무선센서네트워크 (Wireless Sensor Network, WSN)는 최근 각광 받고 있는 스마트 서비스 (Smart Service)등에서 많이 응용되고 있다. 하지만 무선센서네트워크의 구성요소인 노드들이 각자 무선 전원을 사용하고 있어 전력 공급이 안정적이지 못하다는 점과 유선 통신에 비해 상대적으로 불안한 무선통신을 사용한다는 점을 볼 때, 데이터를 송, 수신하는 과정에서 데이터가 손실될 확률이 굉장히 높다. 이러한 점을 고려해볼 때 중요한 데이터의 경우 통신 장애 발생 시 센싱 데이터 손실을 줄이고 신뢰성 높은 데이터 송, 수신을 위한 방안이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 노드에서 데이터가 송, 수신될 때, 서버와의 접속 혹은 상위 노드와의 접속이 원활하지 않을 경우 생길 수 있는 데이터 손실을 줄이기 위해 원형 큐를 이용하는 방법을 제안한다.
무선 센서 네트워크는 방대한 응용분야와 유비쿼터스 환경 하에서 중요한 한 부분을 차지하며 그 유용성을 입증하고 있다. 이런 무선 센서 네트워크의 센서 노드는 작은 크기를 바탕으로 목표 장소에 임의로 배치되어 다양한 데이터를 수집하는 능력이 탁월하다 하지만 이런 장점은 센서 노드의 한정된 하드웨어 능력과 전원공급 문제, 물리적 노출 문제로 인해 스스로를 위험에 노출시키는 여지를 만들게 되었다. 즉 일반적으로 사용되어지는 네트워크 보안 방법을 무선 센서 네트워크에 적응하기에는 센서 노드 능력에 한계가 있으며, 환경적 요소로 인해 불가능하다. 따라서 무선 센서 네트워크의 특성을 감안한 효과적인 보안 방법이 필요하며, 이런 맥락에 본 논문은 무선 센서 네트워크의 하드웨어적인 한계를 감안한 대칭키(Symmetric key) 기반의 키 분배 기법을 제안하고자 한다. 제안하는 기법에서는 모든 노드가 공통으로 소유한 전체 마스터 키(master key)와 의사 난수 생성기(pseudo random number generator:PRNG), 그리고 특정 대상으로부터 분배되는 난수(random number)의 조합을 통해 임의의 키를 생성, 갱신함으로써 다양한 종류의 무선 센서 네트워크 모델에 유연하게 대처할 수 있도록 하였다. 또한 이를 위한 통신 회수를 최소화함으로써 효율성을 제공해 준다.
펄스파워기술은 저장된 전자에너지를 시공간적으로 압축 중첩하여 극히 짧은 시간안에 대전력을 발생시켜 좁은 공간에 에너지를 집중 공급하는 기술이다. 여기에는 에너지를 저장하는 충전장치에 대한 기술과, 빠른 시간에 에너지를 방출하는 스위칭기술, 파형을 성형하는 펄스포밍 네트워크 기술등을 포함하며, 이를 이용한 응용기술로 플라즈마건, 이온빔 가속장치, 펄스성형용접, 수처리 발라스트, 파암장비, 코일건, 레일건 등이 있으며, 이 응용분야에 오래전부터 이용되어 왔다. 이러한 분야에 적용되는 펄스전원장치는 이동성이 용이해야 하고, 부피 또한 작은 구조를 가져야 한다. 본 논문은 고집적화 펄스전원장치의 츠로토 타입 설계, 제작, 실험에 관한 논문으로 그 중 펄스성형을 이뤄내는 인덕터에 대한 성능 실험 결과를 위주로 한다.
본 논문에서는 IoT (Internet of Things) 서비스 구현을 위한 스마트센서의 설계 방안을 연구하였다. 지속적인 데이터 수집을 위한 센서의 전원 공급부는 에너지 하베스팅 (Energy Harvesting) 기술을 적용하였으며, 주변 환경으로부터 영향을 줄일 수 있는 압전소자 (piezoelectric transducer)를 선택하여 전원 공급부를 설계하였다. 데이터 전송을 위한 무선통신 인터페이스는 BLE (Bluetooth Low Energy) 기술을 적용하여 설계하였다. BLE는 저전력 단거리 무선 통신에 적합하며, 주요 응용분야인 BLE 비콘 (beacon)은 O2O (Online to Offline) 서비스, 실내 측위 기반의 내비게이터, 도난/미아 방지 서비스에서 모바일 게임 등으로 활용 범위가 확대되고 있다. BLE 무선통신의 짧은 전송 거리를 보완하기 위해 무선 커버리지를 확대할 수 있는 방안을 연구하였으며, 네트워크 구축이 용이하고 무선 커버리지 확대할 수 있는 CATV 망을 활용한 BLE 센서 네트워크 구축 방안을 제안하였다.
