• Journal of Power Electronics
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• 제16권3호
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• pp.1226-1235
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• 2016

For wearable health monitoring systems, a fundamental problem is the limited space for storing energy, which can be translated into a short operational life. In this paper, a highly efficient active voltage doubling rectifier with a wide input range for micro-piezoelectric energy harvesting systems is proposed. To obtain a higher output voltage, the Dickson charge pump topology is chosen in this design. By replacing the passive diodes with unbalanced-biased comparator-controlled active counterparts, the proposed rectifier minimizes the voltage losses along the conduction path and solves the reverse leakage problem caused by conventional comparator-controlled active diodes. To improve the rectifier input voltage sensitivity and decrease the minimum operational input voltage, two low power common-gate comparators are introduced in the proposed design. To keep the comparator from oscillating, a positive feedback loop formed by the capacitor C is added to it. Based on the SMIC 0.18-μm standard CMOS process, the proposed rectifier is simulated and implemented. The area of the whole chip is 0.91×0.97 mm², while the rectifier core occupies only 13% of this area. The measured results show that the proposed rectifier can operate properly with input amplitudes ranging from 0.2 to 1.0V and with frequencies ranging from 20 to 3000 Hz. The proposed rectifier can achieve a 92.5% power conversion efficiency (PCE) with input amplitudes equal to 0.6 V at 200 Hz. The voltage conversion efficiency (VCE) is around 93% for input amplitudes greater than 0.3 V and load resistances larger than 20kΩ.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권3호
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• pp.255-260
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• 2000

본 연구는 중환자실, 응급실, 수술실등 병실내에서 환자를 구속하지 않고. 무선으로 환자의 활력징후 신호등을 관찰할 수 있는 생체신호 무선 전송장치를 설계 제작하는데 목적을 두었다. 본 무선 환자감시장치는 활력징후 신호 수집기, 무선 송수신 장치 및 활력징후 관찰기로 구성된다. 활력징후 신호 수집부는 생체신호를 증폭하기 위한 아날로그신호 증폭기와 디지털데이터 변환을 위한 단일 칩 마이크로 컨트롤러로 구성된다. 전송신호의 품질을 확보하고 신호처리 및 구성이 간단하여 저 비용으로 구성할 수 있는 주파수편이변조(FSK) 방법을 사용하였고 디지털신호는 UHF 대역의 미약 무선주파수에 의하여 송수신되었다. 활력징후 신호 관찰기는 무선 수신기에 의해 디지털 데이터를 복조하고 활력징후 신호를 상시 모니터링하기 위한 액정모니터(LCD) 및 신호를 기록하기 위한 감열기록장치(thermal Printer)로 설계 제작되었다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.501-512
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• 2018

Radio frequency identification (RFID) sensor tag provides several advantages including battery-less operation and low cost, which are suitable for long-term monitoring. This paper presents a self-powered RFID temperature sensor tag for online temperature monitoring in substation. The proposed sensor tag is used to measure and process the temperature of high voltage equipments in substation, and then wireless deliver the data. The proposed temperature sensor employs a novel phased-locked loop (PLL)-based architecture and can convert the temperature sensor in frequency domain without a reference clock, which can significantly improve the temperature accuracy. A two-stage rectifier adopts a series of auxiliary floating rectifier to boost its gate voltage for higher power conversion efficiency. The sensor tag chip was fabricated in TSMC $0.18{\mu}m$ 1P6M CMOS process. The measurement results show that the proposed temperature sensor tag achieve a resolution of $0.15^{\circ}C$/LSB and a temperature error of $-0.6/0.7^{\circ}C$ within the range from $-30^{\circ}C$ to $70^{\circ}C$. The proposed sensor tag achieves maximum communication distance of 11.8 m.

