과학 교육에 있어서 실험의 역할은 자연 현상과 그와 관련된 원리를 이해하는데 필수적이다. 따라서, 인터넷을 통한 원격 제어 실험은 원격으로 과학 교육을 가르치기 위한 중요한 해법 중의 하나이다. 원격 실험은 오랜 시간이 걸리는 실험뿐만 아니라, 원격지 사람들끼리 협동을 통한 실험, 피교육자들이 접하기 힘든 고가의 장비가 필요한 실험, 절차가 위험한 실험 등에 적합하다. 본 연구에서는, 인터넷과 인터페이스 기술을 사용하여 원격으로 실험실 장비를 제적하는 일반적인 방법을 개발하였다. 인터넷을 통하여 사용자들은 원격으로 실제 장비를 제어하고 실험을 함으로써 핵물리를 배우게 된다. 본 연구에서는 원격실험의 응용 예로써 방사선 측정 시스템을 구성하였다. 본 연구의 결과를 원자력 발전소 주변 환경방사선 모니터링 시스템에 적용할 경우, 모니터링 값에 대한 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
원격 실험 및 영상회의가 제공되는 협업 환경 구성에 있어 고려되어야 할 사항은 참여자들 간의 고가의 실험 장비와 실험 결과를 공유하고 실험 결과를 토대로 온라인상에서 토의할 수 있는 환경 제공에 있다. 특히 연구자간의 원격회의와 결과 파일 공유는 불충분한 실험장비들을 공동 활용하여 실험 수행에 필요한 비용 및 원격지에서의 실험 수행을 위한 시간 소요의 절감 효과가 크다. 이 논문에서는 그리드상에 원격실험을 요청하고 그 결과를 연구자간에 협업 환경을 지원하는 방법을 제시하였다. 또한 프로토타입 설계를 통해 실제 가능성을 고려하였다.
최근 공학 분야에서 실험시설에서 진행된 실험에 대한 실험 결과를, 지리적으로 떨어진 곳에 있는 연구자들이 직접 해닝 실험 시설을 방문하지 않고서도 효과적으로 공유할 필요가 늘어나고 있다. 특히 토목 공학의 경우, 연구자들이 원격지의 실험 시설에서 진행 되는 실험에 참여할 필요성이 점점 증가하고 있다. 게다가 구축 비용이 매우 높은 실험 시설의 경우 보다 많은 연구자들에 의해 원격으로 사용되는 것을 가능하게 함으로써 이용률을 높일 필요성이 제기되고 있다. 본 논문에서는 그리드 기술을 이용하여 분산된 주요 토목 공학 실험 시설들을 연결하여, 지리적으로 떨어져 있는 연구자들에게 원격 실험에 참여할 수 있게 하고, 실험 시설들에서 이루어진 실험들의 결과들이 자동적으로 원격지의 연구자들에게 공유될 수 있게 하는 KOCED(Korea Construction Engineering Development)라고 불리는 프로젝트에서 개발 중인, 토목 공학 분야의 원격 실험 환경을 제안하였다. 그리고, 이를 기반으로 하여, 지리적으로 떨어져 있는 2개의 물리적 실험 장비 사이트와 1개의 수치해석 시뮬레이션 사이트를 연동시키는 하이브리드 실험시설에 대한 설계를 하고 그 프로토타입의 구현 및 테스트를 통하여 그리드 기반의 토목 공학 실험의 가능성을 보여주었다
육상제어센터의 원격제어시스템은 원격모니터링시스템, 원격제어시스템, 메시지 교환장치 및 선박모사장치로 구성되었다. 본 연구에서는 육상제어센터의 원격제어시스템 실험을 위해 실습선 한나라호와 육상제어센터 간 통신망(VSAT, LTE)를 활용하여 1) 장비테스트, 2) 시나리오 기반 테스트를 실시하였다. 먼저, 장비테스트는 정박 및 항해중 필수장비(Rudder, Engine, Thruster)에 대해 이루어졌으며, 시나리오 기반 테스트는 항해중 안전수역내에서 제어실험이 이루어졌다. 장비테스트 결과는 선박-육상 간 지연시간은 0.1초이내이며, 시나리오 기반 테스트 결과는 선박에서 육상제어센터까지 평균지연시간은 0.87초이며 최대 9.88분, 육상제어센터에서 선박까지 평균지연시간은 1.14초이며, 최대 8.9분이다. 이와 같이, 선박과 육상간 송수신된 데이터 분석을 통해 선박과 육상 간의 원격제어 및 통신네트워크의 문제점 식별하고, 이에 대한 대안방안 등을 제시하고자 한다.
