Earticle

누수 검출(Leak Detection)은 인류의 소중한 자원인 물을 제어하여, 자연재해에 대비하고, 건물 및 각종 산업 시설등의 피해를 방지하기 위한 시스템이다. 특히 화학물질이나 기름의 유출은 심각한 환경적 오염이 발생하기 때문에, 각종 액체(기름, 물)의 누출을 감지하고, 액체가 누출되는 지점을 초기에 감지하여, 환경오염을 최소화하고, 누수로 인한 장비의 파손방지 및 국가의 소중한 물 자원을 안전하게 사용할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 보완하여 특화된 필름형 센서를 이용하여, 숙련된 엔지니어가 아니라도, 설비나 벽면 등 어느 곳이라도 누구나 쉽게 설치할 수 있다. 또한 불필요한 회로를 줄이고, 필름 센서와 연동 구동 시 큰 가격 경쟁력을 갖고, 검출하고자 하는 액체 및 주변 사용 환경에 따라 민감도를 설정할 수 있는 필름형 센서를 이용한 센서 제어 기 및 모니터링 시스템을 구현하였다.

Leak detection, the system is controlled by humanity's precious water resources, prepare for natural disasters and prevent damage to buildings and various industrial facilities. Especially because it causes serious environmental pollution, chemicals or oil spills, leak detection of various liquid(oil, water), the point at which the liquid leak is detected early on, and minimize environmental pollution, prevent damage of the equipment due to the leak, and the country's precious water resources to be used safely. In this paper, we solve these problems by using specialized film sensor, any person who is not a skilled technician, equipment or walls anywhere can be easily installed. also reduce unnecessary circuit, If film sensor is connected to operate, have a big competitive price, the detection of liquid and the surrounding environment according to, the sensor film that can set the sensitivity control, and monitoring system was implemented.

In this paper, we propose a FACET-based feature point extraction method and an image registration method for image fusion based on multi-sensors. The most important part of image registration in image fusion is the extraction of feature points in IR and VIS images. The proposed method of extracting feature points uses the FACET-based filter in an IR image and uses Harris corner detector in a VIS image because it is difficult to find common characteristics and correlations in the IR and VIS images. The proposed method of image registration consists of 5 stages: 1) extraction of the feature points, 2) detection of correspondence points by using mutual information (MI), 3) a 2D projective transformation, 4) interpolation to integers of a pixel coordination, 5) a similar measurement by using normalized mutual information (NMI). The final outcome of the fusion image expresses a pseudo color based on hue (H), saturation (S), and intensity (I). Experimental results showed that the proposed method provides robust and accurate registration results. The expression of a pseudo color image after image fusion showed methods for enhanced target detection.

A multi-point touch input sensor having different sizes or different capacitance touch points connected by only one pair of signal transmission lines was fabricated using a polyimide film coated with a thin copper plate. The capacitance increases with the decrease in the number of sheets of fabric spacers placed between the two sheets of the polyimide film. Therefore, the touch input sensor could be manufactured without fabric spacers, which was possible by the action of the polyimide film as a dielectric material in the capacitor. On the multi-point touch sensor, higher capacitance was obtained when pressing wider-area touch points with 10mm to 25mm diameter on average. However, the capacitance of a system comprising two sheets of touch sensors was considerably low, causing a serious overlap of the capacitance values according to the data collected from the reliability test. Although the capacitance values could be increased by stacking several sheets of touch sensors, the overlap of data was still observed. After reducing the size of all touch points to 10mm and stacking up to eight sheets of sensors, reliable and consistent capacitance data was obtained. Five different capacitance signals could be induced in the sensors by pushing touch points simultaneously.

최근에 급격히 증가한 스마트폰의 사용자들이 이동중에도 안정적인 무선 네트워크를 이용하기 위해서는 핸드오프는 반드시 필요하다. 핸드오프를 위하여 기존에 연결되어 있는 AP(Access Point)와의 연결을 끊고 주변의 AP 를 스캐닝한 후 새로운 AP 로 재연결을 하는 과정을 거치게 된다. 이러한 과정 중에 본 논문에서는 스캐닝 단계에서 발생하는 문제점을 분석하고 이에 대한 개선방안으로 AP 의 신호세기와 스마트폰의 센서를 이용하여 사용자의 이동성을 고려하는 스캐닝 방식을 제안한다.

