• 천문학회보
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• 제40권2호
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• pp.57.1-57.1
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• 2015

VLBI에서 관측 대역폭이 n배 증가될 경우 관측감도는 sqrt(n)만큼 향상되고, 이는 관측 연구 측면에서 기존에는 불가능하던 천체에 대한 연구 수행이 가능함을 의미한다. 관측 대역폭의 확대는 관측 데이터의 용량 증가를 의미하며 여기서 해당 데이터의 처리를 위한 초고속 데이터 기록시스템은 핵심적 역할을 한다. 이에 따라 현재 KVN에서는 미국 MIT Haystack 천문대에서 개발된 초고속 기록시스템인 Mark5B/B+와 Mark6를 운용 중에 있다. 하지만 이들 시스템의 경우 사실상 VLBI연구를 위한 목표로 특수 개발되었기에 유지 및 운영 측면에서 여러 불편이 있고, 성능에 있어서도 단일 스트림 기준으로 8Gbps를 넘지 못하는 한계를 안고 있다. 본 발표에서는 기존 시스템을 대체할 수 있는 기술로서 PCI 익스프레스 기반의 데이터 처리를 소개하고자 한다. 나아가 실제 관측 데이터에 대한 입출력 및 기존 시스템과의 성능 비교를 통해 광대역 관측 연구에 최적화된 기록 시스템을 제안하고자 한다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.25.2-25.2
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• 2009

한국천문연구원 한국우주전파관측망(Korean VLBI Network, KVN)에서 도입하여 시험운용중인 VLBI 상관서브시스템(VLBI Correlation Subsystem, VCS)은 한일공동 VLBI 상관기(Korea-Japan Joint VLBI Correlator, KJJVC)의 핵심 장비로서, 최대 16 관측국의 관측국 당 최대 8Gbps의 데이터를 처리할 수 있는 상관처리장치이다. VCS의 상관처리 결과는 총 4회선의 10GbE 광케이블을 통하여 UDP 프로토콜로 출력된다. 이 상관처리 결과는 광케이블 하나당 8개씩 총 32개의 상관 처리 블록(correlation block)으로 구성되며, 최대 출력속도는 1.4 GBytes/sec이다. 이 출력은 초고속 대용량 자료저장 시스템(Peta-scale Epoch Data Archive, PEDA)을 이용하여 저장하고 후속 자료처리를 위해 가공된다. PEDA는 총 4대의 고성능 자료 전송 및 저장 서버(writing server) 및 대용량 하드디스크 어레이로 구성된다. 상관처리 과정에 맞추어 PEDA의 writing 서버를 연계하여 제어하는 자료 전송 및 저장 제어 소프트웨어를 개발하였다. 이 소프트웨어는 핵심이 되는 전송 및 저장 프로세서와 이를 제어하는 제어프로세서로 구성된다. 전송 및 저장 프로세서는 개개의 상관 처리 블록에 대한 전송과 저장을 전담한다. 제어 프로세서는 총 32개의 상관 처리 블록을 처리하기 위하여 전송 및 저장 프로세스를 32개를 실행하고 각각의 상관 처리 블록에 해당하는 개별파라미터를 전달하는 전체적인 제어를 담당한다. 이 연구에서는 이 자료전송 및 저장 제어 소프트웨어의 설계 구성과 테스트 내용을 소개한다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.55-61
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• 2017

전파천문분야에서 관측데이터의 저장을 위해 대용량 HDD를 RAID로 연결한 디스크 팩을 활용하고 있다. VLBI 관측의 경우 관측속도가 빨라지고 광대역으로 확장되면서 많은 양의 관측데이터를 저장해야 한다. HDD는 사용회수가 많아질수록 고장이 많이 발생하고 있으며, 이것을 찾아서 복구하는데 많은 시간이 소요된다. 또한 고장난 HDD를 계속 사용할 경우 관측데이터의 손실이 발생한다. 그리고 새 HDD를 구입하여 많은 비용도 필요하게 된다. 본 연구에서는 FirmOS를 이용하여 SATA HDD의 무결성 검사 시스템을 개발하였다. FirmOS는 일반 서버보드와 CPU를 갖는 시스템에서 특정목적에만 동작하도록 개발한 OS이다. 개발한 시스템은 FirmOS 기반에서 SATA HDD의 물리적인 영역에 특정 패턴의 데이터를 쓰고 읽는 과정을 수행한다. 그리고 HDD 제어기의 메모리 영역에서 HDD로부터 읽어들인 저장된 패턴 데이터와 비교를 수행하는 방식으로 HDD의 무결성 검사를 확인하는 방법을 채용하였다. 개발한 시스템을 활용하여 VLBI 관측에서 활용하고 있는 디스크 팩의 고장여부를 쉽게 확인할 수 있었으며, 관측효율을 향상시킬 수 있는데 많은 도움이 되고 있다. 본 논문에서는 개발한 SATA HDD 무결성 확인 시스템의 설계, 구성, 시험 등에 대해 자세히 기술한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.567-588
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• 2009

