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과학영재학교의 학습 지원 체제 유용성에 대한 학생들의 인식 : 한국과학영재학교를 중심으로 (Scientifically Gifted Students' Perception of the Learning Support System based on Korea Science Academy Survey)

  • 배새벽;김경대;강순민;윤소정
    • 한국과학교육학회지
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    • 제29권5호
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    • pp.552-563
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    • 2009
  • 우리나라 최초의 과학영재학교인 한국과학영재학교의 과학교육을 위한 학습 지원 체제 및 학습 환경을 진단하고 그 유용성에 대한 학생들의 인식을 분석하였다. 이 조사를 위하여 자체 개발한 선다형 검사 문항을 사용하였으며 각 학년별로 학습 지원 체계의 효용성에 대한 인식의 차이를 조사하였다. 연구대상은 한국과학영재학교의 재학생 129명을 대상으로 설문 조사하였다. 연구결과로 첫째, 한국과학영재학교의 과학교육을 위한 학습 지원 체제는 대체로 유용한 것으로 나타났으며, 학생들은 교과수업, 인터넷활용, 실험 및 실습실, 독서실, 자연과학도서관, 연구회활동 및 동아리, AA(Academic Advisor)제도 , SAF(Science Academy Fair), 전자교재, 외부연사 초청특강의 순으로 유용성이 높다고 평가하였다. 둘째, 학생들이 추가로 희망하는 학습관련 지원으로는 교과교사의 학습방법 안내, 구두발표 능력 향상 프로그램, 온 오프라인 학습공동체 구축 등이 있었다. 이러한 결과는 과학영재의 잠재적 미성취 현상을 줄이고 학생들의 학교 부적응 상태를 호전시킬 수 있는 하나의 방안이 될 수 있을 것이다. 또한 학교 측면에서의 학습지원 체제를 개선하여 향후 고등학생 수준의 과학영재교육의 방향을 설정하는 데에 시사점을 제공 할 수 있을 것이다.

물리적 모델링 합성법에 기반을 둔 줄 없는 기타 구현 (Implementation of Non-Stringed Guitar Based on Physical Modeling Synthesis)

  • 강명수;조상진;정의필
    • 한국음향학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.119-126
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    • 2009
  • 본 논문에서 제안한 줄 없는 기타는 크게 레이저 현과 프렛, 음 합성 알고리듬과 프로세서로 구성된다. 레이저 현은 레이저 모듈과 포토다이오드를 이용하여 스트로크와 아르페지오를 표현할 수 있도록 하였고, 프렛은 전압 분배기를 이용하여 구현하였다. 몸통은 물리적 모델링 합성법을 이용하였기 때문에 줄 없는 기차에는 울림통의 역학을 하는 물리적인 몸통이 없다. 제안한 기타의 프렛은 실제 프렛을 동일하게 표현할 수 있어 기존의 코드 글러브를 이용한 로드 표현뿐 아니라 실제 기타와 같은 솔로 연주도 가능하다. 해머링 온, 풀링 오프, 슬라이딩과 같이 프렛 변화가 있는 연주음은 전압 분배기로부터 받은 프렛의 정보를 파라미터로 사용하여 합성한다. 연구법에 따른 음의 피치 변화는 디지털 도파관 모델에서 파동의 전파 속도 변화로 표현하였다. 이 합성 모델은 동일 프렛에서 현의 장력을 변화시켜 연주하는 비브라토 음도 합성 할 수 있다. 레이저 현과 프렛으로부터 받아들인 정보를 합성 알고리듬의 파라미터로 변환하여 기타 음을 생성하고 이를 실시간으로 출력할 수 있도록 TMS320F2812를 사용하였다. 웹에 공개한 동영상에는 제안한 알고리듬과 인터페이스를 이용하여 실시간으로 합성한 '아리랑' 연주를 볼 수 있다. 제안한 알고리듬이 피치 변화를 표현하는 기타 솔로 연주법에 효과적이고 줄 없는 기타로 실시간 연주가 가능함을 확인할 수 있다.

