지 3년간의 AirKorea 측정 자료를 활용해 트리 기반의 기계학습 알고리즘인 CatBoost, XGBoost, Random Forest, LSTM을 적용해 예측을 실시하였다. 예측 모형에는 오존뿐만 아니라 SO2, CO, NO2, PM2.5, 기온, 일사량과 더불어 오존 시차 특성과 오존의 24시간 주기적 변동을 반영하기 위한 파생 변수를 생성해 입력 변수로 사용하였다. 그 결과 단기, 중기, 장기 예측에서 CatBoost의 예측 성능이 좋은 것으로 나타났다. 특히 NO2, PM2.5, 기온, 일사량 등 주요 변수의 영향력이 규명되어 오존 농도 변동의 핵심 요인을 제시하였다. 이러한 결과는 오존 농도 예측 연구에서 변수 선택과 모델 구조가 예측 성능 향상에 중요한 역할을 한다는 점을 뒷받침하며, 향후 다양한 지역과 시기별 맞춤형 예측 모형 개발을 위한 기초 자료로 활용될 수 있다. 본 연구 결과의 활용 방안으로는 소지역 오존 농도 예측 서비스 경보와 사전 대처가 가능하며 소지역 맞춤형 대기질 관리 정책 수립에 기여할 것으로 기대된다.
Since the transition to an industrialized society, public concern regarding air pollutants has increased. Air pollution exerts detrimental effects on both human health and the environment, with major pollutants such as fine particulate matter (PM) and ozone posing significant risks to human well-being. These risks are particularly severe for vulnerable populations, including children and the elderly, for whom exposure can be more fatal. Consequently, reducing the concentration of air pollutants is directly linked to safeguarding public health. In this study, we applied tree-based machine learning algorithms—CatBoost, XGBoost, Random Forest, and LSTM—to forecast ozone concentrations using AirKorea data collected from three districts in Seoul between January 2022 and December 2024. The prediction models incorporated not only ozone but also O2, CO, NO2 PM2.5, temperature, solar radiation, as well as derived features reflecting ozone lag characteristics and its 24-hour periodic fluctuations. The results showed that CatBoost achieved superior performance in short-, medium-, and long-term forecasting. These findings support the view that variable selection and model architecture play critical roles in improving prediction accuracy in ozone forecasting. Furthermore, the results can serve as foundational data for developing customized prediction models across different regions and time periods. From a practical perspective, the proposed models can be utilized to establish localized ozone prediction services and early warning systems, thereby enabling proactive responses and contributing to the formulation of tailored air quality management policies.
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Information
  • Publisher :The Society of Convergence Knowledge
  • Publisher(Ko) :융복합지식학회
  • Journal Title :The Society of Convergence Knowledge Transactions
  • Journal Title(Ko) :융복합지식학회논문지
  • Volume : 14
  • No :1
  • Pages :33-44