• Smart Structures and Systems
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• 제14권5호
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• pp.917-942
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• 2014

Multivariate statistics based damage detection algorithms employed in conjunction with novel sensing technologies are attracting more attention for long term Structural Health Monitoring of civil infrastructure. In this study, two practical data driven methods are investigated utilizing strain data captured from a 4-span bridge model by Fiber Bragg Grating (FBG) sensors as part of a bridge health monitoring study. The most common and critical bridge damage scenarios were simulated on the representative bridge model equipped with FBG sensors. A high speed FBG interrogator system is developed by the authors to collect the strain responses under moving vehicle loads using FBG sensors. Two data driven methods, Moving Principal Component Analysis (MPCA) and Moving Cross Correlation Analysis (MCCA), are coded and implemented to handle and process the large amount of data. The efficiency of the SHM system with FBG sensors, MPCA and MCCA methods for detecting and localizing damage is explored with several experiments. Based on the findings presented in this paper, the MPCA and MCCA coupled with FBG sensors can be deemed to deliver promising results to detect both local and global damage implemented on the bridge structure.

• ETRI Journal
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• 제29권6호
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• pp.755-768
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• 2007

A very promising application of active RFID systems is the electronic seal, an electronic device to guarantee the authenticity and integrity of freight containers. To provide freight containers with a high level of tamper resistance, the security of electronic seals must be ensured. In this paper, we present the design and implementation of an electronic seal protection system. First, we propose the eSeal Protection Protocol (ePP). Next, we implement and evaluate various cryptographic primitives as building blocks for our protocol. Our experimental results show that AES-CBC-MAC achieves the best performance among various schemes for message authentication and session key derivation. Finally, we implement a new electronic seal system equipped with ePP, and evaluate its performance using a real-world platform. Our evaluation shows that ePP guarantees a sufficient performance over an ARM9-based interrogator.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.236-244
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• 2008

항공 수하물과 항공화물 컨테이너 등의 관리에 활용되고 있는 RFID는 항공기 장착 부품의 부품관리로 그 이용이 시도되면서 항공기 정비이력관리 등 정비업무에도 활용되는 등 항공업무에 그 활용도가 확산이 되고 있다. 그러나 RFID 태그와 리더기의 사용시 무선주파수 에너지 방출로 항공기의 운항에 대한 안전성 문제가 대두되고 있다. RFID 장치의 작동으로 미약한 전자파이긴 하지만 자유공간으로 방사되어 운항중인 항공기 내부의 신호를 전송하는 배선에 유기될 경우 장애가 우려되는 것이다. 그러므로 필수장비와 치명장비로 분류되는 항공기 전자장비 및 시스템에 대한 장애 평가를 사전에 필수적으로 수행 하여야 RFID 장치의 사용으로 인한 안전문제를 해결해 나갈 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권1호
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• pp.41-55
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• 2015

This study proposes a laser based impedance measurement system and impedance based pipe corrosion and bolt-loosening monitoring techniques under temperature variations. For impedance measurement, the laser based impedance measurement system is optimized and adopted in this paper. First, a modulated laser beam is radiated to a photodiode, converting the laser beam into an electric signal. Then, the electric signal is applied to a MFC transducer attached on a target structure for ultrasonic excitation. The corresponding impedance signals are measured, re-converted into a laser beam, and radiated back to the other photodiode located in a data interrogator. The transmitted impedance signals are treated with an outlier analysis using generalized extreme value (GEV) statistics to reliably signal off structural damage. Validation of the proposed technique is carried out to detect corrosion and bolt-loosening in lab-scale carbon steel elbow pipes under varying temperatures. It has been demonstrated that the proposed technique has a potential to be used for structural health monitoring (SHM) of pipe structures.

