이번 자료구조실습 과목의 중간 발표 프로젝트 주제는
"하천 부유 쓰레기 데이터를 활용하여 자료구조 문제 구성 및 해결" 이다.
사진 데이터를 직접 수집하고 친구들과 공유하여 데이터 베이스를 구축하고,
구축한 데이터 베이스를 바탕으로 원하는 문제를 정의한 후 자료구조를 활용해 문제를 해결해야 한다.
<주제 선정>
나는 데이터를 수집하기 전에 활용할 아이디어를 생각해봤다.
하천 쓰레기와 관련된 내용들을 검색하다 보니, 해양 폐기물과 관련된 내용이 많이 나왔다.
최근 해양 동물들이 해양 폐기물의 환경, 생태적 위협을 받는 사진과 내용을 보고 해양 생태계에 관심이 높아졌던 터라 해양 유입 폐기물을 주제로 잡기로 했다.
<데이터 수집 및 공유>
그 다음, 하천 부유 쓰레기 사진 데이터를 수집하기 위해 집 앞 하천인 탄천을 나가봤다. 곳곳에 쓰레기가 보이긴 했지만, 생각보다 쓰레기가 많지 않아 다른 하천들도 가보게 되었다.
학교 근처 하천인 성북천과 청계천, 양재천을 돌아다녀봤는데 역시 쓰레기가 별로 없었다.
마지막으로 갔던 탄천과 분당천에서는 쓰레기가 많이 발견됐다.
몇달 전 장마로 인해 하천으로 떠밀려 온 쓰레기들처럼 보이는 더미들이 많이 보였다.
발견된 쓰레기의 종류는 매우 다양했다.
비닐봉지, 플라스틱 음료병 부터 시작해서 스티로폼, 캔, 마스크, 담배꽁초 등을 볼 수 있었다.
총 300장 정도 찍은 사진들에서 100장 정도 고르고 컴퓨터로 업로드하고 공유를 위해 구글 드라이브에도 업로드하였다.
- 사진 데이터 파일 (구글 드라이브)
https://drive.google.com/drive/folders/1bnDzrr45eExk5xv6tipaSa6Huyisb9rz?usp=sharing
해당 사진들의 데이터 정보를 csv파일로 정리하여 github에 업로드하였다.
- data.csv 파일 (깃허브)
https://github.com/sunkyoung19/DSP_MidProj.git
<문제 소개>
정부의 해양 정보 포털에 따르면 해양폐기물의 발생원 중 육상기인 폐기물 (육상에서 발생한 폐기물이 제대로 관리되지 못해 해양으로 유입되는 폐기물) 이 40%에 달한다고 한다.
따라서 내륙에서 쓰레기를 제대로 수거해야 해양 폐기물의 양이 줄어들 것이다.
현재 정부의 대응 방안 중 하구 유입차단막 설치 및 폐기물 수거와 관련하여 AI의 딥러닝을 활용하여 쓰레기 종류를 구분하고 양을 측정하여 쓰레기의 수거 주기를 결정하는 기술을 개발하여 시행하려는 노력에 있다.
이에 대해 "모니터링 이전에 미리 여러 하천들 연안에서 부유 쓰레기를 수거한다면 이물질 부착이 가중되는 상황을 예방할 수 있어 폐기물 처리가 쉬워질 것이다."라는 글을 작성한 해양 수산부의 공식 블로그에서 보고 영감을 받았다.
기존의 기술과 같이 쓰레기의 종류에 따라 처리 순서를 결정하는 방법에서
추가적으로
서해의 측정 기준 지역으로부터 각 하천까지의 거리를 측정하여, 거리가 짧은 위치에 있는 하천의 쓰레기부터 처리한다면 모니터링도 수월해지고 폐기물 처리 또한 쉬워질 것
이라는 생각을 하며 문제를 구성하였다.
즉, 하천 부유 쓰레기들의 최종 목적지인 서해의 한 포인트를 정해 그 곳에서부터 각 데이터를 수집한 하천들까지의 거리를 측정하고, 거리가 짧은 위치부터 쓰레기를 처리하는 문제이다. 추가적으로 분해 기간이 긴 쓰레기가 포함되어 있을수록 처리를 더 빨리 하도록 한다.
(현재 분류한 쓰레기의 종류는 일반쓰레기, 플라스틱, 캔, 유리, 종이 5가지이다. 이 중 분해 기간이 긴 순서는 유리, 캔, 플라스틱, 일반쓰레기, 종이 로 본다.)
- 해결방법
사용 알고리즘: 우선순위 큐 (최소힙)
1) 수집한 하천의 위치마다 데이터의 개수를 동일하게 맞춘다.
2) 서해의 측정 위치를 정하고 데이터를 수집한 하천들까지의 거리를 구하고, 존재하는 쓰레기 종류마다 값을 정해 하천 위치마다 정해진 값을 빼준다. (문제에서 정해준 종류 별 분해 기간 순서대로 해당 종류의 쓰레기가 존재하면 5, 4, 3, 2, 1의 값을 빼준다.)
거리 측정 코드 참고:
https://sijoo.tistory.com/m/165
3) 배열을 이용해 최소힙의 우선순위큐를 구현한다.
4) 루트노드에 있는 거리의 하천부터 쓰레기 처리를 실시한다.
편리해진 삶과 대비되어 환경오염의 폐해가 드러나는 최근 상황을 보면 환경 보존을 위한 노력이 필수적인 것으로 보인다.
비약적인 기술 발전으로 인간의 삶을 편리하게 할 방향으로만 시선이 향할 것이 아니라 지구 전체로 시선을 돌려 다양한 분야에서 기술을 활용할 줄 알아야 한다는 사실을 다시 한번 깨달았다.
