• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.34-39
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• 2018

ICT 기술이 발전함에 따라, 다양한 크기와 형태의 웨어러블 디바이스가 개발되어 지고 있다. 또한, 성능이나 스펙은 현재의 스마트폰과 연결 가능하도록 IOT 융합 제품으로 재탄생 되고 있다. 이것은 4차 산업혁명의 범용 기술 중 하나로, 우리의 삶의 질과 환경을 바꾸는 기술로 집중 조명을 받고 있다. 이와 함께 헬스케어 기술이 결합된 신기술 제품이 증가함에 따라, 이를 필요로 하는 사용자들에게 다양한 기능들이 제공되고 있다. 웨어러블 기술은 기술개발과 함께 지속적인 증가 추세에 있다. 또한 이를 스마트 와치 형태의 제품으로 개발하여 제품을 출시하고 있다. 또한 소형화를 위해 마이크로프로세서의 집적화 기술을 적용한 오픈소스 하드웨어들이 개발되고 있다. 그중 아두이노 관련 제품은 현재 다양하게 만들어져 있으며 용도에 따라 아두이노 프로세서를 개발 툴에 맞추어 사용하면 된다. 이에 본 연구에서는 오픈소스 하드웨어 기반의 타이니두이노를 활용하여 웨어러블 신체 생체 활동 모니터링 시스템을 개발하였다. 타이니두이노는 Atmega 프로세스를 기반으로 제작된 초소형 아두이노 호환 보드로 오픈소스 통합 개발 환경(스케치)에서 프로그램이 가능하다. 웨어러블 신체 생체 활동 모니터링 시스템은 일상적인 건강관리를 할 수 있는 스마트 u-Healthcare 시스템이라는 것이 큰 장점이라 할 수 있겠다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.1-7
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• 2020

최근 LED 디스플레이 시스템이 활발히 보급됨에 따라서 시스템 구동을 위한 LED 드라이버의 효과적인 제어방법에 대한 연구가 진행 중이다. 그 중에 가장 대표적인 것이 LED Driver 채널의 균일한 밝기 제어이다. 본 논문 에서는 채널 휘도 편차 최소화를 위한 전류보상 및 시스템 보호 기능을 갖는 BLU용 LED driver IC를 제안하였다. 제안하는 LED Driver IC는 채널 간 ±3% 이내의 current accuracy와 150mA 채널 전류를 목표로 설계하였다. 설계 사양을 만족시키기 위해 채널 구동 PWM 신호를 이용한 chopping 동작을 수행하도록 하여 채널 앰프 옵셋을 상쇄할 수 있도록 하였다. 또한 pre-charge기능을 구현하여 빠른 동작 속도와 채널간 휘도 편차를 최소화할 수 있도록 하였다. LED에러(오픈, 쇼트), 스위치 TR 쇼트 감지 및 동작 온도 보호 회로를 설계하여 IC 및 BLU시스템을 보호할 수 있도록 하였다. 제안된 IC는 Cadence 및 Synopsys사의 Design Tool을 사용하여 설계 하였으며, Magnachip 0.35um CMOS 공정을 사용하여 제작되었다. 제작된 LED driver IC는 채널 간 ±1.5% 이내의 current accuracy와 150mA 채널 출력특성을 만족하였으며, 평가 보드를 통해 에러 검출 회로들이 정상 동작함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.572-579
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• 2009

모니터링 시스템은 데이터 모니터링을 위한 장치들의 증가와 다양한 서비스를 지원하기 위해 많은 파라메타를 요구한다. 특히 무선 모바일 환경에서 장치의 상태 모니터링은 제한된 스크린 사이즈에 다량의 정보를 디스플레이 해야 하는 어려움과 네트워크상에 장치 상태 데이터의 전송은 네트워크 트래픽과 많은 관련을 가진다. 본 논문은 온실 환경 시스템의 효과적인 관리를 위하여 데이터 수집을 위한 컨트롤 보드를 설계하고, 무선 모바일과 웹 기반의 다중 인터페이스를 구현하여 장치, 그리고 환경 데이터 모니터링, 각 장치의 제어를 적응적으로 수행하는데 있다. 그러므로 사용자의 상황에 따른 효율적인 모니터링 및 제어를 위해서 분산 클라이언트가 컴퓨터인 경우는 서버 또는 지역 제어 모듈에 LabVIEW 웹 서버를 통해서 웹브라우저로 모니터링 및 제어권을 획득하고, 클라이언트가 PDA인 경우는 디스플레이의 크기와 데이터 처리 능력을 고려한 무선 모바일의 어플리케이션을 연동하였다. 실험결과, 사용자의 환경에 따른 적응성과 이동성을 제공함으로써 인간 중심적인 설계 관점에서 만족할만한 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1069-1077
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• 2008