최근에 급격히 증가한 스마트폰의 사용자들이 이동중에도 안정적인 무선 네트워크를 이용하기 위해서는 핸드오프는 반드시 필요하다. 핸드오프를 위하여 기존에 연결되어 있는 AP(Access Point)와의 연결을 끊고 주변의 AP 를 스캐닝한 후 새로운 AP 로 재연결을 하는 과정을 거치게 된다. 이러한 과정 중에 본 논문에서는 스캐닝 단계에서 발생하는 문제점을 분석하고 이에 대한 개선방안으로 AP 의 신호세기와 스마트폰의 센서를 이용하여 사용자의 이동성을 고려하는 스캐닝 방식을 제안한다.

The prolonged sitting inherent in modern work and study environments poses significant health risks, necessitating effective monitoring solutions. Traditional human activity recognition systems often fall short in these contexts owing to their reliance on structured data, which may fail to capture the complexity of human movements or accommodate the often incomplete or unstructured nature of healthcare data. To address this gap, our study introduces a novel application of graph neural networks (GNNs) for detecting prolonged sitting periods using point cloud data from smartphone sensors. Unlike conventional methods, our GNN model excels at processing the unordered, three-dimensional structure of sensor data, enabling more accurate classification of sedentary activities. The effectiveness of our approach is demonstrated by its superior ability to identify sitting, standing, and walking activities-critical for assessing health risks associated with prolonged sitting. By providing real-time activity recognition, our model offers a promising tool for healthcare professionals to mitigate the adverse effects of sedentary behavior.

Wireless Sensor Network is a form of network which consumes relatively less data trasmisson rate and energy. In this type of network, minimizing the consumption of energy so that it maximizes life time is very important. To be able to improve the energy comsumption, we propose the mechnism to trasmit broadcasted packet according to level value with priority assiagned to each relay node.

Using a Shack-Hartmann sensor, we construct an optical testing system measuring the wavefront error of small optical components. The systematic error of the sensor is compensated with a reference plane-wave system that produces almost perfect plane waves. Several types of lenses are tested using a point source that generates spherical waves emitted from a pinhole. The results of the optical testing obtained with the Shack- Hartman sensor are compared with those measured with Zygo interferometer.

지능형 센서 기반의 구조 건전성 감시를 통해 안전성을 확보하기 위한 연구는 우주항공을 비롯하여 기계/토목 구조물, 수송 기계 분야로 확대되었다. 특히, 실시간으로 운용되는 구조물은 사고로 인한 재산 및 인명 피해를 예방하기 위해 여러 스마트 센서 기반의 구조 건전성 감시 기술이 요구되는 결과로 이어졌다. 한편, 상용화되어 있는 대부분의 센서는 전자기 기반의 센서로써 전자기 간섭 및 부식과 같은 적용성의 제한과 환경적 요인에 취약할 수 있다. 따라서, 전자기 기반 센서의 단점을 보완하기 위한 신개념 센서로 광섬유 센서가 최근 각광을 받고 있다. 하지만, 광섬유 센서를 이용한 실제 구조물의 감시를 위해서는 고가 장비와 시스템이 요구되어 어려움이 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 한 가닥의 광섬유를 이용하여 여러 지점에서 발생할 수 있는 충격을 검출하는 센서 시스템을 제안하였다. 이를 위해, 광섬유 굽힘 손실 현상을 이용하여 같은 충격에 대해 위치별 광 강도의 변화량 차이가 존재하도록 센서부의 모듈을 제작하였다. 그리고, 광 강도 변화에 영향을 미치는 변수들을 이용하여 실험 설계를 하였으며, 충격 위치 검출이 가능함을 실험적으로 검증하였다.

Applications of smart sensors have been extended to safety systems in the aerospace, transportation and civil engineering fields. In particular, structural health monitoring techniques using smart sensors have gradually become necessary and have been developed to prevent dangers to human life and damage to assets. Generally, smart sensors are based on electro-magnets and have several weaknesses, including electro-magnetic interference and distortion. Therefore, fiber optic sensors are an outstanding alternative to overcome the weaknesses of electro-magnetic sensors. However, they require expensive devices and complex systems. This paper proposes a new, affordable and simple sensor system that uses a single fiber to monitor pressures at multiple-points. Moreover, a prototype of the sensor system was manufactured and tested for a feasibility study. Based on the results of this experimental test, a relationship was carefully observed between the bend loss conditions and light-intensity. As a result, it was shown that impacts at multiple-points could be monitored.