• 센서학회지
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• 제17권5호
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• pp.369-374
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• 2008

A novel fiber optic surface plasmon resonance (SPR) sensor using cyclic olefin copolymer (COC) prism with the spectral modulation is presented. The SPR sensor chip is fabricated using the SU-8 photolithography, Ni-electroplating and COC injection molding process. The sidewall of the COC prism is partially deposited with Au/Cr (45/2.nm thickness) by e-beam evaporator, and the thermal bonding process is conducted for micro fluidic channels and optical fibers alignment. The SPR spectrum for a phosphate buffered saline (0.1.M PBS, pH.7.2) solution shows a distinctive dip at 1300.nm wavelength, which shifts toward longer wavelength with respect to the bovine serum albumin (BSA)concentrations. The sensitivity of the wavelength shift is $1.16\;nm{\cdot}{\mu}g^{-1}{\cdot}{\mu}l^{-1}$. From the wavelength of SPR dips, the refractive indices (RI) of the BSA solutions can be theoretically calculated using Kretchmann configuration, and the change rate of the RI was found to be $2.3{\times}10^{-5}RI{\cdot}{\mu}g^{-1}{\cdot}l^{-1}$. The realized fiber optic SPR sensor with a COC prism has clearly shown the feasibility of a new disposable, low cost and miniaturized SPR biosensor for biochemical molecular analyses.

• 한국지능정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능정보시스템학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.198-201
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• 2005

DNA microarray 칩은 신약 개발, 유전적 질환 진단, Bio-molecular 상호작용 연구, 유전자의 기능연구 등 폭넓게 사용되고 있다. 이 논문은 cDNA mimcroarray 데이터를 분석하기 위한 웹형태의 시스템 개발에 대한 내용을 다룬다. 하나의 cDNA microarray에는 수 백에서 수 만개의 유전자가 심어져 있으며, 데이터를 분석할 때 대량의 데이터와 다양한 형태의 오류로 인해서 데이터간의 차이를 보정하는 분석 도구와 통계적 기법들이 사용되어야 한다. 본 논문에서는 가상 칩 뷰어를 이용하여 실제 microarray 데이터의 foreground intensity에서 백그라운드의 intensity를 제거하여 일반화된 칩 이미지를 생성한다. 이 가상 칩 뷰어는 여러 가지 필터효과와 서로 다른 두 형광의 차이를 조정하는 global normalization 기법을 사용하여 발현 유전자 분석을 시각적으로 할 수 있고, 중복된 마이크로어레이 칩 데이터를 통하여 시간이 많이 걸리는 분석전 칩의 유효성을 검토할 수 있다. 칩 데이터의 normalization을 위한 통계 방법으로 R 통계 도구와 linear 모델을 사용하여 microarray 칩의 유전자 발현 양상을 분석한다. 통계적 방법을 사용하지 않은 데이터를 추출, 이 데이터의 패턴 그래프 그리고 발현 레벨을 분류하여 마이크로어레이의 각 스팟의 유효성 검토의 정확성을 높였다. 이 시스템은 칩의 유효성 검토, 스팟의 유효성 검토, 유전자 선정에 대해 분석의 용이성과 정확성을 높일 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제14권5호
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• pp.545-554
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• 2003

Ti:LiNbO$_3$세 도파로 방향성 결합기와 CPW진행파 전극으로 구성된 완전 스위칭이 가능한 외부 광변조기를 설계, 제작하였다. 결합 모드 이론을 이용하여 세 도파로 광결합기의 스위칭 현상을 해석하였으며, 유한차분법을 이용하여 단일 모드를 갖는 광도파로의 설계 및 공정 파라미터를 도출하였으며, 이를 이용하여 광 결합길이를 계산하였다. 등각사상법과 반복이완법을 이용하여, CPW구조 진행파 전극의 특성임피던스와 M/W(Micro wave)유효굴절률 정합조건을 동시에 만족하는 설계 파라미터를 도출하였다. 제작된 세 도파로 광변조기의 삽입손실과 스위칭 전압은 약 4㏈와 19V였으며, S 파라미터를 측정하여 특성임피던스 Z$_{c}$=45 Ω M/W 유효굴절률 N$_{eff}$=2.20, 그리고 감쇠상수 $\alpha$$_{0}$=0.055/cm√GHZ 등의 진행파 전극 파라미터를 추출하였다. 추출된 진행파 전극 파라미터를 이용하여 이론적인 주파수 응답 R($\omega$)을 계산하였으며, Photo Detector로 측정된 주파수 응답과 비교하였다. 주파수 응답 측정 결과, 3㏈ 변조대역폭은 13 GHz로 측정되었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권1호
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• pp.77-83
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• 2011