그리드 컴퓨팅 기술을 기반으로 한 원격 실험 환경 구축에 있어서 원격 실험만큼이나 실험결과 데이터를 저장하고 재연하는 것이 중요하게 대두되고 있다. 본 논문에서는 KOCED 프로젝트의 건설 연구 실험시설 중 하나인 실시간 하이브리드 다자유도 실험시설에 대한 프로토타입인 원격 하이브리드 실험에 대하여 나라다 브로커링 이라는 발간 및 구독 패러다임의 스트리밍 서버와 글로버스 툴킷에 기반 한 리코딩 및 리플레이 서비스를 통하여 실험결과 데이터를 저장하고 재연하는 시스템을 구축 하였다. 기존에 진행된 실험결과를 검색하여 볼 수 있게 함으로써 중복된 실험으로 인한 비용을 줄이고, 사용자가 원하는 데이터에 대한 토픽정보를 통하여 재연함으로써 실험결과 데이터의 효용성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문은 원격 공동 실험 시스템인 PCS(Platform for Collaborative System) 개발에 관한 연구이다. PCS는 특정 응용 분야를 목적으로 하지 않고, 모든 분야의 공동 실험 시스템을 개발할 수 있는 공동 실험 환경이다. PCS는 공동 실험에 필요한 객체인 통신, 세션, 사용자, 어플리케이션, 미디어, 메시지 객체와 이들에 대한 관리 매커니즘 함수를 가진 관리 객체로 구성된다. 관리 객체는 공동 실험 객체와 이들을 관리하는 오퍼레이션으로 구성되며, 관리 객체 사이의 상호작용을 통하여 제어 정보 및 데이터를 처리한다. 또한, PCS는 공동 실험을 위한 어플리케이션 공유 기술을 통하여 단일 사용자 어플리케이션을 다중 사용자 어플리케이션으로 활용할 수 있도록 하고, 공유 어플리케이션을 통한 원격 기기 제어 기능을 제공한다. PCS 플랫폼은 원격 공동 실험을 위한 환경을 제공하며, 여러 공동 실험 시스템의 하부 구조로 사용될 수 있다.
위성을 이용한 원격탐사 기술이 발전하고 다양한 산출물이 나타남에 따라 수자원 및 하천관리에서의 원격탐사기술의 활용의 폭이 넓어지고 있다. 특히, 위성에서 관측할 수 있는 다양한 정보들을 이용하여 수자원 및 하천관리에 사용하려하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 기본적인 가시영상 이외에도 적외영상, 초분광영상, 수위정보, 레이더 반사도 등을 활용하여 수문량을 추정하려는 시도가 이루어져왔다. 원격탐사의 대표적인 장비인 위성은 광범위한 정보를 쉽게 취득할 수 있지만 위성마다 탑재된 센서에 따라 획득할 수 있는 자료가 서로 다르고, 산출물의 시공간 해상도에 따라 자료의 질이 결정된다. 본 연구에서는 원격탐사영상을 이용한 하천유량추정기법을 수립하기 위해 통제된 실험하천 규모에서 드론을 이용하였다. 실험은 대한민국 안동에 위치한 한국건설기술연구원 하천실험센터에서 수행되었으며, DJI Phantom 3 standard 드론을 활용하여 영상을 획득하였다. 하천유량추정의 방법론은 운동량 방정식과 Manning 유속공식을 활용한 하폭기반 유량추정 기법을 수립하였다. 1차 실험은 하천유량을 증가시키고 감소시키는 동시에 드론을 이용하여 하천을 촬영함으로써 하폭의 변화와 동시에 유량의 변화를 추정할 수 있는지 확인하였다. 2차 실험에서는 배수효과가 존재하는 조건에서 드론영상을 이용한 하천유량을 산정하고 보정계수를 산정하였다. 본 연구에서 수립된 하천유량추정기법은 위성영상을 이용한 하천유량 추정에 활용할 수 있으리라 기대한다.
