• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.548-549
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• 2015

무인 잠수정은 자율 무인잠수정(이하 'AUV' 또는 '자율무인잠수정'을 혼용)과 원격조정잠수정(이하 'ROV'로 지칭)으로 분류를 할 수 있다. ROV는 테더 게이블로 인한 작업 범위의 한계와 운동성능 효율이 떨어지는 단점을 지니고 있어, 테더 케이블이 필요 없는 AUV에 대한 필요성이 증대되고 있다. 추측 항법 시스템인 관성 항법 시스템(inertial navigation system, 이하 'INS'로 지칭)은 외부 도움없이 관성측정 장치(inertial measurement unit, 이하 'IMU'로 지칭)를 활용하여 구성된 시스템을 말한다. IMU는 자이로 스코프(gyroscope), 가속도계(accelerometer), 지자기(magnetic)센서로 구성된 측정 장치로 3개의 센서를 사용하여 상호 보정을 통한 기동 체의 위치, 속도 및 자세 정보를 제공한다. 복합항법시스템은 추측항법시스템이 가지는 누적오차와 측위 항법시스템이 가지는 외부환경에 대한 단점을 상호 보완하는 방법으로 연구가 진행 중이다. 하지만 심해서 또는 해양의 특성에 따라 측위 시스템이 사용되지 못하기 때문에 추측 항법시스템의 다양한 관성 센서를 활용한 상로 보완과 신호처리 방법을 통한 연구 개발이 진행 중이다. 다양한 센서 정보를 통합하는 목적으로 칼만 필터와 같은 최적 필터기법이 보편적으로 사용되고 있다. 칼만 필터는 확률 선형 시스템에 대하여 공정잡음 및 측정 잡음이 가우시안 확률 분포를 따를 때 최적의 추정자가 된다. 또한 가우시안 조건을 만족하지 않는 경우에도 선형 추정자 중에 추정 오차의 분산이 가장 작은 추정자이다. 칼만 필터가 최상의 성능을 발휘 하려면 공정잡음과 측정 잡음의 실제 값을 정확히 알아내는 것이 중요하다. 잡음 수준에 대한 정보가 부정확 할 경우 칼만 필터는 발산 할 수 있기 때문에 시스템에서 잡음 수준의 공산은 칼만 필터의 최적 이득을 결정하는 중요한 요소로 추정치에 큰 영향을 준다. 따라서 칼만 필터를 추측항법시스템에 적용 시킬 경우 실제 모텔의 잡음 공분산을 정확히 추정할 수 있는 기법이 요구된다. 추측항법시스템은 다양한 센서를 활용하기 때문에 움직이는 기동 표적에 적용시 잡음공분상이 변하기 때문에 항법시스템이 저하 될 수 있다. 본 연구에서는 다양한 센서를 융합하여 해양 생체 로봇의 정밀 자세 제어가 가능한 시스템을 제안하고자 한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권2호
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• pp.67-75
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• 2016

저주파 (${\leq}5Hz$) 무작위 지진잡음의 시공간적 변화 특성을 밝히기 위하여, 국내 지표 가속도 관측소에서 2014년도 1년간 기록된 자료를 저주파(< 1 Hz)와 고주파(${\geq}1Hz$) 성분으로 분리한 후, 평균제곱근 진폭과 파워 스펙트럼 밀도를 계산하였다. 지진잡음은 주로 섬과 해안가 관측소에서 크게 기록되었으며, 고주파 성분은 내륙의 대도시 지역에서도 큰 진폭으로 관찰되었다. 고주파 성분은 야간시간대보다 주간시간대에 약 34% 크고, 일요일 및 명절연휴에는 평일보다 감소하여 인간 활동과 밀접한 연관이 있는 것으로 분석된다. 저주파 성분은 일변화 및 주간변화가 뚜렷하지 않지만, 겨울철에 크게 기록되어 계절별 차이를 보인다. 유의파고와도 높은 상관성을 보여 바다 등 주로 자연적 기작에 의해 발생된 것으로 해석된다. 또한 저주파 성분의 진폭은 태풍 중심까지의 거리에 따라 지수함수 형태로 감소하며, 지수 -0.76은 표면파뿐만 아니라 실체파 성분도 함께 포함되어 있을 가능성을 제시한다. 파워 스펙트럼 밀도의 정곡 주파수는 이중주파수 범위에 해당하는 0.34 Hz 정도로, 뚜렷한 시간적 변화를 보이지 않는다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.489-496
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• 2019

