전자연동장치(Interlocking System)는 열차의 안전운행 확보와 함께 수송능력과 보호향상, 정확하고 신속한 운송과 더불어 이용률을 증대하는데 중요한 역할을 한다. 철도 신호보안 설비 중에서 그 핵심을 이루는 연동장치 설비에 첨단기술인 전자, 정보처리 및 정보전송기술을 철도 신호 시스템에 도입하여 신뢰성과 안정성이 확보된 신호설비를 구현하기 위해 최근에는 마이크로프로세서를 이용한 전자연동장치 기술이 개발되었다. 본 논문에서는 전자연동장치의 필요성 및 기존설비(기계 및 계전 연동장치)의 노후화에 따른 장애 및 호환성 결여 등의 문제점들을 해결하기 위하여 전자 연동장치와 기존 계전 연동장치의 차이점을 제시 및 문제 해결방안을 고찰하고, 전자연동장치 동향을 살펴보았다.
본 논문에서는 프레임 릴레이(Frame Relay : FR) 망과 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 망이 연동할 때, 분석 대상인 연동장치(InterWorking Unit : IWU) 수신부에서 프레임이 처리되는데 걸리는 지연시간을 분석하였다. ATM과 FR 사이의 데이터 처리속도의 차이로 인하여 연동장치의 버퍼에서 프레임이 기다리게 된다. 이 때 지연시간을 IWU에서 ATM 망에서 들어오는 프레임의 평균값을 구한 다음에 Little's formula를 이용하여 수학적으로 분석하였다. 결과적으로 FR 연결된 수가 증가할수록 연동장치에서 프레임의 지연시간은 지수적으로 증가함을 알 수 있었다. 또한 지연시간을 분석하므로 해서 연동장치에서 timeout의 시간을 결정하여 프레임을 재전송할 수 있는 시간을 결정할 수 있었다.
17세기 수학자 van Schooten(1657)은 저서 'Exercitationum mathematicarum'에서 포물선, 타원, 쌍곡선을 그리기 위한 연동장치를 제시하였다. van Schooten이 제시한 연동장치는 활동 중심 수학교육과 학교수학에서 수학사를 활용하기 위한 소재로 사용될 수 있다. 특히 학생들이 고등학교 교육과정에서 이차곡선을 조작하며 학습할 기회를 제공받지 못하고 있다는 점에서, van Schooten의 연동장치는 활동과 탐구 중심의 수학교육을 실현하는 데 도움을 줄 수 있다. 이를 위해 van Schooten의 연동장치를 동적 기하 환경에서 구현하는 방법을 제시하고, van Schooten의 연동장치를 이용하여 그린 도형의 자취가 포물선, 타원, 쌍곡선임을 증명하였다.
본 연구에서는 전자연동장치의 확장성과 신뢰성 제고를 위해 전자연동장치의 실시간 연동전략으로 활용될 수 있는 연동 지식베이스를 자동 생성, 구축할 수 있는 지능형 연동지식베이스 자동 구축 소프트웨어(IIKBAGS)를 개발한다. IIKBAGS의 추론부는 주어진 역 모델의 동적탐색하에서 휴리스틱 규칙들의 우선순위에 따라 모든 진로를 탐색함은 물론 각 진로들에 대해 진로상 신호설비들간의 연쇄관계를 확인하여 연동패턴들을 자동생성하는 연동지식 자동생성기능을 가진다. 지식베이스는 전자연동장치상의 실시간 전문가 시스템이 직접적으로 활용할 수 있는 구조로 설계됨으로써 연동도표 입력과정에서 발생할 수 있는 오류를 배제, 연동장치의 정확성과 신뢰성을 높인다.
본 논문에서는 프레임 릴레이(Frame Relay: FR) 망과 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 망이 연 동시 연동장치(InterWorking Unit: IWU)의 프레임에 대한 지연시간을 분석하였다. ATM과 FR 사이의 데이터 처리속도의 차이는 연동장치에서 큐 현상을 야기시키므로, 프레임이 처리되기 위해서 기다리게 된다. 본 논문에서는 지연시간을 해석적으로 분석하여 이를 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 그 결과 FR 연결된 수가 선형적으로 증가할수록 연동장치에서 프레임의 지연시간은 지수적으로 증가함을 알 수 있었다. 따라서, 이러한 분석 결과를 통해서 FR과 ATM 사이에 있는 연동장치를 구현할 때, 전송된 프레임을 처리할 timeout의 시간을 결정하여 프레임을 재전송 할 수 있는 시간을 결정하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
현재 운영 중인 대부분의 전자연동장치에서는 시스템을 이중계로 구성하고 있다. 전자연동장치 이중계 시스템은 동작계와 대기계등으로 이중으로 구성하여 시스템의 안전성을 확보하고 있다. 이중계시스템에서는 동작계 모듈의 고장 시 고장을 검지하여 대기계로 절체 하여 계속적인 연동장치의 업무를 수행할 수 있도록 하고 있다. 본 논문에서는 이러한 대기계로 절체 시 발생 할 수 있는 문제점들을 도출하고 그 문제점에 대하여 보안한 모델을 제시하고 문제점에 대한 실험을 통하여 문제점 해결에 대한 확인을 하고자 한다.