본 논문에서는 차세대 무선통신 중계기 및 기지국용 50W급 Doherty 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. Doherty 전력증폭기의 보조증폭기를 구현하기 위하여 Gate 바이어스 조절회로를 사용하였다. Gate 바이어스 조절회로는 보조증폭기를 구현할 수 있으나 Doherty 전력증폭기의 출력특성을 개선하기에는 제한된 특성을 가졌다. 이를 해결하고자 Drain 바이어스 조절회로를 첨가였다. 그리고 Doherty 전력증폭기의 효율을 개선하고자 일반적인 2-way 구조가 아닌 3-way 구조를 적용하여 3-way GDCD(Gate and Drain Control Doherty) 전력증폭기를 구현하였다. 비유전율(${\varepsilon}r$) 4.6, 유전체 높이(H) 30 Mill, 동판두께(T) 2.68 Mill(2 oz)인 FR4 유전체를 사용하여 마이크로스트립 선로와 칩 캐패시터로 정합회로를 구성하였다. 실험결과 3GPP 동작 주파수 대역인 2.11GHz ~ 2.17GHz에서 이득이 57.03 dB이고, PEP 출력이 50.30 dBm, W-CDMA 평균전력 47.01 dBm, 5MHz offset 주파수대역에서 -40.45 dBc의 ACLR로써 증폭기의 사양을 만족하였다. 특히 3-way GDCD 전력증폭기인 일반전력증폭기에 비해 동일 ACLR에 대하여 우수한 효율 개선성능을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.50-50
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• 1999

마이크로 공정을 이용한 초소형 정밀 기계는 공정 기술과 재료 기술의 발전에 의하여 더욱 소형화되고 있으며 특히 기능을 갖는 부분과 이 부분을 제어하는 주변회로의 on-chip화의 요구가 증가되기 시작하였다. 이와 같은 추세에 있어서의 문제점은 초소형 정밀기계 부품 소자의 구동을 위한 에너지원의 개발이다. 즉, 소자의 크기가 작아진 것에 부합되는 초소형의 전지가 필요하게 된 것이다. 따라서 보다 완전한 초소형 정밀 기계 및 마이크로 소자의 구현을 위하여 마이크로 소자와 혼성 (Hybrid) 되어 이용될 수 있는 고성능 및 초소형의 전지의 개발이 필수적이다. 초소형 전지의 구현을 위하여 Li계의 2차 전지를 선택하여 이를 박막화하고 반도체 공정을 도입할 수 있다. 이러한 전지를 박막형 2차 전지 또는 박막형 마이크로 전지(thin film Secondary Battery : TFSB or Thin Film Micro-Battery : TFMB)라 하며 이러한 2차 전지는 일반적인 벌크 전지와 동일하게 cathode/Electolyte/Anode의 구조를 갖는다. 박막의 특성상 전해질은 고상의 물질을 사용하는 것이 벌크형 2차 전지와 다른 점이다. TFSB의 성능은 주로 cathode에 의하여 결정되며 지금까지 많은 cathode 물질에 대한 연구 보고가 발표되고 있다. 반도체 공정을 이용한 TFMB의 제작시 무엇보다 중요한 점은 우수한 고상 전해질 및 anode 물질의 선택에 있다. 최근에 2차 전지를 위한 carbon계 anode를 대체할 수 있는 SnO에 대한 보고가 있는데 이는 한 개의 Sn 원자당 2개 이사의 Li가 반응하여 높은 용량을 갖는 전지의 제작이 가능하기 때문이다. Sno2의 anode는 매우 높은 충전용량을 갖는데 첫 번째 방전시에 Li2O를 생성하여 비가역적 반응을 나타내고 계속되는 충방전 동안 Li-Sn 합금이 생성되어 2차전지의 가역적 반응을 가능하게 한다. SnO2 는 대기중에서 Li 금속보다 안정하기 때문에 전지의 제작 공정 및 사용 면에서 매우 우수한 물질이지만 아직까지 SnO2 구조적 특성과 전지의 충, 방전 특성에 대한 관계의 규명을 위한 정확한 정설은 제시되고 있지 못하다. 본 연구에서는 TFSB anode 물질로써 SnOx박막을 상온에서 여러 전도성 콜렉터 위에 증착하여 그 충, 방전 특성을 보고하였다. 증착된 SnOx박막의 표면은 SEM, AFM으로 분석하였으며 구조의 분석은 XR와 Auger electron spectroscope로 하였다. 충, 방전 특성을 분석하기 위하여 리늄 foil을 대극과 참조 전극으로 하여 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 100회 이상의 정전류 충, 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 구조, 콜렉터의 종류 및 Sn/O비에 따라 서로 다른 충, 방전 거동을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1393-1401
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• 2013