본 논문은 철도차량 및 자동차용 패널의 진동 및 소음억제용으로 사용되는 감쇠 처리재의 감쇠특성 평가에 관한 연구이다. 감쇠재의 모드별 매개변수들을 구하기 위해 다른 종류의 PVC를 알루미늄과 철계 빔위에 도포한 시편을 제작하여 가진시험을 수행하였다. 시편은 10 Hz부터 1,000 Hz까지의 주파수 대역을 조화력으로 가진하여 가속도계로 전달 모빌리티값을 측정하였다. 감쇠계수는 몇 가지 이론인 반력법, 최소 탄젠트오차법 및 최소 각오차법 조합법과 위상변화법을 모드 원호곡선 맞춤과 최소자승오차법을 사용하여 작성한 통합 프로그램을 이용하여 평가하였다. 감쇠값이 비교적 낮고 측정값이 선형인 경우는 어느 방법을 사용해도 되나, 감쇠값이 높거나 측정값에 비선형특성이 있는 경우에는 최소 각오차법이 감쇠계수 측정오차를 줄일 수 있다. 도포 감쇠재의 동적특성 평가로부터 구한 재료의 물성값은 차체나 철도차량 하부 기기함과 같이 복잡한 구조물의 소음해석을 위한 유한요소법에 사용할 수 있다. 빔 시험에서 수행한 모드별 감쇠계수의 특성 평가 결과 2차 이상 모드의 주파수 대역에서 감쇠 효과가 크기 때문에 구조소음억제에 유용할 것으로 사료된다.

• 재활치료과학
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• 제10권1호
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• pp.129-140
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• 2021

목적 : 본 연구는 뇌졸중 환자가 한손 및 양손 활동을 수행하는 동안 가속도 측정을 통해 건측 및 환측, 위팔 및 아래팔의 활동량을 비교하여 일상생활활동의 정량적 측정도구로써 가속도계의 활용가능성을 제시하고자 한다. 연구방법 : 2017년 9월부터 11월까지 우측 편마비 환자 10명과 좌측 편마비 환자 10명을 대상으로 한손 활동과 양손 활동을 실시하였다. 한손 활동은 마시기로 건측과 환측을 따로 측정하였고, 양손 활동은 옷입기로 건측과 환측을 동시에 측정하였다. 삼축 가속도계를 위팔의 가쪽 위관절융기 아래 지점, 아래팔의 노뼈붓돌기 아래 지점에 착용하여 수행시간과 활동량을 측정하였다. 각 3회씩 반복 측정하여 평균값을 사용하였다. 결과 :　우측 편마비 환자에서는 양손 활동 수행 시 아래팔에서만 건측의 활동량이 유의하게 많았고(p<.05), 전체 활동에서 위팔보다 아래팔의 활동량이 유의하게 많았다(p<.01, p<.05). 좌측 편마비 환자에서 한손 활동과 양손 활동 수행 시 모두 환측과 건측의 활동량에 유의한 차이가 없었다(p>.05). 양손 활동 시 환측을 제외한 모든 활동에서 건측 및 환측의 위팔보다 아래팔의 활동량이 유의하게 많았다(p<.05). 전체 환자에서 양손 활동 수행 시 건측의 위팔과 아래팔의 활동량이 유의하게 많았고(p<.05), 전체 활동에서 위팔보다 아래팔의 활동량이 유의하게 많았다(p<.001, p<.05). 결론 : 삼축 가속도계로 위팔 및 아래팔의 활동량을 측정한 결과, 한손 및 양손 활동 수행 시 아래팔의 활동량이 위팔보다 많았고, 양손 활동 수행 시에는 건측의 활동량이 더 많았다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.167-176
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• 2022

