광섬유 센서는 전자기 간섭에 독립적이고 원거리 계측이 가능하여 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 다중화, 절대측정이 가능하여 구조 건전성 모니터링(SHM)을 위해 널리 사용되고 있다. 일반적으로, FBG 센서는 에폭시와 같은 접착제를 이용하여 구조물에 직접 부착 및 모듈 제작을 통해 적용한다. 하지만, 에폭시로 부착된 FBG 센서 기반의 장시간 모니터링 과정에서 신호 변화가 발생하여 보정이 요구된다. 이는 계절적 요인으로써 장시간 온도 변화 환경에 노출되어 센서의 접착구조 변형에 의한 결과이며, 센서 접착제의 열경화 과정에 대한 규명이 필요하다. 본 연구에서는, 패키징 방식 4가지 경우의 FBG 센서 시편을 제작하고, 반복 열하중 시험을 수행하였다. 시험 결과, 상온경화 과정에서 미소한 잔류 압축 변형률이 발생하였고, 반복 열하중 초기단계에서 수백 ${\mu}{\varepsilon}$의 압축 변형률이 인가되어 유지되었다. 이를 통해 FBG를 이용한 장시간 SHM을 위해서는 FBG 센서의 신호에 대한 안정화 과정이 필요함을 확인하였다.
본 논문에서는 바닥고정형 선배열센서를 이용하여 다중경로 신호를 이용한 근거리표적의 위치추정 알고리즘을 제안하였다. 다중경로를 통하여 근거리 표적의 신호가 센서에 도달하는 경우 각 신호의 원추각이 다르므로 신호들의 원추각과 시간차를 추정해서 3차원 표적의 위치를 추정할 수 있다. 원거리표적으로 가정하고 추정한 원추각과 신호들의 시간차에 대한 관계식을 유도하였으며 이들을 연립하여 표적의 위치를 추정하였다. 그러나 표적이 위치한 기하학적인 위치에 따라 신호들의 원추각이 거의 같아지는 지점이 존재한다. 이 경우 부가적인 1차원 탐색으로 표적의 위치를 추정하였다.
최근 드론과 원거리에 설치된 센서들의 협업을 통해 대상을 모니터링하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 모니터링 시스템에서는 고정된 센서를 통해 환경 데이터를 수집하고 이동이 가능한 드론을 통해 데이터를 수집한다. 지반 공학에서는 공사 현장의 안전성을 측정하기 위해서 인력을 사용하는 경우가 많으며 다수의 센서를 설치하여 네트워크를 구성하는 것은 비용문제 때문에 현실적인 대안이 될 수 없다. 본 논문에서는 이러한 지반관련 프로젝트 수행 시 소수의 센서를 구조물 주변에 설치하고 드론을 통해 데이터를 수집하는 시스템을 제안한다. 또한 실험을 통해서 제안 시스템의 가용성을 확인하고 인력을 활용할 때보다 시간과 비용을 줄일 수 있음을 검증하였다.
최근 유럽의 완성차 업체에서 조립라인에 적용을 시작하고 있는 레이저 원격 용접기술은 저항 점용접에서의 문제점들을 동시에 해결하고 작업 시간을 획기적으로 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 용접공정으로 떠오르고 있다. 레이저 원격 용접기술은 레이저 빔을 용접부의 원거리에서 조사하여 용접하는 기술로서 레이저의 초점거리와 갈바노미터의 고속 이송를 이용한 최첨단 용접공정이다. 높은 생산성을 유지 하기 위하여 정확한 용접 컨트롤이 필요하지만, 레이저 용접의 경우 용접시 안전 문제로 육안으로 관찰하기가 힘들다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 모니터링이 필수적이다. 기존의 레이저 모니터링으로는 음향 센서를 이용하여 음향을 측정하는 방법이나 UV 센서, IR 센서 등의 빛을 이용한 방법이 많이 사용되어왔다. 하지만 이 방법들은 간접적인 방법들로 노이즈에 민감하고 또 설치가 까다로운 단점이 있었다. 본 연구에서는 CCD 카메라를 이용하여 시스템의 복잡함을 줄이고 더 정확하고 빠르게 용접 현상을 관찰하기 위하여 동축 모니터링 시스템을 이용하였으며, 이를 통해 Keyhole을 관찰하고 센서를 이용한 용접 변수(레이저 출력, 용접 속도 등)의 변화에 따른 용접 현상을 규명하였다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)는 사람이 직접 접근하기 불가능한 군사지역이나 자연 환경의 감시, 혹은 안전감시를 위한 목적으로 각 상황의 특성에 맞는 다양한 정보를 수집하는데 많이 이용되고 있다. 지금까지 제시된 프로토콜 중 LEACH 프로토콜은 에너지의 균등한 소모를 특징으로 많이 쓰이고 있다. 하지만 거리에 따른 에너지 소모의 증가로 원거리 노드의 에너지 소모 문제가 대두되었는데, 지금까지 여러 가지 해결방안들이 제시되었는데 대부분 중앙 시스템 방식이다. 본 논문에서는 LEACH 프로토콜을 사용한 무선 센서 네트워크를 모델로 하여, 네트워크 규모가 커질수록 1-hop 전송방식에서 발생할 수 있는 원거리 센서 노드의 에너지 불균형 문제를 해결하였다. 또한, 중앙 시스템 방식이 아닌 센서 노드 자체에서 클러스터링 문제를 해결할 수 있는 분산 시스템 방식의 라이프타임 향상 알고리즘을 제안하였다.
