본 논문은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술 기반의 적외선 센서를 사용한 비접촉식 식물 생장 측정 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 식물 생장을 측정할 때 식물의 생장 피해를 줄이기 위하여 비접촉 센서를 사용하였다. 이 시스템은 직경, 단면적, 비대 형상과 같은 식물 생장 요소를 실시간 비접촉 방식으로 측정할 수 있다. 측정된 데이터는 센서 네트워크 기술을 사용하여 원격 서버까지 전송되고, 서버에서 저장 및 분석되며, 최종적으로 분석된 데이터는 사용자에게 제공될 수 있도록 구성하였다. 본 논문에서 제안된 식물 생장 측정시스템은 측정 방식과 장치에 비접촉 적외선 센서를 사용하여 설계 및 구현을 하였다. 그리고 시스템의 성능은 필드에서 측정 실험을 통하여 검증해 보았다.
비접촉방법데 의한 변위 측정기술은 공작물의 가공중(in-process)형상치수의 측정 또는 각종 계 측에 대한 자동화기술의 필요성이 증대됨에 따라 다양한 원리를 응용하여 발전되고 있다. 전통적인 방법으로는 가변 리럭턴스(variable reluctance)형, 와전류(eddy current)형, 콘덴서(capacitance)형 등의 전기적 센서들이 주를 이루고 있으나 최근에 들어서는 광전자기술의 발달에 힘입어 여러 광학 측정법들이 연구되어 실용화 되고 있다. 본 연구에서는 측정자동화 용도로 사용될 수있는 광삼각법에 의한 비접촉방식의 광학센서에 대한 기본 연구 결과를 서술하였다. 광삼각 비접촉 측정의 기본 원리와 측정 범위 및 분해능 관점에서의 센서 설계의 기본 방법을 제시하며 또한, 실제적인 센서의 설계 및 제작을 위해 응용될 수 있는 기본광학소자의 현 기술적 수준과 성능을 기술하였다. 최종적으로는 실제적인 센서의 설계제작 과정과 시제품의 성능 실험을 통한 응용 가능성이 검토되었다.
본 연구에서는 측정의 자동화 용도로 사용될 수 있는 광삼각법(optical tria- ngulation method)에 의한 비접촉방식의 광학센서에 대한 기본연구 결과를 서술하였 다. 세부적으로 광삼각 비접촉 측정의 기본원리를 제시하고 측정 범위 및 분해능 관 점에서의 센서설계의 기본방법을 제시하였다. 최종적으로 실제적인 센서의 설계제작 과정과 세제품의 성능실험의 결과를 기술하였다.
인체 전자기장 신호를 검출하여 동작 인식에 이용하는 비접촉방식의 방법은 시간과 공간의 제약이 기존의 시스템보다 덜하므로 관련 연구들이 진행 중에 있다. 본 논문에서는 비접촉방식의 인체전기장 신호를 검출할 수 있는 하드웨어를 구현하여 이를 디지털 파형화 하여 인식률을 높일 수 있는 회로시스템을 설계하였다. 차동 증폭회로의 구현과 비교기를 연동한 디지털 파형화를 위한 회로 시스템을 시뮬레이션과 결합하여 PCB화한 후/ 설계된 전체 회로 시스템에 대한 특성평가를 수행하였다.
본 연구에서는 키보드나 마우스와 같은 기존의 입력 방식이 아닌 CdS센서 배열을 이용하여 비접촉 방식의 입력방식을 제안하였다. 여기에 측정 하고자 하는 위치에 빛을 조사하였다. 이 때 CdS 센서에서 측정된 값을 A/D 변환하였고 주변 CdS 센서와의 비를 구해 좌표 값을 획득하였다. 획득된 좌표값은 RS-232통신으로 PC에 전송하여 LabVIEW를 이용해 모니 터 화면에 나타내었다. 구현된 장치를 이용하여 측정한 결과로 CdS 센서간 거리를 100등 분 했을 때 위치 값을 정확히 표시함을 확인할 수 있었다.
기존의 절대위치 감지 방식은 초기위치를 알기 위하여 이동자의 위치를 초기화해야 하고 생산 단가가 높다는 단점을 보완하기 위해 MR 센서를 이용하여 비접촉 방식으로 선형모터 이동자 절대위치를 판별하는 시스템을 제안하였다. 센서값을 이용하여 절대위치를 판별해야 하기 때문에 ADC 기능과 실시간 연산 기능이 필요하다. 때문에 8bit MCU(Atmega324PA)를 이용했다. 본 논문에서 이용한 MR 센서의 출력 변동폭이 작기 때문에 Instrumentation Amplifier를 이용하여 증폭된 출력을 MCU로 읽어 사용했다. 제안 시스템의 회로 및 알고리즘을 구현하였고 이를 이론적, 실험적 분석을 통해 동작 및 타당성을 검증하였다.