• 한국항행학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.534-543
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• 2015

본 논문에서는 다수의 DME (distance measuring equipment) 지상국에 대한 거리 측정치들을 결합할 경우 문제가 될 수 있는 시각 비동기 오차를 소개하고 이를 대비한 위치 결정 방법을 제안하였다. 소개된 시각 비동기 오차는 한 개의 DME와 한 개의 VOR (VHF omnidirectional range)을 활용하는 기존의 위치 결정 방법에서는 발생하지 않는 오차요인이다. 제안된 방법은 항공기의 속도벡터를 이용하여 동기화 되지 않은 다수의 임의 시점의 DME 거리 측정값들을 위치 결정 시점으로 투영하는 원리를 활용하였다. 한 개의 대표적 궤적을 활용한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법을 활용할 경우 이미 구축되어진 DME 인프라의 변경 없이 다수의 DME를 활용하여 항공기의 위치를 높은 정확도로 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.511-518
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• 2016

본 연구는 RAPCON을 구성하는 구성요소를 체계별로 구분하고 체계별 운영시간 에 따른 고장율 등을 분석한다. 아울러 설계수명에 점차 도달한 RAPCON의 운영 중 발생한 유지보수비용 데이터를 토대로 남은 설계수명 기간 동안 향후 발생 가능한 유지보수 비용을 추정한다. 이런 분석결과를 통해 장비의 신뢰성 관련 선행연구들에서 주로 인용되고 있는 욕조커브 (bathtub curve) 이론과 본 연구의 비용예측 결과와의 연관성을 진단하고 안정적인 유지보수를 위한 기초자료로서 활용되고자 한다. 본 시계열 분석에 사용된 자료는 T국 공군이 구형 RAPCON을 신형으로 교체하면서, 설계수명이 다된 기존 RAPCON 운영단계에서 발생했던 50개월의 유지보수비용 데이터이다. 유지보수 비용은 6개 체계별 유지보수비용을 합한 월별 유지보수비용으로 사용하였다. ARIMA 모형을 토대로 향후 10개월 간 발생 가능한 유지보수 비용을 예측한 결과 비용이 상승할 것이라는 통계적으로 신뢰할 만한 추정 결과를 얻었다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권9호
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• pp.67-74
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• 2016

본 논문에서는 다중 직교 부반송파 변조 기반의 새로운 UHF RFID 통신 시스템을 제안한다. 태그 송신-리더 수신 통신에서는 4 부반송파를 이용하여 1.6 Mbps까지 전송속도를 향상시킬 수 있다. 회로의 복잡도 증가를 억제하면서도 전송 속도를 향상시키기 위해서, 태그는 부반송파로서 구형파를 사용하고 각 부반송파는 각각의 부하변조기를 이용한다. 다중 직교 부반송파 기반의 변조 방식을 사용하였기 때문에 제안한 통신 방식은 기존의 UHF 대역 RFID 규격을 만족한다. 리더는 OFDM 복조기를 사용한다. 태그가 리더의 CW 반송파를 역산란하므로 리더 복조기에는 반송파 주파수 오프셋 보정회로는 필요하지 않다. 실험에서는 개발 시스템은 10.8 dB의 잡음 밀도당 비트에너지 비에서 10-5의 비트오율 성능을 가짐을 보인다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.23-29
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• 2017

본 연구에서는 선박이송용 트레슬의 표면에 부착할 수 있는 광섬유센서 패키지를 설계하고 파장다중분할방식에 기초한 센서 네트워크를 설계한 후, 모의 트레슬 유닛을 이용한 실험을 통하여 트레슬의 구조적 건전 모니터링을 위한 스마트 트레슬의 가능성을 확인하였다. 광섬유 브래그 격자 센서는 알루미늄 관으로 만들어진 원통형으로 패키징 되었다. 또한, 패키징 된 광섬유 센서를 폴리머 튜브에 삽입 한 후, 튜브 내부에 에폭시를 충전하여 센서가 해수에 대한 부식저항과 내구성을 갖도록 하였다. 패키지 된 광섬유 센서는 0.2 MPa 하의 수압테스트를 통하여 해수에서의 사용에 대한 신뢰성도 검증되었다. 트레슬의 변형에 관한 유한 요소 해석에 의해 얻어진 트레슬 부재의 변위가 큰 곳을 중심으로 트레슬에 부착할 브래그 격자의 수와 위치를 결정하였다. 최대 하중이 가해지는 트레슬 부재의 변형은 ${\sim}1000{\mu}{\varepsilon}$의 변형율로 분석되었으며, 그 때 트레슬에 걸리는 최대 하중으로 인한 센서의 브래그 파장 변화는 ~1,200 pm으로 계산되었다. 유한 요소 해석에서 얻은 결과에 따라 센서의 브래그 파장 간격을 3~5 nm로 결정하여 트레슬에 하중이 가해 졌을 때 센서 사이의 브래그 격자 파장값이 겹치지 않도록 설계하였다. 5개의 광섬유센서 패키지로 구성된 센서 모듈 5개를 연결하면 브래그 격자 센서 50개가 네트워크 될 수 있으므로, 브래그 격자 파장 검출기의 광원 중심 파장이 1550 nm에서 150 nm 광학 창 내에서 모두 검출될 수 있도록 하였다. 모의 트레슬 유닛에 부착 된 5개의 광섬유 센서 패키지의 브래그 파장 이동은 광섬유 루프미러를 사용하는 브래그 격자 파장검출기에 의해 잘 검출되었으며, 그 때 검출된 브래그 격자 센서의 값은 최대 변형률이 약 $235.650{\mu}{\varepsilon}$로 측정되었다. 센서 패키징과 네트워킹의 모델링 결과는 실험 결과와 서로 잘 일치하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권5호
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• pp.399-405
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• 2016