광섬유 센서는 구조물에 대한 비파괴적인 측정이 가능하고, 전자파에 의한 간섭이 발생하지 않으므로, 전자파 장애의 영향을 무시할 수 있는 장점이 있다. 또한 구조물 건조시 콘크리트 같은 대상체에 광섬유를 내장시킬 경우에는 검사시 대상체를 파괴시키지 않고서도 대상체의 손상여부와 역학적 거동을 측적 및 해석할 수 있는 비파괴 검사기술이다. 특히 광섬유 브래그 격자 센서는 그러한 대상체에 대한 비파괴 검사를 수행하는데 가장 적합한 센서이다. 광섬유 브래그 격자는 특정파장의 빛을 반사 또는 제거시키는 특성을 지니고 있으며, 스트레인 같은 물리량이 광섬유 브래그 격자에 가해지면, 반사되는 빛의 중심파장이 이동하여 이를 통해 물리량을 측정할 수 있다. 정 동적 스트레인을 측정할 수 있는 광섬유 브래그 격자 센서는 건축물이나 토목구조물 등의 안전 진단(health monitoring)을 위해 사용되고 있으며, 최근에는 도로나 교량과 같은 토목 구조물로의 응용에 있어서 필수적인 동적 스트레인의 측정에 대해 그 관심이 집중퇴고 있다. 본 연구에서는 패브리-페로(Fabry-Perot) 필터를 이용하여 다중점에서 동적 스트레인을 측정할 수 있는 센서 시스템을 제작하였으며, 제작된 센서 시스템을 모의 구조물(외팔보)에 적응하여 모의 구조물에 가해지는 정적, 동적 스트레인을 측정하였다. 측정 결과는 기존의 전기적 센서와 유사하였다.

An optical fiber sensor is capable of nondestructive measurement of a structure and it has an advantage of the immunity to electromagnetic interference because light is not affected by electromagnetic wave. In addition, if optical fibers are buried in an object like a concrete, this sensor tan analyze defects and physical status of the object without disassembling it. Especially, the fiber Bragg grating sensor is a promising optical fiber sensor capable of nondestructive test of such an object. A fiber Bragg grating has the characteristics of reflecting or blotting light of a specific wavelength. If we apply physical quantity like strain to the fiber Bragg grating, the center wavelength of the reflected light is shifted and then we can find the physical quantity applied to the fiber Bragg grating by measuring the center wavelength shift of the reflected light. The fiber Bragg grating sensor capable ot static and dynamic strain measurement is being used in health-monitoring of buildings, structures, etc. Recently increasing is interest in dynamic strain measurement inevitable to the civil structures such as roads and bridges. In this study we implemented the optical fiber sensor system which can measure dynamic strain at multiple points using Fabry-Perot wavelength demodulation. And we measured the static and dynamic strain using this sensor system with a test structure(cantilever). Measurement results were similar to those obtained with the conventional electrical measurement methods.

반도체센서의 응력에 따른 전기적 특성을 프로브 스테이션 위에서 측정하기 위해 소형 4점 굽힘 장치를 개발하였다. 4점 굽힘 장치는 $60{\times}83mm^2$의 면적을 갖는 소형 장치로 마이크로미터를 통해 정확한 변위를 인가함으로서 가해진 응력을 구할 수 있다. 유한요소해석법을 사용하여 기기의 오차를 예측하고 정밀도를 향상하였다. 실험적으로는 4점 굽힘 장치로 인가된 응력을 검증하기 위해 스트레인 게이지로 검증하였다.

A four point bending apparatus has been developed to measure semiconductor sensor piezoresistance inside a four inch probe station. The apparatus has a footprint of $60{\times}83mm^2$ and can apply $10{\mu}m$ displacements using a vertical micrometer stage. We used finite element analysis to predict and improve the accuracy of the instrument. Finally strain gauge attached on a silicon test piece was used to experimentally verify the setup.

기존의 직렬 연결된 부스트 컨버터 타입의 태양광 전력 조절기는 MPPT 동작을 하기에 있어서 반드시 하나의 모듈만 동작했어야 하기 때문에 각 모듈이 MPPT 지점에 도달했다는 것을 알리기 위하여 양방향 통신 기술을 필요로 했다. 하지만 제안하는 MPPT 방법은 통신 기능을 사용하지 않음으로서 가격적인 측면에서 합리적이다. 본 논문에서는 제안하는 MPPT 방법의 동작원리를 설명하고 시뮬레이션으로 확인하였다.

분기기는 선로가 분기되거나 또는 교차하는 지점에 설치되어 열차의 이동 방향을 안전하게 변경하는 역할을 한다. 그러나, 운영 노선 및 동작 환경에 따라 비정상적인 힘이 분기기에 발생할 경우, 정확한 진단 및 검측을 실시할 수 없는 단점이 있다. 본 논문은 국내에서 사용중인 MJ81 전기선로전환기의 전환기능과 쇄정기능의 특성 분석을 통해 기존에 사용된 분기기 전환력 측정의 문제점을 제시한 후, 이를 해결하기 위한 센서 활용 분기기 전환력 측정 방법을 제시한다.

