• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.245-259
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• 2023

본 논문의 목적은 국내외 터널 스캐닝 시스템들을 분석하여 비접촉 이동식 상태점검 장비 개발에 대한 시사점을 도출하기 위한 것이다. 국내외 터널 스캐닝 시스템은 레이저 스캔과 이미지 스캔의 두 가지 기술로 개발되고 있다. 레이저 스캐닝 장비는 포인트 클라우드로부터 터널 라이닝의 기하하적 특성을 재현하는데 장점이 있다. 이미지 스캐닝 장비는 컴퓨터 비전을 활용하여 터널 라이닝 표면의 미세한 균열, 누수 등 손상 검출이 용이하다. 터널 라이닝의 손상 검출을 위해서는 이미지 스캐닝 장비가 더 적합할 것으로 분석되었다. 향후 개발 예정인 카메라 기반의 터널 스캐닝 시스템은 조명, 저장장치, 전원 공급 장치 및 차량 주행 속도 동기화 제어 장치로 구성되어야 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.330-336
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• 2020

다수의 대형 이동식 장비들이 운용되는 시추 작업장에는 장비 상호 간의 충돌을 방지하는 시스템이 필요하다. 장비들이 보내는 신호를 수신하여 상대적인 위치를 비교함으로써 충돌 가능성을 검사하고 필요할 때는 정지하도록 하여 사고를 방지하기 위함이다. 복수의 장비 사이에 일어나는 충돌을 검사하기 위해 장비의 형태를 단순화한 경계상자가 사용된다. 경계 상자들이 겹치는 공간을 점검하여 충돌을 파악하는 방식이다. 하지만, 시추 관련 핵심 장비 뿐 아니라, 충돌방지시스템도 소프트웨어를 수입하여 설치만 하였고, 이에 따라 기본 기술은 확보하지 못한 상태이다. 본 논문에서는 시추 작업에 사용되는 장비의 확장성과 연산속도를 고려한 충돌방지시스템의 프레임워크를 구성하여 장비와 충돌방지시스템 개발의 기반을 마련하였다. 각각의 시추 장비는 해당 소프트웨어에서 특정한 메시지 형식을 가진 오브젝트로 표현되고, 추가되는 장비나 데이터 형식에 유연하게 대처할 수 있도록 데이터를 직렬화/역직렬화 방식으로 구성하였다. 전체 시스템을 제어하는 네트워크로 부터 장비의 현 상태를 수신한 후 미리 규정된 약속에 따라 분류하고, 충돌을 검사하며, 바이패스 신호 등을 포함하여 움직임과 관련한 명령을 장비로 되돌려 보내는 데이터 처리 프로세스를 구현하였다. 상용가시화 소프트웨어를 사용하여 충돌 검사를 위한 경계 상자들이 장비와 함께 움직이며 충돌 발생 상황을 보이도록 하였다. 여러 대의 장비로 임의의 시추 작업장을 구성하고, 제시된 프레임워크가 정상적으로 작동하는 것을 확인하였다. 네트워크로부터 신호를 수신하여 처리한 후 관련 정보를 재송신 하는 데 걸리는 시간이 5ms 이하를 유지함으로써, 100ms의 장비 제어주기에 지장을 주지 않는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.85-85
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• 2011

