• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.104-112
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• 2021

프로세스 산업 군에 속하는 압출 공정에서도 스마트팩토리 구축의 필요성은 증가하고 있다. 그러나 대부분의 압출 생산 현장에서는 생산방식이 연속적이며, 데이터의 속성이 비정형적이므로 데이터 처리의 어려움을 겪고 있다. 많은 중소기업 공장에서는 데이터 수집을 위해 수기 기록을 주로 하고, 바코드를 많이 활용하고 있다. 생산에 관련된 데이터를 종이양식에 수기 기록하게 되면 별도의 EXCEL프로그램 등에 다시 기록해야 하는 이중 작업을 할 수 밖에 없는 단점이 있다. 바코드는 주로 재고관리에 활용하고 있으며 프린팅을 위한 유지보수 비용이 요구된다. 또한 설치를 완료하면 변경이 어려워 활용성이 낮다고 할 수 있다. 이를 해결하기 위해 데이터의 수기입력이 아닌 NFC 센서를 활용한 방법론을 제시하였다. 이를 가능하게하기 위해 공장 내에 인터넷이 가능하도록 무선 네트워크 환경을 구축하였고 생산 공정프로세스를 분석하고 이를 기반으로 관계형 데이터베이스를 구축하였다. 비접촉 근거리 통신방식(NFC: Near Field Communication, 이하 NFC)을 통한 생산 실적 자료 입력 방법을 연구하였고, EXCEL 프로그램의 피벗 기능을 사용하여 제품 생산 시 발생할 수 있는 품질문제에 대해 쉽고 빠르게 분석하여 원인을 파악하고 조치할 수 있게 하는 분석방법을 구현하였다. 결과적으로 NFC 기능을 활용한 데이터 입력이 자동화되었으며, 작업자의 데이터 처리 시간 감소라는 정량적 효과를 얻게 되었다. 또한 입력된 데이터를 활용하여 품질 문제로 인한 Bottleneck이 개선된 사례를 제시하고자 한다.

• 실천공학교육논문지
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• 제10권1호
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• pp.17-24
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• 2018

전공단위로 3학기동안 진행되는 작품 설계 및 제작 활동을 통해 졸업기준을 만족하기 위한 과정 이수와 그 과정에 만들어진 결과물인 다양한 이동환경 적용이 가능한 Drone의 구상 및 제작 과정에 대해 제안한다. Ring Propeller의 형태를 이용하여 Propeller로서의 양력 발생 역할과 테두리의 면을 통하여 지면에 접촉하는 바퀴로의 역할을 모두 가능하도록 제작한다. 또한 Servo Motor를 이용하여 명령에 따라 정확한 각도를 맞추어 모터의 구동축을 변환한다. 그리고 구상한 아이디어를 3D 프린팅으로 구현하고, 추진체 구동 회로를 설계하고 제작한다. 그 결과 추진체의 무게 증가로 공중 운항과 운항중 목적한 추진체계의 실시간 변환은 성공하지 못하였고, 그 원인으로 추력 발생을 위한 크기와 링 프로펠러의 내성 한계의 오차임을 확인하였다. 그리고 이러한 과정을 통해 공학적 접근 방법과 종합설계를 통한 창의적 사고방식 및 협동심의 경험을 인정받았고, 그 결과물을 공학 논문으로 작성하고 심사를 통해 졸업기준이 만족됨을 확인받았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3437-3443
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• 2013

