• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.49-59
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• 2014

최근 무선 센서 네트워크(WSN)이 침입 탐지와 생태, 환경, 대기, 산업, 교통, 화재 감시 등에 다양하게 적용되어 사용되고 있다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 클러스터링 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 수신전력을 바탕으로 하여 최적위치의 클러스터헤드를 선출하고 이를 통해 균일한 클러스터사이즈를 가지도록 한다. 또한 최대 깊이가 제한된 MST를 이용한 라우팅 트리를 구성하고 멀티 홉 전송을 통해 센서 노드의 위치에 관계없이 균일한 에너지 소모를 유도하도록 하였다. 이를 통해 제안 알고리즘은 기존의 LEACH나 HEED에 비해 노드의 에너지 소모를 감소시키고 균등한 에너지 소모를 유도하여 네트워크 수명을 증대시킬 수 있다. 시뮬레이션 결과 제안 알고리즘이 공평한 에너지 소모를 통해 네트워크 수명을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권6호
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• pp.797-807
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• 2014

해수표층온도(sea surface temperature; SST)는 해양환경 변화와 해양생물의 생태활동의 특성을 파악하는데 매우 중요한 환경요소 중 하나이다. 인공위성 열적외선 영상으로는 전 세계의 해수표층온도 변화를 파악하는 데는 유용하지만, 섬들이 많고, 해안선이 복잡한 한반도 연안 해역에서는 고해상도의 해수표층온도 자료를 획득하기에는 어려운 실정이다. 하지만 인간생활에 밀접한 영향을 주고받으며 대부분의 양식장이 분포하고 있는 곳이 연안 해역이므로 상세한 해수표층온도의 변화를 파악하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 본 연구는 저비용의 지상용 열적외선카메라(FLIR)를 항공기용으로 구축하여 연안 표층수온 추출 가능성을 확인하고자 하였다. 2012년 5월 23일부터 2013년 12월 7일까지 최소 8회 이상 서해 연안에 대하여 항공기 관측실험을 실시하였으며, 이때 구축된 열적외선 센서를 탑재하여 해수표층온도 추출 연구를 수행하였다. 항공기에 탑재된 열적외선 센서로부터 획득된 자료는 대기모델 및 온/습도계 센서를 이용하여 방사보정(radiometric correction)을 수행하였고, Global Positioning System (GPS) 및 Inertial Measurement Unit (IMU) 센서를 이용하여 기하보정(geometric correction)을 자동으로 수행한 후 해수 표층온도 자료를 추출하였다. 그 중 2013년 6월 25일에 관측된 항공기 해수표층온도에 대해 인공위성 및 선박 열적외선 센서를 통해 획득된 해수표층온도 자료와 비교하였으며, 선박 현장 관측 자료와는 $1^{\circ}C$ 이내 오차 범위의 해수표층온도를 획득하였다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권8호
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• pp.327-342
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• 2017

본 논문은 센서 데이터를 수집하고 효과적으로 처리하는 IoT 서비스를 위한 스마트 센서 데이터 통합 처리 시스템을 소개한다. IoT 분야의 발전으로 센서 데이터를 수집하고 이를 네트워크로 송·수신하는 기술을 바탕으로 하는 스마트 홈, 자율주행 자동차 등의 다양한 프로젝트가 진행됨에 따라 센서 데이터를 처리하고 효과적으로 활용하기 위한 자율제어 시스템이 이슈가 되고 있다. 그러나 자율제어 시스템의 모니터링을 위한 센서 데이터 형식은 도메인에 따라 다르기 때문에 각기 다른 다양한 도메인에 자율제어 시스템을 적용하는 스마트 센서 데이터 통합 처리 시스템이 필요하다. 따라서 본 논문은 스마트 센서 데이터 통합 처리 시스템을 소개하고, 이를 적용시켜 창문을 기준으로 내부와 외부의 센서 데이터를 처리하기 위해 1) receiveData, 2) parseData, 3) addToDatabase의 3단계 프로세스를 가지고, 자율제어 시스템에 의하여 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 환기를 하는 자동 창문 개폐 시스템 'Smart Window'를 제안하고 구현한다. 이를 통해 대기 정보를 수집해 모니터링하며, 저장된 데이터를 토대로 통계 분석 및 더 나은 자율제어 수행을 위한 기계학습을 가능하게 한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.75-75
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• 2003