심지층 특성화 기술 확보에 필요한 자체 기기 개발의 일환으로 철재 케이싱이 설치된 시추공에도 적용가능한 공곡검층기 K-DEV를 설계하고 500 m 깊이 용 시작품을 개발하였다. K-DEV는 디지털 출력을 제공하고 이미 성능이 입증된 센서들을 장착하며, 기존에 국내에서 사용하는 윈치시스템과 호환성을 갖추도록 설계되었다. K-DEV 시작품은 외경 48.3 mm 비자성 스테인레스강 하우징을 채용했으며 실험실 내에서 20 MPa까지의 방수 시험, 그리고 1 km 깊이 시추공에 삽입하여 내구성 시험을 거쳤다. 시작품을 이용해 600 m 깊이까지의 하향 및 상향 연속 검층을 수행하여 작동의 안정성 및 자료의 반복성을 확인하였다. 철재 케이싱이 설치되어 있는 시추공내에서 방위각 결정에 필수적인 자이로 센서로 K-DEV 시작품에서는 고정밀도 MEMS 자이로스코프를 채택하였다. 여기에 가속도계 자료와 각속도 자료를 융합하고 무향 칼만 필터링(Unscented Kalman Filtering)을 통해 최적화 함으로써 정확한 궤적 추적을 수행하는 알고리듬을 고안하였다. 시험 시추공에서 K-DEV 시작품과 상업적 기기와의 비교 검층을 통해 서로 매우 근접한 결과를 얻었다. 특히, MEMS 자이로 센서의 시간에 따른 drift에 의한 오차 누적 문제는 검층 전 후에 정두에서 동일한 방향으로 위치한 정지 상태에서 측정한 자료로부터 각속도를 보정함으로써 해소될 수 있으며, 철재 케이싱이 설치된 시추공에서의 공곡검층이 나공 상태에서의 결과와 거의 동일한 궤적 추정 결과를 제공함을 확인할 수 있었다. 이러한 시작품 적용 결과로서 K-DEV 개발의 방법론, 시작품의 안정성 및 자료의 신뢰성을 확보하였다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.451-464
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• 2022

고준위방사성폐기물 처분장은 심지층 처분시스템으로 사용후핵연료를 취급하는 특성상 고온, 방사선 및 지하수 등의 복합적인 환경조건에 노출되어 있다. 지속적인 노출에 의해 시간이 지남에 따라 구조물의 균열 및 열화가 발생할 수 있다. 한편 고준위방사성폐기물 처분장은 초장기 기대수명이 요구되며 이에 따른 장기적인 구조물 건전성 모니터링이 필수적이다. 구조물 건전성 모니터링에는 가속도계, 토압계, 변위계 등 다양한 센서들이 활용될 수 있으며, 이 중 일반적으로 피에조센서가 사용된다. 따라서 피에조센서의 내구성 평가를 바탕으로 고내구성 센서를 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 피에조센서의 내구성 평가 및 수명예측을 위한 가속수명시험을 설계하였다. 문헌연구를 바탕으로 단일 스트레스 인자에 대한 가속 스트레스 수준 수 및 각 수준 별 시료 수를 선정하였다. 또한 고준위방사성폐기물 처분장 환경조건에서 발생할 수 있는 피에조센서의 고장모드 및 고장메커니즘을 분석하였다. 온도 스트레스 인자에 대한 최대 가혹조건 탐색 실험을 두 가지 방법으로 제안하였으며 피에조센서의 신뢰도 높은 동작한계를 도출하였다. 이를 이용하여 가속수명시험의 합리적인 가속 스트레스 수준을 설정하였다. 본 연구에서 제시된 최대 가혹조건 탐색 실험방법은 경제적이며 실용적인 아이디어를 담고 있으며, 추후 피에조센서의 가속수명시험 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제39권4호
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• pp.369-384
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• 2006

