• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.170-178
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• 2011

본 논문에서는 MEMS 센서와 블루투스 무선 통신 모듈을 이용하여 교량 모니터링을 위한 무선 계측 시스템 개발에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 MEMS 센서의 가속도 측정 범위 및 주파수 응답 범위 성능을 검증하기 위한 실험을 수행하여 교량 계측에 적합성 여부를 판단하였다. 실험 결과, 고성능의 압전형 가속도 센서에 비하여 동적 범위와 측정 주파수 범위의 성능은 낮으나 30Hz 미만의 저주파수 대역 측정에는 무리가 없을 것으로 판단한다. 그리고 최대 통신 거리 측정 결과, 280m정도의 성능을 가지고 있음을 확인하였다. 마지막으로 개발된 무선 가속도 센서 시스템을 공용중인 교량에 설치한 후, 교통하중에 의한 진동데이터를 획득하여 교량의 동특성을 실시간 분석하였다. 분석결과는 대상교량의 FE 해석결과와 비교를 통하여 무선 가속도 센서 시스템의 성능을 평가하였다. 실험 결과, MEMS 센서와 블루투스 무선 통신 모듈을 이용하여 개발한 무선 가속도 센서는 교량과 같은 저주파수 진동특성을 갖는 건설구조물의 계측에 효과적으로 사용할 수 잇을 것으로 판단된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.220-226
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• 2011

맥파전달시간 측정을 위해 비침습적 방법으로 신체 착용 가능한 심전도 및 맥파 무선계측시스템을 구현하였다. 구현된 시스템을 이용하여 자세 변화에 따른 맥파전달시간의 변화를 관찰하고자 하였다. 맥파전달시간을 검출하기 위하여 심전도 및 맥파 신호 검출이 필요하고, 맥파신호 계측을 위하여 근적외선을 피검부위에 조사하여 헤모글로빈에 흡수되지 않고 투과된 투과광 또는 반사광으로 혈액량의 변동을 보는 광적용적맥파를 이용하였다. 또한 검출된 심전도와 맥파 신호를 무선으로 PC로 전송하기 위하여 Zigbee호환의 무선센서노드를 이용하였으며, 무선으로 전송된 데이터로부터 잡음을 제거하고 맥파전달시간을 계산하기 위한 신호처리 알고리즘을 구현하였다. 구현된 맥파전달시간 계측시스템의 유용성을 평가하기 위하여 기존 상용시스템과의 비교 평가를 수행하였으며, 자세 변화에 따른 맥파전달시간의 변화양상을 관찰하여 구현된 시스템을 통해 일상생활에서 건강모니터링이 가능함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.49-56
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• 2023

기술의 발전에 따라 전 세계적으로 교량은 대형화되고 있으며, 또한 노후 교량의 수도 급격히 증가하고 있다. 이들 대형, 노후 교량에 대한 구조건전성 모니터링은 대형 사고 예방을 위해 필수적이다. 본 연구에서는 LoRa LPWAN 기반 무선계측시스템의 적용에 대한 연구를 수행하였으며, 전남 신안군에 위치한 천사대교의 사장교 구간에 LoRa 무선계측시스템을 구축하였다. 교량의 주탑, 케이블, 보강거더에 대하여 계측시스템을 구축하여 기구축되어 운영 중인 유선기반 모니터링 시스템과 성능 및 경제성을 비교하여 LoRa LPWAN 기반 무선 모니터링 시스템의 대형 교량에서의 적용성을 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.41-46
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• 2018

무선 센서 네트워크 시스템은 종래의 계측기술이 가지는 한계인 집중계측방법이 가지는 단점을 보완하여 시설물 전체의 거동을 확인할 수 있다는 장점으로 구조물의 안전진단 및 계측, 물 관리 시스템 그리고 댐 구조물에 대한 관리시스템에 까지 폭넓게 제안되고 있다. 그러나 계측과 동시에 시설물의 상태평가가 가능한 연구는 미진한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 기존의 기술적 단점을 개선하기 위하여 시설물의 거동을 파악함과 동시에 안전 등에 대한 상태평가가 가능하도록 무선 센서 네트워크 시스템을 제안하였다. 저수지 댐 시설에 대한 지반공학적 위험인자를 사전에 평가하고, 시설물의 파괴를 유발하는 인자에 대한 한계값을 설정함으로써 위험인자를 측정함과 동시에 인자별로 한계상태를 즉시 평가할 수 있는 시스템을 제안하였다. 본 연구에서는 저수지댐에 대한 표준단면을 이용하여 침투 및 비탈면 활동에 대한 수치해석을 수행하였고, 응력-간극수압 연동 유한차분 수치해석을 수행하여 저수지 댐 구조물에 대한 한계변위를 설정함으로써 즉시 상태평가가 가능하고 측정값을 이용해 회귀분석 함으로써 한계값에 도달하는 시간을 예측할 수 있음으로써 재난, 재해를 사전에 인지할 수 있는 시스템을 제안하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.507-508
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• 2009