한일공동VLBI상관기(Korea-Japan Joint VLBI Correlator, KJJVC)는 2010년 정상가동을 목표로 한국과 일본 간 공동으로 개발이 진행되고 있다. 이 연구에서는 KJJVC의 핵심이 되는 VLBI 상관 서브시스템(VLBI Correlation Subsystem, VCS)과 동일한 규격을 갖는 소프트웨어 상관기를 개발하였다. 소프트웨어 상관기는 VCS와 같은 8Gbps급, 8192출력채널, 262,144점 FFT(Fast Fourier Transform)의 규격을 갖고 있으며, VCS의 하드웨어 규격과 동일한 함수 알고리즘과 연산 레지스터를 적용하고 있다. 개발한 소프트웨어 상관기의 성능을 확인하기 위해 일본국립천문대의 VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry) 관측망으로 관측한 스펙트럼선과 연속파 천체를 대상으로 상관처리 실험을 수행하고, 그 결과는 미타카 FX 상관기의 스펙트럼 모양, 위상변화, 프린지 검출 등을 비교하였다. 실험을 통하여, VERA 관측데이터를 이용한 소프트웨어 상관기의 결과는 미타카 FX 상관기의 상관결과와 일치하는 것을 확인하여 그 유효성을 입증하였다. 향후 개발한 소프트웨어 상관기는 GUI와 같은 사용자 인터페이스와 상관 후 처리 부분을 개선하면 KJJVC와 함께 한국우주전파관측망(Korean VLBI Network, KVN)의 소프트웨어 상관기로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2004년도 한국우주과학회보 제13권1호
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• pp.29-29
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• 2004

KVN (Korean VLBI Network) 시스템의 점광원이 아닌 천체에 대한 관측 능력과 효율을 알아보기 위하여, AIPS의 화상모의실험 프로그램인 UVCON을 사용하여 가상관측을 수행하였다. Cygnus A 및 M51의 실제 관측 자료와 원과 타원 모양 등 다양한 형태의 가상천체 자료에 대하여 UVCON을 수행하여 가상 UV 데이터를 만든 후, AIPS 표준 화상처리 과정을 거쳐서 각 실험 천체에 대한 clean Image를 생성하였다. 이 논문에서는 대상 천체의 입력 자료와 가상 관측 자료를 비교 분석한 결과를 발표한다. (중략)

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.470-471
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• 2008

본 논문에서는 한일공동VLBI상관기(KJJVC)의 핵심구성인 VLBI상관서브시스템(VCS)의 개발과 그 시제품의 기본적인 성능시험에 대해 고찰하고자 한다. VCS는 16관측국의 총 120기선과 관측국당 8Gbps의 입력 데이터처리 그리고 총 8192채널의 상관결과를 출력할 수 있는 성능을 가지고 있다. VCS는 FX 형식으로 데이터 입력보드(RDC), 푸리에 변환보드(FTB) 그리고 상관처리보드(CAB)로 구성되며, 푸리에 변환보드와 상관처리보드에서 중요한 기능들이 수행된다. 그리고 VCS는 8Gbps의 입력데이터를 처리하기 위해 데이터 직렬화 방법을 채택하고 최대 지연추적을 위해 인공위성 VLBI를 위한 VSOP2의 관측데이터도 처리할 수 있도록 설계되었다. VCS는 2007년 8월부터 개발이 진행되었으며, 현재 시제품이 완성되어 기본적인 성능시험을 수행하였다. 본 논문에서는 VCS 시제품의 성능시험결과에 대해 간략히 기술한다.

• 천문학회보
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• 제39권2호
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• pp.105.2-105.2
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• 2014

Mark6는 최대 16Gbps의 데이터 입출력을 지원하는 차세대 기록 시스템으로서 올 하반기 내에 KVN의 관측 연구에 활용되기 위해 현재 기록 실험이 진행 중에 있다. VDIF(VLBI Data Interchage Format) 기반의 Mark6가 KVN 각 사이트에서 실제 관측에 활용되기 위해서는 FILA10G, VOA(VSI Optical Adapter) 등의 VSI-VDIF 컨버터가 수반되어야 하며 샘플러, DAS(Data Acquisition System) 등 내부적으로도 많은 시스템 변화가 필요하다. 본 발표에서는 기본 사양, 동작 원리 등 Mark6에 대한 간단한 소개를 시작으로 데이터 기록 실험 결과에 대해 설명하고자 한다. 나아가 이를 기반으로 향후 KVN의 광대역 관측 수행을 위한 Mark6의 활용 방안에 대해 살펴보고자 한다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.153-161
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• 2018

