• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.139-146
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• 2018

수중음향통신은 자원 및 지질탐사, 무인잠수정을 이용한 수중탐지 등 산업, 과학, 군사 분야에 다양하게 이용될 수 있으며 최근 들어 미국을 비롯한 선진국을 중심으로 활발하게 연구되고 있다. 그러나 수중음향통신은 지상에서의 무선통신과 달리, 느린 음파 전달속도로 인한 전송대역의 제한과 다중경로에 의한 심볼간 간섭과 이로 인한 심각한 신호왜곡 등의 치명적인 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 이러한 문제점 중, 다중경로에 의한 심볼간 간섭을 제거하기 위한 방법으로 단일반송파 전송방식을 사용하는 주파수영역등화(FDE) 기법과 다중반송파 전송방식을 사용하는 직교주파수분할다중화 기법(OFDM)을 수중음향통신 채널에 적용하여 그 성능과 수중통신에서의 적용성 여부를 판단하였다. 이를 위해 모의된 수중채널을 바탕으로, SC-FDE와 OFDM 방식의 성능을 SER 관점에서 비교하였다. 수중채널은 벨홉모델을 이용하여 모의하였으며, 모의실험 결과, SC-FDE는 OFDM에 비해 $10^{-3}SER$ 기점을 기준으로 약 5dB 이상의 SNR 이득이 발생하였다. 모의실험 결과를 통해, SC-FDE가 수중 음향통신에 효율적으로 적용 가능한 시스템임을 보였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.79-86
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• 2006

수중과 같은 에러의 변동이 크고 무선 통신에 제약이 따르는 환경에서 데이터 전송을 실행하게 되는 경우에는 상당히 심각한 지연율과 에러 발생률을 고려하지 않을 수 없다. 따라서 이러한 환경에서 사용되는 메커니즘은 가능한 한 효율적이면서 간단해야만 한다. 본 논문에서 제안하는 Pervasive Block ACK(PBA) 기법은 각 프레임마다 전송되던 ACK를 Set 단위로 묶어서 한꺼번에 보내주는 방법으로, 수중 등 열악한 환경에서 ACK 전송으로 인해 발생하는 트래픽 발생빈도 감소를 위해 제안되었다. Pervasive Block ACK 기법은 전송 횟수를 최소로 줄임으로써 오버헤드를 감소시켜 네트워크의 효율성을 높여 지연율은 줄일 뿐만 아니라 그에 부가적으로 전력 소비 절감의 효과까지도 기대할 수 있다. 본 논문에서는 Numerical Result를 통하여 제안에 관한 효율성 및 연구 가치를 증명하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권8호
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• pp.1631-1636
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• 2015

무선 통신기술의 발전과 함께, 수중 통신 기술도 초기의 점대점 통신에서 벗어나 다수개의 노드를 연결하는 네트워크 구축으로 연구가 진행되고 있다. 수중의 통신환경은 전파지연, 도플러 효과, 다중경로, 그리고 전파손실의 측면에서 기존의 지상 무선 환경과 크게 차이가 있다. 따라서, 지상의 연구 결과가 수중에서 그대로 적용되기는 어려운 상황이다. 특히, 전파환경에 의존성이 큰 매체접속제어 프로토콜은 수중 통신망을 위해 새로 설계되어야한다. CSMA/CA는 데이터 패킷의 충돌을 피하고 숨겨진 노드 문제 등을 해결할 수 있으므로 이를 기반으로 한 여러 수중 매체접속제어 프로토콜들이 제안되어 왔다. 하지만 현실적으로는 RTS/CTS가 도달하는 전송범위 밖에서 발생한 간섭에 의해 수신신호의 성능이 저하되어 RTS/CTS의 효율이 감소될 수 있다. 본 논문에서는 수중 환경에서 전파반경 밖의 간섭 신호의 영향으로 인해 발생되는 신호대잡음비(SNR) 감소를 분석하여 RTS/CTS의 효율 감소를 도출하고, 기존 매체접속제어 프로토콜에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 수중 환경에서의 전파 간섭문제와 지상에서의 전파 간섭 문제를 비교 분석하여 지상과 차별화된 수중 통신환경에서 고려해야 할 사항들을 정리해 보았다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.527-532
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• 2013

무선 가시광 통신 기술은 실내 또는 수중에서 고속 통신 서비스가 가능하여 많은 주목을 받고 있다. 그러나 가시광에 대한 해수채널의 통신 성능은 현재의 가시광 파장영역 광원과 광 검출기 기술의 한계와 수중 통신채널의 변화로 인한 여러 가지 제약사항들 때문에 실용화를 위해서는 극복해야 할 문제점들이 존재한다. 본 논문에서는 직선상의 가시영역에 있는 해수 환경에서 신호 대 잡음비와 비트 오류율을 분석하였다. 데이터 속도, 통신거리, 감쇠계수등과 같은 파라미터들의 영향에 대하여 연구하였으며, OOK와 L-PPM 변조기법을 적용한 시스템의 모델링과 전산모의를 통하여 수중환경 통신에 대한 강점과 제한점등을 기술하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권2호
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• pp.143-150
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• 2018

In this study, we designed and developed an underwater LED communication system composed of an LED and a photo sensor. In addition, we experimented with video data transmission in a water tank. Two communication modules were installed in the 3 m water tank, and the image data transmission test was successfully performed at a rate of 20 frames per second(FPS), image resolution of $480{\times}272$, and data communication speed of 4 Mbps.

• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.1697-1705
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• 2022

대규모 해양 건설에 따른 해양 건설 작업자의 안전 및 해양 오염 문제가 발생하고 있다. 특히, 해양의 수중 건설 작업은 다른 작업에 비해 위험도가 높아 작업자의 안전을 고려한 무인 대체 시스템의 적용이 필요하다. 본 논문에서는 수중 무인 작업을 위해 해양 건설용 ROV 시스템을 개발 완료하였다. 수중 추진체의 제어를 통한 위치제어, 공압 gripper 그리고 수중 작업 모니터링을 위한 모니터링 시스템을 개발하였다. 성능평가 결과 ROV의 수중 이동속도는 최대 0.89m/s로 평가되었으며, 공압 gripper의 최대 하중은 80kg의 하중 허용 가능함을 확인하였다. 또한, 수중 ROV의 제어와 수중 영상 스트리밍에 필요한 네트워크 대역폭이 300Mbps 이상으로 평가되었으며, 유선 통신은 205m에서 92.7 ~ 95.0Mbit/s, 무선 통신은 78.3 ~ 84.8Mbit/s의 속도로 평가되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1688-1695
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• 2016

수중에서의 통신은 해수면 및 해저면 등에 의한 신호의 반사를 통해 다중경로 현상이 나타난다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원할한 수신을 방해받게 된다. 또한, 수중 통신은 제한된 주파수를 사용하고 다중 경로로 인한 심볼 내 간섭으로 전송률이 매우 낮고 성능이 저하된다. 따라서 본 논문에서는 수중통신 환경에서 전송률 향상 및 성능 향상을 위해 터보 등화 기법 기반의 Faster Than Nyquist 전송방식을 고려한다. 무선 통신에서 전송률 향상을 위해 적용되고 있는 Nyquist 속도보다 빠르게 전송하는 Faster Than Nyquist 기법에 대해 다중 간섭이 존재하는 수중 환경에서 효율적인 복호 모델을 제시하고 기존의 전송률 향상에 고려되는 천공 부호화 방식과 실제 호수 실험을 통하여 성능을 비교 분석하였으며, 적용 가능성 및 효율성을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권6호
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• pp.360-369
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• 2014

수중 음파 센서 네트워크를 이용하여 수중 환경의 자료를 수집하고 이를 이용하여 오염도를 측정하거나 자연재해를 예방하는 등의 연구가 진행되고 있다. 수중에서 수집된 자료는 음파 통신으로 지상의 통신 개체로 전달된다. 수중 환경은 지상 환경에 비해 전송 속도가 낮고, 전송 지연이 빈번히 일어나는 등 통신 성능이 좋지 않기 때문에 지상의 무선 통신에서 사용되는 보안 기술을 그대로 적용시키는 것이 어렵다. 이로 인해 보안 기술을 배제한 체 통신 기술만 사용할 경우 전송되는 자료가 공격자에 의해 탈취되거나 위 변조 되는 등의 보안 위협에 노출될 수 있다. 그렇기 때문에 개체 간의 신뢰성을 입증해 주고, 암호화 통신을 위한 비밀키를 공유하는 인증 및 키 발급 프로토콜 등과 같은 보안 기술이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 수중 환경을 위해 경량화한 인증 및 키 발급 프로토콜인 UW-AKE을 제안한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.433-436
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• 2011

스마트폰, 아이패드, 갤력시S, 탭 등 비약적인 과학기술의 발전으로 생활수준이 향상함에 따라, 한강 르네상스 및 4대강 살리기 사업, 각종 생태하천복원 등 새로운 수변문화공간 구축을 위한 공공 사업에서 첨단무선통신기술을 융합한 신개념의 서비스와 문화가 요구되고 있다. 서울시, 서울인근 지역의 강, 하천에 유량이 유입되는 주요지점에 수중환경감지 센서설치. 주변오염지역 감지 및 수중환경 생태를 실시간 감지하여 이상 징후(BOD, COD, DO, 전도, 탁도 등)발생이 예상되는 주변 오염원인 공장, 폐기처리장, 폐수처리장 등의 시설물을 D/B 관리하여 오염원 관련 피해주민에게 실시간 공지하여 대형사고 예방 및 청정하천 수중환경유지를 목표로 한다. 본 논문에서는 수중환경(하천, 호수, 강 등)대한 지능적이고, 효율적인 관리를 위해 센서수중환경에 적합한 4세대 센서 보드 설계 및 블록다이어그램 설계, 통신기술, 인터페이스 개발을 통해 수중환경에 적합한 센서 및 데이터 획득기술 개발한다.