본 논문은 광통신 파장(1.3$mu extrm{m}$)에서 측면 연마된 광섬유와 열광학 평면도파로 결합기의 온도변화에 따른 광의 세기변화를 이용한 광섬유형 온도센서에 관한 연구이다. 본 연구에서 제안된 소자는 광통신영역에서 변화를 가지기 때문에 원거리 측정이 가능하고 열광학 평면도파로의 물질의 선택과 소자의 구조에 따라 넓은 온도감지 범위와 높은 분해능을 가지는 소자의 구현이 가능하다. (중략)
최근에 TV의 축구, 야구와 같은 스포츠 중계 방송에서 팀의 로고나 점수, 거리와 같은 그래픽 정보를 운동장에 합성시켜 보여주는 새로운 기술이 사용되고 있다. 이는 증강현실(AR: Augmented Reality)의 한 분야인 실시간 이미징 합성 기법을 사용한 것으로서 일반적으로 가상이미징 시스템이라 불리운다. 본 논문에서는 방송용 카메라의 렌즈와 팬(pan), 틸트(tilt) 축에 센서를 부착하여 이를 해석함으로써, 실시간으로 3차원 그래픽 좌표계의 가상 카메라를 제어하는 센서기반 가상이미징 시스템의 구현 결과와 관련기술을 소개한다. KBS 기술연구소에서는 실시간 가상이미징 시스템을 개발하여 'VIVA(Virtual Imaging & Virtual Advertising)'라 이름지었다. 이 시스템은 렌즈 데이터에 근거하여 카메라 캘리브레이션을 수행하며, 주밍(zooming)시 발생하는 카메라의 시점(view point) 변화를 반영하여 원거리 촬영이 이루어지는 스포츠 중계뿐만 아니라 보다 정확성이 요구되는 스튜디오 내의 근거리 프로그램 제작에도 사용이 가능하다. 합성되는 그래픽은 실세계와 같은 완전한 3차원 좌표 공간에 놓이게 되며, 월드 좌표계와 카메라 좌표계를 이용하여 사전 제작된 오브젝트들을 원하는 곳에 위치시킬 수 있다. 실사와 그래픽의 효과적인 합성을 위하여 오버레이(overlay) 모드는 물론 알파키(alphakey)와 크로마키(chromakey)를 조합한 모드를 사용하였다. VIVA는 2002년 부산 아시안 게임에서 수영과 양궁 중계에 활용하였다.
드론에 미세먼지 측정 센서를 장착하고 원거리에서 비행시킴으로써, 주기적으로 특정 구역(비행 가능 구역)의 먼지 농도를 측정할 수 있다. 먼지 센서와 GPS로 측정된 데이터는 지그비 통신을 통해 지상 측정센터의 MySQL 서버로 무선으로 전송되며, 서버에 축적된 데이터는 어플 또는 웹과 연동되어 확인이 가능하다. 통계치를 이용하여 미세먼지 수치가 높을 경우, 해당 지역에 문자 경보 서비스도 제공한다.
기존 자율주행자동차의 영상 센서 시스템이 표지판에 약간의 부착물만 붙어도 인식이 되지 않는 점을 고려해 Semi-Passive RFID(Radio-Frequency Identification)기술을 이용한다. 각 표지판마다 소스코드를 설정한 후 RFID 태그를 부착하고 자동차의 룸미러 뒤쪽 중앙에 RFID 리더기를 부착해 원거리에서 태그와 리더기의 작용을 통해 영상 센서 시스템의 취약점을 보완해 오류를 줄인다. 태그의 건전지를 대체하여 M24LR16E칩을 적용한다. 이 칩은 기존에 낭비되는 전파와 폐열, 움직임에 따라 발생하는 동작 에너지의 미세한 에너지를 모아 메모리칩을 구동한다. 또한 GPS를 이용한 위치정보 획득 및 지리적 변화의 낮은 정확도를 보완해 도시 인프라에 부착된 RFID를 제안하여 이를 이용한 위치정보 획득과 처리방안의 문제점도 해결한다.
본 논문에서는 분산 구역에서 이동 싱크의 방문 변경 방식에 대해 고려한다. 원거리 구역으로 나누어진 센서 네트워크의 경우 이동 싱크 시스템은 각 지역을 정해진 방식에 따라 방문한다. 하지만 네트워크의 환경의 특성에 따라 이동 싱크 시스템의 방문이 비정기적이며 방문 지역 또한 달라질 수 있다. 따라서 센서 네트워크에서 수집되는 데이터의 특성에 따라 이동 싱크 시스템의 방문이 실시간적으로 변경되는 것을 고려한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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