생체인식 기술은 신뢰성과 편의성을 제공하는 차세대 정보보안기술이며, 글로벌 시장 규모의 상승추세와 비접촉 방식의 수요도 증대되고 있다. 포스트 코로나 시대 핵심기술로 비접촉방식의 생체인식 출입통제 시스템이 비대면과 자동화 기술까지 가능하여, 국내 뿐만 아니라 미국, 유럽, 중동 등 해외시장에서 크레 활약하고 있다. IoT 기반 스마트 디바이스 맞춤형 센서 개발과 H/W 시스템 확보에 기업간 협조와 미국 식약청의 허가 등 요구사항을 반영하여야 하는 주의사항이 있다.
본 연구에서는 PVDF 압전 센서와 IR 체온 센서 등을 활용하여 비접촉, 무(無) 구속 방식으로 요람에 있는 영유아의 바이탈 신호를 상시 측정하여 '영아 돌연사 증후군' 등 위험한 상황에 빠졌을 때 애플리케이션을 통하여 즉각 보호자에게 알리고 대처 방안을 제시하며, 상시 영·유아 모니터링이 불가능한 맞벌이 부모 등에게 자동 상태 경보 서비스를 제공하기 위하여 스마트 요람을 개발하였다.
근래의 코로나 시대로 인해 접촉에 의한 감염을 방지하기 위해 다양한 방법들을 강구하고 있다. 그중 생활 속에서 많은 접촉이 일어나고 있는 엘리베이터에서의 감염 방지를 위해 비접촉 버튼을 개발하였다. 본 연구에서는 능동 차폐(active shield) 방식의 정전용량(capacitance) 센서를 이용하여 손가락이 접근했을 때의 커패시턴스 변화를 감지한다. 정전 전력 소모(static power consumption)가 없으며, 아날로그 멀티플렉서를 사용하여 일정 시간마다 돌아가면서 버튼을 센싱 하는 방식을 사용하여 상대적으로 가격이 비싼 센서칩을 하나만 사용하였다. 엘리베이터 버튼뿐만 아니라 터치 버튼, 자동문 등 일상에서 많은 사람들이 접촉하는 버튼을 높은 비용 추가 없이 대체 가능하다.
사용자의 행위를 상호적인 탐색과정으로 활용하는 인터랙션 방식과 기술들이 다양하게 진화하고 있다. 특히 최근에는 각종 센서 기술의 발전으로 접촉에서 비접촉 방식으로 서비스 방식이 변화하고 있지만 인터랙션 방식에 대한 개발자들의 무분별한 정의로 인해 오히려 탐색과정이 복잡해지는 양상을 띄게 되었다. 이러한 방식은 오히려 사용자가 전시콘텐츠를 학습하기에 앞서 개발자가 정의한 인터랙션 가이드를 먼저 학습해야하는 번거로움을 야기하고 있다. 따라서 전시 체험자를 위한 원활한 문화콘텐츠 정보 소통을 위해서는 다양한 연령대의 사용자를 위한 손쉬운 인터랙션에 대한 사전 연구가 필요하며, 비접촉 전시콘텐츠 개발 시 사용자 상호작용의 사용편의성 제고를 위한 연구 역시 반드시 필요한 상황이다. 이에 따라 본 연구에서는 전시콘텐츠 분야에서 활용도가 높고 보편적 상호작용이 가능한 비접촉 인터랙션을 연구하고 행위(제스처) 디자인을 제안함으로써 개발자와 사용자의 혼란을 줄일 수 있는 방안을 모색하였다. 먼저 문화자원 서사구조를 기반으로 기존 연구들을 고찰하고 문화콘텐츠로써 인터랙션 지점을 도출하였으며 사용자가 인터랙션 방식을 자연스럽게 추측하고 학습할 수 있는 손짓 기반 비접촉 행위 중 가장 효율성이 높은 탐색과정을 선별하였다. 나아가 비선형 내러티브 기반 인터랙션의 의미와 공간적 행위 요소 분석결과를 바탕으로 학습적 효과와 효율성이 높은 어포던스 행위를 도출하였다. 본 연구과정을 통해 사용자가 전시형 문화콘텐츠 탐색활동 과정에서 자연스럽게 비접촉 인터랙션을 이해하고, 전시콘텐츠에 몰입하는 과정에서 비접촉 인터랙션을 활용하는데 도움이 되는 행위를 최종적인 모델로 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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