• Smart Structures and Systems
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• 제5권1호
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• pp.23-42
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• 2009

In order to reduce vibration or to control shape of structures made of metal or composites, piezoelectric materials have been extensively used since their discovery in 1880's. A recent trend is also seen to apply piezoelectric materials to flexible structures made of rubber-like materials. In this paper a non-linear finite element model using updated Lagrangian (UL) approach has been developed for static analysis of rubber-elastic material with surface-bonded piezoelectric patches. A compressible stain energy function has been used for modeling the rubber as hyperelastic material. For formulation of the nonlinear finite element model a twenty-node brick element is used. Four degrees of freedom u, v and w and electrical potential ${\varphi}$ per node are considered as the field variables. PVDF (polyvinylidene fluoride) patches are applied as sensors/actuators or sensors and actuators. The present model has been applied to bimorph PVDF cantilever beam to validate the formulation. It is then applied to study the smart rubber components under different boundary and loading conditions. The results predicted by the present formulation are compared with the analytical solutions as well as the available published results. Some results are given as new ones as no published solutions available in the literatures to the best of the authors' knowledge.

• 정보와 통신
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• 제30권6호
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• pp.20-25
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• 2013

본고에서는 1GHz 이하 주파수에서 동작하는 Wireless LAN(WLAN) 표준으로, IEEE 802.11ah PHY/MAC 표준 규격에 대해서 알아 본다. IEEE 802.11ah 표준은, Smart Grid, M2M, IoT 와 같이 실내, 실외에서 많은 수의 단말들을 최소한의 전력소모로 데이터 통신을 하기 위한 목적으로 개발되었다. WLAN의 서비스 범위가 1Km 이상으로 늘어나게 되면, 그 동안 WLAN 에서 심각하게 다루지 않았던 Hidden Node 문제가 단말의 전력 소모, throughput performance 을 결정하는 중요한 요소로 등장하게 된다. 특별히 IEEE 802.11ah 에서는, 많은 수의 단말들간에 Hidden Node 을 고려한 Restricted Access Window 라는 새로운 channel access 기법이 제안되었고, 이에 본 고에서는 IEEE 802.11ah 에 새롭게 지원되는 MAC 기능들에 대해 중점적으로 살펴 보도록 한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.115-122
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• 2017

In this paper, we propose an adaptive data aggregation and compression scheme for wireless sensor networks with energy-harvesting nodes, which increases the amount of data arrived at the sink node by efficient use of the harvested energy. In energy-harvesting wireless sensor networks, sensor nodes can have more than necessary energy because they harvest energy from environments continuously. In the proposed scheme, when a node judges that there is surplus energy by estimating its residual energy, the node compresses and transmits the aggregated data so far. Conversely, if the residual energy is estimated to be depleted, the node turns off its transceiver and collects only its own sensory data to reduce its energy consumption. As a result, this scheme increases the amount of data collected at the sink node by preventing the blackout of relay nodes and facilitating data transmission. Through simulation, we show that the proposed scheme suppresses the occurrence of blackout nodes and collect the largest amount of data at the sink node compared to previous schemes.

• Smart Structures and Systems
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• 제10권3호
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• pp.271-298
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• 2012

Researchers have made significant progress in recent years towards realizing effective structural health monitoring (SHM) utilizing wireless smart sensor networks (WSSNs). These efforts have focused on improving the performance and robustness of such networks to achieve high quality data acquisition and distributed, in-network processing. One of the primary challenges still facing the use of smart sensors for long-term monitoring deployments is their limited power resources. Periodically accessing the sensor nodes to change batteries is not feasible or economical in many deployment cases. While energy harvesting techniques show promise for prolonging unattended network life, low power design and operation are still critically important. This research presents the WiSeMote: a new, fully integrated ultra-low power wireless smart sensor node and a flexible base station, both designed for long-term SHM deployments. The power consumption of the sensor nodes and base station has been minimized through careful hardware selection and the implementation of power-aware network software, without sacrificing flexibility and functionality.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.269-278
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• 2003

In this study, the method of the finite element modeling for free vibration control of beam-type smart structures with bonded plate-type piezoelectric sensors and actuators is proposed. Constitutive equations for the direct piezoelectric effect and converse piezoelectric effect of piezoelectric materials are considered. By using the variational principle, the equations of motion for the smart beam finite element are derived, The proposed 2-node beam finite element is an isoparametric element based on Timoshenko beam theory. Therefore, by analyzing beam-type smart structures with smart beam finite elements, it is possible to simulate the control of the structural behavior by applying voltages to piezoelectric actuators and monitoring of the structural behavior by sensing voltages of piezoelectric sensors. By using the smart beam finite element and constant-gain feed back control scheme, the formulation of the free vibration control for the beam structures with bonded plate-type piezoelectric sensors and actuators is proposed.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2000년도 가을 학술발표회논문집
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• pp.3-10
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• 2000

In this study, a new smart beam finite element is proposed for the finite element modeling of the beam-type smart structure with bonded plate-type piezoelectric sensors and actuators. Constitutive equations far the direct piezoelectric effect and converse piezoelectric effect of piezoelectric materials are considered. By using the variational principle, the equations of motion for the smart beam finite element are derived. The presented 2-node beam finite element is isoparametric element based on Timoshenko beam theory. The validity of the proposed beam element is shown through comparing the analysis results of the verification examples with those of other previous researches. Therefore, by analyzing smart structures with smart beam finite elements, it is possible to simulate the control of the structural behavior by piezoelectric actuators with applied voltages and the monitoring of the structure behavior by piezoelectric sensors with sensed voltages.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권12호
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• pp.2392-2400
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• 2015

