• KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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• v.8 no.2
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• pp.41-56
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• 2019

Cloud manufacturing is a new concept of manufacturing process that works like a single factory with connected multiple factories. The cloud manufacturing system is a kind of large-scale CPS that produces products through the collaboration of distributed manufacturing facilities based on technologies such as cloud computing, IoT, and virtualization. It utilizes diverse and distributed facilities based on centralized information systems, which allows flexible composition user-centric and service-oriented large-scale systems. However, the cloud manufacturing system is composed of a large number of highly heterogeneous subsystems. It has difficulties in interconnection, data exchange, information processing, and system verification for system construction. In this paper, we derive the user requirements of various aspects of the cloud manufacturing system, such as functional, human, trustworthiness, timing, data and composition, based on the CPS Framework, which is the analysis methodology for CPS. Next, by analyzing the user requirements we define the system requirements including scalability, composability, interactivity, dependability, timing, interoperability and intelligence. We map the defined CPS system requirements to the requirements of oneM2M, which is the platform standard for IoT, so that the support of the system requirements at the level of the IoT platform is verified through Mobius, which is the implementation of oneM2M standard. Analyzing the verification result, finally, we propose a large-scale cloud manufacturing platform based on oneM2M that can meet the cloud manufacturing requirements to support the overall features of the Cloud Manufacturing CPS with dependability.

• Information and Communications Magazine
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• v.31 no.8
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• pp.38-44
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• 2014

급격한 인구증가와 도시집중으로 인해 발생되는 에너지, 교통 및 안전문제를 해결하려는 노력의 일환으로 스마트시티 개발 사례가 폭발적으로 증가하고 있다. 스마트시티를 위한 표준화된 기술의 개발과 도입은 매우 중요한 이슈가 되었다. 특히, 미래의 도시를 구성하는 수많은 기능과 설비는 대규모성, 지능성 및 자율성을 가지는 네트워크기반 분산형 SW에 의해 통제되고 운영될 것으로 전망되는 바 이를 효과적으로 지원할 수 있는 대규모 자율제어 CPS(Cyber-Physical Systems) SW 플랫폼에 대한 현재 연구 내용을 고찰하고, 미래 스마트시티 적용 방안을 논의한다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.29 no.4
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• pp.72-81
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• 2014

최근 CPS(Cyber-Physical Systems)는 IoT(Internet of Things), 빅데이터 기술과 함께 미래 전력산업의 핵심 키워드로 등장하고 있다. CPS는 산업의 중심이 하드웨어에서 소프트웨어로 빠르게 전환하고 있는 현시점에서 기존의 물리시스템 혹은 물리프로세스를 효율적이고 안전하며 지능적으로 만들고 운영하기 위한 기술이다. 지난 2007년 미국을 중심으로 기술개발이 시작된 이래 다시금 새로운 전환기를 맞이하고 있다. 미국은 지난 2013년 제 2기 PIF(Presidential Innovation Fellow)의 주도로 SmartAmerica Challenge라는 이름으로 새로운 가치와 일자리 창출을 위한 국민생활 밀착형 대규모 CPS 융합 프로그램을 추진 중이다. 이를 통해 미국은 학술적이고 이론적인 CPS R&D 전략으로부터 보다 현실적으로 국부를 창출할 수 있는 개방형 R&BD형의 CPS 기술발전을 모색하고 있다. 본고에서는 CPS의 태동 배경으로부터 최근 SmartAmerica Challenge에 이르는 전반적인 CPS 기술동향을 조망하고 향후 우리의 나아갈 바를 제언하는 것으로 글을 맺고자 한다.

• Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers
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• v.31 no.12
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• pp.16-28
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• 2013

• Journal of IKEEE
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• v.24 no.2
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• pp.426-434
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• 2020

FMI is being researched as a standard for linking large-scale simulation of CPS. In order to guarantee the reliability of the results in large-scale simulations using FMI, event handling through time management techniques is required. This paper aims to guarantee real-time performance and accuracy in large-scale co-simulation environments such as CPS. Synchronize the wallclock time and simulation time to ensure real time. Also, to ensure the accuracy, before the simulation, the event is checked and the simulation is performed with the smallest step size while maintaining the real time until the event occurrence time. As a result, the events occurring in the co-simulation environment are processed immediately and sequentially, ensuring the real-time performance and minimizing the numerical integration error by maximizing the simulation resolution. In the experiment, the proposed method was processed immediately, and it was confirmed that the numerical integration error is reduced by about 1/5 unlike the existing time management method which does not guarantee the resolution.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.37 no.1
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• pp.32-41
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• 2022

With the development of computing technology, the convergence of ICT with existing traditional industries is being attempted. In particular, with the recent advent of 5G, connectivity with numerous AuT (autonomous Things) in the real world as well as simple mobile terminals has increased. As more devices are deployed in the real world, the need for technology for devices to learn and act autonomously to communicate with humans has begun to emerge. This article introduces "Device to the Edge," a new computing paradigm that enables various devices in smart spaces (e.g., factories, metaverse, shipyards, and city centers) to perform ultra-reliable, low-latency and high-speed processing regardless of the limitations of capability and performance. The proposed technology, referred to as EdgeCPS, can link devices to augmented virtual resources of edge servers to support complex artificial intelligence tasks and ultra-proximity services from low-specification/low-resource devices to high-performance devices.

• Annual Conference of KIPS
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• 2016.04a
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• pp.225-228
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• 2016

CPS(Cyber Physical System)는 사이버 세계(cyber world)와 물리적 세계(physical word)를 연결하여, 현실과 사이버의 정보를 융합 분석하고, 분석한 데이터를 현실에 Feedback 하는 자동적이고 지능적인 제어 시스템이다. 이러한 CPS는 빅데이터를 분석하여 사용자에게 알맞은 정보를 제공해 주며 딥러닝(Deep Learning)을 통해 정확하고 세밀한 Feedback을 제공하는 등 이종 복합 시스템 간의 고신뢰성과 실시간성을 보장하는 무결점 자율 제어 시스템으로 주목 받고 있다. 실생활에서는 의료, 헬스케어, 교통, 에너지, 홈, 국방, 재난대응, 농업, 제조 등에서 폭 넓게 사용되고 있다. 해외에서는 이와 같은 CPS를 이용해 한 분야에 세밀하게 접목시켜 발전을 도모하며, CPS에 의해 변혁되는 데이터 구동형 사회를 준비하고 있다. 하지만, 이러한 CPS를 사용할 때, 보안의 문제점으로 대규모 정전사태가 발생하고, 생명을 위협하는 등의 취약점 또한 드러나고 있어 이에 대한 보안의 중요성과 CPS의 적용분야를 파악하여 전반적인 보안 문제점을 분석하고자 한다.

• Journal of the Korea Society for Simulation
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• v.23 no.4
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• pp.181-188
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• 2014

Heterogeneous physical systems and computational devices are incorporated on a large-scale in a CPS (cyber-physical system) environment. Simulations can be useful for the reliable behaviors of CPSs. Time synchronization is one of major technical issues for the simulations. In the CPS, distributed systems control themselves by interacting with each other during runtime. When some simulation models have high complexity, wrong control commands as well as incorrect data can be exchanged due to the time error. We propose a time synchronization algorithm for the hybrid model that has characteristics of both continuous time systems and discrete event systems. In addition, we develop a CPS simulator based on our algorithm. For the verification of the algorithm and the execution of the simulator, we develop an example hybrid model and simulate considering user controls as well as interactions among the distributed systems.

