무선 센서 네트워크는 관심 지역에 많은 에너지 자율적인 마이크로 센서들로 분포되어 구성된다. 각각의 노드들은 에너지 공급에 제한을 가지며 싱크 노드와 통신하는데 필요한 정보들을 발생 시킨다. 이러한 네트워크에서의 기본 동작은 기지국(base station)으로 데이터를 취합하고 전송하는 것이다. 무선 센서 네트워크의 응용분야 중에서 환경 감시를 위한 센서 노드의 유선 설비는 기반 시설이 수반 되어야 하므로 설치가 어렵고 번거로우며 많은 비용이 들기에 설치 측면과 비용 측면에서 장점이 있는 무선 센서 네트워크의 도입이 요구된다. 본 논문에서는 이러한 무선 센서 네트워크를 이용하여 환경 모니터링 시스템을 구현해 보았으며, 네트워크 구성에 사용된 센서 노드는 저비용, 저전력에 근거해 자체 제작한 로온도, 습도, 조도의 데이터를 수집할 수 있도록 설계 하였으며, 베이스 노드와 호스트간은 시리얼 통신 및 USB 통신을 통하여 데이터를 전송할 수 있도록 하였다.
자연환경에 노출된 센서기반의 제어장치는 센서오류가 발생하게 된다. 본 논문에서는 센서의 오류 보정기능을 갖는 고정밀 태양추적장치를 개발하였다. 다항식회귀분석 (Polynomial Regression)과 주성분 분석(Principal Component Analysis)을 응용하였으며 태양추적장치의 센서를 모델링하고 자체 진단하고 복구하는 방법을 연구하였다. 시스템의 정상동작시의 센서간의 상호관계를 이용한 모델링과 센서 표본값의 주분포 모델인 PCA 모델이 이루어지면 이를 기준으로 센서의 여러 가지 오류를 점검하고 오류센서 신호를 재건을 한다.
고압회전기의 운전중 부분방전을 효과적으로 측정하고 진단하기위해 고정자 권선과 슬롯사이에 취부 되는 방향성 결합기형태의 부분방전센서가 일부 사용되고 있다. 기존 결합기형 센서는 마이크로스트립 등의 전송선로 타입으로, 센서 출력 단자의 효과적인 매칭을 목표로 설계되었으나, 센싱도체의 폭이 좁아 권선으로부터 효과적인 커플링이 힘들다. 본 논문에서는 고정자 권선 및 슬롯 구조의 전계분포 계산결과를 바탕으로 부분방전 신호 측정에 효과적인 형태의 센서를 설계하였다. 제작된 센서를 실제와 동일한 고정자 권선 및 슬롯 구조에서 타 센서와 비교하여 성능을 시험한 결과, 기존 마이크로스트립타입의 센서와 상용센서에 비해 좋은 감도를 가지는 것으로 나타났다.
데이타 중심 저장 방식의 센서 네트워크는 비슷한 값의 데이타를 같은 센서 노드에 저장한다. 따라서 센서 네트워크가 확장되고 비슷한 값의 데이타가 빈번히 발생 시 하나의 센서 노드에 저장이 집중되는 문제가 있다. 기존의 데이타 중심 저장 방식에서 센서 데이타 저장 기법들은 저장 데이타의 효율적인 관리에만 치우쳐 센서 네트워크의 확장 시 하나의 센서 노드에 저장이 집중되는 문제점을 고려하지 않았다. 본 논문은 센서 네트워크의 확장 시 다차원 센서 데이타 저장의 효율적인 scalability를 지원하는 비균등 분할 기법을 제안한다. 제안한 기법은 센서 네트워크를 센서 노드의 분포에 따라 같은 센서 노드 개수를 갖는 영역으로 분할하고 분할된 각 영역 내에서 측정된 센서 데이타를 해당 영역에서 저장 및 관리함으로써 센서 네트워크의 확장에 따른 저장 비용을 줄였다. 그리고, 생성한 영역 개수를 센서 네트워크의 크기와 센서 노드의 개수, 발생하는 데이타의 양에 따라 증가시킴으로서 전체 센서 노드의 에너지 소모가 분산되어 기존의 방식과 비교하였을 때 센서 네트워크의 수명과 scalability가 향상되었다.