본 연구는 최근 토목구조물의 장대화로 인해 고성능-고강도 콘크리트 사용이 급증하면서, 초고층 구조물이나 장스팬 교량 등의 위험요소에 대비하기 위해 고성능-고강도 콘크리트의 타설시부터 장기 재령까지의 특성을 계측할 수 있는 모니터링 시스템을 연구하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2111-2113
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• 2004

대형 조물은 안전관리 시스템의 법제화로 스트레인 게이지, 가속도 센서 등을 이용하여 상시 관리를 의무화 하고 있다. 상시 계측을 위해 유선 센서의 경우 데이터 전송의 신뢰성은 있지만 선로 결선의 문제점 때문에 무선 센서의 적용이 요구된다. 하지만 무선 센서의 경우, 전원공급의 문제를 갖고 있어 장차이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 압전체를 이용하여 무선 센서의 전원 공을 위한 에너지 변환 시스템을 제안하였다. 이 시스템은 구조물 내부의 진동을 전기 에너지로 변환, Capacitor에 저장 후, 데이터 전송을 위해 일시에 방출하는 구조이다. 20m의 무선 데이터 통신을 위해 2.43mJ(5V*49mA*10ms)의 전력량이 필요한데, 모의 교량 모델에 시스템을 적용한 결과 2분 30초 동안의 진동 에너지가 2.8mJ의 전기 에너지로 저장되었다. 이 실험 결과를 토대로 무선 센서를 이용한 상시 모니터링이 가능함을 예상할 수 있다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2004년도 추계 종합학술대회 논문집
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• pp.162-165
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• 2004

매년 반복되는 홍수 등은 국민생활의 기반을 위협하고, 국가경제의 존립을 위태롭게 하는 재해로 막대한 인명과 재산 피해가 발생하고 있다. 이는 기상정보의 부정확성도 있지만 무엇보다도 상류에서 유입되는 수량을 정확히 예측하지 못하여 대피나 대비할 수량정보의 부실도 문제인 것이다. 이에 무선통신기술을 활용하여 수량 및 유속을 실시간으로 계측, 전달함으로써 재난을 최소화할 수 있는 모델을 GIS와 연계하여 제시하고자 한다.

• 융합신호처리학회 학술대회논문집
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• 한국신호처리시스템학회 2006년도 하계 학술대회 논문집
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• pp.109-112
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• 2006

노약자나 만성질환자를 위하여 가정에서 분산된 무선센서네트워크 노드를 사용하는 무선센서네트워크 기반의 생체신호 모니터링 시스템을 구현하였다. 본 논문에서의 생체신호 모니터링 시스템은 가장 중요한 생체 신호인 ECG와 체온을 계측하도록 구성하였으며, 무선센서 노드를 사용하여 원격지의 병원서버 또는 의사의 PC, PDA에 연결된 베이스스테이션으로 Ad-hoc 네트워크를 통해 환자 또는 노인의 건강정보를 전송하는 시스템 구현에 목적을 두고 있다. 본 시스템을 통해 환자의 의료장비 비용을 절약 할 수 있을 뿐만 아니라 센서 노드는 무선센서네트워크의 강점인 Ad-hoc 통신이 가능하면서 저전력으로 동작하여 배터리의 수명을 연장할 수 있는 특징을 가진다. 또한, 병원의 한층 전체의 환자나 여러 환자가 거주하는 가정 또는 시설에서 하나의 PC(또는 서버컴퓨터)로 시스템 구성이 가능하도록 시스템을 구현함으로서 베이스스테이션에서 멀리 떨어져 있는 환자의 생체 신호도 Ad-hoc 네트워크를 통해 베이스스테이션까지 전송이 가능하였으며, 이동성 제공 및 홈 환경에서 사용자에게 편리함을 가져올 수 있으리라 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.62-62
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• 2018

