• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.197-205
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• 2022

The Cyber Physical System(CPS) is an important concept in achieving SMSs(Smart Manufacturing Systems). Generally, CPS consists of physical and virtual elements. The former involves manufacturing devices in the field space, whereas the latter includes the technologies such as network, data collection and analysis, security, and monitoring and control technologies in the cyber space. Currently, all these elements are being integrated for achieving SMSs in which we can control and analyze various kinds of producing and diagnostic issues in the cyber space without the need for human intervention. In this study, we focus on implementing a production equipment monitoring system related to building a SMS. First, we describe the development of a fog-based gateway system that links physical manufacturing devices with virtual elements. This system also interacts with the cloud server in a multimedia network environment. Second, we explain the proposed network infrastructure to implement a monitoring system operating on a cloud server. Then, we discuss our monitoring applications, and explain the experience of how to apply the ML(Machine Learning) method for predictive diagnostics.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.267-275
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• 2012

In this paper, we present the model-based autonomic computing framework for a cyber-physical system which provides a self-management and a self-adaptation characteristics. A development process using this framework consists of two phases: a design phase in which a developer models faults, normal status constrains, and goals of the CPS, and an operational phase in which an autonomic computing engine operates monitor-analysis-plan-execute(MAPE) cycle for managed resources of the CPS. We design a hierachical architecture for autonomic computing engines and adopt the Model Reference Adaptive Control(MRAC) as a basic feedback loop model to separate goals and resource management. According to the GroundVehicle example, we demonstrate the effectiveness of the framework.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제7권6호
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• pp.311-321
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• 2012

When developing a CPS, since it is nature of CPS to interact with a physical system, CPS should be verified during its development process by real-time simulation supporting timely interactions between the simulator and existing implemented hardwares. Furthermore, when a part of a simulated system is implemented to real hardwares, i.e., incremental development, the simulator should aware changes of the simulated system and apply it automatically without manual description of the changes for effective development. For this, we suggest a real-time simulation framework including the concept of 'port' which abstracts communication details between the tasks, and a scheduling algorithm for guaranteeing 'real-time correctness' of the simulator.

• 자원환경지질
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• 제50권5호
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• pp.363-373
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• 2017

본 연구에서는 이산화탄소 지중저장 부지관리를 위한 가상물리시스템(Cyber Physical System, CPS)의 적용성을 검토하였다. 특히, 이산화탄소 누출 예측을 위한 가상트윈으로써 서배깅 회귀분석 기법을 활용하였고, 실제 모니터링 자료를 이용하여 해당기법의 성능을 검증하였다. 검증 결과, 서배깅 회귀분석 기법이 자료 내 이상치에 대하여 견고한 추세 예측성능을 보여주었으며 장기 농도변화 예측성능 또한 우수함을 확인하였다. 또한 적은 연산자원을 활용하여 즉시적인 예측결과를 도출함에 따라 이산화탄소 누출 실시간 예측 및 위험 경보에도 적합함을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 서배깅 회귀분석 기법을 가상트윈으로 활용하는 CPS가 이산화탄소 누출 위험을 효율적으로 관리하는데 활용 될 수 있음을 보여준다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.241-246
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• 2012

As the convergence between the conventional physical systems and IT computing resource is increased, the new paradigm of embedded system called Cyber Physical System (CPS) emerged. CPSs have many sensors, actuators and computing devices to understand and to control the physical system. As these all components are tightly coupled each other, standardized middleware such as Data Distribution Service (DDS) is considered to be deployed. But DDS takes too long time to discover each other in the large-scal CPS environment and has not precise specification of its execution architecture to provide efficient data exchange. In this paper, we design the efficient DDS architecture for development with interoperability to provide the high reliable data distribution. in real-time and propose the communication entity discovery procedure.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제10권8호
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• pp.287-300
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• 2021

협업 사이버-물리 시스템(Collaborative Cyber-Physical Systems, CCPS)은 물리 세계와 사이버 세계가 밀접하게 결합하여 공동의 목표를 달성하기 위하여 협업을 수행하는 시스템이다. 한편, 단일 사이버-물리 시스템(Cyber-Physical System)의 경우에는 ISO 26262 또는 IEC 61508과 같은 표준을 따르거나 다양한 위험 분석 기법을 적용함으로써 그 안전을 확보할 수 있다. 그러나 CCPS에서는 협업을 수행중인 한 CPS의 결함으로 인하여 다른 협업 중인 CPS에게 수많은 결함을 발생시키기 때문에 안전의 확보가 매우 어렵다. 본 논문에서는 이러한 CCPS의 위험을 분석하여 안전을 확보하기 위해 복합적인 위험 분석과 위험 분석 산출물 사이의 관계를 기반으로 하는 위험 치명도 매트릭스(Fault Criticality Matrix, FCM)를 제시한다. FCM에서는 결함, 결함의 치명도, 안전 가드와 안전 가드의 발생 확률, 결함의 영향 및 순위를 나열하여 분석한다. 안전 엔지니어는 이를 통해 시스템의 설계 단계에서 각 결함의 치명도와 영향을 분석하고, 설계된 안전 가드를 통해 식별된 고장을 효과적으로 관리하고 제어함으로써 안전한 CPS를 개발할 수 있다. 제시된 방법의 유용성을 확인하기 위해 CCPS의 대표적 예인 군집주행에 대하여 사례 연구를 수행하였다. 본 연구에서 개발된 도구를 사용하여 군집주행 시스템에 FCM을 적용함으로써 상세한 결함 치명도 분석을 수행하였고, 분석 결과는 적합성과 효과성 관점에서 점검되었다. 또한 군집 주행에 대한 시뮬레이션 수행을 통해 FCM을 사용하여 결함 치명도를 분석한 군집주행 시스템이 발견된 모든 결함을 완화시켜 충돌 가능성을 크게 낮추었음을 보였다.

