본 논문은 ZigBee 기반의 해상 유도등용 지능형 LED 조명 장치에 대한 개발과 원격에서 모니터링하고 관리할 수 있는 LED 조명 장치 관리 시스템을 설계하고, LED 조명에 대한 밝기 제어와 설치된 조명 기구의 주변 환경 데이터를 수집할 수 있는 지능화된 LED 조명 관리 시스템을 제시한다.
LED조명장치는 자동차분야, 항공, 디스플레이, 전송장치 그리고 특수조명등의 응용장치로의 활용이 증가하고 있다. 일반적으로 고출력 RGB 멀티칩 LED는 표시용이나 경관조명용 또는 감성조명용으로 적용되고 백색 LED는 표시용 조명에서 최근 들어 일반조명용으로 적용되고 있으며, 고출력 백색 LED의 출시와 광효율의 증가는 이를 더욱 가속화하고 있다. 본 논문에서는 백색 LED와 RGB 멀티칩 LED 조명장치를 동일한 사양으로 제작하여 물리적, 전기적, 광학적 조명특성을 분석하여 향후 LED조명시스템의 제작에 정량적 데이터를 제공하고자 한다. 이를 위해 LED의 주요한 물리적 특성인 방열특성에 대한 성능분석, 전기적 특성의 분석을 위한 전력 및 드라이브 효율에 대한 성능분석을 수행하였고 조명특성을 위한 연색성, 배광특성, 광효율을 측정하였다. 백색 LED와 RGB 멀티칩 LED 조명장치를 활용한 응용장치의 적용방법을 확립하고 나아가 다양한 조명시스템에 LED 조명장치를 적용하는데 참고가 되는 기초 데이터를 제시하고자 한다.
본 논문은 선박비상조명용 디지털 전원장치의 개발에 관해 연구하였으며, 비상조명용 전원장치는 비상급전시스템, 반 브리지 인버터, 형광램프 기동회로 및 마이크로프로세서 제어시스템 등으로 구성되어 있다. 실험을 통하여 기존의 아날로그형 비상급전시스템에 비해 신속하고 안정된 전력이 공급되고 있음을 확인하고, 인버터의 펄스주파수 가변에 의한 조명제어가 잘 이루어지고 있음을 확인한다.
휴대용 전기톱을 비롯한 학습 기계장치, 자동차 연동장치, 각종 화학 분석장치 및 산업용 로봇 시스템등의 전기설비에 광범위하게 응용되고 있는 고유 불안정 도립진자 시스템의 동적 안정화 제어기 설계기법이 소개된다. 복잡한 비선형 동특성을 고려한 수학적 모델링과 C. D. Johnson에 의해 제시된 외란 적응 제어 이론을 적응하여, 최적 레귤레이터형 안정화 제어기를 설계하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험결과가 만족스럽게 나타났다.
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.
최근 친환경적이고 에너지 효율이 우수한 LED 조명에 대한 관심이 증가함에 따라 현재 학교 조명으로 사용하고 있는 형광등을 대체하고 있다. 형광등은 점멸빈도가 높으면 수명이 단축되며 상황에 따라 조명 환경을 동적으로 재구성하기에 용이하지 않은 단점을 가진 조명장치이다. 이와 달리 LED는 광원의 다양한 조합을 통해 정밀한 제어가 가능하여 상황에 따라 적합한 조명 환경을 제공함으로써 재실자의 시각적 쾌적성 및 작업 능률 향상 등의 효과를 가져온다. 본 논문에서는 교실 환경을 대상으로 요일 및 시간, 교과목 종류 등의 스케쥴 정보와 교사의 위치 및 행위를 기반으로 각 상황에 적합한 최적의 조명 환경을 제공하여 학습 능률을 향상시키기 위한 상황인지기반의 LED조명제어시스템을 개발한다. 제안한 시스템의 성능 평가를 위해 교실 환경 테스트베드를 구축하고 조명 환경 지표를 이용하여 교실 내 조명장치의 색온도, 조도를 제어한다.
