최근 카오스에 대한 관심이 높아지고 있으며 이를 공학에 적응하고자 하는 노력들이 결실을 보고 있다. 카오스는 수학, 물리학에서뿐만 아니라 전기, 전자, 통신, 기계, 화학 등에서 널리 응용 분야가 확대되고 있으며, 신경망을 중심으로 한 정보처리, 패턴인식 등에도 응용되고 있다 이에 본고에서는 카오스의 공학적 응용을 중심으로 그 가능성을 알아보았다.
많은 자연계가 선형성과 비선형성을 동시에 포함한 카오스적인 모습을 보여준다 예를 들면 춤추는 불꽃, 부서지는 파도. 하늘에 떠다니는 무수한 구름 등 외관상으로는 불규칙해 보이는 듯 하면서 어떤 규칙성을 가진 다양한 모습을 나타낸다. 특히 공학분야에서는 거의 모든 현상이 비선형계로 이루어져 있다 이러한 비선형계의 해석에 카오스 이론이 적용될 수 있는데 최근 들어 카오스에 내재하는 질서구조가 밝혀짐에 따라 여러 공학분야에서 이를 활발히 응용하고 있다. 본 논문에서는 카오스 이론에 대해 간단히 논하고 이러한 카오스 이론이 응용될 수 있는 분야를 공학적 측면에서 일목요연하게 정리하였다. 특히 전력계통 및 송배전설비 분야 중 GIS 상태감시 및 부분방전 검출기법에 대해서 시계열 데이터를 이용한 카오스 이론의 적용 가능성을 타진하였다.
최근들어 가전회사를 중심으로 카오스 응용제품 개발에 박차를 가하고 있다. 인간의 주관적인 사고방식을 이용한 퍼지와 인간의 학습능력을 모방하는 유럴네트웍, 그리고 무질서속에서도 일 정한 질서를 찾아내고 단기예측이 가능한 카오스이론을 적용한 가전제품이 시장을 주도해나갈 것이다. 아직까지 우리나라에서는 카오스이론에 대한 학문적관심이 부족한 상태이며 일부 관심이 있는 사람에 의해 연구가 진행중인 것으로 알고 있다. 앞으로는 학계와 산업체에서 공동으로 카오스이론 연구와 제품개발에 노력을 해야 할 ㄸ라고 생각한다.
본 논문에서는 카오스 현상을 나타내는 수식을 변형하여 암호시스템이나 PN(pseudo-noise)시퀸스에 적용하기 위하여 복잡한 카오스 신호를 발생시키는 하이퍼카오스 VP 사상(HVPM, Hyper chaos Volume Preserving Maps)과 이들간의 카오스 동기화를 제안한다. 단계별 모듈러(modulus) 함수를 이용하여 랜덤한 카오스 신호를 발생시키기 위하여 이산시간(discrete-time) HVPM 모델을 설정하고, 수치해석 실험으로 아날로그 카오틱시퀸스(CAS. chaotic analog sequence)의 특징을 분석한다. 그리고 HVPM의 신호를 기존의 단순한 PC(Pecora, Carroll)방법을 응용한 치환동기화 (synchronous substitution)를 이용하여 구동 및 응답시스템간의 카오스 동기화(chaos synchronization) 제어를 한다. 수치실험에서 카오스 신호가 갖는 특징들을 확인할 수 있었으며, 치환동기시스템에서 효과적인 카오스 동기화가 수행됨을 증명할 수 있었다.
본 논문은 ‘파트 1’에 그 기초를 두었으며, 실제 실험 상황에의 응용예를 들었다. 보편적인 ‘이중-우물 위치 진동기(double-well potential vibrator)'를 외부 공기압 감쇠기를 장치할 수 있도록 수정하였다. 감쇠는 높음 또는 낮음 으로 조정할 수 있도록 하였다. 이 실험계는 주기운동부터 카오스 운동까지 다양한 동적 특성을 보여준다. 힘-위상(Force-Stare Mapping) 방법이 선형상태 및 카오스상태에 응용되었으며, 특히 감쇠의 높고 낮음의 파악에 그 중점을 두었다. 그리고 , 부분발산지수들(Short term averaged Lyapunov exponents)의 합이 또한 감쇠를 파악함과 동시에 높은 감쇠에서 낮은 감쇠로의 변화를 감시할 수 있음을 보였다. 이 두가지 방법들을 비교하였으며 논하였다.
본 연구에서는 암호통신 응용을 위한 카오스 로렌츠 시스템을 다룬다. 암호통신에 필요한 카오스 신호 생성에 PIC18F 기반 마이크로 컨트롤러가 사용되며, 마이크로컨트롤러 프로그램에 XC8 컴파일러가 사용된다. Matlab 및 Preteus 프로그램을 사용하여 모의실험을 실시하였다. 모의실험 결과, 카오스 신호 파형 및 2차원 및 3차원 카오스 어트랙터를 얻었고, 생성된 카오스 신호를 이용하여 암호통신 적용 결과, 성공적으로 카오스 송, 수신 특성을 보였다.
카오스 기반 보안 통신시스템은 표준 대역확산 시스템의 대안으로서, 이것은 정보신호의 대역을 확산시키며 단순하고 작은 비용으로 카오스회로를 사용하여 정보신호를 암호화할 수 있다. 보안 통신 분야에서는 Lorenz, Chua, Rossler, Duffing등과 같은 전통적인 시스템들이 널리 사용되고 있다. Malasoma 카오스 시스템은 위상학적으로는 단순하지만 불규칙한 신호 생성과 비선형성의 시스템으로서 동기화와 보안 통신을 적용한 시스템은 관련 논문도 거의 없다. 본 논문은 기존의 카오스 시스템의 대안으로서 보안 통신 분야에서 사용될 수 있는 새로운 카오스 시스템을 소개한다. 또한 이 새로운 모델은 시뮬레이션을 통하여 카오스 신호로 보안성을 확인하고 P-C(Pecora-Carroll)방식을 사용하는 동기화 통신시스템을 모델화 한다. Malasoma 시스템의 모델링, 동기화 및 보안 통신 응용은 각각 MATLAB - Simulink 환경에서 구현된다. 이를 통해 도출된 결과는 이 새로운 카오스 시스템이 보안 통신 분야에서 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
1994년 이래, 광대역 통신 시스템에 카오스 이론을 적용하는 연구가 지속되어 왔으며, 지금까지 여러 가지 변복조기술이 개발되어왔다. 변복조기술은 두 종류로 나눌수 있다. 첫째는 동기 복조 기술로, 동기에 의해 카오스 신호를 수신 신호로부터 재생하는 것이다. 그러나 카오스 동기 기술은 채널 잡음이나 왜곡에 매우 민감하며 이 기술은 무선 통신에 사용되기 힘들다. 둘째는 비동기로 복조를 하는 것이다. 본 논문은 비동기로 구현할 수 있는 여러 가지 카오스 통신 기술을 설명하고 임계값과 오율등을 비교 평가한다. 특히 비동기 FM-DCSK는 판정회로에 필요한 임계값이 잡음 레벨에 상관없이 0으로 임계값 선정이 쉽고 데이터율이 카오스 신호의 성질에 의해 제한되지 않음을 입증함으로서 앞으로 비동기 FM-DCSK가 카오스 디지털 CDMA 시스템의 기반기술로 응용될수 있음을 확인하였다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.