최근 많은 장점으로 기존 전기식 센서를 대체하여 그 적용 영역을 빠르게 넓혀가고 있는 광섬유 센서는 센서부에서 계측기 사이의 신호 전달을 위해 광 어댑터와 광 점퍼 코드와 같은 광소자를 사용하게 된다. 광 어댑터를 이용하여 신호 전달을 하는 경우 단면이 서로 맞닿게 되어 이물질에 의해 코어 부분에 손상이 발생할 수 있으며, 이는 광 손실 및 광 접속 불능을 유발할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 지속적인 유지보수를 필요로 하는 문제들을 근원적으로 해결할 수 있는 대안으로 비접촉식 광섬유 점퍼 코드를 개발하였으며 그 전송 성능을 평가하였다. 시험 결과, 기존의 접촉식 광 점퍼 코드는 2 mm의 간극에서 광 신호 전송이 불가능한데 반해 비접촉식 광 점퍼 코드의 경우 초기 광 손실은 상대적으로 크지만 간극이 증가하더라도 약 7 mm 정도까지 안정적으로 신호 전송이 가능하였다. 따라서, 패치 코드가 광센서 간 신호 전송을 위한 케이블임을 고려할 때 외부의 환경적 요인에 대해 더 우수한 신호 안정성을 가진 비접촉식 패치 코드가 접촉식 패치 코드에 비해 현장 적용성이 더 뛰어남을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.1-6
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• 2016

본 연구에서는 4개의 FBG 센서가 설치된 보강된 복합재 구조물을 시편으로 사용하여, 충격해머로 가해진 저속 충격 위치를 탐색하였다. 100 kHz의 데이터 샘플링 속도를 가진 FBG 인터로게이터를 사용하였으며, 제안된 알고리즘을 통해 예상 충격위치를 계산하였다. 복합재 시편은 주 스파(Spar)와 몇 개의 스트링거(Stringer)를 포함하며 전체 면적은 $0.8{\times}1.2m$이다. 247개의 격자점과 36개의 보강재 지점에 대한 기준신호 데이터를 얻었으며, 이는 임의의 충격신호에 대한 비교대상이 되었다. 제안된 알고리즘은 normalized cross-correlation을 사용하여 두신호의 상호 유사성을 판독하는 방식으로 작동한다. 각각의 센서 신호로부터 얻어진 correlation 결과는 서로 곱연산되어 상호 보상적인 방법으로 사용되었다. 성능평가를 위해 대상 영역에 대한 20개의 임의의 충격시험을 수행하였다. 시험결과 성공적으로 충격위치를 탐색할 수 있었으며, 4개 센서신호를 사용하여 최대 오차 43.4 mm와 평균 오차 17.0 mm의 성능을 얻었다. 같은 시험에 대하여 사용된 센서의 개수를 변화시켜 가며 그 성능의 변화를 알아보았다. 두 개의 센서를 사용하였을 때 상호 보상적 효과가 최대가 됨을 확인하였으며, 2개의 센서(1, 2번 센서)의 조합으로 최대 오차 42.5 mm와 평균 오차 17.4 mm의 성능을 얻을 수 있었다.