• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.110-120
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• 2016

인체 삽입형 뇌 신경자극기는 소비전력에 있어서 효율적인 구조로 설계되어야 한다. 이들 자극신호는 파형이 단순하고, MCU(micro controller unit)의 대기시간은 실행시간보다 훨씬 긴 특성을 가짐에도 불구하고, 이러한 특성을 고려한 저전력 설계가 되어 있지 않다. 본 논문에서는 자극신호 특성에 기반하는 저전력 알고리즘을 제안한다. 또한 뇌 신경자극기 S/W, NMS(neuro modulation simulation)의 설계 및 구현 결과도 제시한다. 저전력 알고리즘 구현을 위해, 기존 뇌 신경자극기 프로그램의 함수별 수행(running) 시간을 분석하여, 실행(execution) 시간과 대기(waiting) 시간을 도출하였다. 그리고 AM-LPM(active mode-low power mode) 전환시간을 추정하여 저전력 알고리즘 구현에 반영하였다. 본 논문에서 제안하는 저전력 알고리즘은 자극신호의 특성을 이용하여 출력을 다수의 구간으로 분할하고, MCU를 구간별 AM 또는 LPM으로 운용한다. 제안하는 알고리즘의 검증을 위해, 외부 제어프로그램을 개발하여 알고리즘의 동작상태를 확인하였고, 오실로스코프를 이용하여 출력신호의 정확성을 확인하였다. 검증 결과, 제안하는 저전력 알고리즘을 적용할 경우, 기존 뇌 신경자극기 대비 소모전류를 76.31% 감소시킴을 확인 할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권1호
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• pp.29-35
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• 2017

차량용 강우센서는 강우에 따라 와이퍼의 동작 속도를 제어하기 위해 만들어졌다. 따라서 강수의 많고 적음을 대략적으로 판단하여 와이퍼의 속도단계를 결정하기 위한 장치이다. 하지만 기술의 발달로 인하여 강우센서의 성능이 개선됨에 따라 와이퍼의 속도단계 결정 외에 강우량의 크기를 좀 더 정확히 판단할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 본 연구에서는 강우입자로 인한 빛의 산란을 이용한 강우계측 방법을 이용하였다. 센서에서 광신호를 보내고 전면부 유리창에 반사되어 돌아오는 광신호를 이용하는 방법으로 물방울 입자가 커지면 빛의 산란으로 센서의 광 감지량이 줄어들게 된다. 강우량의 정확도를 높이기 위하여 강우센서의 검지면적과 검지채널을 기존 강우센서에 비해 크게 확장하였다. 또한 센서의 감지 신호(Signal)를 강우량으로 환산하기 위하여 실내 강우발생 실험 장치를 이용하여 와이퍼의 속도단계(W)에 따른 특정 강우(R) 발생시 센서 감지량(S)과의 관계를 이용한 W-S-R 관계식을 개발하였다. 이 관계식을 통하여 차량 강우센서의 신호체계를 실제 강우량으로 환산하여 사용자에게 제공한다면 차량관측망이 강우측정망이 되어 실제 강우측정망보다 고해상도의 강우정보를 생산할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.1-8
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• 2016

오늘날 전류센서는 전류량 제어, 감시, 계측 등 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다. 또한 전력망의 스마트 그리드사업, 신재생에너지 발전, 전기자동차와 하이브리드 자동차 등의 수요가 커지면서 그 사용영역이 점차 확대되고 있는 추세이다. 여러 종류의 전류센서 중에서 홀 소자를 사용하는 개방형 전류센서는 다른 형식의 전류센서에 비해 가격이 싸고, 크기와 무게가 작은 장점이 있지만 정밀도가 낮고 주위의 온도 변화에 따라 특성이 변하는 것이 단점이다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 본 연구에서는 정밀도와 온도성능이 뛰어난 300A급 개방형 전류센서를 설계 및 제작하였다. 300A급 개방형 전류센서를 제작하기 위해서 수치해석을 통해 철심을 설계하고 회로해석 프로그램을 이용하여 신호처리에 필요한 회로들을 설계하였다. 이러한 과정을 통해서 SMD(Surface Mount Device) 형태로 제작된 300A급 개방형 전류센서는 30 ~ 300A의 직류 및 교류전류를 통전한 실험에서 정밀도 오차가 0.75% 이내, 선형도 오차가 0.19% 이내였다. 또한 온도보상회로를 포함한 전류센서를 $-25{\sim}85^{\circ}C$의 온도범위에서 동작시켰을 때 온도계수는 $0.012%/^{\circ}C$ 이내였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.24.2-24.2
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• 2009