본 연구에서는 대기 중 극 미량으로 존재하는 환경 유해 가스 성분을 검출할 수 있는 미세 소자로의 응용을 위해 마이크로 칸티레버를 제작하고 가스 센서로의 활용 가능성을 검토하였다. 마이크로 칸티레버는 크게 구동층 캐패시터로서 대표적인 압전 재료인 Pb(Zr,Ti)O$_3$ (PZT)를 사용하고 SiNx 박막을 지지층으로 하는 형태로 제작되었다. 제작된 마이크로 칸티레버는 치수 및 형상에 따라 17~29 KHz 의 기본 공진 주파수 값을 나타내었다. Electron beam evaporator를 이용한 copper (Cu) 박막의 단계적인 증착을 통해 칸티 레버 표면에 질량을 증가시키고 그에 따른 마이크로 칸티레버의 공진주파수 변화를 관찰한 결과 질량 증가에 대해 34 Hz/ng의 선형적인 주파수 감소를 나타내었으며, 이로부터 694.4 $\textrm{cm}^2$/g 의 gravimetric sensitivity factor를 얼을 수 있었다. 마이크로칸티레버의 가스 감지능력 시험을 위해 가스 흡착층으로 일차 알콜류의 vapor를 흡착 하는 것으로 보고된 poly methyl metacrytate (PMMA)를 마이크로 칸티레버 표면에 코팅하였다. 마이크로칸티 레버의 기본 공진 주파수 및 PMMA 흡착층 형성과 가스의 흡착에 따른 주파수 변화는 마이크로 칸티 레버로부터 의 전기적 신호를 이용하는 복소 임피던스 분석에 의해 측정되었다. PMMA가 코팅된 마이크로 칸티레버는 ethanol 및 methanol vapor 의 농도가 증가함에 따라 선형적인 공진주파수 감소를 나타내었으며, methanol vapor 의 경우 0.06 Hz/ppm 의 가스 검출 감도를 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제11권6호
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• pp.123-132
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• 2012

가스센서는 그 용도에 따라서, 자동차용(배출가스, 연료혼합 가스, 산소, 분진), 농수산 식품산업용(신선도, 저장, $CO_2$, 습도, $NH_3$, 질소산화물 가스, 유기가스, 농약 및 살충제로부터 방출되는 유독가스), 산업 의료용(석유화학제품 가스, 수소, 산소, 유독가스), 군사용(화학무기 가스), 환경 측정용(CO를 비롯한 황과 질소 등으로 구성된 대기오염가스), 가정용(LNG, LPG, 부탄, 실내공기, 습도) 등으로 매우 다양하게 사용하고 있다. 산업 현장의 유해물질 종류는 약 700종으로 알려져 있으며 이들 중 대다수의 물질은 일반적인 환경 조건에서 가스 형태로 존재한다. 본 연구에서는 이러한 유독 가스들 중에서 차량 내부 등의 밀폐된 공간에서 발생하기 쉬운 중요한 탄소(CO), 이산화탄소($CO_2$), 암모니아 ($NH_3$)의 세 가지 가스를 검출하는 휴대용 가스센서 모듈을 구현하고자 한다. 유독 가스 중에서도 가장 인명 사고의 중요한 요소인 NH3, $CO_2$, CO의 3종류 가스를 검출하는 다중 가스검출 센서에 대해 연구한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_2호
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• pp.1541-1551
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• 2023