RFID란 개체에 Micro Chip이 내장된 태그를 부착하여 리더를 통해 개체를 인식한 후 서버와의 통신을 통해 개체를 인증하는 기술을 총칭한다. 다양한 RFID 태그 중, ISO/IEC 14443 표준 기반의 NXP사의 Mifare 태그는 13.56Mhz 대역의 RFID 카드로, 전 세계 시장의 72.5%를 점유하고 있다. Mifare 태그 중, 저가 태그인 Mifare Classic 태그는 제한적인 하드웨어 연산을 기반으로 보안이 제공됨에 따라, 다양한 공격에 의해 프로토콜 노출 및 키 복구 취약점이 발생하였다. 이에 본 논문에서는 13.56Mhz RFID 환경에서 안전한 보안 스킴 구축을 위한 암호 스킴 및 보안 프로토콜을 설계하였다. 제안하는 보안 스킴은 KS 생성 시 다양한 고정값과 비고정값을 사용하고, S-Box 연산을 수행하며, LFSR 연산과 S-Box 연산에 사용되는 값을 교차시켜, 기존 보안 스킴의 취약점과 스푸핑, 재생 공격과 같은 일반적인 RFID 보안 요구사항을 만족한다. 또한, 제한된 하드웨어 연산 능력과 기존 보안 스킴의 연장선상에서 설계되어, 현재 사용되는 Mifare Classic에 바로 적용 가능하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권6호
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• pp.983-991
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• 2012

본 연구는 현재 오이재배농가에서 활용하고 있는 우수한 기술을 파악하고 체계화하여 다른 오이재배농가의 고품질 오이생산 및 소득향상을 위한 기초자료를 제공하기 위해 수행하였으며, 그 얻어진 결과는 아래와 같다. 오이 촉성재배 농가들의 토양조건은 하성평탄지 사양질 내지 식양질 토양이었고, 유효토심은 60~100 cm, 작토심은 20~28 cm이었다. 오이 반촉성재배 농가들의 토양조건은 하성평탄지 내지 곡간지에 위치한 사양질 또는 사력질 토양으로, 유효토심은 50~100 cm, 작토심은 20~28 cm이었다. 오이 촉성재배 농가들의 토양관리는 볏짚 $3,000{\sim}15,000kg\;ha^{-1}$을 시용하고, 밑거름으로 퇴비, 유박, 파쇄목, 화학비료 등을 시용하였으며, 이들의 3요소 성분 (질소-인산-가리)의 평균 시용량은 815-464-529 kg $ha^{-1}$ 이었다. 오이 반촉성재배 농가들은 볏짚을 평균 $3,000kg\;ha^{-1}$ 정도를 시용하였고, 밑거름은 퇴비, 유박, 화학비료 등을 시용하였으며, 이들의 3요소 성분 (질소-인산-가리)의 평균 시용량은 197-135-151 kg $ha^{-1}$ 이었다. 웃거름은 촉성재배농가들의 경우 4종류의 양액을 제조하여 2~3일 간격으로 한 종류씩 관비형태로 시용하였고, 반촉성재배 농가들은 농가마다 다르게 수용성비료들을 용액으로 제조하거나, 자가 제조 발효액 또는 미생물제 등을 2~3일 간격으로 관비형태로 시용하였다. 오이 묘의 정식은 경운 로타리 후 정식하였다. 하우스 내 볏짚의 시용은 월동기 토양온도를 증진시키거나 높게 유지하는 역할을 하며, 공기의 유통과 뿌리 뻗음을 좋게하고, 특히 토양 중 염류와 영양성분들의 집적을 방지하거나 감소시키는 역할을 하는 것으로 조사되었다. 오이 촉성재배시 호당 평균수량은 $168,000kg\;ha^{-1}$ 이었고, 평균 조수익은 381,000 천원 $ha^{-1}$ 이었으며, 반촉성재배 시 평균수량은 $115,000kg\;ha^{-1}$ 으로, 평균 조수익은 177,000 천원 $ha^{-1}$ 이었다. 농가의 소득은 월동기인 12~ 3월의 오이 가격이 높아 농가소득에 영향이 큰 것으로 조사되었다.