무선센서네트워크 (WSN, Wireless Sensor Network) 시스템의 활용분야가 다양해짐에 따라 기존 WSN의 문제점을 개선하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 한정된 배터리 자원 문제는 반드시 해결해야하는 주요한 과제이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 원격에서 무선 전송 기술을 통하여 에너지를 전송하는 자기유지 지원 기술이 주목받고 있다. 자기유지 지원 기술은 센서 노드의 배터리 교체 및 에너지가 열악한 환경에서 동작 가능한 에너지를 전송하는 기술로서 건물상태 모니터링, 전장 감시 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 자기유지 지원 기술은 WSN을 구성하는 센서 노드들 전원 상태를 확인하는 것이 매우 중요하며, 이에 따라 에너지를 공급해야 한다. 따라서 본 논문에서는 자기유지지원을 위한 노드 전원 관리 모니터링 시스템을 설계 한다.
For increasing the output voltage, six SMD(surface mount device) type AlGaAs/GaAs solar cells were connected in series. The electrical properties of the array were measured and compared with one sun (100 mW/$cm^2$) and indoor light (480 lux) conditions. Under one sun condition, output power was 21.57 mW and it was $14.67\;{\mu}W$ under indoor light condition. Under the indoor light condition, the intensity of the light is very low compared to one sun condition. Thus the Voc(open circuit voltage) and Isc (short circuit current) of the sample under indoor light condition decreased very much compared to that of under the one sun condition. This kind of solar cell power supply can be used as a power source for ubiquitous sensor network (USN).
산업사회에서의 전력공급 계통은 설비고장이 발생할 경우 해당지역에 국한되어 정전이 발생하기 때문에 피해가 확산되거나 사회적인 이슈가 되지는 않았다. 광케이블을 이용한 정보통신사회가 구축되어 금융과 언론을 비롯한 대부분의 생활이 인터넷을 중심으로 진행되고 있고 향후 지식기반 사회로의 진전이 급속히 진전될 것에 대비하여 전력계통 설비와 운영 방법의 고도화가 필요하게 되었다. 전력IT는 현재의 전력설비와 네트워크, IT를 이용하여 더욱 심층적인 연구가 진행되고 있으며 본 논문에서는 전력IT 연구과제 결과물의 활용성을 높이고 기술개발 과정에서의 시행착오를 최소화하기 위해 총 10개 과제를 하나로 운영할 경우를 상정하여 연구에 필요한 기술체계 모형을 개발하였고 이 모형을 토대로 향후 분산형 전원을 포함한 전력계통의 최적운영과 고장예측기법을 이용한 설비관리로 정전을 예방하여 최고품질의 전력을 공급하는데 기여하고자 하였다. 이 논문은 전력IT의 도입배경과 현재까지의 연구 성과분석을 토대로 실 계통 검증 5단계와 기술체계 모형 그리고 통합운영시스템 개념도 제시 순으로 작성하였다.
본 논문에서는 여러 산업의 전원계통에서 정전 및 순간정전 등의 사고로 발생할 수 있는 피해를 예방하는데 중요한 역할을 하고 있는 무정전전원공급장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)의 인터넷 감시시스템에 대하여 기술한다. 별도의 네트워크 인터페이스장치를 설치할 필요가 없이 UPS를 인터넷에 직접 연결할 수 있도록 개발한 임베디드 시스템(Embedded System)의 하드웨어 구성과 다양한 네트워크 통신 프로토콜을 구현할 수 있도록 설계된 소프트웨어의 구성 및 특징을 설명하고, 인터넷에 연결된 UPS의 고장을 예방하거나 신속하게 처리할 수 있도록 개발하여 사용 중인 EMS(Ehwa Management Service)의 특징을 기술한다. 또한 EMS 서버를 이용하지 않고 간단하게 웹브라우저를 통해 감시할 수 있도록 Java 기술을 이용하여 구현한 웹감시프로그램에 대해서 기술한다.
본 논문은 풍력에 의해 구동되는 압전효과 기반의 무구속 휴대용 전원 장치를 제안한다. 기계적 에너지를 효율적으로 변환하는 메커니즘의 한가지로 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 압전효과를 이용하는 방법이 있다. 압전효과는 주기적으로 변하는 응력을 필요로 하지만, 자연 바람은 거의 일정한 속도를 보이거나, 변화하더라도 매우 느리고 불규칙적인 주파수를 갖기 때문에, 효과적으로 전기적 에너지를 얻어내기 힘들다. 본 연구에서는 바람을 프로펠러에 통과시켜, 손쉽게 주기적으로 변하는 응력을 만들어내고, 이를 압전외팔보에 전달하여 효율적으로 에너지를 변환하였다. 본 연구결과는 유비쿼터스 센서네트워크 시스템에 대한 에너지 공급의 실질적인 해결책이 되리라고 기대된다.
센서 네트워크에서는 센서 노드를 통해 개체에 대한 행위, 조건, 위치에 관한 정보를 원격으로 얻을 수가 있다. 일반적으로 센서 노드는 배터리를 이용한 전원 공급이 이루어지므로 매우 제한적이다. 따라서 센서 데이터를 수집하기 위한 효율적인 에너지 관리는 전체 네트워크의 생존기간을 연장하기 위해 필요하다. 본 논문에서는 분산된 센서 노드를 클러스터단위로 자가구성하여 에너지 효율성을 높이는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 ANTCLUST를 기반으로 두 개체간의 유사도를 측정한 후 해당 클러스터를 알아내어 자신의 클러스터를 결정하는 방법이다. 제안된 방법은 개미의 colonial closure 모델을 적용한다. 실험결과 기존의 클러스터링 방법보다 27%의 생존 노드 수의 증가를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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