고분자 절연재료는 기존의 세라믹 절연재료에 대체되는 물질로 매년 수요가 꾸준히 급증하고 있다. 그러나, 실용에 있어 장시간 외부로부터 가해지는 열화인자에 노출됨에 따라 경시적 성능저하 및 수명단축이 발생되고, 이를 근본적으로 해결하기 위한 고분자 열화메커니즘의 규명이 안전성 향상 및 신뢰성 확보를 위해 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구는 이러한 열화발생 및 진행경로를 해석하기 위한 일환으로 열, 수분에 의한 열화를 각각 임의로 모의하여, 열화 발생메커니즘을 해석하였다. 특히, 본 연구에서는 화학적 측면의 특성분석을 수행하였고, 이를 통해 표면의 친수 소수적 분자구조 분석으로 최종적인 표면열화 모델링을 도출하였다. PCB 기판용 고분자 복합재료를 대상으로 열, 수분 가속열화에 따른 표면에서의 접촉각, XPS 분석을 통해 표면의 변화 메커니즘을 분석하였다. 친수화 경향을 나타내는 표면은 접촉각의 감소와 carboxyl($-COO^*$) 라디칼이 다량 발생하였으며, 소수화 경향을 나타내는 표면은 접촉각의 증가와 표면에서 산소기의 이탈과 탄소결합의 불포화 이중결합화로 안정된 화학구조를 구성하고 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1176-1187
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• 2014

도시의 인구집중 결과로 공동주택의 비중이 지속적으로 증가하는 추세에 있다. 이러한 도시화의 진전과 함께 과밀화되고 있는 공동주택단지를 대상으로 한 여러 유형의 범죄가 증가하고 있다. 공동체 의식의 소멸과 익명성의 증가 및 출입통제의 곤란은 물론 주거동의 배치계획 등에서 방범에 관한 점이 거의 고려되고 있지 않은 등의 결과로 대부분의 공동주택단지가 범죄에 대한 방어에 매우 취약한 환경에 놓여 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 점에 주목하여 원천적인 범죄예방의 방안을 모색하기 위해 실제 주거단지를 대상으로 단지의 환경설계를 통한 범죄예방의 적용가능성을 모색해 보고자 하였다. 이를 위해 CPTED의 개념과 내용을 분석하고, 해외 선진사례를 조사하였다. 또한 현 주거단지의 방범상 문제점의 파악과 물리적 기법의 적용가능성을 분석해 보았다. 그 대상은 중소도시에 입지한 공동주거단지 중 근래 가장 수요가 많은 30평형대의 규모가 위주인 단지를 선정하였다. 건축과 도시설계의 단계에서 CPTED의 기법을 적용하는 범죄예방 환경설계 측면의 물리적 수단을 모색해보는 것은 추후 공동주택단지의 계획에 기초자료로서 의미를 가질 수 있을 것이며, 유지관리의 측면에서는 공동체의 강화가 안전한 주거환경의 지속가능성을 제고하는 기반이 된다는 점도 중요한 계획요소로 고려되어야 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.167-175
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• 2018

최근 증가하고 있는 자연재해에 효과적으로 대처하기 위해서는 그간 다양하고 풍부한 경험을 지닌 재난상황관리 담당자들의 역할이 대단히 중요하다. 중앙재난안전상황실에서는 각종 자연 및 사회재난에 대비하여 재난상황관리 업무를 하고 있으나, 담당자의 잦은 교체로 과거 데이터가 남아 있지 않다. 이에 본 연구에서는 재난관련 기록관리 및 정보 공유가 저조함에 따라 재난정보를 추적하고 관리하기 위한 체계를 마련하기 위하여 재난안전 코드체계를 개발하였다. 22개 자연재난과 사회재난 중에서 대설, 강풍, 풍랑, 호우 등 4개 재난을 대상으로 하였다. 국내외 재난분야 코드체계 사례분석, 구축방향설정, 분류체계 개발 및 유형화 과정을 통해 최종 재난안전 데이터 코드체계를 제시하였다. 데이터의 체계적인 축적을 위하여 4개의 코드체계를 하나로 통합하였다. 제시한 코드체계의 적정성을 검증하기 위하여 운용가능한 프로토타입 시스템을 개발하여 운용한 결과, 코드체계에 맞게 데이터가 축적되고 서비스되는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 제시한 코드체계에 따라 과거의 많은 데이터가 축적되어 활용된다면 과거 경험을 바탕으로 새로운 재난에 대응하기 위한 의사결정에 도움을 줄 것으로 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.621-626
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• 2021