이용자의 신뢰와 위험인지에 따른 크라우드펀딩(Crowdfunding) 참여의도: 한국과 오스트리아 탐색적 비교 연구 (Intention to Participate Crowdfunding based on Trust and Perceived Risk: An Exploratory Study with Comparison between Korea and Austria)

  • 이지현;박상아;서동백
    • 경영정보학연구
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    • 제22권1호
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    • pp.125-146
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    • 2020
  • 인터넷의 보급 및 전자상거래의 확산에 따라 기업 및 개인의 자금조달 방식에도 '크라우드펀딩(crowdfunding)'이라는 새로운 기법이 등장하였다. 크라우드펀딩은 프로젝트 개설자에게는 간단한 자금조달을 가능하게 하고 프로젝트 후원자에게는 혁신적인 제품이나 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 크라우드펀딩 프로젝트의 목표달성 성공률은 절반에도 미치지 못하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 사회적 교환 이론을 도입하여 크라우드펀딩 참여자의 크라우드펀딩 웹사이트에 대한 신뢰와 위험 인지가 참여 의도에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 한다. 크라우드펀딩 후원자를 중심으로 연구해 온 기존의 연구와는 차별적으로 본 연구에서는 크라우드펀딩의 많은 참여자가 개설자로서 그리고 후원자로서 참여하기에 크라우드펀딩 웹사이트에 대한 인식을 서로 다른 두 입장을 고려하여 연구하였다. 또한, 한국과 오스트리아라는 다른 문화적 맥락을 가진 두 나라의 대학생들에게 설문을 진행함으로써 크라우드펀딩에 대한 두 집단의 인식을 비교해 보았다. 연구 결과, 개설자 입장과 후원자 입장에 따라 후기에 대한 신뢰와 웹사이트에 대한 신뢰가 크라우딩펀딩 참여의도에 다르게 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 오스트리아보다 한국에서 크라우드펀딩 웹사이트가 제공하는 정보의 질과 투명성에 대한 인식이 신뢰에 더 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 게다가 크라우드펀딩 웹사이트를 사용하면서 느끼는 심리적 위험의 경우, 오스트리아의 개설자 입장과 후원자 입장에서 각각 프로젝트를 개설하거나 후원하려는 의도에 부정적인 영향을 미쳤다. 반면, 이같은 심리적 위험은 한국 개설자 입장에서 프로젝트를 개설하려는 의도에는 영향을 미치지 않으며 후원자 입장에서 프로젝트를 후원하려는 의도에서도 상대적으로 영향이 작은 것으로 나타났다.

불화탄소 전극의 열분해 연료유 기반 탄소 코팅이 리튬일차전지의 고율속 성능에 미치는 영향 (Effect of Pyrolysis Fuel Oil Based Carbon Coating onto CFX Cathode on High-rate Performance of Lithium Primary Batteries)

  • 이상엽;하나은;명성재;임채훈;이세현;이영석
    • 공업화학
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    • 제35권4호
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    • pp.321-328
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    • 2024
  • 불화탄소 기반 리튬일차전지(Li/CFX)의 활물질로 이용되는 불화탄소는 낮은 전도성에 기인한 열악한 율속 특성으로 방전 성능이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 불화탄소에 열분해 연료유를 이용하여 탄소 코팅을 진행하였고, 전기화학적 성능을 고찰하였다. 탄소 코팅에 의하여 불화탄소 표면에 무정형 탄소층이 형성되었으며, 열처리 온도에 따른 불화탄소의 표면 물리화학적 특성을 면밀히 고찰하였다. 상용 불화탄소를 450 ℃에서 열처리한 ARC@C450 샘플은 sp2 탄소 결합의 함량이 62%로 가장 크게 증가하였으며, 반이온성 C-F 결합이 가장 많이 형성되었다. 또한, ARC@C450 샘플을 환원극 활물질로 이용한 일차전지는 가장 높은 5 C 율속(392 mAh/g)에서 안정적인 방전 특성을 보였으며, Rct 값은 미처리 시료에 비하여 53% 감소하였다. 따라서, 본 연구에서는 불화탄소의 낮은 전도성을 극복하기 위한 방법으로 열분해 연료유 기반 탄소 코팅을 제안하며, 탄소 코팅된 불화탄소는 우수한 율속 성능을 나타냄으로 고출력 일차전지로의 응용 가능성을 제시한다.