• Journal of IKEEE
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• v.22 no.1
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• pp.6-13
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• 2018

To develop highly dependable CPS, M&S(modeling and simulation) is very important. It is not easy to model any CPS whole system in a single simulation tool because each simulation tool is optimized for modeling each different part of the CPS. The FMI is the standard for M&S between different simulation tools. The DDS is a communication middleware suitable for large-scale real-time data transmission. In this paper, we proposed FMI based CPS real-time distributed simulaton framework using DDS. To evaluate the performance of the proposed framework, we performed distributed simulation using IEEE HLA/RTI and OMG DDS middleware and measured and compared the execution time of the entire simulation. From the simulation results, we can confirm that the simulation execution time using DDS is at least 1.14 times faster compared to execution time using HLA/RTI.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.14-14
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• 2023

산업발전에 따른 인구증가, 기후위기에 따른 가뭄 및 물 부족심화, 그리고 수질오염 등은 2015년 제79차 UN총회의 물 안보측면에서 국제사회의 물 분야 위기관리를 위해 2030년을 지속가능한 발전 목표(Sustainable Development Goals)로 하였다. 또한, 현재 물 산업은 빠르게 성장하고 있으며, 2016년 세계경제포럼(World Economic Forum) 의장 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)부터 주창된 제4차 산업혁명로 인해 현재 물 산업의 패러다임 또한 급속히 변화하고 있다. 이는 컴퓨터를 기반으로 하는 CPS(Cyber Physical System) 및 DT(Digital Twin) 연계 분석방식의 혁신을 일컫는다. 2002년경에 DT의 기본개념이 제시되었고, 2006년경에는 Embedded System에서의 DT와 같은 개념으로 CPS의 용어가 등장했다. DT는 현실세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등을 S/W시스템의 가상공간에 동일하게 모사(Virtualization) 및 모의(Simulation)할 수 있도록 하고, 모의결과를 가상시스템으로 현실세계를 최적화 체계 구현 기술을 말한다. DT의 6가지 기능은 ① 실제 데이터(Live Data), ② 모사, ③ 분석정보(Analytics), ④ 모의, ⑤ 예측(Predictions), ⑥ 자동화(Automation) 이다. 또한, CPS는 대규모 센서 및 액추에이터(Actuator)를 가지는 물리적 요소와 이를 실시간으로 제어하는 컴퓨팅 요소가 결합된 복합시스템을 말한다. CPS는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있는 다양한 센서를 통해 환경인지 기능을 수행한다. 센서로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS의 6가지 구성요소는 ① 상호 운용성(Interoperability), ② 가상화(Virtualization), ③ 분산화(Decentralization), ④ 실시간(Real-time Capability), ⑤ 서비스 오리엔테이션(Service Orientation), ⑥ 모듈화(Modularity)이다. DT와 CPS는 본질적으로 같은 목적, 내용, 그리고 결과를 만들어내고자 하는 같은 종류의 기술이라고 할 수 있다. CPS 및 DT는 물리세계에서 발생하는 변화를 감지할 수 있으며, 토양-지하수 센서를 포함한 관측기술을 통해 환경인지 기능을 수행한다. 지하수 관측기술로부터 수집된 정보와 물리세계를 재현 및 투영하는 고도화된 시스템 모델들을 기반으로 사이버 물리공간 및 디지털 트윈 공간을 인지·분석·예측할 수 있다. CPS 및 DT의 기본 요소들을 실현시키는 것은 양질의 데이터를 모니터링할 수 있는 정확하고 정밀한 1차원 연직 프로파일링 관측기술이며, 이를 토대로 한 수자원 관련 빅데이터의 증가, 빅데이터의 저장과 분석을 가능하게 하는 플랫폼의 개발이다. 본 연구는 CPS 및 DT 기반 토양수분-지하수 관측기술을 이용한 지표수-지하수 연계, 지하수 순환 및 관리, 정수 운영 및 진단프로그램 개발을 위한 토양수분-지하수 관측장치를 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈 시뮬레이터 시스템 개발 방향으로 제시하고자 한다.