일반적으로 사용자의 작업과 관련 있는 적절한 정보 또는 서비스를 제공하는 과정에서 '상황'을 사용하는 경우 이를 상황인식 시스템으로 정의한다. 상황인식 컴퓨팅 기술이 내장된 기기나 컴퓨터는 상황을 감지하여 적절하고 유용한 서비스를 제공하는 능력을 갖게 된다. 이러한 기술은 교육, 의료, 사무실 환경 등 다양한 분야에 걸쳐 활용된다. 특히 현대화된 강의실 환경은 각종 매체의 설치로 인해 전력소모가 심해지며, 매체들과 강의 환경의 효율적인 관리가 어려워지는 문제를 발생시키므로 상황인식 컴퓨팅 기술이 적용될 필요가 있다. 본 논문에서는 상황인식 기술을 이용한 강의실 관리 시스템을 제안한다. 이 관리 시스템은 다양한 센서 (온도, 조도, $CO_2$, 인체감지) 로부터 획득되는 저수준의 데이터를 사용자가 식별할 수 있는 추상화된 고수준의 정보로 변환하여 사용자에게 알려준다. 이 시스템을 구축함으로써 관리자는 강의실 내부에 설치된 매체들과 환경요소에 대한 상황을 쉽게 인식 할 수 있고, 강의실 내부의 상황변화에 대해 능동적으로 관리 할 수 있게 된다. 또한 강의실에 대한 과거의 이력정보를 검색 할 수 있음으로써 사전관리가 가능해짐에 따라 수동적인 관리로 인한 전력소비에 비해 전력절감 효과가 있고 쾌적한 강의실 환경을 학생들에게 제공 해 줄 수 있게 된다.
비냉각 적외선 검출기는 산업용 군사용으로 최근 각광을 받고 있다. 이는 주야간 빛이 없는 곳에서도 사물의 열을 감지할 수 있어 인체감지 및 보안감시, 에너지 절감 등에 응용될 수 있는 핵심부품이다. 비냉각 적외선 검출기로는 재료의 저항의 변화를 감지하는 마이크로볼로미터형이 가장 많이 사용된다. 감지재료로는 비정질 실리콘(a-Si)과 산화바나듐(VOx)이 가장 많이 사용된다. VOx 박막은 일반적으로 RF sputtering 방법으로 증착이 되며, 저항이 낮고, 저항의 온도변화 계수(TCR)가 크며 신호 대 잡음 특성이 우수한 반면 산소(oxygen) phase가 다양하여 갓 증착된 상태의 박막은 재현성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 V 타겟을 사용한 VOx 박막을 증착하는 방법을 개선하여 ZnO 나노박막을 중간에 삽입하여 저항 특성을 조절할 뿐만 아니라 열처리에 의해 TCR 값을 향상시키고, VO2 phase 가 주로 나타나는 박막 증착 및 공정 방법을 소개한다. RF sputtering 장비를 이용하여 산소와 아르곤 가스의 혼합비를 4.5로 하였으며, VOx 증착 시 플라즈마 Power는 150 W 로 하여 상온에서 증착하였다. 갓 증착된 VOx 다층박막의 XRD 스펙트럼은 V2O5 피크가 주된 상을 이루고 있었으며, 산소열처리에 의해 VO2 상이 주로 나타남을 알 수 있었다. TCR 값은 갓 증착된 샘플에서 -0.13%/K의 값을 얻었으며, $300^{\circ}C$에서 50분간 열처리 후 -3.37%/K 으로 급격히 향상됨을 알 수 있었다. 저항은 열처리 후 약 100 kohm으로 낮아져 검출소자를 위한 조건에 적합한 특성을 얻을 수 있었다. 또한 산소열처리의 온도 및 시간에 따라 TCR 및 표면 거칠기 특성을 조사하였으며, 최적의 열처리 조건을 얻고자 하였다.
사회적으로 1인 가구의 증가와 Home IoT 기술의 발전에 따라 주거 환경의 편의성 개선이 중요시된다. 또한 'COVID-19'에 의한 실내 활동 증가에 따라 1인 가구의 주거 편리성을 위한 제품 개발이 요구되고 있다. 이러한 추세로 그 전보다 현재 주거 환경과 상호작용이 수월해졌으며, 이에 따라 Home IoT 기술 발전의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 논문은 온도, 습도, 미세먼지와 같이 실내 환경 유지에 필요한 정보를 모니터링하여 사용자와 상호작용 할 수 있도록 하였으며, 가스 누출 및 화재와 같은 안전사고 예방에 필요한 IoT 센서를 탑재하여 증가하는 실내 활동에 안전성을 향상하는 시스템을 제안하였다.
본 논문은 행동의 제약을 목적으로 하는 부정적인 의미의 경보, 즉 원하지 않는 침입을 막는 의미에서의 경보를 벗어나, 긍정적인 의미인 알림의 의미로 사용 될 수 있는 무인 경보 로봇의 구현을 목적으로 한다. 이를 위하여 적외선을 발산하는 인체나 동물의 움직임을 감지할 수 있는 PIR(passive infrared sensor)센서를 이용하였다. 이를 이용하기 위해 PIR센서와 무인 경보 로봇의 작동 원리에 대해 설명하고 무인 경보 로봇이 이용 될 수 있는 응용분야에 대해 소개한다.