레이저와 카메라를 이용한 레일 마모도 측정 시스템은 정확한 마모도 측정을 위하여 레일에 조사된 레이저의 영역을 왜곡 없이 획득하고 이를 레일 단면과 정밀하게 일치시키는 과정이 매우 중요하다. 그러나 기존의 레일 마모도 측정 시스템은 빗물 등의 레일 위에 이물질이 있을 경우와 온도와 같은 측정 환경에 민감하게 반응하는 레이저의 특성으로 인하여 오차가 발생할 수 있으며 특히 외부에서 유입되는 태양광, 등과 같이 레일에 조사된 레이저와 같은 파장을 가지는 빛의 간섭에 의하여 레일에 조사된 레이저 영역 추출에 한계를 가진다. 또한, 2차원 상의 좌표 값으로 표현되는 추출된 레이저 영역을 레일단면에 맵핑시키는 과정에서 발생하는 기하학적 왜곡과 변형으로 측정 정밀도에 대한 한계가 발생하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 레일 마모도 측정을 위하여 카메라로부터 입력되는 1메가급 해상도의 영상을 초당 480 프레임의 속도로 실시간 처리할 수 있는 DSP와 FPGA가 탑재된 고성능 영상처리보드를 개발하고 이를 기반으로 각 프레임에 대한 2D 영상 데이터를 3차원 상의 데이터로 맵핑함으로써 정밀한 레일 마모도 측정 방법을 제안하고자 한다. 획득한 영상으로부터 레일에 조사된 레이저의 영역을 정확하게 추출하기 위하여 웨이브렛 기반의 영상 알고리즘을 적용하고 2차원 상의 좌표값으로 표현된 레이저 영역을 카메라 모델과 투시 변환을 이용하여 레일의 단면에 정확하게 위치시킴으로서 ${\pm}0.5mm$ 이하의 오차범위를 가지는 고정밀 레일 마모도 측정 시스템을 개발하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.254-261
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• 2024

항공기 이착륙 시 정확한 유도는 중요하며, 이를 위해 계기착륙시스템 ILS (instrument landing system) 가 이용된다. 안정된 ILS 운용을 위하여 정기 점검이 진행되며, 지상차량 및 측정항공기 외 드론을 이용한 점검 수행 연구가 있다. 광대역 주파수 수신용 SDR과 단일보드컴퓨터를 이용하고, GNU Radio를 통해 ILS의 로컬라이저 신호를 수신 처리하는 소형시스템을 설계하였다. GNU Radio를 통한 신호처리 특성을 실행하고 MATLAB Simulink로 시뮬레이션 및 이론 값을 확인하는 과정을 거쳤다. 이를 통해 항공기가 활주로 진입할 때 DDM (difference in depth of modulation)과 진입 각도를 계산할 수 있다. 또한 GNU Radio에서 TCP (transmission control protocol)를 통해 무선으로 실시간 신호를 처리할 수 있게 구현하였다. 이를 활용해 항공기가 활주로 중심선으로 진입할 때는 약 0.5%, 1도 각도로 진입할 때는 0.27% 이내 오차가 있는 결과를 얻었다. 항공기 또는 지상 차량 이용 ILS 신호 검사 및 유지보수 방식과 비교하여 차별성이 있는 드론 이용 검사에 장착 가능한 소형 SDR 사용 수신시스템 구현을 가능하게 할 것이라 예상한다.