무선 저전력 통신과 매쉬 네트워크 기술로 대표되는 Zigbee 표준 기술은 스마트 홈과 스마트 빌딩, 대규모 센서 네트워크 등의 환경에서 Ad hoc 방식에 의하여 통신거리 확장을 목표로 개발되어왔다. 또한 Zigbee 표준 기술은 기본적으로 IEEE 802.15.4 표준 기술을 기반으로 개발되었으며, 네트워크를 구성하는 전체 노드는 IEEE에서 정의하는 48bit의 Unique한 노드 주소를 사용하여 매쉬 통신을 구성한다. 하지만 스마트 라이팅이나 넓은 지역의 센서 네트워크와 같이 광범위한 지역을 대상으로 동작하는 Zigbee 환경에서는 매우 많은 수의 노드가 필요하고 경우에 따라 설치를 담당하는 시공사가 다를 수 있으며, 이 경우 많은 수의 노드에 대하여 Unique한 노드 ID를 제공하기 힘들 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 고에서는 넓은 지역에 대규모로 설치되는 많은 노드들에 대하여 각각의 Personal Coordinator 들이 해쉬 기반으로 동적 PANID를 설정하고, 이에 따라 발생될 수 있는 PANID 충돌 문제를 해결하는 기법을 제안하며 이에 대한 성능을 검증한다.

• 디지털융복합연구
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• 제17권9호
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• pp.153-161
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• 2019

무선 홈 프록시에서 미디어 객체 세그먼트들에 대한 식별은 캐싱 지연에 중요한 영향을 미치게 되며, 캐싱 지연은 프록시의 성능을 떨어뜨리는 원인을 제공한다. 본 논문에서는 홈 네트워크의 프록시 성능을 향상시키고 미디어 객체 세그먼트들에 대한 캐싱 성능을 향상시키기 위하여 SFSC(Single Fetching Smart Caching)전략과 MFSC(Multi-Fetching Smart Caching)전략을 제안한다. SFSC전략은 홈 노드가 요청한 객체 세그먼트를 한 번에 하나씩 순차적으로 패칭하여 캐싱을 수행하는 기법으로서 보다 빠른 캐시 히트율을 보장해 주는 기법이며, MFSC전략은 홈 노드가 요청한 객체 세그먼트를 한 번에 여러 개씩 block화하여 캐시하는 기법으로서 처리율을 향상시키기 위한 기법이다. 시뮬레이션 결과 SFSC기법은 MFSC기법에 비해서 캐시 히트율과 캐싱 지연이 보다 효율적임을 알 수 있었으며, 반대로 객체 세그먼트에 대한 처리율은 MFSC기법이 SFSC기법에 비해서 보다 효율적임을 알 수 있었다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제6권4호
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• pp.81-87
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• 2020

본 논문은 스마트 팩토리(Smart Factory) 디지털 트윈(Digital Twin) 구축을 위해서 다양한 산업용 센서(IoT/비 IoT)로부터 센서데이터를 획득하기 위한 표준 노드(Node)를 생성하고 그룹별/공정별 존(Zone)을 연동하여 상호호환적인 데이터의 교환 기능을 제공함으로써 데이터의 안정성을 확보하고 스마트 팩토리의 디지털 트윈(Digital Twin)을 위한 효과적인 존 마스터(Zone Master) 플랫폼 구축 방안을 제시하였다. 존 마스터(Zone Master) 플랫폼의 Process는 독립된 시스템 간의 센서 객체 및 센서 상호작용이 어떻게 수행하는지를 정의해 주기 위한 인터페이스 명세를 포함하고 있으며 고유의 데이터 교환 규칙에 대한 개별 정책들을 수행하고 있다. 존 마스터 플랫폼 프로세서의 실행 통제를 위한 인터페이스는 시스템관리, 자료교환의 협상(publish-subscribe)을 위한 선언 관리, 센서 객체의 등록 및 상태 정보를 통신하기 위한 객체 관리, 속성 소유권 공유를 위한 소유권 관리, 데이터 동기화를 위한 시간 관리, 데이터 교환에 대한 Route 정보를 위한 자료 분배 관리를 제공한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제12권1호
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• pp.23-39
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• 2013

In this article, a smart multifunctional optical system-on-a-chip (SOC) sensor platform is presented and its application for fiber Bragg grating (FBG) sensor interrogation in optical sensor networks is investigated. The smart SOC sensor platform consists of a superluminescent diode as a broadband source, a tunable microelectromechanical system (MEMS) based Fabry-P$\acute{e}$rot filter, photodetectors, and an integrated microcontroller for data acquisition, processing, and communication. Integrated with a wireless sensor network (WSN) module in a compact package, a smart optical sensor node is developed. The smart multifunctional sensor platform has the capability of interrogating different types of optical fiber sensors, including Fabry-P$\acute{e}$rot sensors and Bragg grating sensors. As a case study, the smart optical sensor platform is demonstrated to interrogate multiplexed FBG strain sensors. A time domain signal processing method is used to obtain the Bragg wavelength shift of two FBG strain sensors through sweeping the MEMS tunable Fabry-P$\acute{e}$rot filter. A tuning range of 46 nm and a tuning speed of 10 Hz are achieved. The smart optical sensor platform will open doors to many applications that require high performance optical WSNs.