수도의 저온장해에 관한 생리 생태학적 연구 (Physiological and Ecological Studies on the Low Temperature Damages of Rice (Oryza sativia L.))

  • 오윤진
    • 한국작물학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.1-31
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    • 1981
  • 수도품종들의 저온에 대한 생리생태적 반응특성을 구명하여 내냉성 품종육성과 냉해를 경감 수 있는 재배법개선기술을 확립하고저 1975년부터 1980년에 걸처서, 유일형과 일본형 및 인도형 품종들을 공시하여 그들의 생육시기별 시비조건별 저온반응의 특성을 검토하기 위하여 저온처리를 작물시험장 인공기상실에서 그러고 저수온처리에 관한 시험을 작물시험장 춘천출장소 냉수시험지에서 수행한 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 15\circ_C 저온하에서 70% 이상의 실용적 발아율 얻을 수 있는 기간은 일본형품종들은 15\circ_C에서 10 일간, 통일형품종들은 15 일간이었다. 통일형품종들의 저온발아성 검정은 저온에서 장기간 실시하는 것 보다 16\circ_C에서 6일간 치상하는 것이 적당하였다. 2. 유묘의 저온저항성은 3.0~3.5 엽기묘가 가장 낮고 묘영이 진전됨에 따라 점차 높아켰으며 3엽기와 6엽기의 저온저항성간에 는 고도의 정상관을 보였다. 3. 주ㆍ야 15~10\circ_C온도에서는 일본형 및 통일형 품종 모두 42일 처리정도에서 식물체가 고사하고 20~15\circ_C에서는 일본형 품종은 분벽이 잘 이루어지나 통일형품종은 약관 억제되며 25~15\circ_C에서는 양품종군 모두 분벽이 촉진되었다. 그러나 초장신장 속도는 저온일 수록 저하되었다. 4. 이삭의 지경 및 영화분화는 출수전 30일부터 출수기까지 주ㆍ야 25~20\circ_C처리와 30~25\circ_C 처리시에는 모든 품종에서 잘 이루어졌으나 20~15\circ_C 처리구에서는 통일형품종은 지경 및 영화 분화수화수가 전자에 비하여 감소하였고 일본형품종은 큰 차이가 없었으나 이삭의 추출은 억제되었다. 5. 저기온에 의한 출종지연은 감수분열기에 저온처리한 것이 분얼최성기에 저온처리한 것 보다도 1~3일 이 지연되였으며 같은 시기에서는 저온처리 일수가 길수록 출수지연도가 컸다. 6. 벼 생육기간별로 17\circ_C냉수를 10일간 처리한 경우에 출수지연도는 분얼기 > 감수분열기 > 수잉기의 순이였고 품종별로는 수원26004 > 수원23005 > Lengkwang의 순이있다 냉수처리에 의한 출수지연도는 간장단축률 및 불임율과 유의한 정의 상관을 보였다. 7. 