본 논문에서는 저전력장거리 기술과 임베디드 보드를 이용한 치매 돌봄 스마트 신발과 응용 소프트웨어를 구현하였다. Cortex-M3 보드와 로라 모듈로 구성된 통신 모듈은 신발 밑창의 홈에 내장 된다. 위치추적 응용 소프트웨어는 임베디드 보드에서 제공하는 신호와 GPS와 로라 망을 이용하여 보호자가 치매 환자의 위치 추적할 수 있다. 외부 환경에서 스마트 신발의 위치 추적 및 데이터 전송 동작이 성공적으로 확인되었다. 이러한 실험을 통해 본 논문에서 개발한 스마트 신발이 치매 환자의 돌봄을 위한 실종을 막는 안전장치로 응용 가능할 것으로 판단된다.
본 논문은 차량용 장거리 레이더를 위한 저 위상잡음 77GHz CMOS 전압제어발진기를 제안한다. 이러한 회로는 낮은 위상잡음을 가지도록 설계되어 있고, 1.5볼트 전원에서 동작한다. 제안한 회로는 TSMC $0.13{\mu}m$ 고주파 CMOS 공정으로 설계하였다. 제안한 회로는 최근 발표된 연구결과에 비해 저 위상잡음, 저 전력 및 적은 면적 특성을 보였다.
본 논문에서 저전력 장거리 무선통신기술(LPWA) 기반으로 원격감시 및 제어가 가능한 자가설치형 농업 자동화 시스템 "씽커넥트-Green" 을 설계 및 구현하였다. 영농을 위해서는 물, 햇빛, 흙, 비료, 온도 조절 등이 필요하며 이러한 요소들을 자동화된 시스템을 이용하여 원격 모니터링 및 제어할 수 있다. 본 시스템을 이용하여 비닐하우스부터 화훼단지에 이르기까지 식물의 종류와 재배 환경에 따라 최적화하여 구축할 수 있는 농업 자동화 시스템을 구축할 수 있다. 센서로부터 수집된 정보는 게이트웨이를 통해 서버에 저장되며, 빅데이터를 토대로 스마트폰을 이용하여 최적화된 재배 환경을 설정 및 운영할 수 있다.
저전력광대역 (LPWA: Low Power Wide Area) 네트워크는 기존의 무선통신 기술들에 비해 저전력으로 장거리 통신을 가능하게 하여 사물인터넷의 여러 응용분야에서 적용될 수 있는 기술 중 하나로 고려되고 있다. 본 논문에서는 저전력광대역 네트워크의 대표적인 기술 중 하나인 LoRa (Long Range)에 대해 알아본다. 먼저 저전력광대역 네트워크의 일반적인 특징 및 관련 기술에 대해 소개한다. 그리고 LoRa의 기술개요, 특징 및 장단점을 소개한다. 마지막으로 LoRa의 성능분석 및 성능을 향상시키기 위해 필요한 기술들을 물리계층과 매체 접근제어 계층에 중점을 두고 논의한다.
본 논문에서는 저전력 433MHz 주파수 RF 신호가 여러 종류의 벽을 투과할 시 신호에 일어나는 감쇠를 비교한다. 국내에서 기존의 와이파이, 블루투스 같은 고주파수 대역의 RF 신호에 관한 연구 및 실험은 많이 행해지었지만, 한국의 전파 관리법에 의해 성능이 제한된 비면허 주파수인 433MHz 대역의 RF 신호에 관한 연구는 매우 적게 이루어져 있다. 이러한 저주파수 대역 신호의 가장 큰 장점은 장거리 통신에 능하고 벽 투과특성이 뛰어나다는 것이다. 본 논문에서는 실험을 통해 433MHz 대역 RF 신호가 여러 종류의 장애물을 통과 시 신호 세기가 어떻게 변하는지 각각 비교하고 이를 통해 비가시 영역에서 저전력 주파수 통신의 사용 가능성을 확인한다.
마이크로 스트립 안테나는 최근 소형화, 경량화 및 다층 구조를 통합 집적화 과정을 통하여 통신용 소자로서 그 활용도가 높다. 또한 통신 시스템의 소형화를 통하여 저전력 및 경비 절감이 기대된다. 본 연구에서는 장거리 통신이 가능한 마이크로 스트립 안테나를 설계를 목적으로 하며, 제작된 프로토타입 안테나를 대상으로 네트워크 어낼라이저를 이용하여 그 특성을 분석하였다.