영상수위계는 카메라에 의해서 수위표를 촬영하여 촬영된 영상을 처리하여 수위값으로 변환하여 자동적으로 수위를 측정하는 장비이다. 이 수위계는 기존 수위측정 장비인 부자식, 압력식, 기포식, 초음파식, 레이다식과는 달리 수위표를 촬영한 영상으로부터 수위를 직접 눈으로 확인할 수 있는 장점이 있다. 이로 인해 영상자료로부터 측정된 수위를 검증할 수 있어 수위측정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그리고 수위표 영상과 더불어 관측지점 주변의 전체 영상을 동시에 촬영하여 실시간으로 전송하기 때문에 홍수시 하천 상황에 대한 모니터링 목적으로 사용될 수 있다. 영상수위계 시스템은 크게 메인제어기, 전원부, 서버부 및 카메라부로 구성되어 있다. 현재 운영되고 있는 시스템은 전원장치 리셋시 전 시스템을 리셋해야하고, 상전 단전시 전 시스템이 off된다. 그리고 별도의 통신모듈을 사용하여 장비간 통신이 이루어지고 있다. 또한 카메라부에는 렌즈와 팬/틸트를 제어하기 위한 별도의 장비가 포함되어 있고, 백색 LED 조명이 사용되어 야간에 수위인식주기마다 조명이 on/off 되고 있다. 위와 같은 전원장치의 운영으로 시스템을 안정적으로 운영할 수 없다. 그리고 수위 오인식을 최소화하기 위해서는 연속적인 수위 인식이 필요하지만, 백색 LED조명과 1초에 2프레임을 캡쳐하는 비디오 캡쳐방식에 의해 시스템을 상시로 운영하는 것이 곤란하다. 현재 운영 중인 영상수위계를 안정적으로 운영할 수 있도록 장비별로 제어가 가능하도록 전원 제어장치를 개발하였고, 상전 단전시 최소 30분 정도 전원을 유지할 수 있도록 무정전전원장치(UPS)를 설치하였으며, 측정자료의 저장장치를 하드디스크 타입에서 Flash SSD 메모리 타입으로 교체하였다. 또한 영상수위계 시스템을 상시 운영할 수 있도록 백색 LED조명을 적외선 LED조명으로 교체하였고, 1초에 1회 수위를 인식하도록 수위인식주기와 1초에 25프레임 캡쳐할 수 있도록 비디오 캡쳐방식을 개선하였다. 위와 같은 시스템의 개선으로 시스템을 안정적으로 운영할 수 있게 되어 시스템 고장에 의해 발생하는 수위 결측을 감소시킬 수 있고, 시스템의 상시 운영으로 수 위 오인식을 최소화시킬 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 모바일 기반의 스마트 감성조명 제어 시스템을 제안한다. 감성조명 장치의 내부발열 및 전력소비를 감소시키기 위하여 제안된 스마트 감성조명 제어 시스템은 안드로이드 플랫폼 모바일 기기와 지그비 모듈, 감성조명 장치, 점등제어 모듈, 전원 공급기, 범용 트랜지스터로 구성하였다. 모바일 디바이스는 시스템에 연결될 때, 감성조명 장치에 실시간 제어 정보를 전송하고, 제어 메시지 및 상태 모니터링을 기반으로 감성조명 장치를 제어하도록 설계하였다. 본 논문에서 제안된 스마트 감성조명 제어 시스템의 효율성 검증 결과, 감성조명 제어 및 색온도 변수에 의해 제어가 가능하였다. 그리고 감성언어를 사용하여 가변적으로 점등제어하기 때문에 21%의 발열량 및 최대 48%의 소비 전력을 감소시켰다.
회전식 스마트 조명 시스템은 기존 식물공장에 무수히 많이 설치되는 LED와 형광등을 대신하여 비교적 적은 양으로 설치된 LED와 형광등을 회전시키는 시스템으로써 작물 재식판의 작물들에게 필요한 광을 회전하며 공급하는 방법이다. 이로 인하여 식물공장에 조명 시스템을 설치할 때 방생되는 고가의 초기 설치비용을 해결하고자 하는 시스템이다. 본 논문에서는 식물이 생장하는데 필요한 광량과 광속, 광양자속 밀도를 계산하고 블레이드에 설치되는 LED의 개수를 설정하였으며, 조명 시뮬레이션 프로그램 Relux를 이용하여 조명 장치가 회전함에 따라 조명장치의 중심과 바깥쪽에 생기는 광량의 차이를 확인 하였다.
본 논문에서는 주차설비의 제어장치와 기계장치 설계와 시뮬레이터를 구현한다. 이 제어기는 다층각형순환식 주차설비 시스템의 제어에 적용될 수 있도록 한다. 또, 주차설비 제어장치의 정확한 동작을 확인할 수 있는 시뮬레이터를 개발한다. 시뮬레이터 개발의 목적은 기계장치 대신에 현장에 있는 기계장치와 제어 신호면에서 완전히 일치하는 시뮬레이터를 고안하여 실제 기계장치 없이 주차설비 제어장치의 개발에 도움을 줄 수 있게 하기 위한 것이다.주차설비의 성능평가 문제는 제한된 공간안에서 어떻게 많은 차를 적재하느냐 하는 문제와 시간적으로 얼마나 빨리 입,출고 시킬 수 있느냐에 달려 있다. 따라서, 주차설비의 입,출고 시간을 최소로 하는 시간최적 앨고리즘을 고안한다. 이 제어장치와 시뮬레이터는 모두 인텔 8086 CPU로 실현한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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