적외선 센서는 빛의 유무에 관계없이 물체 또는 인체에서 발산하는 적외선을 감지한다. 이러한 센서를 전자 및 디스플레이 시스템과 연동하면 열영상 시스템이 되는데, 이는 전방 감시, 플랜트 감시, 보안, 방범용으로 많이 사용되며, 특히 자동차 야간 운전자 보조용으로 사용되어 최첨단, 고부가가치를 지니고 있는 핵심부품이다. 비냉각형 적외선 센서인 마이크로볼로미터는 상온에서 작동하므로 극저온 Cooler가 불필요하며, 무게와 부피가 작아 각종 시스템에 부착가능하다. 특히 볼로미터형 적외선 센서는 용량이 적은 TE cooler로 상온으로 안정화를 시키며, 진공으로 유지되는 금속 또는 세라믹 패키지를 사용하게 된다. 본 연구에서는 마이크로 볼로미터용 진공패키지를 제작하여 패키지 조립 및 측정기술에 대해 조사하였다. 패키지는 금속재질인 kovar를 사용하여 제작되었고, 내부에 TE Cooler와 장수명 진공유지를 위한 getter, 그리고 온도센서 및 볼로미터 센서 칩을 장착하여 조립하였다. 패키지 Cap ass'y와 base envelop의 솔더링 공정은 약 $200^{\circ}C$에서 수행하였으며, evacuation system을 이용하여 5일 동안 패키지 bake-out 공정을 수행하였다. 이 후 getter를 활성화시키고, seal-off 공정으로 진공 기밀을 유지하였다. 진공 패키지의 기밀성은 $6{\times}10^{-9}\;std.cm^3/sec$로 기밀성을 유지하였다. 볼로미터 센서의 반응도는 $10^2\;V/W$ 이상을 나타내었으며, 탐지도는 $2{\times}10^8\;cm-Hz^{1/2}/W$를 나타내었다.
무선 센서 네트워크는 무선 네트워크 기능이 있는 소형 장치로 구성된다. 실제 현장에서 센서 네트워크의 응용 영역을 증가시키기 위해서는 에너지 소모를 최소화 하는 것이 가장 큰 문제이다. 그러므로 센서 네트워크의 평가를 위해서 정확한 에너지 모델이 필요하다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 전력 소모를 분석한다. 전력 소모 모델을 개발하기 위해서 TelosB를 기반으로 하는 상용 제품인 Kmote의 전력 특성을 측정한다. 제안한 모델로부터 PIR 센서를 이용하는 인체 감지 응용에서 건전지를 사용하는 센서 노드는 약 6.9개월의 수명을 예상할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 독거노인 모니터링 시스템에 적용 가능함을 확인하였다.
건물에 설치된 엘리베이터는 승강기 호출 버튼과 목적층으로의 선택을 위한 입력 버튼으로 구성되어 있다. 엘리베이터 버튼은 승강기를 이용하는 사람이 직접 눌러야 입력이 된다. 이러한 승객의 입력은 버튼의 오염으로 인해 전염병에 감염될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 비접촉식 버튼이 요구되고, 이는 정전용량 방식을 적용하여 물체의 근접을 감지한다. 적외선 열감지 센서를 부착하여 인체의 체온을 측정하는 기능을 구현하고 UV-LED를 부착하여 버튼의 살균 기능을 제공한다. 물체가 없을 때의 출력파형을 측정하고 물체가 근접할 때의 출력 파형을 측정하여 버튼이 선택되고 적외선온도측정 센서를 통해 체온이 측정되며, 사용자가 없을 때 UV-LED를 점등하여 살균하였다. 비접촉식 엘리베이터 버튼은 전염병을 옮기는 바이러스의 감염을 방지할 수 있는 효과가 있고, 체온을 감지하여 CIVID 19의 양성 확진자를 선별할 수 있어 감염병 예방에도 효과가 있을 것으로 기대된다.
본 논문에서는 셔틀버스 내부 갇힘 사고 방지 및 사고 발생 시 빠른 처리를 위한 시스템을 제안한다. 셔틀버스 운행 종료 후 운전자가 차량 내부에 남아있는 아동 확인 후 맨 뒷좌석에 부착된 지문인식을 이용한 슬리핑 차일드 체크를 실시한다. 또는 사고 발생 시 차량 내 적외선 인체 감지 센서로 감지한 후 카메라로 촬영한다. 촬영 영상은 GPS 모듈로 파악한 현재 위치와 함께 앱에서 확인할 수 있다.
본 논문에서는 고양이의 생활환경을 개선하고 건강 질환을 예방하여, 반려묘를 기를 때의 부담을 감소시킬 수 있는 '반려묘 돌봄 서비스를 제공하는 지능형 캣타워'를 제안한다. 지능형 캣타워는 첫째, 고양이 나이·품종·체중에 따라 발판 높이를 조절하여 추락사고를 방지하고 관절염을 예방한다. 둘째, 캣타워에 설치된 로드셀·암모니아·인체감지 센서를 이용하여 고양이의 체중, 소변, 식사량, 운동량을 측정한다. 셋째, 캣타워는 측정한 수치를 바탕으로 건강상태를 확인하고, 사료 종류와 급여량 등을 조절하여 비만, 신장 질환 등을 예방할 수 있다.
인체의 실시간 활동 모니터링은 활동량과 활동능력에 대한 중요한 정보를 제공한다. 본 연구에서 3축 가속도 센서와 무선센서노드를 활용하여 인체의 활동을 평가하고 응급상황을 인지할 수 있는 시스템을 개발하였다. 본 연구에 의해 구현된 실시간 시스템은 구현된 분류알고리즘을 통해 다양한 자세와 자세변화를 분류할 수 있으며, 추가적으로 낙상을 감지할 수 있다. 구현된 시스템의 성능평가 결과 높은 분류 정확성을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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