Indium Antimonide(InSb)는 $3{\sim}5\;{\mu}m$대 적외선 감지영역에서 기존 HgCdTe(MCT)를 대체할 물질로 각광받고 있다. 1970년대부터군사적 용도로 미국, 이스라엘 등 일부 선진국에서 연구되기 시작했으며,이온주입, MOCVD, MBE 등 다양한 공정을 통해 제작되어 왔다. InSb 적외선 감지소자는 $3{\sim}5{\mu}m$대에서 HgCdTe와 성능은 대등한데 반해, 기판의 대면적화와 저렴한 가격, 우주공간 및 야전에서 소자 동작의안정성 등으로 InSb적외선 감지기는 냉각형 고성능 적외선 감지영역에서 HgCdTe를 대체해 가고 있다. 하지만 InSb는 77 K에서 0.225eV의 작은 밴드갭을 갖고 있기 때문에 누설전류로 인한 성능저하가 고질적인문제로 대두되었고, 이를 해결하기 위한 고품질 절연막 연구가 InSb적외선 수광 소자 연구의 주요이슈 중 하나가 되어왔다. 그 동안 PECVD, photo-CVD, anodic oxidation 등의 공정을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$, 양극산화막(anodic oxide) 등 다양한 절연막에 대한 연구가 진행되었고[1,2], 절연막과 반도체 사이 계면에서의 열확산을 억제하여 계면트랩밀도를 최소화하기 위한 공정개발이 이루어졌다[3]. 하지만 InSb 적외선 감지기술은 국방 및 우주개발의 핵심기술중 하나로 그 기술의 이전이 엄격히 통제되고 있으며, 현재도 미국과 이스라엘, 일본, 영국 등 일부 선진국 만이 기술을 확보하고 있고, 국내의 경우 연구가 매우 취약한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 InSb 적외선 감지기의 암전류를 제어하기 위한 낮은 계면트랩밀도를 갖는 절연막 증착 공정을 찾고자 하였다. 본 연구에서는 n형 (100) InSb 기판 ($n=0.2{\sim}0.85{\times}10^{15}cm^{-3}$ @ 77K)에 PECVD를 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 등을 증착하고 절연막으로서 이들의 특성을 비교 분석하였다. $SiO_2$는 160, 200, $240^{\circ}C$에서 $Si_3N_4$는 200, $300^{\circ}C$에서 증착하였다. Atomic Force Microscopy(AFM) 사진으로 확인한 결과, 모든 샘플에서표면거칠기가 ~2 nm의 평탄한 박막을 얻을 수 있었다. Capacitance-Voltage 측정(77K)을 통해 절연막 특성을 평가하였다. $SiO_2$와 $Si_3N_4$ 모두에서 온도가 증가할수록 벌크트랩밀도가 감소하는 경향을 볼 수 있었는데, 이는 고온에서 증착할 수록 박막 내의 결함이 감소했음을 의미한다. 반면계면트랩밀도는 온도가 증가함에 따라, 1011 eV-1cm-2 대에서 $10^{12}eV^{-1}cm^{-2}$ 대로 증가하였는데, 이는 고온에서 증착할 수 록 InSb 표면에서의 결함은 증가하였음을의미한다. 암전류에 큰 영향을 주는 것은 계면트랩밀도 이므로, $SiO_2$와 $Si_3N_4$ 모두 $200^{\circ}C$이하의 저온에서 증착시켜야 함을 확인할 수 있었다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D2호
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• pp.71-80
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• 1999

