• 정보와 통신
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• 제33권8호
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• pp.89-93
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• 2016

지구상에서 70%이상을 차지하는 해양 특히 해저에서 음파를 이용한 통신은 해저자원, 대체에너지 개발 등을 견인할 차세대 핵심기술로써 주목받고 있다. 수중에서 초음파를 이용하여 데이터 전송하는 수중음파통신 기술의 국내외 표준화 동향 및 진행 방향을 살펴보고 우리나라의 역할 및 표준화로부터 얻을 수 있는 파급효과와 향후 전략적 접근을 위한 제언을 기술하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2015년도 추계학술발표대회
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• pp.851-854
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• 2015

수중음파통신은 물속에서 지상과는 달리 음파를 사용하여 통신한다. 또한 제한된 전력과 자원을 사용하기 때문에 최소한의 연산으로 본래의 목적을 수행해야만 하는 조건이 따른다. 따라서 수중음파통신에 보안을 적용하기 위해서는 기밀성과 안전성도 중요하지만 무엇보다 가용성을 고려한 보안설계가 중요하다. 본 논문은 제한된 전력과 자원 환경에서 동작하는 수중음파통신용 MAC 프로토콜에 가용성이 부각할 수 있는 LEA 블록암호알고리즘의 적용방안을 논하고자 한다. 또한 기존의 AES(Advanced Encryption Standard)와 ARIA(Academy, Research Institute, Agency) 블록암호알고리즘과의 성능분석을 통해 LEA의 우수성과 수중음파통신에 적합성을 보이고자 한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.27-45
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• 2018

지상 통신 네트워크와 수중음파 통신 네트워크는 동작 환경, 통신 매체, 전파 지연 속도, 주파수 대역폭, 통신 속도, 비트 에러율 등에서 매우 다른 통신 특성을 갖는다. 이러한 다른 특성들로 인해 이들 두 통신 네트워크는 주소체계와 최대 패킷 크기에서 차이가 생기며, 결과적으로, 이 차이는 두 통신 네트워크를 상호연결 하는데 장애가 될 수밖에 없다. 본 논문은 지상 통신 네트워크와 수중음파 통신 네트워크 사이에서 서로 다른 주소체계로 인해 발생하는 상호연결 문제를 해결하기 위해 가상 주소를 이용하는 방법을 제시하고 수학적 모델링을 통해 수중 환경에서의 메시지 송수신 지연 시간에 대한 성능을 분석한다.

• 정보와 통신
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• 제33권8호
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• pp.52-62
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• 2016

해양에서 음파를 사용하여 수중통신을 시도할 경우 해양매질은 음향 도파관(acoustic waveguide)의 역할을 하게 되고, 이 경우 해양환경의 변동성과 그에 따른 음파와 매질의 간섭에 의해 수중통신 채널의 변동성이 발생한다. 수중음향 채널은 대역 제한 채널이면서 잔향음 제한 채널이고 강한 도플러 변이 채널이므로 수신된 통신 신호는 육상통신에 비해 심한 인접 심볼간 간섭(intersymbol interference)과 위상변이를 가지게 된다. 따라서 수중통신을 시도함에 있어 이러한 해양환경 변동성과 그에 따른 수중음향 채널 변동에 대한 충분한 고려가 필요하다. 본 논문은 수중통신 시스템 구성에 도움을 줄 수 있도록 수중통신 채널에 영향을 미치는 해양 매질의 기본적 특성에 대해 소개하고 수중통신 채널과의 상관성 및 환경 변동성에 따른 통신채널의 변동성에 대해 소개하고자 한다.

• 정보와 통신
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• 제33권8호
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• pp.63-70
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• 2016

본고에서는 최근 활발하게 연구되고 있는 수중 음향통신을 위한 물리계층 기술에 대하여 알아 본다. 수중음향통신은 지상의 전파를 이용한 무선 통신 기술과 달리 음파를 이용한다. 음파는 수중에서 약1500m/s로 매우 저속이고 시간에 따른 다중 경로와 해수면과 해저면에서의 반사가 발생한다. 또한 수온, 염분, 수압, 해류와 해저지형 등에 의해 신호의 왜곡 및 손실이 일어나기 때문에 수중음향통신은 지상에서 전파를 이용한 통신에 비하여 매우 어려운 일이다. 본고에서는 이러한 수중음향채널의 특성을 살펴보고 링크버짓 계산을 한다. 그리고 수중음향통신을 위한 물리계층 변조기법을 살펴본다. 특히 OFDM 변조기법에 대하여 자세히 설명하고 실해역 측정을 통한 수중채널 특성을 기반으로 채널을 모델링하고 OFDM 변조기법을 위한 파라미터 선정 및 성능비교를 하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권11호
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• pp.110-117
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• 2012