감수분열기의 저기온(15\circ_C)과 고기온(25\circ_C)처리는 고기온(25\circ_C)과 저기온(17\circ_C) 처리보다 간장단축율이 켰으며 이삭 추출도도 낮았고 장간종인 Lengkwang은 단간종인 수원26004에 비하여 저기온에서의 간장단축율이 낮은 경향이었다 이삭 추출도는 출수기에 저온처리를 하였을 때 가장 낮았으며 통일형품종은 일본형품종보다 이삭 추출도가 현저히 낮았고 저온에 의하여 간장단축도 심한 품종은 이삭 추출도도 매우 낮았으며 이들 간에는 고도의 유의한 정의 상관이 있었다. 8. 분벽기의 냉수처리는 수수를 증대시키고 감수분열기의 냉수처리는 수수를 감소시켰다. 생육시기별로 냉수처리시기가 빠를수록 간장단축율이 크고 이삭 추출도도 낮아졌다. 9. 감수분열기의 17\circ_C 저온처리에 의한 불임유발은 3일간 처리로서는 크게 나타나지 않으나 9 일간처리에서는 심하게 나타났으며 수원26004와 밀양4002가 저온처리에서 불임율이 가장 낮았다. 저온처리가 임실장해를 가장 크게 유발한 것은 출수전 15일부터 출수전 5일까지 사이의 처리였으며 일본형인 진흥은 통일형인 통일, 수원26004보다 임실장해가 현저히 적었다. 그러나 감수분열기의 저온처리에 의한 임실장해정도와 출수기의 저온처리에 의한 임실장해정도간에는 유의한 정의 상관을 보였으며 또한 저온에 의하여 이삭 추출도가 낮거나 간장단축율이 큰 품종은 임실율도 떨어지는 경향이었다. 10. 냉수처리에 의한 임실장해는 감수분열기처리(엽이간장-15~10cm)에서 가장 크고 품종별로는 수원26004, 조생통일 > 농백, Towada > 저온저항성이 강한 Lengkwang순이었다. 냉수처리시의 수심과 유수의 위치는 임실비율과 매우 밀접한 관계가 있으며 수심이 20~40cm로서 유수의 위치가 물속에 있면 수원26004는 불임율이 높았고 유수의 위치가 물위에 있었던 Lengkwang은 불임율이 낮았다. 11. 수전기에 3 일간 15\circ_C의 저온처리를 한 경우 등숙에 큰 영향이 없었으나 6 일간 처리한 경우에는 수원287호와 수원 26004만이 60% 이하의 임실율을 보였으며 9 일간 처리한 경우에는 모든 품종에서 임실율이 60^ 이하로 떨어겼다. 그러나 출수 10일 후부터 17\circ_C로 20일간 처리한 경우에는 등숙장해가 크지 않았다. 12. 질소, 인산, 가리, 칼슘, 마그네지움 및 아연등의 양분흡수는 19$^{\circ}C$ $\pm$ 5보다 $25^{\circ}C$ $\pm$ 5에서 흡수가 증대되었으나 망간은 반대로 평균 25\circ_C보다 19$^{\circ}C$에서 흡수가 더욱 많았다. 13. 냉수답에서 질소, 인산, 규산 및 퇴비시용은 분벽 및 수수를 증가시키고 임실율을 향상시키며 수량을 증대시켰다.

