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Domestic Conferences 센서 관계 그래프 변화와 예측 잔차를 결합한 다변량 시계열 이상탐지

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작성자 관리자
조회 244회 작성일 26-07-23 12:35

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Conference 2026 한국신뢰성학회 춘계학술대회
Name 이강우, 구동현, 이동희
Year 2026

다변량 센서 시계열 이상탐지에서는 정상 구간 데이터로 학습한 예측 모델을 통해 후속 시점의 센서값을 예측하고, 예측값과 관측값의 차이를 이상 점수로 활용하는 접근이 널리 사용된다. 본 연구의 기반 모델인 센서 상관관계 기반 그래프 합성곱 신경망(Graph Convolutional Network, GCN) 예측모형은 시간지연 상호상관(Time-Lagged Cross-Correlation, TLCC)으로 구성한 센서 간 관계를 그래프 인접행렬로 반영하여 예측 기반 이상탐지 모델의 구조적 표현력을 높이고자 하였다. 이에 본 연구는 예측 잔차와 센서 관계 그래프 상태 변화를 결합한 다변량 시계열 이상탐지 프레임워크를 제안한다. 제안 방법은 정상 학습 구간에서 TLCC를 이용해 센서 간 선형 시차 관계를 구성하고, 거리상관(distance correlation, dCor)을 이용해 비선형 의존 관계를 함께 반영한다. 이후 각 평가 윈도우에서 정상 기준 관계 그래프와의 차이를 그래프 상태 점수(graph-state score)로 정량화하고, 예측 모델에서 산출한 예측 잔차 점수(forecast residual score)와 함께 최종 이상 여부 판정에 활용한다. 성능 평가는 adjusted F1-score를 사용하였으며, 이는 연속 이상 구간의 탐지 여부를 반영하도록 보정한 구간 기반 F1-score이다. MSL, SMAP, SMD 공개 데이터셋을 대상으로 한 실험에서 제안 프레임워크의 최종 adjusted F1-score는 각각 0.9299, 0.7988, 0.9421로 나타났다. 특히 SMAP과 SMD에서는 센서 간 관계 그래프의 상태 변화가 예측 잔차 기반 이상탐지를 보완하는 해석 가능한 이상 신호로 활용될 수 있음을 확인하였다.

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