내수면 및 연근해에서 수질 오염 감시, 수중 생태 관찰, 수중 침입 감지 등을 효과적으로 수행하는 시스템이 요구됨에 따라 근거리 수중 음파 통신을 수행하는 음향 모뎀에 대한 관심도 증대되고 있다. 얕은 수심에서는 음파의 수중 전달 과정에서 발생하는 확산, 흡수, 반사, 산란 등에 의해 채널 해석이 용이하지 않으며 음향 모뎀의 개발 사례 및 성능이 매우 제한적이다. 또한, 얕은 수심에서 수중 음파 통신 시스템을 구성할 경우 고정형 수중 노드 및 이동형 수중 이동체에 탑재되는 수중 모뎀의 크기에 대한 제약이 존재한다. 본 논문에서는 수중 채널에서 음파의 전송 중 발생하는 손실에 대해 고찰하고, 고정형 및 이동형 근거리 수중 음파 통신에 적합한 고효율 초소형 음향 모뎀을 설계 구현한다. 개발한 수중 음향 모뎀을 활용하여 최대 500 미터, 2 kbps의 전송속도로 수심이 얕은 호수에서 실증 실험을 실시함으로써 적용 가능성을 검증한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제5권3호
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• pp.71-78
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• 2016

최근 환경오염에 의한 수질관리, 재난방지, 해양자원탐사 및 군사목적 등으로 수중환경에서의 음파통신에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 수중네트워크는 물이라는 특수한 환경으로 인해 많은 제약사항이 존재한다. 이를 극복하기 위한 노력은 계속되고 있으며 더불어 보안의 필요성도 함께 중요시 되고 있다. 본 논문에서는 수중 음파통신에서 활용가능한 다양한 플랫폼에서 AES, ARIA, LEA 암호 알고리즘의 성능을 측정하고 그 결과를 비교 분석하여, 향후 수중 네트워크에서의 통신에 효율적으로 기밀성을 제공할 수 있도록 한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.157-166
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• 2011

최근 수중 환경 모니터링 시스템에 대한 관심이 높아지면서 수중음파센서네트워크에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 수중음파센서네트워크는 수중환경 모니터링, 수중자원탐사, 해양 데이터 수집, 군사 목적 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 다양한 분야에서 활용 가능한 수중음파센서네트워크의 활성화를 위해서는 PHY-MAC 프로토콜의 정의가 필수적이다. 하지만, 수중음파센서네트워크는 제한된 대역폭, 다중경로 및 페이딩현상, 지상 무선통신에 비해서 낮은 음파 속도로 인한 전송 지연시간 등 수중환경의 특수성에 고려해서 구현을 해야 한다. 본 논문에서는 수중환경과 관련된 제약사항을 고려하여 적응적인 PHY 프로토콜의 주파수, 네트워크 토폴로지, MAC 프로토콜, PHY-MAC 인터페이스, 데이터 프레임 포맷을 정의하고, 구현한 시스템의 구성에 대해서 설명하며, 수중환경에서의 실제 실험을 통한 데이터를 기반으로 성능 평가를 하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2001년도 춘계종합학술대회
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• pp.363-368
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• 2001

수중에서는 광파 및 전자파의 급격한 감쇠 특성으로 인하여 원거리 수중 통신을 위해서 음파를 주로 사용한다 그러나 음파의 전파 특성은 시공간상으로 변화하는 해수의 온도, 압력, 염분 등에 따라 큰 영향을 받기 때문에 신호의 왜곡 현상이 발생하며 보다 정확한 정보 전달을 위해서는 신호 왜곡에 대한 현상을 반드시 파악하여야 한다. 본 논문에서는 실해역에서의 적용에 앞서 기본적인 해석으로서, 무향 수조 내에서의 가청주파수 영역 및 통신에 주로 사용되는 초음파 영역에서의 전과 특성을, 특히 신호 왜곡에 가장 큰 영향을 미치는 표면 반사에 대한 특성을 시간영역과 주파수 영역에서 분석 비교를 수행하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.119-124
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• 2022

성공적인 수중 위치측정을 위해서는 다양한 수중 로봇에 탑재 가능한 대규모 병렬 컴퓨팅 환경이 필요하다. 이에, 본 논문에서는 수중 위치측정을 위한 인공지능 컴퓨팅 플랫폼 설계 방법을 제안한다. 제안한 플랫폼은 총 4개의 하드웨어 모듈로 구성된다. Transponder 및 hydrophone 모듈은 음파를 송수신하며 FPGA 모듈은 송수신한 음파 신호를 빠르게 병렬로 전처리한다. Jetson 모듈은 인공지능 기반 알고리즘 처리한다. 해당 플랫폼은 실제 수중 환경에서 거리에 따라 수중 위치측정을 위한 음파 송수신 실험을 수행하였으며 이를 통해 설계한 플랫폼을 검증할 수 있었다.