• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.709-717
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• 2013

This paper presents the development of a specialized underwater leg with a manipulator function(convertible-to-arm leg) for the seabed walking robot named CRABSTER200(CR200). The objective functions of the convertible-to-arm leg are to walk on the seabed and to work in underwater for precise seabed exploration and underwater tasks under coastal area with strong tidal current. In order to develop the leg, important design elements including the degree of freedom, dimensions, mass, motion range, joint structure/torque/angular-speed, pressure-resistance, watertight capability and cable protection are considered. The key elements of the convertible-to-arm leg are realized through concept/specific/mechanical design and implementation process with a suitable joint actuator/gear/controller selection procedure. In order to verify the performance of the manufactured convertible-to-arm leg, a 25bar pressure-resistant and watertight test using a high-pressure chamber and a joints operating test with posture control of the CR200 are performed. This paper describes the whole design, realization and verification process for implementation of the underwater convertible-to-arm leg.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.104-112
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• 2014

가상현실 기술의 발전과 해양개발 산업의 급성장으로 해양 산업 분야에서 데이터 분석, 가상 체험, 교육 및 모의 훈련 등의 목적에 활용할 수 있는 가상 해저 시뮬레이션에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 가상 해저 시뮬레이션 시스템은 3차원 그래픽 기술을 통한 시각적인 체험을 위주로 개발되고 있어 체험자가 현실감을 경험하기에는 한계가 있다. 가상현실을 이용한 해저 시뮬레이션을 구현하는데 있어서 현실감 향상을 위해서는 모의적으로 생성된 가상환경에서 시청각적인 요소 이외의 감각적인 부분을 통해 사실적인 체험이 가능한 요소가 필요하다. 본 논문에서는 해저환경의 물리적 현상에 따라 다감각 효과를 제공할 수 있는 가상 해저 체험 시뮬레이션 시스템을 개발 하였다. 또한 제안 시스템의 유효성을 검증하기 위하여 참가자 실험을 통하여 현실감에 대하여 평가 하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권3호
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• pp.264-274
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• 2014

수중음향 네트워크를 이용한 다양한 수중 어플리케이션에서 노드들은 서로 통신을 통하여 협업 또는 자율 독립적으로 동작하기 때문에 노드들 간 시간 동기화 문제는 중요한 이슈가 되고 있다. 또한, 수중 음향네트워크에서는 육상 네트워크에서와 달리 GPS 사용불가, 긴 전파지연, 해류에 의한 노드의 이동, 제한적 전력소비, 낮은 전송속도 등의 고유의 제약 사항이 있어 수중 노드들의 시간 동기화를 위해서는 이러한 제약 들이 반드시 고려된다. 본 논문에서는 수중음향 네트워크를 위해 보다 효율적인 시간 동기화 프로토콜 개발을 위해, 현재까지 개발되었던 수중 동기화 프로토콜의 특징을 비교 분석하여 현재 (state-of-the-art) 수중 음향 네트워크 동기화 연구 동향의 흐름을 정리한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권3호
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• pp.237-244
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• 2018

수중에서 로봇으로 사석 고르기 작업을 실시할 경우 로봇 주위의 지형 정보를 실시간으로 제공해야 원격조종이 가능하다. 현 위치로부터 주변지형의 높낮이를 보여줘야 운전자가 작업 계획을 수립하고, 전복과 같은 사고도 예방할 수 있다. 지금까지 지형인식은 멀티 빔 소나에 의해 이뤄졌는데 이는 작업 전후의 품질을 평가하는 용도만 사용되었지 원격조종에서 필요한 실시간 정보로는 사용될 수 없었다. 본 연구는 수중 사석 고르기 작업을 위한 실시간 지형인식 방법을 개발한다. 버킷이 지면을 누를 때 전달되는 힘을 측정해 접촉여부를 판단하고, 실린더의 길이를 읽어 접촉위치를 계산한다. 버킷의 위치제어를 위해 가변 뱅뱅제어 알고리즘을 적용하고 숙련된 굴삭기 운전자의 작업패턴을 프로그램화해 지형인식, 긁기, 밀기, 전진 등의 작업을 자동으로 수행하도록 한다. 개발된 방법은 로봇 몸체로부터 버킷의 거리에 따라 3차원 격자 지형을 상대적으로 보여줌으로써 작업자가 쉽게 지형을 인식하고 지형에 따라 작업계획을 세우도록 한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.142-151
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• 2007

해상에서 이루어지는 암굴착 공사는 평균해수면 이하를 기준으로 수중으로 설계가 되어 있다고 하더라도, 조석간만의 차가 심한 서해와 남해의 경우에는 조석의 주기에 따라 해수면 위로 작업면이 노출되는 동안 육상작업이 가능해진다. 이를 활용할 경우 수중 작업 시 작업자의 위험성 증대, 작업효율의 저하 및 공사비 증대에 관한 수중공사의 단점을 보완할 수 있는 하나의 대안이 될 수 있다. 그러나 작업해야할 암굴착면의 높이와 조석에 따라 변화하는 수면의 높이에 따라 작업면의 노출시간, 즉 작업가능시간이 변화하게 되며 이에 따라 공사비의 변화도 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 해상 암굴착 공사를 수행할 때 수중 작업과 비교하여 조석간만의 차를 이용한 공사의 경제성을 분석하고, 작업가능시간을 산정하여 작업시간별 경제성을 분석할 수 있는 방법을 제시함으로써, 조석간만의 차를 이용한 해상 암굴착 공사방식의 적용가능성을 모색해 보고자한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권8호
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• pp.1631-1636
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• 2015