본 연구에서는 드론과 이동형 3D 레이저 스캐너를 이용하여 아파트 건설을 위한 철거현장의 데이터를 취득하고, DEM을 구축하였으며, DEM을 활용하여 건설폐기물의 물량을 산출 및 조망분석 등 공간분석을 수행하였다. 데이터의 신뢰성 확보를 위해 정확도 평가를 수행하였으며, 정확도 평가 결과 드론은 수평 및 수직 방향 0.034~0.064m로 나타났으며, 이동형 3D Laser Scanner는 수평방향 0.018~0.049m의 정확도를 나타내었다. 이러한 결과는 1:1,000 수치지형도 허용정확도 이내의 값으로 드론 및 이동형 3D 레이저 스캐너를 이용한 공간정보 구축이 가능함을 나타낸다. 이동형 3D 레이저 스캐너 데이터를 이용하여 계산된 건설폐기물의 물량은 70,797㎥이었으며, 드론 성과물에서 음영지역으로 나타난 건물 측면이나 일부 시설물에 대한 물량의 산출이 가능하였다. 또한 건설예정인 아파트의 조망분석을 위한 모델링을 수행하였으며, 주변 건물 및 건설예정인 아파트에 대한 지형 기반의 모델링 결과는 조망분석을 위한 자료로 활용이 가능하였다. 향후 이동형 3D 레이저 스캐너를 이용한 데이터 구축 및 정확도 평가와 함께 기존 방법과 작업공정을 비교하는 추가 연구가 이루어진다면 공간정보 구축 분야에서 이동형 3D 레이저 스캐너의 효율성을 제시할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.551-557
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• 2019

생산 공정에서 발생하는 비정상적인 이상 (fault)의 진단 (diagnosis)은 고품질의 제품을 생산함에 있어 필수적이라 할 수 있다. 회분식 공정 (batch process)과 같이 부가가치가 큰 반도체나 의약품 등의 첨단 제품을 생산하는 공정에서는 더욱 실시간 진단의 역할이 커지고 있다. 본 연구에서는 회분식 공정으로부터 얻은 측정 데이터와 비선형 분류(nonlinear classification)에 기초한 실시간 이상 진단 체계에 있어서 변수선택과 미래값 추정 기법이 진단 성능에 미치는 영향을 평가한다. 공정 변수 중 진단에 필수적이며 기여도가 높은 변수만을 선택하여 진단 모델 (diagnosis model)을 구성함으로써 진단 성능의 향상을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 여러 변수선택 (variable selection) 기법들의 진단 성능을 비교 평가한다. 또한, 현재 진행 중인 회분식 조업 데이터는 종료되기 이전에는 진단에 필요한 전체 데이터를 얻을 수 없으므로 현재 시점에서 측정되지 못한 미래 측정값 (future observations)이 추정되어야 한다. 미래값 추정방법들의 선택이 변수선택과 분류기반 진단 관점에서 진단 성능에 어떻게 영향을 주는지 평가한다. 폴리염화비닐 회분식 공정에 대한 사례 연구를 수행하여 최적의 변수선택과 미래값 추정방법을 도출하였다. 변수선택 방법에 따라 최대 21.9%와 13.3%의 성능 향상을 보였으며 미래값 추정방법에 따라서는 최대 25.8%와 15.2% 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.105-114
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• 2018