본 논문에서는 2${\mu}m$ 고전압 CMOS 공정을 사용한 보호 회로를 포함한 전력 ,MOSFET 구동기를 설계하였다. 제어 회로의 안정한 동작을 위하여 전원 관리 회로를 설계하였으며 전원 관리 회로의 전압 레귤레이터의 보호를 위하여 전압 검출 방식의 단락 보호 회로를 제안하였다. 전압 검출 방식(Voltage-Detection Short Circuit Protection; VDSCP)은 직렬 저항에 의한 전압 강하가 없고, 출력단 단락 상태에서 전압원의 전류를 출력단에 흐르지 못하도록 하는 특성이 있다. 전력 MOSFET를 보호하기 위하여 부하 단락 보호회로, 게이트 전압 제한 회로, 과전압 보호 회로를 설계하였으며, 50V의 항목 전압을 닺는 공정을 이용하여 전력 MOSFET 구동기를 위한 2${\mu}m$ 고전압 CMOS 공정을 개발하였다. 전력 MOSFET이 소비하는 전력 이외에 구동기가 소비하는 전력은 전력 MOSFET 구동 상태에 따라 20 ~ 100mW의 범위에 있는 것으로 확인하였다. 주문형으로 제작된 전력 MOSFET 구동기의 active area의 크기는 $3.5 {\times}2..8mm^2$이다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권5호
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• pp.449-458
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• 2001

한국형 양심실 보조 인공 심장의 효율 측정 방법과 측정 결과이다. 한국형 양심실 보조 인공 심장은 에너지 변환기로 브러시 없는 직류 모터를 사용한다 이 브러시 없는 직류 모터가 기어 열을 따라 원추운동을 하며 혈액주머니에 힘을 가하게 되고. 이 힘에 의해 혈액주머니 안의 혈액이 박출하게 된다. 효율 측정을 위하여 제어기 및 모터부, 기어부 및 작동기부. 혈액주머니 및 기타부 등 크게 세 부분으로 나누었으며. 각각을 다시 소자별로 나누어 입. 출력의 효율을 측정했다. 부하의 토크, 분당 회전수 각속도, 인가되는 전압 등을 바꾸어 가면서 시스템의 효율을 측정했고. 이 측정을 통해서 모터 운동시의 전체적인 효율과 부분별 효율을 알 수 있었다. 특히 양심실 보조 장치의 모터부와 작동기부의 효율측정에 중점을 두었다. 측정 결과 이동 작동기형 양심실 보조 장치의 평균 동작 영역인 4$\ell/min$ 박출량에서, 전체 효율은 8 %정도이며 구체적으로는 모터부 50 %, 작동기부 85 % 혈액주머니부 19 %정도의 효율을 보였다. 또한 6$\ell/min$ 박출량의 경우, 전체 효율은 5.5 %정도였다. 분석된 결과를 바탕으로 효율을 개선하기 위해 박출량에 따른 필요 구동 전압을 결정하고. 혈액주머니의 충만 상태에 따른 속도 파형을 연구. 제안하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.392-397
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• 2014

최근 지능형 자동차의 능동적 안전 기술에 많은 관심이 집중되고 있다. 능동적 안전 기술은 시스템이 운전자에게 위험 상황을 경고 하거나 교통사고를 회피하는 방향으로 차량 제어의 일부를 도와주어 운전자의 부주의 및 과실로 발생하는 교통사고의 발생 가능성을 감소시킨다. 이러한 능동적 안전 기술을 구현하기 위해서는 주변의 환경 정보를 정확하게 인식하고 분석하는 것이 필수적인데, 주변의 차량과 자차량간의 충돌 위험도를 판단하는 것도 그중 하나이다. 하지만 충돌이 발생하기 이전에 충돌 가능성을 판단하는 것은 일반적인 방법으로는 불가능하기 때문에 몬테 카를로 모의실험을 통하여 이를 해결한다. 하지만 몬테 카를로 모의실험은 연산시간이 길기 때문에 실시간으로 동작해야하는 충돌 경고 시스템에는 적합하지 않다. 이때 신경회로망을 이용하면 이러한 문제를 해결 할 수 있으며, 본 논문에서는 자차량과 주변 차량간의 상태정보에서 충돌에 영향을 주는 충돌 특징점을 추출하여 신경회로망의 성능을 높이는 방법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 시나리오 기반으로 Tass사의 PreScan을 이용하여 생성된 충돌 실험데이터에 적용하여 성능을 평가한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1050-1060
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• 2009

