• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권12호
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• pp.1926-1933
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• 2022

변수내장형 다채널 위너 필터는 내장된 변수를 이용하여 잔여잡음과 신호왜곡 간의 트레이드오프를 조절할 수 있는 선형 필터이다. 이러한 변수내장형 다채널 위너필터를 적용하기 위해서는 정확한 잡음추정이 중요한데 널리 쓰이는 다채널 최소 제어 재귀 평균 기법이 있다. 하지만 다채널 최소 제어 재귀 평균 기법은 방향성 간섭 신호가 존재할 경우 잡음추정의 정확도가 하락하여 변수내장형 다채널 위너필터의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 변수내장형 다채널 위너필터를 위한 새로운 잡음 추정 기법을 제안한다. 제안한 방법은 주로 잡음 섞인 마이크로폰 입력 신호의 전력 스펙트럼 밀도에 대해 고유값 분해, 방향성 정보를 이용한 목적신호의 기여도 추정, 목적신호의 기여도를 보다 합리적으로 추정하기 위한 지수 가중치 부가의 일련의 과정을 수행한다. 제안한 방법을 평가하기 위해 신호대잡음비, 음성왜곡도 등의 총 4가지 객관적 성능 평가 방법을 이용하여 기존의 방법과 비교하였다. 실험을 통해 방향성 간섭신호가 존재하는 환경에서 제안한 잡음 추정기법을 적용한 다채널 위너필터의 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제28권8호
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• pp.768-773
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• 2009

본 논문에서는 파라메트릭 어레이를 이용한 공기 중 디지털 통신의 특성을 측정해 보았다. 2차 오더의 비선형 현상인 파라메트릭 어레이를 구현하기 위하여, 고출력, 고효율의 음파 발생이 가능한 요철 트랜스듀서가 사용되었다. 1차 음파 (primary wave)의 주파수는 트랜스듀서 공진 주파수에 맞추어 83 kHz, 122 kHz 로 결정하였고, 이를 통해 발생되는 39 kHz의 차음 (difference frequency wave)을 통신 신호로 이용하였다. 통신 변조방법으로 On-Off Keying 방식을 이용하였다. 실험은 파라메트릭 어레이를 이용한 디지털 통신의 특성을 측정하기 위하여 파형 분석을 하였고, 거리, 각도에 따른 SNR을 측정해 보았다. 실험 결과 파라메트릭 어레이를 이용한 디지털 통신은 3m이내의 근거리 영역에서 적합함을 알 수 있었고, 빔폭 (-3 dB)은 $14^{\circ}$로 측정되어 고지향성 통신이 가능함을 확인하였다. 위의 실험 결과를 통해 파라메트릭 어레이를 이용한 공기 중 음향 통신에 대한 가능성을 확인하였고, 고지향성 통신 특성은 다중경로 문제나 보안 문제에 강점이 있을 것으로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제28권5호
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• pp.483-490
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• 2009

본 논문에서는 배경잡음과 반향이 존재하는 차량환경에서 음성인식 성능을 향상시키기 위해 상관계수를 이용한 동시통화 검출 알고리즘을 적용한 음향 반향제거기와 barge-in 기능을 갖는 음성 인터페이스를 구현하였다. 상관계수를 이용한 동시통화 검출 알고리즘은 임계치 설정 및 배경잡음의 영향 등으로 인해 검출 오류가 발생한다. 이를 보완하기 위해 동시통화 검출 조건으로 매 샘플마다 입력신호에서 추정한 배경잡음 및 반향신호의 평균 전력을 이용하여 동시통화 검출 오류를 줄였으며, 시변의 임계치를 적용한 후처리 단을 통해 시변의 잔여 잡음 성분을 제거하였다. 또한 안내음성 중에 음성입력이 가능하도록 barge-in 기능을 적용한 음성 인터페이스 시스템을 구현하였다. 제안한 음성 인터페이스 시스템은 동시통화 검출 오류와 이로 인해 발생되는 문제점을 효율적으로 해결할 수 있음을 실험을 통하여 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제29권7호
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• pp.411-421
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• 2010