해색위성 원격탐사에서 광학센서에서 측정된 전자기 시그날을 태양광 복사휘도로 산출하는 것은 해양 환경 모니터링의 시작이 되는 중요 단계이다. 일반적으로 광학센서가 임무 기간 수많은 촬영을 하면서 감쇄가 일반적이며 이로 인해 발생하는 복사 보정의 불확도는 해수원격반사도, 엽록소-a 농도, 유색용존유기물 등 최종 산출물에 영향을 미치기 때문에, 국제적으로 해색위성의 임무기간 중 자료 연속성을 위한 복사보정의 중요성을 강조해 왔다. 본 연구는 Geostationary Ocean Color Imager-II (GOCI-II) 위성의 지속적인 품질과 정확성을 확보하기 위해 GOCI-II의 복사 보정 알고리즘을 개선 방법을 제시한다. GOCI-II는 궤도상 복사 보정 장치인 태양광 확산기(Solar Diffuser, SD)를 사용하여 gain을 지속적으로 측정하였다. 시계열 분석 결과 gain이 방위각에 따라 계절적 변동을 보임과 동시에 센서의 노후화 가능성을 고려해야 함을 확인하였다. 본 연구에서는 방위각 보정 모델을 도입하여 계절 주기성을 제거하였고, 센서 감쇄 보정 모델을 통해 복사 이득의 비선형적 추세를 산출하였다. 본 연구에서 개선된 복사 보정 알고리즘을 적용하여 대기 최상층(Top of Atmosphere, TOA) 복사휘도의 스펙트럼에 미치는 영향을 확인하였고, 이는 GOCI-II 데이터의 장기적인 안정성 확보를 통해 신뢰성 있는 위성 산출물을 제공함으로써 장기간 트렌드 분석 및 해양 환경 모니터링에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2013년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.142-143
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• 2013

본 연구는 u-IT 융합기술을 접목하여 옥내 외 화재발생시 조기발견 및 탐지가 용이하다. 아울러 저비용과 고효율로 화재에 신속한 대응이 가능하며 옥외 환경에 적합한 옥외형 화재경보시스템의 성능 및 신뢰성 평가에 관한 것이다. 성능시험, 기능시험, 화염시험 및 옥외방치시험을 3개월간 실시한바 양호하였고 온도변화 성능시험도 $-30^{\circ}C{\sim}70^{\circ}C$에서 양호하였으며 EMI/EMS 시험도 적합하였다. 또한 화염검출거리 증가와 대기전원의 4시간 증가, 동작시간을 3일까지 가능하게 하였으며 센서뿐만아니라 영상으로 상황을 인지하는데 적합하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제7권6호
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• pp.301-309
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• 2012

In this paper, a real-time monitoring system based on WSN is designed and implemented to monitor livestock growth environment information which includes the temperature, humidity and harmful gases such as $CO_{2},\;CO,\;NH_{3},\;H_{2}S$ and so on. The proposed system consists of the wireless sensor nodes, the monitoring management device, the management server and the user interface program based on PC/Smart phone. To verify the performance of the implemented system, gas measurement experiments are performed in laboratory environment by using the designed wireless sensor nodes. And it is able to estimate the concentration of gases. The implemented system is able to monitor the proposed environmental element information through the developed GUI.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2017년도 춘계학술발표대회
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• pp.1175-1176
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• 2017

본 논문에서 제안하는 지능형 센싱 시스템은 자연현상 또는 사물의 물리적인 변화량을 센서를 통하여 센싱하고 그 값을 이용하여 정의된 결과 값을 추종하도록 액추에이터를 제어하는 시스템 설계에 관한 것이다. 1995년 마크 와이저와 존 실리 브라운은 Calm-Tech를 소개하였는데, 그 동안 Calm-Tech를 구현하려는 많은 시도가 있었고, 본 논문에서는 Calm-Tech를 반영하여 다중이용시설의 대기환경을 개선을 위해 센싱 기능과 결합된 지능형 액추에이터 제어 시스템을 설계하였다.