홍수기에 안전하고 정확한 유량측정을 통하여 물관리에 필요한 기초수문자료를 확보하고자 한국수자원공사에서 1993년도부터 홍수유량측정기술 확보를 위한 연구를 시작하였다. 그간의 연구성과를 바탕으로 1999년도에 하천의 유속을 비접촉식으로 측정할 수 있는 홍수용 전자파표면유속계를 개발하여 특허등록하였고 그와 동시에 이의 상품화를 추진하여 2010년도까지 75대를 보급하여 실무에서 이용하고 있다. 이동식인 홍수용 전자파표면유속계를 바탕으로 2001년도에는 고정식 실시간 홍수유량측정측정시스템을 개발하여 특허등록하였고, 이 시제품을 현재 용담 수자원시험유역의 동향지점에서 시험운영하고 있다. 또한, 현장 유량측정실무자들의 홍수용 전자파표면유속계 개선요구에 따라 편각용 전자파표면유속계 시제품을 개발하였으며, 이는 임의의 한 지점에 설치한 한 대의 장비로 좌우 여러 측선의 유속을 동시에 측정할 수 있는 다점 측정기능을 갖도록 성능을 개선하였다. 이에 따라 홍수시 유량측정에 소요되는 시간이 줄어들어 신속하게 유량측정을 완료할 수 있는 계기를 마련하였다. 이와 더불어 유속측정 범위를 확장하여 홍수시의 고유속 뿐만 아니라 0.5 m/s 이하의 저유속까지 측정할 수 있는 범용 전자파표면유속계의 시제품을 추가로 개발하였다. 이 장비는 최저유속 0.03 m/s의 측정을 실내시험을 통하여 입증하였다. 범용 전자파표면유속계는 상품화 시제품의 개발을 목표로 기존 시제품의 현장시험을 통하여 현장적용상의 문제점에 대한 해결에 주력하였다. 첫째, 평갈수용 전자파표면유속계의 사용편의를 개선하기 위하여 소형화 및 경량화를 추진하였고, 이를 위하여 사용주파수를 기존의 10 GHz에서 24 GHz로 변경함으로써 $35{\times}35\;cm$ 크기의 기존안테나를 $22{\times}22\;cm$ 크기로 소형화하였으며 송수신부의 무게는 기존 18 kg에서 3.3 kg으로 혁신적으로 줄이는데 성공하였다. 이를 위하여 안테나는 기존의 반사형안테나에서 도파관슬롯배열안테나로 변경하였다. 둘째, 측정값의 안정화를 위하여 안테나의 특성을 개선하여 부엽(side-lobe) 레벨 30 dB 이하 그리고 전후방비(front-back ratio) 50 dB 이하로 개선하여 안테나가 지향하는 방향 이외의 위치에서 반사되는 불필요한 신호를 줄였다. 또한 적응형 이득제어(adaptive gain control)기법의 채택으로 미소 신호에 대한 안정적 측정 및 과다 신호에 대한 능동적 감쇄를 할 수 있도록 시스템을 구성하여 전 유속범위에 대한 안정적 측정을 가능토록 설계 및 제작하였다. 셋째, 자가점검 기능을 탑재하여 유속측정 전에 기기의 상태에 대한 self test기능을 통하여 측정자가 기기의 상태를 사전에 파악 가능토록함으로써, 기기 오작동에 대한 능동 대처할 수 있도록 하였다. 이외에도 저전력 회로설계를 통하여 배터리 사용시간을 확장하였고, 기존의 전자파표면유속계가 가지고 있던 방습 및 방수에도 내성을 갖는 제품으로 설계하였으며 스마트기기를 이용한 무선측정 및 세련된 디자인 등 사용자의 요구사항을 충분히 반영하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제19권1호
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• pp.44-57
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• 2020

DSRC 교통정보시스템은 노변기지국과 차량에 장착된 하이패스 단말기와의 통신을 이용한 구간 검지기로서 도로 교통정보를 수집하여 운전자에게 신뢰성 높은 교통정보를 제공하고 있다. 이에 국토교통부는 DSRC 교통정보시스템을 ITS 성능평가 대상으로 고시하였으며, 전국고속도로, 국도 및 지자체에 설치된 DSRC 교통정보시스템에 대한 성능평가를 실시하고 있다. 현재 DSRC 교통정보시스템은 장비 이상에 따른 고장수리 및 제어기부에 대한 상태확인 등 단순점검 위주로 관리되고 있어 노변기지국의 통신영역, 안테나 방향, 전파세기 등에 관한 세부적인 운영·유지관리 기준이 필요하다. 본 연구는 노변기지국별 상이하게 운영되었던 DSRC 교통정보시스템에 대한 최적의 품질관리기준을 마련하는 것에 목적이 있다. 품질관리 기준안으로 노변기지국의 통신영역 및 통신출력을 포함하고 안테나의 방향, 설치 높이, 각도 등 물리적인 설치 기준과 다양한 도로 유형별, 환경별 설치 지침을 제시하였다. 제시한 품질관리 기준안은 이동식 DSRC 기지국을 이용하여 설치 기준의 타당성을 검증하였다.