수중음향에서 시역전 처리는 잔향음 제거 및 표적반향음 향상, 수중감시, 수중통신 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히, 근래에 활발히 연구되는 수중통신에서 시역전 처리를 이용해 신호를 시-공간적으로 집속함으로써 신호 대 잡음 비를 증가시켜 전송거리를 높임과 동시에 비트 오차율을 상당히 개선하였다. 본 논문에서는 시역전 처리에서의 센서 배열 최적화에 대한 두 가지 이슈를 다루었다. 먼저, 다양한 해양환경에서의 센서 배열에 대한 최적 센서 수에 대해 연구하였다. 두번째는 주어진 센서 수에 대해 최적의 센서 배치를 결정하는 알고리즘을 개발하였다. 센서 배열 최적화 알고리즘을 집속점과 관심영역에서 음향에너지 대비를 최대화시키는 센서 위치와 수를 목적함수로 하는 유전알고리즘을 기초로 하여 구체화하였다. 또한, 시역전과 신호처리 과정이 동일한 원리로 수행되는 정합장 처리를 이용하여 모의실험 결과에 대한 타당성을 실제 해양 실험데이터를 통해 검증 하였다. 최적화의 결과로 집속점에서 음향에너지가 기존의 센서배치 보다 최대 3 dB정도 향상되는 것을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.33-37
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• 2024

본 논문에서는 0.25 ㎛ 게이트 길이를 갖는 GaN HEMT 기술을 사용하여 개발한 X-대역 저잡음 증폭기 MMIC의 특성을 기술한다. 개발된 GaN 기반 X-대역 저잡음 증폭기 MMIC는 9 GHz ~ 10 GHz의 동작 주파수 대역에서 22.75 dB ~ 25.14 dB의 소신호 이득과 1.84 dB ~ 1.94 dB의 잡음지수 특성을 나타내었다. 입력 반사 손실 특성과 출력 반사 손실 특성은 각각 -11.36 dB ~ -24.49 dB, -11.11 dB ~ -17.68 dB를 얻었으며 40 dBm (10 W)의 입력 전력에 성능 열화 없이 정상적으로 동작하였다. MMIC의 크기는 3.67 mm × 1.15 mm이다. 개발된 GaN 기반 저잡음 증폭기 MMIC는 X-대역의 다양한 응용에 적용 가능하다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권4호
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• pp.253-259
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• 2004

본 연구에서는 디지털 X-선 영상시스템의 최적화 설계를 위하여 몬테카를로 방법을 이용한 영상모의실험용 코드를 visual $C^{++}$ 프로그래밍 언어를 사용하여 개발하였다. 디지털 X-선 영상시스템으로 Gd$_2$O$_2$S(Tb) 섬광체 및 광센서 어레이를 고려하였으며, 일반적인 실험 환경을 모사하기 위해 2차원 평행 그리드를 포함시켰다. X-선과 피사체, 그리드 및 섬광체와의 반응, 그리고 섬광체에서 발생된 빛의 거동 및 광센서 어레이에서의 수집을 몬테카를로 방법을 이용하여 모사하였다. Gd$_2$O$_2$S(Tb) 섬광체의 두께는 66$\mu\textrm{m}$로 설정하였으며, 광센서 어레이의 픽셀 피치는 48$\mu\textrm{m}$ 그리고 픽셀의 포맷은 256${\times}$256으로 가정하였다. 다양한 모의실험조건에서 X-선 영상을 획득한 후 객관적인 영상시스템의 성능평가 지표인 SNR(signal-to-noise ratio), MTF(modulation transfer function), NPS(noise power spectrum), DQE(detective quantum efficiency) 등을 계산하였으며, 이를 통해 화질을 평가하였다. 본 연구에서 개발된 영상모의실험 코드는 다양한 디지털 X-선 영상시스템에 대해 여러 설계변수들에 대한 성능을 예측함으로써 영상시스템 최적설계에 활용될 수 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1461-1464
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• 2019

본 논문에서는 위치추적과 방사선 측정이 가능한 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드 개발을 제안한다. 제안하는 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기의 임베디드 보드는 신호 처리부, 통신부, 전원부, 메인 제어부 등으로 구성된다. 신호 처리부에서는 차폐설계, 노이즈 저감 기술 및 전자파 차감 기술 등을 적용한다. 통신부에서는 WiFi 방식을 사용하여 통신하도록 설계한다. 메인 제어부에서는 전력 소모를 최소한으로 줄이고 작고 밀도가 높으면서도 낮은 발열성을 통하여 높은 고성능 시스템을 구성한다. 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드는 재난 및 화재현장 등 열악한 환경에 노출되어 운영하는 장비이므로 방수와 내열성을 고려한 외형도 설계 및 제작을 한다. 제안된 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드의 효율을 판단하기 위하여 공인시험기관에서 실험하였다. 방수 등급은 소방관용 장비의 특성 상 재해 현장에서 물에 의한 침수 시에도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 IP67 등급을 달성하였다, 동작 온도는 재해현장에서의 폭넓은 환경변화에 대응할 수 있는 -10℃~50℃의 범위에서 측정이 되었다. 배터리 수명은 붕괴사고 등의 비상 재난 상황에 대처할 수 있는 1회 충전 후 144시간 사용 가능함이 측정되었다. PCB를 포함한 최대 통신 거리는 재난 상황 시 지휘통제 차량과의 직선거리에서 기존의 50m보다 넓은 범위인 54.2m에서 작동하는 것이 측정되었다. 따라서 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드의 그 효용성이 입증되었다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.103-109
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• 2016