본 연구에서는 원격 실험실에서 사용될 수동소자인 저항, 인덕터, 캐패시터의 소자값을 원격으로 제어할 수 있는 소자를 개발하였으며, 이 소자를 이용한 회로이론 원격 실험실을 구현하였으며, 원격제어용 수동소자 R, L, C를 사용한 RLC 직렬회로 원격실험실의 예로 실험의 효용성을 보였다. 따라서 제안한 원격 실험실을 통해 학생들은 원격으로 다양한 소자값을 변경시켜가면서 실제 실험을 수행할 수 있게 되므로, 가상실험실이 안고 있는 실제 실험값을 얻을 수 없는 문제점을 해결할 수 있으며, 특히 학생 개개인이 실험할 수 없는 어떤 환경에서도 실험을 할 수 있는 환경을 제시하였다.
최근의 과학 실험은 그 규모나 내용에 있어서 점차 대형화되는 동시에 복잡해지고 있다. 이로 인하여 다양한 측정 장비로부터 도출된 실험 결과를 효율적으로 분석, 관리, 종합하는 도구의 필요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 원격 측정 장치로부터 서로 다른 포맷의 실험 데이터를 자동 수집한 후 이중 정제한 데이터들만 추출하여 웹에서 시각화하는 실험 데이터 통합 관리 시스템을 제안한다. 먼저 원격 측정 장치의 데이터를 자동으로 수집하기 위해 폴링 서버를 설계하여 장치마다 폴링 에이전트를 도입하였다. 이를 통해 관리자가 각 측정 장치에 직접 접근하지 않고도 데이터를 수집할 수 있다. 폴링으로 확보한 데이터는 파싱을 통해 정제하고, 이들 데이터로 데이터베이스를 구축한다. 정제한 데이터는 시각화하여 사용자가 웹에서 쉽게 파악할 수 있다. 데이터 폴링은 TCP/IP Socket을 통해 수행하므로 보편적으로 사용하는 FTP 방식에 비해 데이터 확보 시 신뢰성을 높일 수 있으며, 폴링 여부 판단 시에는 동기식, 실제 폴링 시에는 비동기식 통신 방법을 사용하여 폴링의 효율을 높였다. 본 시스템을 활용하여 사용자의 임의적인 데이터 접근을 최소화하였고 데이터의 전송, 저장, 관리를 자동화함으로써 편의성을 높였다. 본 시스템을 활용하여 원격 실험 장치로부터 데이터를 확보할 때의 정확성과 폴링 및 파싱 속도를 실험을 통해 측정하였고, 그 결과 폴링 시 100%의 정확도와 정상 포맷의 데이터에 대해서 100%의 파싱 결과를 보임으로써 본 시스템이 원격 장치의 실험 데이터를 통합 관리할 때 적합함을 알 수 있었다. 추후 데이터의 속성에 따라 클러스터링 할 예정이며 클러스터링에 따른 시각화 서비스를 제공할 계획이다.
지금까지, 웹사이트의 '사용성 테스트는(usability test)'는 피실험자에게 익숙하지 않아 자연스럽게 행동하기 힘든 '실험실 환경'에서 이뤄져왔다. 이 실험 방법은 또한 실험이 진행되는 동안 실험자가 실험자와 동일한 공간에 있어야하기 때문에 다수의 피실험자를 상대할 때 비효율적이다. 이는 실험실 기반의 사용성 테스트 법이 비용과 시간을 크게 줄일 수 있는 비동기(asynchronous)적 특성을 갖고 있지 않기 때문이다. 본 연구는 적은 수의 실험자가 다수의 피실험자를 대상으로 사용성 테스트 실험을 진행할 수 있는 비동기적 실험 방법을 제안하기 위해 문헌연구를 통해 기존의 사용성 테스트 방법과 원격 실험을 정리하였고, 이러한 연구를 바탕으로 웹사이트 원격 사용성 테스트 도구를 개발하였다. RIO라는 이름으로 개발된 도구는 웹사이트를 원격으로 사용성 평가하기 위한 태스크를 설계하는 '프로젝트 관리 모듈', 피실험자가 태스크를 수행하는 동안 인터랙션을 관찰/보고하는 '원격 인터랙션 관찰 브라우저 모듈', 수집된 인터랙션 데이터를 시각적으로 분석하는 '인터랙션 시각화/분석 모듈'로 구성되어 사용성 테스트 자료를 효율적으로 수집할 수 있는 소프트웨어 패키지의 구성과 수집 시나리오를 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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