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온라인 흘림체 한글 인식을 위한 곡률획 모델링 기법 (Curvature stroke modeling for the recognition of on-line cursive korean characters)

  • 전병환;김무영;김창수;박강령;김재희
    • 전자공학회논문지B
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    • 제33B권11호
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    • pp.140-149
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    • 1996
  • 흘림체 필기 문자는 문자의 가능한 한도 펜의 움직임을 줄이려는 경제성의 원칙에서 비롯된다. 즉, 다음 획을 쓰기 위해 이동할 때 펜을 들지 않거나, 아예 이동을 생략하거나, 또는 연결된 두 획이 서로 닮아가면서 필기하기 쉬운 단순간 형태로 변화한다. 이러한 변화로 인해, 획이나 자소의 형태가 달라질 뿐만 아니라, 획간이나 자소간의 구분이 매우 어려워진다. 따라서 흘림체의 효과적인 인식을 위해서는 획이나 자소의 정확한 분할에 의존하지 않으면서, 일정한 단위로 분할하여 매칭할 수 있는 방법이 필요하다. 이 연구에서는 구조적인 형태의 단위로 분할하고 매칭하는 '곡률획 모델링 방법(curvature stroke modeling method)'을 제안한다. 곡률획(curvature stroke)은 필기의 회전 방향이 바뀌지 않는 부분획으로 정의되며, 곡률에 따라 선분, 호, 원 등의 형태를 갖는다. 흘려 써진 입력 획들을 곡률획의 나열로 변환하기 위해서는, 필기의 회전을 변화시키는 곳, 급격한 방향 변화를 일으키는 곳, 그리고 지나친 회전을 일으키는 곳 등을 분할한다. 각 참조 자소는 정자체로 입력하여 분할 과정에 의해 생성된 곡률획의 나열로 저장되어 있으며, 인식중에 융합과정을 수행함으로써 매칭을 위한 다양한 곡률획의 나열을 만들어낸다. 이때, 가상 획이 필기되거나 생략될 가능성도 고려한다. 인식의 기본 단위로 곡률획을 사용함으로써, 입력 문자의 불필요한 분할점들을 효과적으로 줄일 수 있고, 또한 자소간의 연결점을 찾기 어려운 경우에도 인접한 두 자소에 걸치는 참조 곡률획을 생성해내기 때문에 정확한 매칭이 가능해진다. 실험 결과, 83.60%의 제 1후보 인식률과 0.99초/자(CPU 클럭: 66MHz)의 처리 시간을 보였다./atom으로 추출되었다. 한편 별도의 추가적인 공정없이 일반적인 에피 성장법을 사용하여 고농도로 붕소가 도핑된 실리콘층 위에 부정합 전위가 없는 에피 실리콘을 성장시켰으며, 이 에피 실리콘의 결정성은 매우 양호한 것으로 밝혀졌다. 또 부정합 전위가 없는 에피 실리콘에 n+/p 게이트 다이오드를 제작하고 그 전압-전류 특성을 측정한 결과 5V의 역 바이어스에서 0.6nA/$cm^{2}$의 작은 누설 전류값을 나타내었다.이었다 5. 쌀의 알칼리 붕괴도는 밀양 맥후작산미가 가장 높았고 호남평야지산미가 가장 낮았는데 비해 아밀로그래프의 호화개시온도는 수원과 이리산미가 가장 낮았던 반면 밀양산미가 가장 높았다. 강하점도는 밀양산미가 가장 낮았고 다음이 이천산미가 낮았던데 비해 계화 및 이리산미가 가장 높았으며 치반점도는 이와 정반대의 경향을 나타내었다. 밥의 점성 /경도비율은 지역간 차이가 유의하지는 않았으나 남부평야산미가 중부평야산미에 비해 다소 떨어지는 경향이었다. 6. 식미와 관련이 있는 쌀 외관품질 및 이화학적 특성을 이용한 주성분 분석에서 전정보의 약 59% 설명이 가능한 제 1 및 제 2 주성분치상의 7개 품종별 6개 산지미의 분포로 보아 품종에 따라서 산지 반응이 달랐는데 대체로 자포니카와 통일형 품종군간 구분과 밀양, 중부평야 및 호남평야의 세 산지간 구분이 가능하였다. 산지내 품종간 미질변이는 남양간척지와 이리산미가 비교적 작았는데 수원산미는 이천과 남양산미의 미질변이를, 계화산미는 이리산미의 미질변이를 거의 포괄하였다.는 산불위험지역의 격자점(15km)내에 최소한 1대의 AWS 설치방안을 제시하였지만, 금후에는 15km내에서도 능선, 계곡 등 구체적인 위치확정을 위한 선행연구가 실시되어야할

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CIS 응용을 위해 제한된 폭을 가지는 10비트 50MS/s 저 전력 0.13um CMOS ADC (A 10b 50MS/s Low-Power Skinny-Type 0.13um CMOS ADC for CIS Applications)

