사회적 소외계층이 증가함에 따라 무연고 사망자가 늘어나는 사례가 늘고 있다. 따라서 본 논문은 자체 제작한 웨어러블 디바이스를 활용하여 무연고 소외계층의 건강을 관찰 및 응급상황을 대처하고 고독사를 방지하는 서비스를 제안한다. 제안한 웨어러블 디바이스는 사용자가 착용 시 심장 박동, 온도, 습도의 생명 정보를 측정 및 저장하고, 저장된 데이터와 움직임을 감지할 PIR 센서의 움직임 데이터 값을 비교하여 응급 상황을 보여준다. 이를 위해서 사용자 용 웨어러블 디바이스, DB 관리서버 및 웹 페이지를 구축하였다.
불투명한 경제정세의 와중에서도 전기에너지를 지탱하는 근간이 되는 파워 일렉트로닉스 분야는 확실히 그 기술개발을 향상시켜 오고 있다. 특히 파워디바이스는, 지구환경과 생활환경을 보다 쾌적하게 하기 위하여 인버터 장치 등의 각종 전력절약기기와 풍력$\cdot$태양광$\cdot$연료전지 등 클린에너지의 전력제어장치에 없어서는 안되는 반도체디바이스로 성장했다. 파워디바이스 중에서도 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 기술혁신은 요 20년 사이에 비약적인 성과를 거두었다. 1980년대에 제품화된 IGBT는, 반도체메모리의 초미세가공기술을 도입하면서 $5{\mu}m$에서 서브미크론의 디자인툴로 발전하여, 2000년대에 들어 칩의 전류밀도는 약 2배, 포화전압은 약 $65\%$까지 개량되었다. 이와 같은 IGBT의 변천은, 전력손실을 대폭적으로 저감시켜 에너지절약기기의 전력변환효율 향상에 공헌하고 있다. 파워디바이스의 기술진보에서 또 한 가지 잊지 말아야 할 것은 주변회로의 집적화(集積化)에 의한 고성능$\cdot$고기능화이다. 최근의 인버터용 파워디바이스로 가장 많이 사용되고 있는 파워모듈은, IGBT등의 파워칩과 그 주변회로와의 컬래버레이션에 의한 제품이다. 다시 말하면 구동회로, 전류$\cdot$전압$\cdot$온도센서 및 그것들의 보호회로가 IC(집적회로)에 편입되어 고기능$\cdot$소형화를 촉진시키고 있다. 구동회로는 LVIC (저전압집적회로)에서 HVIC(고전압집적회로)로 발전하여 전류$\cdot$온도 등의 각종 센서도 동일 칩에 설계할 수 있게 되었다. 또 센싱이나 보호기능뿐만이 아니라 출력전류의 제어를 위한 연산기능과 di/dt의 제어기능이 내장되도록 되어 있어 보다. 고성능의 인텔리전트 파워모듈(IPM)이라고 불리우는 새로운 개념의 파워디바이스가 실현되었다. 또한 패키지 기술도 내부배선 인덕턴스의 저감과 트랜스퍼 몰드패키지의 개발로, 소형화뿐만이 아니라 파워칩의 성능$\cdot$기능을 충분히 발휘할 수 있도록 개발이 적극적으로 추진되고 있다.
본 논문에서는 신체 정보를 추출하여 감성인지 서비스를 제공할 수 있는 스트레처블 웨어러블 디바이스를 개발한다. 감성인지를 위한 생체신호는 직물센서를 활용한 피부전도도(EDR), 피부 온도(SKT) 및 심박수(HRV)를 통하여 수집되며 감성정보 검출 알고리즘을 이용하여 사용자에게 필요한 서비스를 제공한다. 또한 제안한 스트레처블 웨어러블 디바이스는 현재 유통 중인 웨어러블 디바이스의 주요 불만 요소인 짧은 배터리 수명, 스마트폰에 의존할 수밖에 없는 네트워크 범위 및 액세서리 제품으로서의 개성을 살릴 수 없는 디자인 문제점을 해결할 수 있다.
본 논문에서는 지능형 엣지 컴퓨팅을 지원할 수 있는 경량 임베디드 기기를 설계하고, 영상 기기로부터 입력되는 이미지에서 객체를 실시간으로 빠르게 검출할 수 있음을 보인다. 제안하는 시스템은 산업 현장이나 군 지역과 같이 사전에 설치된 인프라가 없는 환경에 적용되는 지능형 영상 관제 시스템이나 드론과 같은 자율이동체에 탑재된 영상 보안 시스템에 적용될 수 있다. 지능형 비전 인지 시스템이 확산 적용되기 위해 온디바이스 AI(On-Device Artificial intelligence) 기술 적용 필요성이 증대되고 있다. 영상 데이터 취득 장치에서 가까운 엣지 기기로의 컴퓨팅 오프 로딩은 클라우드를 중심으로 수행되는 인공지능 서비스 대비 적은 네트워크 및 시스템 자원으로도 빠른 서비스 제공이 가능하다. 또한, 다양한 해킹 공격에 취약한 공격 표면의 감소와 민감한 데이터의 유출을 최소화 할 수 있어 다양한 산업에 안전하게 적용될 수 있을것으로 기대된다.