무선 통신기술의 발전과 함께, 수중 통신 기술도 초기의 점대점 통신에서 벗어나 다수개의 노드를 연결하는 네트워크 구축으로 연구가 진행되고 있다. 수중의 통신환경은 전파지연, 도플러 효과, 다중경로, 그리고 전파손실의 측면에서 기존의 지상 무선 환경과 크게 차이가 있다. 따라서, 지상의 연구 결과가 수중에서 그대로 적용되기는 어려운 상황이다. 특히, 전파환경에 의존성이 큰 매체접속제어 프로토콜은 수중 통신망을 위해 새로 설계되어야한다. CSMA/CA는 데이터 패킷의 충돌을 피하고 숨겨진 노드 문제 등을 해결할 수 있으므로 이를 기반으로 한 여러 수중 매체접속제어 프로토콜들이 제안되어 왔다. 하지만 현실적으로는 RTS/CTS가 도달하는 전송범위 밖에서 발생한 간섭에 의해 수신신호의 성능이 저하되어 RTS/CTS의 효율이 감소될 수 있다. 본 논문에서는 수중 환경에서 전파반경 밖의 간섭 신호의 영향으로 인해 발생되는 신호대잡음비(SNR) 감소를 분석하여 RTS/CTS의 효율 감소를 도출하고, 기존 매체접속제어 프로토콜에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 수중 환경에서의 전파 간섭문제와 지상에서의 전파 간섭 문제를 비교 분석하여 지상과 차별화된 수중 통신환경에서 고려해야 할 사항들을 정리해 보았다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.9-10
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• 2012

수중 방파제 피복작업은 사석의 유실을 방지하기 위해 방파제 겉면에 2-3ton의 돌을 쌓는 작업으로 현재 잠수부에 의해 수작업으로 시공을 하고 있다. 수중에서의 사야문제와 작업의 특성상 잠수부의 육감에 의해 공사가 시행되며 작업 과정에서 산업재해가 빈번히 발생한다. 우리는 이러한 문제점을 해결하기 위해 수중 방파제 피복작업을 위한 수중항만공사 로봇을 개발하였다. 로봇의 유압 실린더 제어를 위한 위치 센서가 필요하며 기존 센서는 구동축에 부착되어 방수가 어렵고 건설현장에서 사용하기에는 내구성이 좋지 못하다. 하지만 압력센서는 유압라인상의 임의의 위치에 부착이 가능하므로 방수박스 내부에 설치할 수 있어 방수가 용이하고 내구성을 높일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 압력센서를 이용하여 수중항만공사 로봇의 유압 실린더 길이를 간접적으로 측정하는 실린더 길이 옵서버를 설명한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권10호
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• pp.865-871
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• 2012

수중 방파제 피복작업은 사석의 유실을 방지하기 위해 방파제 겉면에 2-3ton의 돌을 쌓는 작업으로 현재 잠수부에 의해 수작업으로 시공을 하고 있다. 수중에서의 사야문제와 작업의 특성상 잠수부의 육감에 의해 공사가 시행되며 작업 과정에서 산업재해가 빈번히 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 수중 방파제 피복작업을 위한 수중항만공사 로봇을 개발하였다. 로봇의 유압 실린더 제어를 위해 위치 센서가 필요한데 기존 센서는 구동축에 부착되어 방수가 어렵고 건설현장에서 사용하기에는 내구성이 좋지 못하다. 하지만 압력센서는 유압라인상의 임의의 위치에 부착이 가능하므로 방수박스 내부에 설치할 수 있어 방수가 용이하고 내구성을 높일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 압력센서를 이용하여 수중항만공사 로봇의 유압 실린더 변위를 간접적으로 측정하는 관측기를 설명한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.23-28
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• 2019

한국해양과학기술원은 해저에서 지면 굴착 작업이 가능한 트랙 형태의 수중건설로봇 (URI-R)을 개발 중에 있다. 개발 로봇은 수중에서 굴착 작업을 수행하는 동안 강한 소음 및 진동 환경에 노출된다. 이로 인하여 음향을 이용하여 수중 위치 신호를 획득하여야 하는 개발 장비는 신호획득이 어려운 상황에 빈번하게 놓일 수 있다. 이를 극복하기 위하여 개발장비가 수중 위치 신호가 간헐적으로 들어오는 상황 속에 놓여 있어도 연속적으로 자신의 위치를 인식하는 방안을 확보하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 비용절감 및 다양한 실험케이스를 확보하기 위하여 수중 작동 특성을 모사할 수 있는 실험을 육상에서 재현하여 실험하였으며 위치 추정을 위하여 관성항법 및 위성항법신호를 사용하였다. 위치 신호획득 주기가 길어짐에 따라 자기 위치 추정에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하였다. 이를 통하여 URI-R의 연속적인 자기 위치 인식을 수행하기 위한 위치 신호획득의 최대 주기를 확인하고 이를 적용하고자 한다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.38-48
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• 2020

기존에 건조되어 있거나, 신규로 건조되고 있는 선저를 검사하기 위해선 전문 잠수부가 직접 수중 하부에서 육안으로 검사를 한다. 하지만 직접 사람이 하는 일이기 때문에 인명사고, 충돌사고 등 많은 위험이 뒤따른다. 이를 해결하기 위해 Visual Inspection을 위한 선박 검사용 수중 드론 개발이 필요하다. 수중 드론에 적용되는 기술과 각 부품의 용도와 제작 과정, 펌웨어 개발과 같은 제작 방법에 관해 기술하였으며 수중에서 드론 자체의 주행 능력과 크롤러를 이용한 주행 능력을 측정하여 차이를 비교해보고 위치 추적 장치 테스트를 통해 실제 위치와의 오차를 확인하였다. 본 연구를 통해 제작된 수중 드론을 작업 현장에서 사용하였을 때 인명사고를 예방하고 경제적 효과와 안정성을 얻을 것으로 기대된다.