  • 송정은;황동현;황원석;김광수;이승훈
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제48권5호
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    • pp.25-33
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    • 2011
  • 본 논문에서는 CIS 응용을 위해 제한된 폭을 가지는 10비트 50MS/s 0.13um CMOS 3단 파이프라인 ADC를 제안한다. 통상 CIS에 사용되는 아날로그 회로에서는 수용 가능한 조도 범위를 충분히 확보하기 위해 높은 전원전압을 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 처리한다. 그 반면, 디지털 회로에서는 전력 효율성을 위해 낮은 전원전압을 사용하므로 제안하는 ADC는 해당 전원전압들을 모두 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 낮은 전압 기반의 디지털 데이터로 변환하도록 설계하였다. 또한 2개의 잔류 증폭기에 적용한 증폭기 공유기법은 각 단의 증폭동작에 따라 전류를 조절함으로써 증폭기의 성능을 최적화 하여 전력 효율을 더욱 향상시켰다. 동일한 구조를 가진 3개의 FLASH ADC에서는 인터폴레이션 기법을 통해 비교기의 입력 단 개수를 절반으로 줄였으며, 프리앰프를 제거하여 래치만으로 비교기를 구성하였다. 또한 래치에 입력 단과 출력 단을 분리하는 풀-다운 스위치를 사용하여 킥-백 잡음으로 인한 문제를 최소화하였다. 기준전류 및 전압회로에서는 온-칩 저 전력 전압구동회로만으로 요구되는 정착시간 성능을 확보하였으며, 디지털 교정회로에는 신호특성에 따른 두 종류의 레벨-쉬프트 회로를 두어 낮은 전압의 디지털 데이터가 출력되도록 설계하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um thick-gate-oxide 트랜지스터를 지원하는 0.13um CMOS로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트에서 각각 최대 0.42LSB, 1.19LSB 수준을 보이며, 동적 성능은 50MS/s 동작속도에서 55.4dB의 SNDR과 68.7dB의 SFDR을 보인다. 시제품 ADC의 칩 면적은 0.53$mm^2$이며, 2.0V의 아날로그 전압, 2.8V 및 1.2V 등 두 종류의 디지털 전원전압에서 총 15.6mW의 전력을 소모한다.

일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기의 임베디드 보드 개발 (Development of Embedded Board for Integrated Radiation Exposure Protection Fireman's Life-saving Alarm)

  • 이영지;이주현;이승호
    • 전기전자학회논문지
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    • 제23권4호
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    • pp.1461-1464
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    • 2019
  • 본 논문에서는 위치추적과 방사선 측정이 가능한 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드 개발을 제안한다. 제안하는 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기의 임베디드 보드는 신호 처리부, 통신부, 전원부, 메인 제어부 등으로 구성된다. 신호 처리부에서는 차폐설계, 노이즈 저감 기술 및 전자파 차감 기술 등을 적용한다. 통신부에서는 WiFi 방식을 사용하여 통신하도록 설계한다. 메인 제어부에서는 전력 소모를 최소한으로 줄이고 작고 밀도가 높으면서도 낮은 발열성을 통하여 높은 고성능 시스템을 구성한다. 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드는 재난 및 화재현장 등 열악한 환경에 노출되어 운영하는 장비이므로 방수와 내열성을 고려한 외형도 설계 및 제작을 한다. 제안된 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드의 효율을 판단하기 위하여 공인시험기관에서 실험하였다. 방수 등급은 소방관용 장비의 특성 상 재해 현장에서 물에 의한 침수 시에도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 IP67 등급을 달성하였다, 동작 온도는 재해현장에서의 폭넓은 환경변화에 대응할 수 있는 -10℃~50℃의 범위에서 측정이 되었다. 배터리 수명은 붕괴사고 등의 비상 재난 상황에 대처할 수 있는 1회 충전 후 144시간 사용 가능함이 측정되었다. PCB를 포함한 최대 통신 거리는 재난 상황 시 지휘통제 차량과의 직선거리에서 기존의 50m보다 넓은 범위인 54.2m에서 작동하는 것이 측정되었다. 따라서 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드의 그 효용성이 입증되었다.