전기응집 (Electro-coagulation)을 활용한 분리 막 생물반응기 (Membrane Bio-Reactor) 공정의 막 오염 저감 현상을 확인하고 이를 해석하고자 하였다. 전기응집의 주요 운전 인자인 전류밀도와 접촉시간 변화가 활성슬러지 혼합액의 막 여과에 미치는 영향을 관찰하고 전기응집 과정에서 발생하는 수산화금속염이 막 오염에 미치는 역할에 대해 연구하였다. 전류밀도를 $10A/m^2$으로 높게 유지한 경우에는 전기응집 시간이 증가하여도 막 오염 감소 효과가 크지 않은 반면 $2.5A/m^2$의 낮은 전류밀도 하에서는 전기응집 시간이 증가하면 추가적인 막 오염 감소가 관찰되었다. 즉, 막 오염을 감소시키는 전류밀도와 접촉시간의 곱이 전체 막 오염 저감 정도를 지배하고 있음을 확인하였다. 또한 주어진 전류밀도와 인가시간에서 입도분포는 크게 변화하지 않은 것으로 나타나 콜로이드 입자와 막 오염 저감과는 큰 관련성이 없는 것으로 판단되었다. 그러나 전기응집을 통해 생성된 수산화알루미늄 (인산알루미늄)이 막 여과 과정에서 동적 막 (Dynamic Membrane)을 형성하여 막 오염 현상을 완화하는 것으로 확인되었다. 전기응집에서 발생한 수산화금속염이 막 표면에 동적 막을 형성하고 이로 인해 유입수의 입자성분이 직접 막 표면과 내부에 침적되는 것을 방해하고 동적 막에 주로 쌓이게 함으로써 막 오염이 감소된 것이다. 본 연구에서 밝힌 수산화금속염에 의한 동적 막의 역할은 전기응집을 활용한 MBR 공정의 후 막 오염 감소 메커니즘을 해석하는데 중요한 역할을 한다고 결론지을 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.744-749
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• 2018

현실 공간에 대한 정보화와 시각화 기술은 공간정보 구축을 위한 주요한 기술이며, 3차원 공간 모델링은 다양한 방법으로 측정된 데이터로부터 공간정보를 구축하는 방법으로 최근 많은 관심을 받고 있는 분야이다. 수치고도자료를 취득하는 방법은 주로 3차원 레이저 스캐너가 이용되어 왔다. 한편, 최근 4차 산업혁명의 유망기술로 주목받고 있는 무인항공기는 빠른 공간정보 취득을 위한 획기적인 기술로 평가되고 있으며, 다양한 연구가 수행되고 있다. 하지만 3차원 공간 모델링을 위한 자료구축 기술의 정량적인 작업 효율성과 데이터의 정확도에 대한 평가는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 3차원 레이저 스캐너와 무인항공기로 취득되는 점군데이터의 특징, 작업공정, 정확도에 대한 다각적인 분석을 수행하였다. 3D 레이저 스캐너 및 무인항공기로 연구대상지의 수치고도자료를 생성하고, 분석을 통해 특징을 파악하였다. 정확도 평가를 통해 3D 레이저 스캐너 및 UAV에 의한 수치고도자료가 최대 10cm 이내의 정확도를 나타냄을 확인하였으며, 공간정보 구축에 활용이 가능함을 제시하였다. 향후, 3D 레이저 스캐너와 무인항공기에 의한 수치고도자료는 효율적인 공간정보 구축 방안으로 활용이 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제18권4호
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• pp.68-80
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• 2015

국가 우주개발 프로그램에 따라 개발되고 있는 다목적실용위성 시리즈 영상자료에 대한 활용도 증대를 위해서는 표준화된 후처리 공정을 통해 위치정확도가 향상된 고품질의 영상을 생성할 필요가 있다. 본 연구에서는 다목적실용위성 영상자료 후처리를 위하여 구축된 부가처리시스템을 이용하여 국내외 지역의 다목적실용위성 2호, 3호 영상자료에 대한 위치보정 실험을 수행하였다. 우선 남한과 북한지역에서 다목적실용위성 2호 영상자료를 각각 50장씩 선정한 후 GCP Chip을 이용한 모델링 결과 남한과 북한에 대한 RMSE(Root Mean Square Errors)는 각각 1.59 화소와 2.04 화소로 나타났으며, 검사점을 이용한 정사모자이크영상에 대한 위치정확도는 각각 1.33m(RMSE)와 1.90m(RMSE)로 나타났다. 한편 GCP 확보에 어려움이 존재하는 해외지역의 경우 공개도로지도를 이용한 영상보정을 통해 위치정확도 향상을 확인할 수 있었다. 향후 본 연구에서 사용된 부가처리시스템과 참조자료는 전 세계지역에 대한 정밀 영상 DB 구축에 있어 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.