• 공학교육연구
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• 제10권2호
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• pp.44-61
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• 2007

본 논문은 공학 교육에서 강조하고 있는 창의력, 협업 능력 및 의사소통능력의 함양을 주 목적으로 홍익대학교 기계 시스템디자인공학과에서 새로이 개발한 교과목에 관하여 소개하고자 한다. '기계 시스템 디자인공학과'는 엔지니어링 디자인을 강조하는 새로운 교과목을 갖춘, 기존 홍익대학교 기계공학과의 새로운 이름이다. 급변하는 교육환경과 산업계의 요구에 부응하기위해서 기계공학과는 아날로그 기반, 산업중심의 하드한 관점에서 디지털 기반, 인간 중심의 소프트한 가치 중심으로 그 교육 접근방식을 전환하였다. 이러한 관점에서 새로이 개설된 세 가지 학과목인 기계 시스템디자인 개론, 창의적 공학 설계, 제품디자인은 공통적으로 팀 프로젝트를 통해서 손으로 직접 만들고 대화하고 표현하는(이하 Hands-on experience)경험을 중요시 하고 있다. 또한 이들 과정에서는 브레인스토밍(Brain Storming)과 스케치를 통한 시제작(Prototyping) 과정을 강조하고 있으며, 전통적으로 다루기 힘들고 무거운 금속 소재 대신에 폴리스티렌 블록이나 카드보드와 같은 가볍고 유연성 있는 소재를 사용하여 가능한 다양하고 창의적인 원형(Prototype)을 만들고, 팀원들간의 활발한 의사소통을 체험 할 수 있도록 유도하였다. Hands-on experience 중심 프로그램들은 학생들로 하여금 협업능력을 강조한 학과목들을 통해 시각적이며 구체적인 체험을 하게 하여 전통적으로 분석적이고 수학적이며 추상적인 사고에 초점을 맞춘 공학과목들을 균형적으로 보완하는 역할을 할 것으로 보이며, 졸업 후 그들이 산업현장에서 접하게 될 복잡하고 구체적인 엔지니어링 과제들을 해결하는 엔지니어링 감각과 창의력을 개발하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.648-654
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• 2004

반도체 제조 장비에서 가스의 질량 흐름 제어기(Mass Flow Controller: MFC)가 차지하는 비중은 매우 크다. 가스의 흐름 제어가 곧 반도체 소자의 품질 및 수율을 결정하는 중요한 요소이기 때문이다. 따라서 MFC의 고속, 고정밀 제어를 구현하기 위한 요구가 높아지고 있다. MFC의 제어 알고리즘에 관한 연구 선례는 찾아보기가 매우 힘들다. 그러나 일반적으로 PID 제어 알고리즘을 사용되는 것으로 알려지고 있다. MFC 제어의 어려움은 열에 의해 흐름을 감지하는 시스템일 경우 느린 응답 특성과 비선형성을 포함한다는 데 있다. 본 논문에서는 기존의 PID 알고리즘 보다 더 우수한 성능을 보이는 MFC 제어 알고리즘을 제시하고 실험을 통해 그 우수성을 보인다. 비선형성과 느린 응답 특성을 보상하기 위하여 퍼지제어 알고리즘을 적용하였으며 그 성능을 현재 상용화된 제품과 비교하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 PC와 PC에 장착된 데이터 획득 보드를 통하여 제어루프를 형성하였고, PC상에서 LabWindows/CVI 프로그램으로 제어알고리즘을 구현하였다. 또한, 느린 응답 특성이 존재하는 센서출력으로부터 실제의 흐름을 추정하는 하나의 방법도 제시하였다. 실험결과 본 논문에서 제안하는 알고리즘이 기존의 제품보다 더 빠르고, 더 정확한 제어성능을 보였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제7권1호
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• pp.12-21
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• 2003