• 정보과학회 논문지
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• 제45권1호
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• pp.36-44
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• 2018

4차 산업혁명의 도래로 인하여 자율주행 자동차, 지능 로봇 등을 구현을 위한 ICT 분야의 기술 개발이 시급히 요구되고 있다. 특히 융합 IT를 기반으로 하는 모든 시스템들이 센서나 액추에이터와 연동하는 CPS(Cyber Physical Systems) 형태로 개발되고 있다. 기존의 CPS 명세는 단일 시스템의 행위만을 명세하였기 때문에, 초연결성과 초융합성을 갖는 4차 산업혁명 시대의 CPS 시스템이 갖는 협업 및 다양성 측면에 명세는 충분히 제시되지 못하였다. 특히 실시간적 특성을 갖는 다양한 응용에서는 더욱 협업적 특성을 고려한 행위 모델링이 이루어지지 못하였다. 본 논문에서는 이러한 실시간 협업 환경에서 임무를 수행하는 CPS용 임베디드 소프트웨어를 개발할 때, 어떠한 비기능 요구사항이 식별되어야 하는가를 정의한다. 이러한 요구사항은 ISO 25010 표준에 근거하여 도출하며, 실시간 협업을 위해 상태 기반의 Timed Process를 이용하여 정형적으로 명세한다. 도출된 비기능 요구사항들은 추후 CPS 기반의 새로운 임베디드 소프트웨어에 대한 요구사항을 정의하기 위해 재사용될 수 있을 것이며, 이를 통해 CPS의 품질만족도를 향상시킬 수 있을 것이다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2016년도 춘계학술발표대회
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• pp.225-228
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• 2016

CPS(Cyber Physical System)는 사이버 세계(cyber world)와 물리적 세계(physical word)를 연결하여, 현실과 사이버의 정보를 융합 분석하고, 분석한 데이터를 현실에 Feedback 하는 자동적이고 지능적인 제어 시스템이다. 이러한 CPS는 빅데이터를 분석하여 사용자에게 알맞은 정보를 제공해 주며 딥러닝(Deep Learning)을 통해 정확하고 세밀한 Feedback을 제공하는 등 이종 복합 시스템 간의 고신뢰성과 실시간성을 보장하는 무결점 자율 제어 시스템으로 주목 받고 있다. 실생활에서는 의료, 헬스케어, 교통, 에너지, 홈, 국방, 재난대응, 농업, 제조 등에서 폭 넓게 사용되고 있다. 해외에서는 이와 같은 CPS를 이용해 한 분야에 세밀하게 접목시켜 발전을 도모하며, CPS에 의해 변혁되는 데이터 구동형 사회를 준비하고 있다. 하지만, 이러한 CPS를 사용할 때, 보안의 문제점으로 대규모 정전사태가 발생하고, 생명을 위협하는 등의 취약점 또한 드러나고 있어 이에 대한 보안의 중요성과 CPS의 적용분야를 파악하여 전반적인 보안 문제점을 분석하고자 한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 춘계학술발표대회
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• pp.305-307
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• 2023

현재 제조업에서 설비 라인 증축 및 최적화를 위해서는 공정 분석과 설비 시스템 테스트가 요구되며, 많은 시간과 비용이 소요된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 가상의 설비모델을 이용해 설비검증과 라인 테스트를 수행할 수 있는 다양한 CPS(Cyber Physical System)가 연구되고 있다. 본 논문에서는 다양한 설비 이해관계자 사이의 상호운용성을 확보하기 위해 독일의 Industry 4.0에서 제안한 표준 설비 명세인 AAS(Asset Administration Shell)를 활용한 CPS 구현을 제안한다. SMT(Surface Mounting Technology) 라인 중 Screen Printer를 대상으로, 총 3개의 서브 모델(Sub model)과 17개의 속성(Property)을 AAS 명세하고 이를 이용한 CPS를 구현하는 사례연구를 수행했다. 제안 방법은 표준명세를 활용한 제조 분야 CPS 구현에 적용될 수 있다.

• 융합보안논문지
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• 제19권2호
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• pp.59-72
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• 2019

오늘날 IoT(Internet of Things)와 CPS(Cyber-Physical System) 등의 기술 발전으로 사이버와 물리적 차원의 경계가 무너지는 융합 환경이 등장하였다. 물리-사이버 간의 영향관계가 강화되면서 보다 다양하고 복잡한 형태의 위험들이 나타나고 있으며 단일 조직 혹은 정부의 자체 대응만으로는 온전히 대응해내기 어려운 상황이 되고 있다. 이로 인해 정보 공유에 기반을 둔 협력적 대응 및 적극적 방어 체계 강화를 필요로 하고 있다. 그리고 다양한 주체에 적합한 정보가 공유되고 자동 대응 할 수 있는 체계로의 전환이 요구되고 있다. 이에 본 연구는 현재의 위협 정보 수집 및 공유 중심의 체계를 개선하고 적극적이고 실질적인 사이버 방어 태세가 유지될 수 있는 정보 공유 체계 구조화를 시도하고자 한다. 이를 위해 안전 분야에서 활용되는 위험 커뮤니케이션 이론을 차용하고 행동 중심의 보안 프로세스 모델을 결합하여 새로운 플랫폼을 제안한다.