무선영상취득시스템(WIA 시스템, Wireless Image Acquisition System)은 라즈베리 파이에 전용 카메라와 WiFi 모듈을 장착하여, 하천의 영상을 실시간으로 촬영하여 무선으로 서버로 전송하는 시스템이다. 이 시스템이 갖는 가장 큰 이점은 시스템을 구성하는 비용이 매우 저렴하다는 점이다. 라즈베리 본체와 카메라 모듈, WiFi 모듈 모두 매우 저렴하고, 또 사용하는 전력이 작아서 상용 전원이 아닌 태양광 발전이나 배터리 등을 이용할 수 있다. 따라서 비용과 장소에 구애받지 않고 손쉽게 어디든지 설치하여 하천의 상시 감시나 계측에 활용할 수 있다. 또한, 상용 전원을 이용하지 않아도 되기 때문에, 산간벽지나 오지 등의 소하천 관리에도 적합하다. 본 연구에서는 이 WIA 시스템을 경상남도 김해시의 대청천에 적용하여 홍수 시 하천의 수표면을 촬영하고, 촬영된 동영상을 분석하여 수위와 유속을 동시에 계측하여 유량을 산정하였다. 라즈베리 파이에 $640{\times}480$ 화소의 카메라를 장착하여 10분 간격으로 10초간의 동영상을 촬영하고, 이를 WiFi 모듈을 이용하여 무선으로 서버로 전송한다. 전송된 동영상을 분석하기 전에 설치 지점의 3차원 좌표 변환 자료와 횡단면 좌표를 입력하여 대상 지점의 측정 매개변수를 설정한다. 즉, 이들 자료에서 영상 내의 표정점과 측정선을 설정해 둔다. 그 다음, 전송된 동영상을 시공간 영상으로 만들어 수위를 분석한다. 비슷한 방법으로 동영상에서 유속을 분석하고, 분석된 수위와 유속, 그리고 미리 설정된 횡단면 좌표를 이용하여 유량을 산정해 낸다. 설치된 WIA 시스템을 실제로 운용하여, 2017년 9월 11일의 06:10~19:00의 호우 사상 전체를 분석하였다. 10분 간격으로 촬영된 10초간 동영상 중에서 적절한 분석이 가능한 영상 77개에서 수위와 유속을 분석한 결과, 최대 수위는 0.746 m(간이수위표 기준), 최대 유속은 0.962 m/s, 최대 유량은 $12.977m^3/s$에 이르렀다. 지점 특성상 다른 유속계를 이용한 검증은 사실상 불가능하였다. 또, 하폭이 넓어서 일출 전과 일몰 후의 촬영 자료는 분석이 어려운 점이 있다. 이러한 기술적 문제들을 보완하면, WIA 시스템을 이용한 소하천의 수위와 유속 측정 시스템은 경제성이고 효율이 높은 관측시스템으로 유망할 것으로 기대된다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2006년도 춘계학술발표대회
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• pp.387-390
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• 2006

TinyOS 기반 무선 센서 노드를 사용한 실시간 계측 데이터 측정 및 제어 기술은 특히 홈 네트워크 분야에 널리 적용되고 있다. 본 논문에서는 ATMegal128L을 장착한 최소 8대 이상의 Micaz Mote 센서 노드 모듈을 사용하여 각 방의 노도 값을 실시간 측정하는 시스템을 구현하였다. 특히 TinyOS에서 제공되는 OscilloscopeRF의 메시지 구조를 분석하여, 각 노드의 ID 및 계측 데이터를 추출하였다. 또한 이렇게 추출된 계측 데이터를 센서 네트워크의 싱크 노드로부터 데이터 통제 센터(Doc)로 효율적으로 전송하기 위한 TCP 기반 네트워크 프로그래밍을 구현하였다. 실험 결과 센서 노드 수 및 샘플링 주기에 상관없이 안정적으로 계측 데이터 수신이 이루어짐을 확인하였다. 한편, IEEE802.11a/g 기반 무선 네트워크를 통해 실시간 계측 상황을 휴대용 단말기인 PDA에서 확인할 수 있도록 이를 구현하였다.