본 논문에서는 온 디바이스 국방 AI를 위한 효율적인 학습 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 모델 전체를 재학습하는 대신 필요한 부분만 세밀하게 조정하여 계산 비용과 시간을 대폭 줄이는 PEFT 기법의 LoRa를 적용하였다. LoRa는 기존의 신경망 가중치를 직접 수정하지 않고 추가적인 낮은 랭크의 매트릭스를 학습하는 방식으로 기존 모델의 구조를 크게 변경하지 않으면서도, 효율적으로 새로운 작업에 적응할 수 있다. 또한 학습 파라미터 및 연산 입출력에 데이터에 대하여 32비트의 부동소수점(FP32) 대신 부동소수점(FP16, FP8) 또는 정수형(INT8)을 활용하는 경량화 기법인 양자화도 적용하였다. 적용 결과 학습시 요구되는 GPU의 사용량이 32GB에서 5.7GB로 82.19% 감소함을 확인하였다. 동일한 조건에서 동일한 데이터로 모델의 성능을 평가한 결과 동일 학습 횟수에선 LoRa와 양자화가 적용된 모델의 오류가 기본 모델보다 53.34% 증가함을 확인하였다. 모델 성능의 감소를 줄이기 위해서는 학습 횟수를 더 증가시킨 결과 오류 증가율이 29.29%로 동일 학습 횟수보다 더 줄어듬을 확인하였다.
본 연구에서는 실리콘 웨이퍼에 2중 다이싱 공정의 적용이 리드-온-칩 패키지로 조립되는 반도체 디바이스의 T.C. ($-65^{\circ}C$에서 $150^{\circ}C$까지의 온도변화에 지배되는 신뢰성 실험) 신뢰성에 어떠한 영향을 미치는 지를 보여준다. 기존 싱글 다이싱 공정은 웨이퍼에서 분리된 디바이스의 테두리 부위가 다이싱으로 인해 기계적으로 손상되는 결과를 보였으나, 2중 다이싱 공정은 분리된 디바이스의 테두리 부위가 거의 손상되지 않고 보존되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 2중 다이싱의 경우 다이싱 동안 웨이퍼의 전면에 도입된 노치부위가 선택적으로 파손되면서 분리된 디바이스의 테두리 부위를 보호하기 때문으로 해석된다. 온도변화 실험을 통해 2중 다이싱 공정의 도입이 단일 다이싱 공정에 비해 T.C. 신뢰성에서도 대단히 좋은 결과를 보인다는 것을 확인할 수 있었다.
HTML5의 로컬스토리지는 HTML5에서 지원하는 웹 스토리지로, 디바이스에 파일 형태로 저장되어 온 오프라인 모두에서 호환 가능하고 영구 보관이 가능하다는 특징을 가진다. 그러나 로컬스토리지는 데이터를 평문상태로 저장하기 때문에, 파일에 대한 접근 및 수정이 가능하다. 또한 각 도메인에 대한 로컬스토리지를 파일명을 통해 분류하기 때문에, 파일명이 변조되거나 다른 디바이스로 유출되면 로컬스토리지 파일의 재사용이 가능하다는 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 로컬스토리지 파일이 생성된 도메인 및 디바이스에 대한 무결성, 기밀성 보장을 위한 방법을 제안한다. 로컬스토리지에 저장되는 데이터를 암 복호화하여 보관하는 방법으로, 암호키는 서버에 보관되며 암호키를 요청하는 단계에서 로컬스토리지를 생성한 디바이스 및 도메인에 대한 인증이 이루어진다. 이를 통해 로컬스토리지의 도메인 및 디바이스간의 기밀성과 무결성을 보장한다. 최종적으로, 제안 방법에 따른 실험을 진행하여 본 논문에서 설명하는 로컬스토리지에 대한 비정상적인 접근에 대해 탐지하는 것을 보였다.
센서 레지스트리 시스템은 센서와 디바이스 간 상호운용성 문제를 해결하기 위하여 모바일 디바이스의 위치 정보에 기반하여 센서에 대한 의미적 메타데이터를 제공한다. 하지만 모바일 디바이스의 GPS가 잘못 수신되면 센서 레지스트리 시스템은 잘못된 센서 정보를 받게 되며 센서와 연결할 수 없다는 문제를 지닌다. 이 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 모바일 장치와 센서 간의 성공적인 요청확률을 향상시키기 위해 지리적 임베딩 및 LSTM 기반 경로 예측을 기반으로 한 이중 협업 전략을 제안하고 몬테카를로 방법을 이용하여 평가한다. 실험을 통하여, 제안한 방법이 위치 이상 문제를 개선하고 효과적인 멀티캐스팅 메카니즘임을 보였다.
본 연구에서는 센서 네트워크 기반의 임베디드 시스템을 제안한다. 지그비 RF 기술과 임베디드 하드웨어 기술의 조합을 통하여, 주택 및 아파트 등에서 각 방별로 온도 및 습도를 취합하여 난방을 관리할 수 있다. 이를 위하여 리녹스 기반의 임베디드 시스템 디바이스를 제어하기 위한 JAVA API를 설계하였다. 임베디스 시스템 디바이스의 JAVA API를 통한 제어에 중점을 두어 구현하였다.
탄화규소(SiC)나 질화갈륨(GaN)과 와이드갭 반도체를 이용한 전력소자의 생산기술이 크게 발전하여 그간 널리 사용되어 온 실리콘(Si) 전력소자와 비교하여 작동전압, 스위칭 속도 및 on-저항 등이 크게 향상되어 몇 개 기업은 제품화를 시작하였다. 내압 등 기술적 과제 등을극복하여 산업화를 하고자하는 움직임을 소개하고 아울러 연구동향도 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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