높은 정확도를 가진 집적 커페시터 기반의 10비트 250MS/s $1.8mm^2$ 85mW 0.13un CMOS A/D 변환기 (A 10b 250MS/s $1.8mm^2$ 85mW 0.13um CMOS ADC Based on High-Accuracy Integrated Capacitors)

  • 사두환;최희철;김영록;이승훈
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제43권11호
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    • pp.58-68
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    • 2006
  • 본 논문에서는 차세대 디지털 TV 및 무선 랜 등과 같이 고속에서 저전압, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고성능 집적시스템을 위한 10b 250MS/s $1.8mm^2$ 85mW 0.13um CMOS A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 요구되는 10b 해상도에서 250MS/s의 아주 빠른 속도 사양을 만족시키면서, 면적 및 전력 소모를 최소화하기 위해 3단 파이프라인 구조를 사용하였다. 입력단 SHA 회로는 게이트-부트스트래핑 (gate-bootstrapping) 기법을 적용한 샘플링 스위치 혹은 CMOS 샘플링스위치 등 어떤 형태를 사용할 경우에도 10비트 이상의 해상도를 유지하도록 하였으며, SHA 및 두개의 MDAC에 사용되는 증폭기는 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용함으로써 10비트에서 요구되는 DC 전압 이득과 250MS/s에서 요구되는 대역폭을 얻음과 동시에 필요한 위상 여유를 갖도록 하였다. 또한, 2개의 MDAC의 커패시터 열에는 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위해서 인접신호에 덜 민감한 향상된 3차원 완전 대칭 구조의 커패시터 레이아웃 기법을 제안하였으며, 기준 전류 및 전압 발생기는 온-칩 RC 필터를 사용하여 잡음을 최소화하고, 필요시 선택적으로 다른 크기의 기준 전압을 외부에서 인가할 수 있도록 설계하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 각각 최대 0.24LSB, 0.35LSB 수준을 보여준다. 또한, 동적 성능으로는 200MS/s와 250MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 54dB, 48dB의 SNDR과 67dB, 61dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.8mm^2$이며 전력 소모는 1.2V 전원 전압에서 최대 동작 속도인 250MS/s일 때 85mW이다.

DMB 응용을 위한 10b 25MS/s $0.8mm^2$ 4.8mW 0.13um CMOS A/D 변환기 (A 10b 25MS/s $0.8mm^2$ 4.8mW 0.13um CMOS ADC for Digital Multimedia Broadcasting applications)

  • 조영재;김용우;이승훈
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제43권11호
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    • pp.37-47
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    • 2006
  • 본 논문에서는 Digital Video Broadcasting (DVB), Digital Audio Broadcasting (DAB) 및 Digital Multimedia Broadcasting (DMB) 등과 같이 저전압, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고성능 무선 통신 시스템을 위한 10b 25MS/s $0.8mm^2$ 4.8mW 0.13um CMOS A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 요구되는 해상도 및 속도 사양을 만족시키면서 동시에 면적 및 전력 소모를 최소화하기 위해 2단 파이프라인 구조를 사용하였으며, 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법(switched-bias power reduction technique)을 적용하여 전체 전력 소모를 최소화하였다. 입력단 샘플-앤-홀드 증폭기는 낮은 문턱전압을 가진 트랜지스터로 구성된 CMOS 샘플링 스위치를 사용하여 10비트 이상의 해상도를 유지하면서, Nyquist rate의 4배 이상인 60MHz의 높은 입력 신호 대역폭을 얻었으며, 전력소모를 최소화하기 위해 1단 증폭기를 사용하였다. 또한, Multiplying D/A 변환기의 커패시터 열에는 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위해서 인접신호에 덜 민감한 3차원 완전 대칭 구조의 커패시터 레이아웃 기법을 제안하며, 기준 전류 및 전압 발생기는 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 필요시 선택적으로 다른 크기의 기준 전압을 외부에서 인가할 수 있도록 설계하였다. 또한, 다운 샘플링 클록 신호를 사용하여 바이어스 전류를 제어함으로써 10비트의 해상도에서 응용 분야에 따라서 25MS/s 뿐만 아니라 10MS/s의 동작 속도에서 더 낮은 전력 사용이 가능하도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며 측정된 최대 DNL 및 INL은 각각 0.42LSB 및 0.91LSB 수준을 보인다. 또한, 25MS/s 및 10MS/s의 동작 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR이 각각 56dB, 65dB이고, 전력 소모는 1.2V 전원 전압에서 각각 4.8mW, 2.4mW이며 제작된 ADC의 칩 면적은 $0.8mm^2$이다.