• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.4997-5006
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• 2010

플래시 메모리 기반의 SSD는 데스크톱 및 이동형 컴퓨터의 저장 장치를 지원하는 우수한 미디어이다. 플래시 메모리는 비휘발성, 낮은 전력소모, 빠른 데이터 읽기속도 등의 특징으로 데스크톱 및 서버용 데이터베이스의 핵심 저장 요소가 되었다. 하지만, 빠른 읽기 연산에 비하여 상대적으로 느리거나 프리징이 있는 SSD의 쓰기 연산 특성을 고려하여 HDD와 RAID에 기반을 둔 기존의 전통적인 스토리지 관리 기법을 개선할 필요가 있다. 이를 위하여, 본 논문은 전통적인 HDD 미러링에 기반을 둔 헤테로-미러링이라는 새로운 저장 장치 관리 기법을 제안한다. 헤테로-미러링 기반 기법은 SSD에서 발생 가능한 프리징 현상을 피하기 위한 쓰기-부하 밸런싱과 쓰기 지연 연산을 통하여 RAID-1 처리 성능을 개선한다. 테스트 결과 제안한 기법은 쓰기 연산 부하와 프리징 부하를 크게 감소시키고, 기존의 SSD-RAID-1 기법의 성능을 18%, 응답 시간을 38% 개선함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.2449-2456
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• 2013

컬럼-기반 데이터베이스 저장소는 우수한 입출력 성능으로 대용량 데이터 분석 시스템을 위한 매우 진보적인 모델이다. 전통적인 데이터 저장소는 빠른 쓰기 연산을 위하여 한 레코드의 속성들을 하드 디스크에 연속적으로 배치되어 있는 가로-지향 저장 모델을 활용하였다. 하지만 검색이 대부분인 데이터웨어하우스 시스템을 위해서는 월등한 판독 성능 때문에 컬럼-지향 저장소가 더 적합한 모델이 되고 있다. 또한 최근에는 MLC 플래시 메모리를 사용한 SSD가 고속 데이터 분석 시스템을 위한 적합한 저장 매체로 인식되고 있다. 본 논문에서는 고속 컬럼-지향 데이터 저장소 모델을 도입하고, 고속 컬럼-지향 데이터웨어하우스 시스템을 위한 교차 압축 이중화를 활용하는 새로운 저장소 관리 기법을 제안한다. 본 저장소 관리 기법은 두 개의 MLC SSD에 기반하며, 압축과 비압축된 세그먼트의 교차 이중화를 통하여 높은 CPU 및 입출력 부하에서도 우수한 저장 성능과 안정성을 얻는다. 성능 평가 결과를 통하여 본 저장소 관리 기법이 기존 기법보다 컬럼 세그먼트 갱신 처리치 및 그 응답시간 측면에서 더 우수함을 확인하였다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권8호
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• pp.767-773
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• 2017

클라우드 데이터베이스와 같은 분산 시스템 환경에서는 균일한 서비스 품질을 보장하기 위해 꼬리 응답시간을 짧게 유지하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 카산드라 데이터베이스를 대상으로, 긴 꼬리 응답시간에 해당하는 지연이 메모리 공간 부족으로 인해 발생한다는 것을 보이며, 이러한 지연이 메모리 공간 확보를 위해 버퍼에 저장된 데이터를 저장장치에 완전히 내려쓸 때까지 카산드라가 사용자의 요청을 받지 않기 때문임을 밝힌다. 버퍼에 저장된 데이터를 내려쓰는데 걸리는 시간은 저장장치 성능에 따라 결정되므로 SSD의 가바지 컬렉션으로 인한 성능 저하가 꼬리 응답시간을 더 길게 만들고 있음을 관찰하였다. 우리는 자바가상기계에서의 가비지 컬렉션과 SSD에서의 가비지 컬렉션을 함께 수행하여 SSD의 가비지 컬렉션 비용을 숨기는, SyncGC 기법을 제안한다. 실험 결과, SyncGC 기법을 통해 꼬리 응답시간인 $99.9^{th}$와 $99.9^{th}-percentile$을 각각 31%, 36% 줄일 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.54-62
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• 2010