본 논문은 GPU를 이용한 소프트웨어(SW) 디지털 필터의 성능개선에 대해 기술한다. 기존에 개발한 SW 디지털 필터는 CPU 기반에서 동작하여 속도가 느린 문제점이 있었는데, EAVN 관측데이터의 디지털 필터링을 위해 GPU를 도입하여 연산속도를 개선하였고, 필터링을 통하여 다른 관측국과의 데이터 처리가 가능하도록 하였다. SW 디지털 필터의 연산속도를 개선하기 위해 Tensor Core가 내장된 NVIDIA Titan V GPU 보드를 사용하였으며, 2Gbps (512 MHz BW, 1-IF)의 95초 관측데이터를 필터링하는데 관측시간의 약 1.1배, 1Gbps (16MHz BW, 16-IF)로 필터링하는데 약 0.78배 처리속도를 각각 달성하였다. 또한 KVN으로 1, 2Gbps 동시관측한 데이터에 대해 2Gbps 데이터를 디지털 필터링하여 기존 1Gbps와 비교한 결과, 교차전력스펙트럼, 위상, SNR 등이 유사한 값을 얻어 본 연구에서 개발한 SW 디지털 필터를 활용한 데이터 처리와 분석을 수행하는데 유효함을 확인하였다. 향후에는 여러 개의 GPU 보드를 사용하기 위한 소스 코드의 분산처리 최적화를 수행할 경우 실시간으로 관측데이터를 필터링할 수 있을 것으로 기대된다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.13-20
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• 2017

본 논문에서는 KVN의 광대역 VLBI 관측을 위한 백엔드 시스템으로써 도입한 32 Gbps 급 관측장비의 기본적인 시험결과에 대해 고찰한다. 천문학자들은 천체의 초미세 구조를 관측하고자 성능이 우수한 큰 전파망원경을 만들고 싶지만, 많은 돈이 소요된다. 따라서 민감도를 높이기 위해 수신시스템의 성능개선이나 넓은 주파수 대역폭을 관측하는 방법을 도입하고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 넓은 관측 주파수 대역폭을 관측하기 위해서는 아날로그 신호를 초고속으로 변환하는 광대역 샘플링 방법과 디지털 필터링을 수행하는 광대역 샘플러를 도입하였다. 광대역 샘플러(OCTAD-K)는 최대 16Gsps-2bit 샘플링을 지원하며, 디지털필터링 기술을 이용하여 다양한 관측대역폭의 관측을 지원한다. 특히 KVN의 4주파수 동시관측시스템과 VERA의 2-beam 관측시스템을 지원할 수 있도록 설계되었다. 그리고 편파관측도 지원할 수 있으며, 관측데이터의 출력의 표준 VDIF 형식을 지원한다. 본 논문에서는 광대역 샘플러를 도입하기 전 수행한 공장검수와 현장시험을 수행한 후 시스템의 성능결과와 문제점 해결 등에 대해 자세히 기술한다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.139-148
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• 2015

본 논문에서는 한일공동VLBI상관기를 위한 소프트웨어 상관기의 성능개선을 위해 공개된 라이브러리를 이용한 최적 코딩 방법에 대해 제안한다. VLBI 관측데이터를 상관처리하는 시스템은 관측국 수에 따라 계산량이 기하급수적으로 증기하기 때문에 일반적으로 ASIC 또는 FPGA를 이용하여 하드웨어로 구축한다. 하지만 최근에는 컴퓨터 성능의 발전에 따라 소프트웨어를 이용하여 클러스터와 같은 대용량 서버에서 구축하고 있다. 하드웨어로 구축한 VLBI 상관처리 시스템은 대부분 관측시간대비 준 실시간 또는 실시간으로 데이터처리를 수행하기 때문에, 소프트웨어 상관처리 시스템도 이와 같은 성능을 갖기 위해서는 코딩작업에서 데이터 처리를 최적으로 수행할 수 있어야 한다. 따라서 본 논문에서는 상관처리 시스템에서 가장 중요한 과정인 FFT 처리과정에서 공개된 fftw 라이브러리를 활용하여 최적코딩을 수행할 수 있도록 fftw 라이브러리를 이용한 일반적인 방법, SSE를 활용한 방법, 공유메모리를 사용한 방법, OpenMP를 활용한 방법, 그리고 제시한 것들을 병합한 방법을 적용한 경우에 대해 상관처리 실험을 수행하였다. 상관처리실험을 통하여 본 논문에서 제안한 fftw와 공유메모리, 그리고 OpenMP를 적용한 최적 코딩 방법이 상관처리 시간을 단축할 수 있어서 소프트웨어 상관기의 성능개선에 유효함을 확인하였다.