노후화 시설물의 증가에 따라 선제적 유지관리의 중요성은 점차 증대되고 있다. 선제적 유지관리는 시설물의 응답 계측으로부터 시작되기 때문에 높은 정밀도를 가지는 응답을 획득하는 것이 중요하다. 국부적인 응답 중 변형률은 균열 감지 및 피로 진전 예측 등에 활용가능하다. 변형률 센서는 크게 이산형 및 분포형 센서로 구분된다. 이산형 센서의 대표적인 예가 광섬유 브래그 격자(FBG)와 전기 저항식 게이지이다. 이산형 센서는 높은 정확성과 재현성(고 정밀)을 가지지만, 측정점이 제한된다는 한계를 가진다. 브릴루앙 산란 기반 광섬유 변형률 계측 시스템 중 하나인 Brillouin Optical Correlation Domain Analysis (BOCDA)은 대표적인 분포형 센서이며, 5 cm 라는 높은 공간 분해능을 가진다. BOCDA는 투영된 광원에서 발생하는 산란파를 이용하여 광섬유 전 구간의 변형률을 계측한다. 측정점이 많아지는 장점이 있으나, 이산형 센서에 낮은 정확도와 재현성을 가진다. 본 연구에서는 고 정밀 데이터(이산형 센서)와 저 정밀 데이터(분포형 센서) 각각의 장점을 융합하는 후처리 기법을 제안하였으며, 이에 대한 가능성을 검증 실험을 통해 확인했다.
본 연구에서는 제방의 안정성 판단에 가장 중요한 침투거동을 파악하기 위하여 대형모형제방 실험을 수행하였다. 화강풍화토로 대형모형제방을 축조하고 분포형 TDR센서를 설치하여 침투거동을 파악하였다. TDR그래프(전기적 파형)는 3단계의 직선구간으로 간략화하여 나타낼 수 있으며 상부부터 건조 또는 초기영역, 중간부의 침투에 의한 불포화영역, 하부는 침투에 의한 포화영역으로 나타난다. 이를 이용하면 별도의 정량화 과정을 거치지 않고도 지점형 센서에 비해 제체 내의 침윤선을 쉽게 파악할 수 있다. 분포형 TDR센서에 의한 침윤선과 수치해석 결과와 비교하면, 초기에는 TDR센서의 측정 결과와 차이가 있으나 시간이 지날수록 결과가 일치하는 양상을 보여준다.
스테레오기반의 공간방사선 탐지장치는 방사선원에 대한 공간분포정보 뿐만 아니라 탐지장치로부터 선원까지의 거리정보를 얻을 수 있어 기존 방사선 영상화 장치보다 선원에 대한 효율적인 정보를 제공한다. 또한 감마선원의 스펙트럼 및 종류에 대한 정보를 고속으로 제공하기 위해서는 감도가 높은 고감도 검출센서가 필요하며 고선량에서의 포화되는 현상을 해소할 수 있는 기법이 필요하다. 본 논문에서는 다종 감마선 공간분포 측정을 위해 고감도 센서를 구성하고, 검출모듈의 기능을 개선하여 고선량에서의 포화상태를 해소함으로써 단일센서로 탐지범위 증대를 위한 연구를 수행하였다. 본 논문의 결과는 향후 스테레오기반의 감마선 탐지장치의 성능개선을 위해 활용될 것이다.
본 연구에서는 피복 손상으로 주변 도전체를 통해 누전되었을 때 그 주변의 자장을 검출하여 누전 여부를 판단할 수 있는 장치개발을 하기 위하여 우선 표면 누전에 의한 전류의 흐름을 조사하고, 전류에 의한 자장을 검출하기 위해 센서를 제작한다. 코어는 요크 타입을 적용하였으며, 코일은 0.5[mm] 동선을 4,000회 감았다. 실험 환경은 전선 피복 손상에 의한 금속 표면에 누전되는 상황을 모의하였으며, 부하는 40[W], 400[W], 1,400[W]를 적용하였다. 센서는 표면에 발생되는 자장을 검출할 수 있도록 2축으로 구성하였으며, 전선 주변 및 누전된 금속 표면에서 거리 및 각도 변화에 따른 자장을 검출하였다.
In this paper, to detect external sound frequency on the latticed structure, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer was fabricated and tested. The latticed structure fabricated with dimension of 50cm in width and 50cm in height, the optical fiber, 50m in length, distributed and fixed on the latticed structure. Single mode fiber, a laser with 1,550nm in wavelength, 2${\times}$2 coupler were used. External sound signal applied to the fiber optic sensor net and the detected optical signals were compared and analyzed to the detected microphone signals against time and frequency domain. Based on the experimental results, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer detected external sound frequency, effectively. This system can be expanded to the structural health monitoring system.
In this paper, to detect external sound frequencies on the latticed structure, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer was fabricated and tested. The latticed structure was fabricated with a dimension of 50 cm in width and 50 cm in height. The optical fiber of 50m in length was distributed and fixed on the surface of the latticed structure. Single mode fiber, a laser with 1,550 nm in wavelength, 2 ${\times}$ 2 coupler were used. External sound signal, 240 Hz, 495 Hz, 1.445 kHz, 2k Hz, applied to the fiber optic sensor net and the detected optical signals were compared to the detected microphone signals against time and frequency domains. Based on the experimental results, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer detected external sound frequency, effectively. This system can be expanded to the structural health monitoring system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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