역파일 인덱스 구조는 대용량 텍스트 데이터의 색인저장 기법을 위한 효율적인 데이터 구조로 널리 활용 되고 있다. 특히, 최근 이슈가 되고 있는 온라인 색인관리 측면에서는 동적 검색 환경에 적합한 In-Place 방식과 Merge-based 색인 방식이 주로 사용 되고 있다. 위 방법들의 핵심은 검색 처리시간을 줄이기 위해서 포스팅 정보의 저장 연속성(Contiguity)을 보장하면서 동시에 색인정보 관리(Index Maintenance) 시간을 최소화 하기위한 색인저장 구조에 중점을 두고 연구가 진행 되었다. 그러나 최근 기존 저장장치(HDD)와 근본적으로 구조가 다른 새로운 저장장치(SSD, SCRAM)가 데이터 저장소로 이용되면서 이러한 장치들의 특성을 효과적으로 활용할 수 있는 새로운 형태의 색인저장 기법 또한 필요하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 새로운 저장장치의 빠른 접근 속도(Low access latency) 특성을 최대한 활용할 수 있는 분할(Segmentation) 포스팅 구조를 기반으로 새로운 저장장치에 적합하도록 변형된 In-Place 방식(Pulsing)과 수정된 Merge-based 방식(Merging)을 혼합하여 검색 처리시간 및 색인정보관리시간을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 색인저장 구조(SPM)를 제안한다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.251-258
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• 2005

The free vibration of a spinning flexible disk-spindle system supported by hydro dynamic bearings (HDB) in an HDD is analyzed by FEM. The spinning flexible disk is described using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. It is discretized by annular sector element. The rotating spindle which includes the clamp, hub, permanent magnet and yoke, is modeled by Timoshenko beam including the gyroscopic effect. The flexible supporting structure with a complex shape which includes stator core, housing, base plate, sleeve and thrust pad is modeled by using a 4-node tetrahedron element with rotational degrees of freedom to satisfy the geometric compatibility. The dynamic coefficients of HDB are calculated from the HDB analysis program, which solves the perturbed Reynolds equation using FEM. Introducing the virtual nodes and the rigid link constraints defined in the center of HDB, beam elements of the shaft are connected to the solid elements of the sleeve and thrust pad through the spring and damper element. The global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to the state-space matrix-vector equation, and the associated eigen value problem is solved by using the restarted Arnoldi iteration method. The validity of this research is verified by comparing the numerical results of the natural frequencies with the experimental ones. Also the effect of supporting structures to the natural modes of the total HDD system is rigorously analyzed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.236.2-236.2
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• 2014

세계 반도체 시장은 컴퓨터 기능이 더해진 모바일 기기의 수요가 증가함에 따라 메모리반도체의 시장규모가 최근 빠른 속도로 증가했다. 특히 모바일 기기에서 저장장치 역할을 하는 비휘발성 반도체인 NAND Flash Memory는 스마트폰 및 태블릿PC 등 휴대용 기기의 수요 증가, SSD (Solid State Drive)를 탑재한 PC의 수요 확대, 서버용 SSD시장의 활성화 등으로 연평균 18.9%의 성장을 보이고 있다. 이러한 경제적인 배경 속에서 NAND Flash 미세공정 기술의 마지막 단계로 여겨지는 1Xnm 공정이 개발되었다. 그러나 1Xnm Flash Memory의 생산은 새로운 제조설비 구축과 차세대 공정 기술의 적용으로 제조비용이 상승하는 단점이 있다. 이에 따라 제조공정기술을 미세화하지 않고 기존의 수평적 셀구조에서 수직적 셀구조로 설계 구조를 다양화하는 기술이 대두되고 있는데 이 중 Flash Memory의 대용량화와 수명 향상을 동시에 추구할 수 있는 3D NAND 기술이 주목을 받게 되면서 공정기술의 변화도 함께 대두되고 있다. 3D NAND 기술은 기존라인에서 전환하는데 드는 비용이 크지 않으며, 노광장비의 중요도가 축소되는 반면, 증착(Chemical Vapor Deposition) 및 식각공정(Etching)의 기술적 난이도와 스텝수가 증가한다. 이 중 V-NAND 3D 기술에서 사용하는 박막증착 공정의 경우 산화막과 질화막을 번갈아 증착하여 30layer 이상을 하나의 챔버 내에서 연속으로 증착한다. 다층막 증착 공정이 비정상적으로 진행되었을 경우, V-NAND Flash Memory를 제조하기 위한 후속공정에 영향을 미쳐 웨이퍼를 폐기해야 하는 손실을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 V-NAND 다층막 증착공정 중에 다층막의 두께를 가상 계측하는 알고리즘을 개발하고자 하였다. 증착공정이 진행될수록 박막의 두께는 증가하여 커패시터 관점에서 변화가 생겨 RF 신호의 진폭과 위상의 변화가 생긴다는 점을 착안하여 증착 공정 중 PECVD 장비 RF matcher와 heater에서 RF 신호의 진폭과 위상을 실시간으로 측정하여 데이터를 수집하고, 박막의 두께와의 상관성을 분석하였다. 이 연구 결과를 토대로 V-NAND Flash memory 제조 품질향상 및 웨이퍼 손실 최소화를 실현하여 제조 시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.572-578
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• 2003