폴리에틸렌(Polyethylene) 배관은 가요성이 좋고 부식이 되지 않는 등의 장점으로 가스배관 뿐만 아니라 원자력 발전소의 배수관, 석유화학 및 정유사 공정배관 등으로 그 사용범위가 점차 확대되고 있다. 그러나 폴리에틸렌 배관의 연결부를 직접적으로 검사할 수 있는 검사방법이 개발되지 않아서 사용범위를 확대하는데 제한을 받고 있다. 폴리에틸렌 배관의 연결방법은 전기융착 방법과 버트융착 방법으로 구분할 수 있는데 이 중에서 가장 많이 사용하는 방법은 버트융착이다. 버트융착은 배관과 배관을 열판에 맞닿게 하고 일정한 온도 및 압력을 가한 후 열판을 제거하고 용융된 배관의 말단부를 서로 연결하는 방법으로서 별도의 연결구가 필요하지 않아 가장 많이 사용하고 있는 연결방법이다. 버트융착 시에 열판으로부터 열이 용융된 후 압력을 가하면 용융부는 비드를 형성하는 부분과 연결부를 형성하는 부분으로 분리되고 냉각과정을 거쳐 버트융착부가 된다. 본 연구는 연결부를 형성하는 부분에서 열판으로부터 열이 전파되어 용융된 거리를 측정하고 이 결과를 연결부에 대한 건전성 평가 방법 중의 하나로 제시하고자 한다. 외경 225mm, 두께 20.5mm의 중밀도 폴리에틸렌 가스용 1호관의 초음파 속도를 측정한 결과 2,200m/s 였다. 열용융 거리를 측정하기 위하여 열판으로부터 열이 전파되어 폴리에틸렌을 가열하는 시간을 0%~130%까지 변화시켜 시험편을 제작하였다. 또한 정상적인 가열시간(100%의 가열)을 제공하고 스크레핑 처리를 하지 않은 시험편과 토양을 삽입한 시험편 그리고 자갈을 삽입한 시험편과 비닐류를 삽입한 시험편을 제작하였다. 총 20개의 시험편에 대한 열용융 거리를 측정하기 위하여 3.5MHz 및 5.0MHz 센서를 이용하였으며 1개의 시험편에 대하여 총 3곳에서 초음파 탐상을 실시하였다. 열용융 신호를 명확하게 구분하기 위하여 모든 탐상 결과에 대하여 동일한 post image processing을 수행하였고 이미지 레벨, contrast, sharpen 및 threshold를 적용하였으며 결과 탐상은 가장 직관적으로 파악할 수 있는 gray scale로 표현하였다. 탐상 결과 가열시간이 짧은 시험편일수록 융착이 이루어지지 않아 멀티플 에코가 반사되는 영역이 증가하였으며 이 부분을 최대한 배제할 수 있는 위치에서 데이터를 획득하였다. 정상적인 가열시간의 80%인 168초의 시간을 가한 시험편부터 열용융 거리에 대한 반사신호가 뚜렷이 구분되었으며 이 시험편부터 거리 측정을 실시하였다. 가열시간이 정상가열시간의 7%인 15초의 가열시간을 가한 시험편부터 더 낮은 가열시간을 가한 시험편의 경우 융착이 이루어지지 않아서 3곳 모두 데이터 영상을 획득할 수 없었다. 위 실험 결과로 위상배열초음파를 통해 폴리에틸렌 배관 버트융착부에서 열이 용융되어 전파된 거리 측정이 가능함을 확인하였으며 또한 열이 용융되어 전파된 거리 측정을 통해 정상적인 융착과 불완전 융착을 구분할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권3호
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• pp.1-7
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• 2021