최근 저성능 컴퓨팅을 통해 적은 양의 정보를 사용하는 소규모 사물 인터넷 서비스들이 확산되고 있다. 이를 위해 통신 반경이 넓고 전력 소모가 상대적으로 낮으며, 가격이 저렴한 저전력 장거리 통신 기술이 필요하다. 본 논문은 LoRa 통신 방식을 기반으로 넓은 지역에 분포되어 소량의 센싱 데이터를 전달하는 소물 인터넷 환경에서 멀티 홉 전송을 지원하는 MAC 계층과 라우팅 프로토콜을 제안한다. 단말 노드는 이동 가능하며, 통신 형태는 단말 노드와 네트워크 응용 서버 간의 양방향 전송을 제공한다. 제안한 프로토콜을 적용하여 스마트 팩토리 생산 설비 모니터링 시스템을 구축하였으며, 기본적인 모니터링 기능은 정상적으로 수행됨을 확인하였다.
최근, 인터넷 등의 보급으로 인하여 급증하는 다양한 형태의 정보를 효과적으로 전송하기 위하여 파장분할다중화 광통신시스템 (wavelength division multiplexed optical communication system: WDM)이 활발히 개발 및 보급되어 왔다. 가변 광감쇠기는 각 파장별 광신호의 세기를 균일하게 하여 장거리 전송을 가능하게 하는 WDM시스템의 핵심 소자이다. 폴리머 소자는 제작이 간편하고 가격이 저렴할 뿐 만 아니라 다른 소자와의 집적이 용이하고, 열광학 계수가 실리카에 비하여 10배 정도 커서 구동전력을 크게 줄일 수 있는 등의 장점으로 인하여 폴리머 광감쇠기가 활발하게 연구되어 왔다$^{(1)}$ . 본 논문에서는 미세 가공된 멤브레인형$^{(2)}$ 도파로를 이용한 저전력 폴리머 가변 광가쇠기에 관한 것이다. (중략)
사회가 발전함에 따라 전력 수요는 기하급수적으로 증가한다. 늘어나는 전력 수요는 전압안정도 마진을 감소시키고 이는 대정전의 원인이 될 수도 있기 때문에 전력계통에서 전압유지 및 전압안정도 여유확보는 중요한 이슈가 된다. 무효전력은 전압과 큰 관련이 있기 때문에 전압유지 및 전압안정도 여유확보 방안으로써 가장 최우선적으로 고려되는 사항이 조상설비를 추가하는 것이다. 하지만 조상설비를 추가하기 위한 용지확보, 비용, 환경문제 등의 영향으로 인한 전원의 원격화, 편재화 그리고 부하의 수요집중화에 의한 송전설비의 장거리화와 대용량화가 진행되고 있으며 이와 같은 장거리 송전에 따라 계통손실의 증가와 수요지의 저전압문제가 발생하고 있다. 그러므로 전압안정도 마진을 고려하면서 조상설비를 적절하게 투입하는 것은 중요한 고려사항이다. 본 논문은 2007년 8월 EMS Peak 데이터를 시뮬레이션 해 조상설비를 투입함에 있어 최적의 위치와 용량을 산정하는 위한 방안을 제시한다. 이러한 조상설비 추가를 최소로 하는 경제적인 측면 뿐 아니라 전압 안정성 측면도 고려하기 위한 부하 scaling 기법을 적용해 전압안정도 여유를 확보하기 위한 방안을 추가한다. 또한 여러 가지 상정사고를 가정한 후 heuristic method를 적용해 조상설비 최적화를 수행하고 한전데이터를 근거로 추가할 조상설비의 가장 적절한 투입위치 및 용량을 산정해 제시한다.
LoRa(Long Range)는 장거리, 저 전력 통신 기술이다. 근거리 무선 통신 기술보다 통신 범위가 넓어 다수의 AP를 설치하지 않고도 통신할 수 있으며, 초기 인프라 구축비용을 줄일 수 있다. MQTT(Message, Queuing, Telemetry, Transport) 프로토콜 또한 저 전력, 경량 프로토콜로 LoRa와 함께 사용 시 모듈의 지속성을 증가시키고, 유지보수 비용을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 이러한 LoRa와 MQTT를 활용해 공장 안의 다양한 환경 정보를 취합하는 시스템을 개발하였다. 먼 거리에 위치한 작업장들의 환경 센서 데이터를 관리 시스템에서 모니터링 할 수 있고, 각 작업장에 있는 설비들을 제어할 수 있다. 또한, 성능 실험을 통해 LoRa와 MQTT 활용이 장거리, 전력소모 측면에서 효과적임을 확인했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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