The free vibration of a spinning flexible disk-spindle system supported by hydro dynamic bearings in a HDD is analyzed by FEM. The spinning flexible disk is described using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. It is discretized by annular sector element. The rotating spindle which includes the clamp, hub, permanent magnet and yoke, is modeled by Timoshenko beam including the gyroscopic effect. The flexible supporting structure with a complex shape which includes stator core, housing, base plate, sleeve and thrust pad is modeled by using a 4-node tetrahedron element with rotational degrees of freedom to satisfy the geometric compatibility. The dynamic coefficients of HDB are calculated from the HDB analysis program, which solves the perturbed Raynolds equation using FEM. Introducing the virtual nodes and the rigid link constraints defined in the center of HDB, beam elements of the shaft are connected to the solid elements of the sleeve and thrust pad through the spring and damper element. The global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to the state-space matrix-vector equation, and the associated eigenvalue problem is solved by using the restarted Arnoldi iteration method. The validity of this research is verified by comparing the numerical results of the natural frequencies with the experimental ones. Also the effect of supporting structures to the natural modes of the total HDD system is rigorously analyzed.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제4권2호
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• pp.87-94
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• 2003

Recent advancements of permanent magnet (PM) materials and solid-state devices have contributed to a substantial performance improvement of permanent magnet machines. Owing to the rare-earth PMs, these motors have higher efficiency, power factor, output power per mass and volume, and better dynamic performance than induction motors without sacrificing reliability. Not surprisingly, they are continuously receiving serious considerations for a variety of automotive and propulsion applications. An electric vehicle (EV) requires a high-effficient propulsion system having a wide operating range and a capability of generating a high peak torque for short durations. The improvement of torque-speed performance for these systems is consequently very important, and researches in various aspects are therefore being actively pursued. A great emphasis has been placed on the efficiency and optimal utilization of PM machines. This requires attention to many aspects related to the machine design and overall performance. In this respect, the prediction of iron losses is particularly indispensable and challenging, especially for drives with a deep field-weakening range. The objective of this paper is to present iron loss estimations of a PM motor over a wide speed range. As aforementioned, in EV applications core losses can be significant during high-speed operation and it is imperative to evaluate these losses accurately and take them into consideration during the motor design stage. In this investigation, the losses are predicted by using an analytical model and a 2D time-stepped finite element method (FEM). The results from different analytical approaches are compared with the FEM computations. The validity of each model is then evaluated by these comparisons.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제21권1호
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• pp.52-57
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• 2015

본 논문에서는 SSD의 TRIM 명령어 처리 성능을 LBA 범위의 특성 및 개수에 따라 분석하고, 그 결과를 바탕으로 Ext4 파일 시스템에서의 TRIM 명령어 처리 성능을 개선하였다. 대부분의 SSD에서 LBA 범위의 크기가 크고, 섹터 번호가 정렬 및 연속되어 있으며, 하나의 TRIM 명령어로 다수의 LBA 범위 정보를 전달할수록 TRIM 명령어의 처리 성능이 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 기존의 Ext4 파일 시스템은 이와 같이 다수의 LBA 범위 정보를 전달할 때 그 성능이 더 높음에도 불구하고, 하나의 TRIM 명령어 당 하나의 LBA 범위 정보만 전달하는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 하나의 TRIM 명령어로 최대 64개의 LBA 범위 정보를 전달하도록 Ext4 파일 시스템을 개선하였고, Filebench를 이용한 성능 평가에서 파일 삭제 성능이 최대 35% 증가하는 것을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권1호
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• pp.36-42
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• 2016

다중 셀 기반의 저장장치 특히, TLC 낸드 플래시는 낮은 가격을 무기로 SSD에 채용되고 있다. 그러나 TLC는 기존의 MLC대비 느린 성능과 내구성으로 인해 일부 블록(Block)을 SLC 영역으로 할당하여, 버퍼로 사용함으로써 성능을 개선하는 구조를 발전시켜 왔다. 본 논문에서는 SLC 버퍼 성능을 보다 향상시키기 위하여 SLC 블록에 대해 페이지 덮어쓰기 기능을 도입하였다. 이를 통해, 제한된 회수 이내에서 지움 동작 없이 데이터 갱신을 가능하도록 했다. 특히, 기존의 SLC 버퍼 영역이 채워지는 경우 유효 페이지를 TLC 블록으로 이동 복사하고, 해당 블록을 지워야 하는데, 제안된 방법을 통해 유효 페이지 복사 및 지움 동작을 50% 이상 줄일 수 있었다. 시뮬레이션 평가 결과 기존의 SLC 버퍼 대비 버퍼 덮어 쓰기를 통해 2배의 쓰기 성능 개선을 달성 하였다.