유라시아판 동남쪽에 위치한 한반도는 판경계로부터 수백 km 떨어진 판내지역에 해당하며, 판내부 지진은 판경계부에서의 지진에 비해 발생하는 지진에 비해 숫자가 상대적으로 적고 크기도 작을 뿐만 아니라 발생 위치도 매우 불규칙한 편이다. 이는 단층의 활동주기가 매우 길다는 것을 의미하므로, 약 2,000년 동안의 지진역사가 기록되어 있는 우리나라는 이들 자료를 정확히 분석하여 역사시대 동안에 발생한 지진의 활동도 및 특성 등을 규명하여야 한다. 역사지진의 자료에 의하면 지진활동은 조선 중기 즉 16-18 세기에 특히 활발했으며 높은 지진활동의 기간은 중국 북동부와 일치하고 있다. 이는 이 두지역의 지진활동이 밀접하게 연관되어 있음을 시사한다. 역사지진 및 계기지진 자료에 의하면 대체로 서해안쪽이 활발하며, 한반도 남동부에서 서북서 방향으로 활발한 양상을 보여준다. 우리나라에서의 근대적 지진관측은 1905년 최초로 인천관측소가 설치되어 광복이전 6개소의 지진관측소를 운영하였다. 그 후 지진관측 공백기를 거쳐 1963년 서울에 세계표준지진계가 설치되었으며 1990 년 초에 기상청은 중앙집중식 12개소의 관측소를 본격적으로 운영하기 시작하였다. 그 후 지속적인 확장을 통해 기상청에서는 속도계관측소 35개소, 가속도 관측소 75개소를, 한국지질자원연구원은 32개소의 속도계관측소, 16개소의 가속도 관측소를, 한국원자력안전기술원은 4개소의 속도계 및 가속도 관측소를, 한국전력연구원은 13개소의 속도계 및 기속도 관측소를 운영하고 있다..27개 지진의 발생원인을 분석한 결과 한반도 및 인접지역에서 발생한 지진의 대부분은 주향이동 단층 운동에 의한 메카니즘과 다소의 역단층 운동이 첨가된 단층운동 특성을 보여준다. 한반도 및 주변에서 단층작용을 일으킨 주응력 방향은 거의 수평한 동북동-서남서 방향으로 같은 판내 지역인 북동부 중국 지역의 주응력 방향과 매우 유사하고 동해 동부와는 상당한 차이를 보인다. 이는 한반도 및 그 주변에서 지진을 일으키는 주응력은 동쪽에서 유라시아판 밑으로 침강하는 태평양판의 영향뿐만 아니라 서남쪽에서 충돌하는 인도판의 영향도 상당히 작용하는 것으로 해석된다. 지각 속도구조는 지진이 발생한 진원의 위치와 지진규모를 정확히 알아내는데 필수적이다. 그 동안 국내 지진관측망 미비, 한반도 내부의 낮은 지진 발생 빈도 등의 이유로 양질의 지진자료를 구하기 어려워 지진자료를 이용한 지각속도 구조에 대한 연구가 극히 제한적으로 이루어질 수밖에 없었다. 그러나 최근에 국내의 여러 지친관측망에서 축적된 지진기록과 반사 및 굴절 탄성파 탐사를 수행하여 종합적으로 지각 속도구조를 규명하기 시작하였다. 이와 같은 인공발파를 이용한 지각속도구조를 규명하기 위해서는 많은 인원과 예산을 필요로 하므로 관련분야의 전문가들의 적극적인 참여가 필요한 상황이다.