최근 ATM 망을 비롯한 각종 통신망들과 다양한 서비스가 공존하면서 이들 간의 상호 접속이 절실히 요구되고 있다. 따라서 사용자의 다양한 서비스 품질 요구와 통신망에서 제공하는 능력을 고려하고 서비스 장치간의 서비스 품질 요구와 통신망에서 제공하는 능력을 고려하여 서비스 장치간의 서비스를 제공하기 위한 연동 방안을 분석하고, 이를 제공하기 위한 개념으로 서비스 연동방안을 제안한다. 먼저, 진화 단계 측면에서 연동 시나리오와 연동망 구조를 설계하고 이를 지원하기 위한 연동 장치로 ATM 망 기반의 연동 브로커를 제안한다. 이어서 제안한 연동 브로커에 대한 프로토콜 구조, 기능 구조 및 동작 방법을 설계 및 분석한다.
본 논문에서는 IEEE 802.6 DQDB MAN이 B-ISDN의 엑세스망으로 사용되는 경우에 필요한 연동장치(IWU : Interworking Unit)의 트래픽 특성을 시뮬레이션으로 예측하고, B-ISDN에서 정의한 서비스 등급에 따른 트래픽 처리방안과 릴레이계층, 트래픽제어 기능을 분석하였다. 연동장치에서의 트래픽처리 성능을, 슬롯의 대기지연, 슬롯 분실률, DQDB 노드간의 공정한 대역사용의 관점에서 고찰하였으며, 연동장치를 통하여 외부로 전송되는 트래픽의 비율에 따른 특성을 관찰하였다. IWU에 트래픽이 집중되어 대기지연이 증가되는 현상을 해결하는 알고리즘을 제안하였으며 실험 결과 연동장치의 버퍼가 40개 이상이면, 트래픽이 0.9 이하에서 유한한 버퍼 크기에 의한 슬롯 분실률이 거의 ‘0’이 되고 DQDB 엑세스 망의 모든 노드에서 대기지연이 15슬롯시간 이하임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 갑작스런 호우로 인한 다목적댐 저수지 수위의 급격한 상승에도 유기적으로 대응할 수 있도록 우리나라 기후 맞춤형 수위연동 장치를 고안하였다. 현재 기본적인 제작은 완료되었으며, 수위변동으로 인한 장치의 인장 및 수축 시 균등한 측정간격을 유지할 수 있는 연동 기능의 확인 및 검증을 위한 현장 실험을 수행하고 있다. 실험결과는 2010 년 1월 1일부터 약 41일간의 수심별 수온 및 수위변화에 따른 장치의 연동특성에 나타내었다. 각 수온 자료의 측정수심은 앵커에 설치한 수위계를 이용하여 확보하였으며, 또한 각 수심별로 설치한 수위계를 이용하여 취득된 수온의 측정 위치를 확인하였다. 본 장치는 현재 약 60 m의 최대 수심을 고려하였으며, 저수지 수위변동 시 수표 면으로부터 동일 수심에서의 수온모니터링 및 부력재를 이용한 수위변동 시 등간격 연동 측정이 가능하다. 또한 향후 4 대강 및 저수지에서의 수위변화에 연동한 수온 조사 뿐 만 아니라 유속, 탁도 및 염분 등 수리특성 조사 업무까지 활용범위 확대가 가능하다.
다수의 조명 장치를 연동하여 감성을 전파하는 시스템을 제안하고 스마트폰과 조명 장치를 기반으로 구현한다. 실제 구현 시스템에서는 스마트폰에서의 감성 전파 입력을 기반으로 다수의 LED 조명 장치를 거쳐서 다시 스마트폰으로 감성이 전달되도록 한다. 각 LED 조명 장치는 홈 네트워크와의 연동을 위해서 ZigBee를 기반으로 구현되었고, 스마트폰의 네트워크는 Bluetooth를 사용하였다. Bluetooth 와 ZigBee의 연동을 위해서 스마트폰과 연결되는 조명 장치에서는 Bluetooth와 ZigBee를 모두 사용하여 이종 네트워크 간의 데이터 연동이 가능하도록 하였다. 구현 및 실험을 통하여 제안 시스템의 효용성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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