본 논문에서는 능동 위상 배열 안테나를 가지는 SAR(Synthetic Aperture Radar)용 X-대역 T/R(Transmit/Receive) 모듈을 설계, 제작하였다. T/R 모듈은 X-대역에서 800 MHz 이상 대역폭을 가지며 이중 편파 운용이 가능하다. 송신 출력 7 W 이상에 잡음지수 3.9 dB 이하를 가진다. 위상과 이득은 6비트 위상변위기와 6비트 디지털 감쇠기에 의해 각각 제어된다. 게다가 제작된 T/R 모듈은 방향성 결합기와 전력분배기로 연결되는 성능 점검/보정 포트를 가진다. LTCC 다층 기판을 사용하여 고직접화 T/R 모듈이 가능하게 하였다. 모든 동작 주파수 대역에서 수신시 RMS 이득 오차는 최대 0.8 dB 이하이고, 송/수신시 RMS 위상 오차는 최대 $4^{\circ}$ 이하로 측정되었고, 또한 시험 결과 T/R 모듈은 요구되는 전기적인 성능을 만족하였다. 이 구조는 능동 위상 배열 SAR용 안테나에 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.1325-1332
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• 2009

본 논문에서는 인체의 호흡 및 심박수 측정을 위해 2.4 GHz에서 동작하는 바이오 레이더 시스템의 소형화 및 성능 개선 방안으로서 하나의 원형 편파 안테나와 PLL 회로를 갖는 시스템을 설계하고 그 측정 결과를 제시 하였다. 제작된 바이오 레이더는 $90^{\circ}$ 하이브리드를 이용하여 원형 편파 특성과 송수신 격리 특성을 갖는 마이크 로스트립 안테나, 저잡음 증폭기, 전력 증폭기, 위상 고정 루프를 갖는 전압 제어 발진기, 직교 복조기 및 아날로그 회로로 구성된다. 특히, 단일 원형 편파 안테나를 소형화하기 위하여 annular-ring 형태의 마이크로스트립 안 테나를 송수신 회로와 적층함으로써, $40\times40mm^2$의 크기로 소형화할 수 있었다. 또한, 누설 송신 신호에 인한 수신부의 위상 잡음의 영향을 최소화하기 위하여 PLL 회로를 채용함으로써, 개선된 신호대 잡음비 성능을 갖도록 하였다. 설계된 바이오 레이더 시스템은 특별한 신호 처리 없이 50 cm 떨어진 사람의 호흡 및 심박수를 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.2269-2276
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• 2010

3D 스포츠 게임에서 게이머로부터 직접제어를 받지 않고 스스로 동작하는 자율 캐릭터 에이전트들의 역할과 이를 활용한 광고기법에 대해 분석하였다. 이러한 접근은 게임과 광고를 접목한 학제 간 연구로써, 향후 광고가 게임업계의 수익모델로 생산적으로 활용될 수 있음을 의미한다. 분석을 위해 에이전트가 음성과 텍스트로 반응하는 3D 탁구게임과 게임 내 브랜드가 노출되는 간접광고를 직접 제작하였다. 제작 후 에이전트의 역할과 광고의 활용에 대한 게이머들의 태도를 측정하기 위해 설문조사를 실시하였다. 그 결과 유의미한 내용이 발견되었다. 첫째, 3D 탁구게임에서 에이전트의 역할과 표현이 게임에 유용하게 작용한다는 것을 확인 할 수 있었다. 둘째, 게임에 등장하는 광고에 대해 긍정적 태도를 갖고 있다는 것을 발견할 수 있었다. 이는 게임 아이템을 광고적 요소로도 적용할 수도 있다는 가능성을 나탄 낸 것이다. 이러한 결과는, 기능성 게임과 여성향(woman-oriented) 게임에서의 도우미와 파트너 역할 연구를 위한 기초자료로 활용될 수 있다.