목적 : 기존의 일반적인 스펙트로미터보다 향상된 성능을 가진 새로운 스펙트로미터를 설계 및 제작하였다. 대상 및 방법 : 초당 10억번의 부동 연산 능력을 갖춘 TMS320C6701 DSP를 이용하여 연속적으로 변하는 복잡한 경사자계파형을 실시간으로 계산하여 출력할 수 있고, 선택 단면을 interactive하게 조절할 수 있는 스펙트로미터를 설계, 제작하였다. 설계된 스펙트로미터는 DSP 기반의 디지털 제어부와 파형을 만들고 변조 및 복조를 수행하는 아날로그부로 구성되어 있다 RF 신호의 변조 및 복조는 디지털 기술을 사용하여 정밀도와 안정성을 높였다. 고속 병렬영상을 위하여 하나의 측정 보드당 4채널까지 측정할 수 있도록 하였고, 고속 DSP를 이용하여 빠른 재구성이 가능하도록 하였다. 결과 : 제작된 스펙트로미터를 1.5 테슬라 전신자기공명영상 시스템에 장착하여 다양한 방법으로 성능을 시험하였다. 디지털 변조/복조 방식에서 요하는 정밀한 위상 제어를 확인할 수 있었고, phase array 코일 영상을 통하여 다중 채널 측정시스템의 성능을 검증할 수 있었다. 개발된 스펙트로미터를 기존의 상품화된 스펙트로미터와 비교해 볼때 보다 정밀한 위상 제어가 가능한 것으로 나타났다. 결론 : Interactive하게 영상의 단면을 선택하고, 실시간 계산에 의한 파형출력은 나선주사 심장영상과 같은 첨단의 영상기법에 요구되는 스펙트로미터의 기능이다 또한 다채널 측정시스템도 병렬영상을 위한 필수적인 기능이다. 본 논문에서는 초당 10억번의 부동소수점 연산이 가능한 TMS320C6701 디지털신호처리기를 사용하여 이러한 기능들을 가진 스펙트로미터를 설계, 제작하였다. 디지털 방식의 변조/복조 기술을 채택하여 정밀한 위상제어가 가능하였다. 개발된 스펙트로미터를 FSE, GE, angiography 등 다양한 영상방법에 적용하여 성능을 확인하였으며, 기존의 제품보다 뛰어난 화질의 영상을 얻을 수 있었다.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권4호
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• pp.434-441
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• 2015

뉴메모리는 차세대 메모리 기술로써 비휘발성과 바이트 단위의 임의 접근성을 가지고 있다. 뉴메모리의 이러한 특성들은 기존의 정형화된 컴퓨터 시스템 구조에 변화를 가져올 것으로 예상된다. 본 연구는 뉴메모리와 DRAM이 공존하는 하이브리드 메인 메모리 구조에서의 고속 부팅 기법을 제안한다. 고속부팅 기법은 본 연구에서 개발한 MMU 변환 테이블을 이용한 쓰기 추적 기술을 이용하였다. 쓰기 추적기술을 이용하여 부팅 이후의 업데이트를 감지할 수 있었고, 부팅 이후의 업데이트를 다른 곳에 저장함으로써 부팅 완료 이미지가 훼손되는 것을 막을 수 있었다. 실제 고속 부팅 시에는 보존된 부팅 완료 이미지를 이용하여 부팅된 상태로 돌아가기 때문에 빠른 부팅이 될 수 있다. 본 연구의 고속 부팅 기법의 성능을 측정하기 위하여 뉴메모리가 장착된 실제 임베디드 실험 보드에서 고속 부팅 시스템을 개발하였으며, 고속 부팅 시간은 0.5초 이내로 빠른 부팅이 가능하였다.

• 원예과학기술지
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• 제34권6호
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• pp.860-870
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• 2016

환경요인에 대한 계속적인 모니터링은 농민들에게 온실에서 생육한 작물의 품질과 생산성을 개선할 수 있는 유용한 정보를 제공해 줄 것이다. 이 연구의 목적은 개방형의 저비용 microcontroller를 사용하여 온실 환경 계측 시스템을 개발하기 위함이다. 측정하기 위한 온실 환경 요인들은 대기 온도, 상대습도와 이산화탄소 등이다. 온도, 상대습도와 이산화탄소 농도 측정범위는 $40{\sim}120^{\circ}C$, 0~100%와 0-10,000 ppm이다. 온실 환경 자료를 실시간으로 모니터링하기 위해 $128{\times}64$ 그래픽 LCD을 사용하였다. 컴퓨터와 통신하기 위해 USB 인터페이스를 구성한 아두이노 Uno R3는 6개의 아날로그 입력과 14개의 디지털 입출력 핀으로 구성되어 있다. 온도/습도 센서는 디지털 핀 2번과 3번에 연결하였다. 이산화탄소 센서는 디지털 핀 12번과 13번에 연결하였다. LCD는 디지털 1번(TX)에 연결하였다. 스케치는 아두이노 프로그램 (IDE)로 프로그래밍하였다. 아두이노보드, 센서 및 액세서리 등을 포함한 측정 시스템은 저비용(총 244$)으로 개발되었다. 벤로형 온실에서 환경 요인들은 문제 없이 잘 측정되었다. 우리는 개방형 소프트웨어를 사용한 저비용 microcontroller가 우리 나라의 대부분의 면적을 차지하는 비닐 온실의 대기 환경을 측정하기 위해서 유용하게 사용되리라 예상할 수 있었다.