본 논문에서는 Bare-die Chip 형태의 Drive amplifier를 Ajinomoto Build-up Film (ABF)와 FR-4로 구성된 PCB에 내장함으로써 28 GHz 대역 모듈에서 적용될 수 있는 내장형 능동소자 모듈을 구현하였다. 내장형 모듈에 사용된 유전체 ABF는 유전율 3.2, 유전손실 0.016의 특성을 가지고 있으며, Cavity가 형성되어 Drive amplifier가 내장되는 FR4는 유전율 3.5, 유전손실 0.02의 특성을 가진다. 제안된 내장형 Drive amplifier는 총 2가지 구조로 공정하였으며 측정을 통해 각각의 S-Parameter특성을 확인하였다. 공정을 진행한 2가지 구조는 Bare-die Chip의 패드가 위를 향하는 Face-up 내장 구조와 Bare-die Chip의 패드가 아래를 향하는 Face-down내장 구조이다. 구현한 내장형 모듈은 Taconic 사의 TLY-5A(유전율 2.17, 유전손실 0.0002)를 이용한 테스트 보드에 실장 하여 측정을 진행하였다. Face-down 구조로 내장한 모듈은 Face-up 구조에 비해 Bare-die chip의 RF signal패드에서부터 형성된 패턴까지의 배선 길이가 짧아 이득 성능이 좋을 것이라 예상하였지만, Bare-die chip에 위치한 Ground가 Through via를 통해 접지되는 만큼 Drive amplifier에 Ground가 확보되지 않아 발진이 발생한다는 것을 확인하였다. 반면 Bare-die chip의 G round가 부착되는 PCB의 패턴에 직접적으로 접지되는 Face-up 구조는 25 GHz에서부터 30 GHz까지 약 10 dB 이상의 안정적인 이득 특성을 냈으며 목표주파수 대역인 28 GHz에서의 이득은 12.32 dB이다. Face-up 구조로 내장한 모듈의 출력 특성은 신호 발생기와 신호분석기를 사용하여 측정하였다. 신호 발생기의 입력전력(P_in)을 -10 dBm에서 20 dBm까지 인가하여 측정하였을 때, 구현한 내장형 모듈의 이득압축점(P_1dB)는 20.38 dB으로 특성을 확인할 수 있었다. 측정을 통해 본 논문에서 사용한 Drive amplifier와 같은 Bare-die chip을 PCB에 내장할 때 Ground 접지 방식에 따라 발진이 개선된다는 것을 검증하였으며, 이를 통해 Chip Face-up 구조로 Drive amplifier를 내장한 모듈은 밀리미터파 대역의 통신 모듈에 충분히 적용될 수 있을 것이라고 판단된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.25-33
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• 2011

본 논문에서는 CIS 응용을 위해 제한된 폭을 가지는 10비트 50MS/s 0.13um CMOS 3단 파이프라인 ADC를 제안한다. 통상 CIS에 사용되는 아날로그 회로에서는 수용 가능한 조도 범위를 충분히 확보하기 위해 높은 전원전압을 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 처리한다. 그 반면, 디지털 회로에서는 전력 효율성을 위해 낮은 전원전압을 사용하므로 제안하는 ADC는 해당 전원전압들을 모두 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 낮은 전압 기반의 디지털 데이터로 변환하도록 설계하였다. 또한 2개의 잔류 증폭기에 적용한 증폭기 공유기법은 각 단의 증폭동작에 따라 전류를 조절함으로써 증폭기의 성능을 최적화 하여 전력 효율을 더욱 향상시켰다. 동일한 구조를 가진 3개의 FLASH ADC에서는 인터폴레이션 기법을 통해 비교기의 입력 단 개수를 절반으로 줄였으며, 프리앰프를 제거하여 래치만으로 비교기를 구성하였다. 또한 래치에 입력 단과 출력 단을 분리하는 풀-다운 스위치를 사용하여 킥-백 잡음으로 인한 문제를 최소화하였다. 기준전류 및 전압회로에서는 온-칩 저 전력 전압구동회로만으로 요구되는 정착시간 성능을 확보하였으며, 디지털 교정회로에는 신호특성에 따른 두 종류의 레벨-쉬프트 회로를 두어 낮은 전압의 디지털 데이터가 출력되도록 설계하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um thick-gate-oxide 트랜지스터를 지원하는 0.13um CMOS로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트에서 각각 최대 0.42LSB, 1.19LSB 수준을 보이며, 동적 성능은 50MS/s 동작속도에서 55.4dB의 SNDR과 68.7dB의 SFDR을 보인다. 시제품 ADC의 칩 면적은 0.53$mm^2$이며, 2.0V의 아날로그 전압, 2.8V 및 1.2V 등 두 종류의 디지털 전원전압에서 총 15.6mW의 전력을 소모한다.