In this paper, using a wide-band AE sensor with the frequency range from 100[kHz], the frequency spectra of AE signals generated from the corona discharges of the needle-plane electrode was analyzed to determine the proper ultrasonic sensor. We also examined the relationship between the magnitude of corona discharge and the magnitude of AE signals in peak-to-peak value under the application of 60[Hz] AC high-voltage in oil. From these results, the main frequency spectra of AE signals emitted from the corona discharges of the needle-plane gap were found to be 130[kHz] by the fast fourier transform. The magnitude of AE signals was proportional to the magnitude of corona discharge and discharge current pulse with increasing the applied voltages. Also the detection of corona discharge point location by AE signals was found to be possible by using two sensors.

분기기는 선로가 분기되거나 또는 교차하는 지점에 설치되어 열차의 이동 방향을 안전하게 변경하는 역할을 한다. 그러나, 운영 환경에 따라 비정상적인 힘이 분기기에 발생할 경우, 정확한 진단 및 검측을 실시할 수 없는 단점이 있다. 또한 분기기의 전환력을 측정하는 대부분의 장치는 국외 수입에 의존하며, 단순히 전환력 측정값으로 데이터가 한정됨으로서 분기기와 전기선로전환기간의 이상 상태, 운영 및 유지보수를 위한 데이터 등에 활용하기에 불충분한 것으로 조사되었다. 본 논문은 국내에서 사용중인 전기선로전환기의 전환기능과 쇄정기능의 특성 분석을 통해 기존에 사용된 분기기 전환력 측정의 문제점을 제시한 후, 이를 해결하기 위한 센서 활용 분기기 전환력 측정 방법을 제시한다.

The role of the turnouts installed on the points of railway branches and intersections is to safely switch the directions of trains. In case of abnormal forces applied to the turnouts due to extreme operating conditions, it is difficult in the current system to conduct accurate diagnosis and measuring. Moreover, the existing measurement devices for turnout switching power are mostly based on foreign technologies, which provide only limited information on the switching power; this information is insufficient for effective monitoring and maintenance. In this paper, through an analysis of the characteristics of the switching and locking function, the problems in turnout power measurements of current electrical point machines in Korea are examined. And based on the results, a new sensor-based method for measuring switching power is proposed.

Most equipments which are used to measure the switching power of the turnout depend on imports. As the data is limited to the measurements of the switching power, it is said that the equipment is insufficient to check the errors of the turnout and the electrical point machine, and set up the data for operating and maintenance. We studied not only measurements of the switching power of all turnout being used in domestic but also the development of the turnout performance total analysis equipment which can measure switching time, voltage, and current etc. at the same time. Considering that switching power of the turnout is the most basic element to check the irregularities of the turnout, in this paper, we analyzed the irregularities of the turnout through correlation between switching power of the turnout, voltage, and current of the electrical point machine. Also we performed test in commercial railway line where the turnout of MJ81 type and NS type was installed. And it is said that the test results can be used as basic technologies for ICT based real-time diagnosis and monitoring of the turnout.

Using a Shack-Hartmann sensor and sub-wavelength sized pinhole point source, we develope an optical testing system that measures the wavefront error of high numerical aperture and small sized optical components. The subwavelength sized pinhole generates perfect spherical waves with large diffraction angle and this makes possible to test high numerical aperture optics. The Shack-Hartmann sensor reconstructs the wavefront and calculates the aberrations. We make a home-made reference plane wave source which generates nearly perfect plane waves and the calibration with this plane source gives the overall uncertainty of the optical testing system 0.010 $\lambda$ rms.

최근, 지구온난화 등의 문제로 인해 새로운 에너지 기술의 개발이 화제가 되고 있다. 중규모 이상의 출력을 얻도록 최적화된 태양광 및 태양열, 풍력 발전과 같은 신재생에너지 기술과 다르게 에너지 하베스팅기술은 출력전력이 매우 작아 크게 주목받지 못하고 있다. 하지만 최근 모바일 산업이 활성화 되면서 에너지 하베스팅기술의 활용가치가 재평가 받고 있다. 또한, 최대전력점 추적방식기술 역시 활발히 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 일정한 저항부하를 위한 열전모듈의 새로운 최대전력점추적 제어방식을 제안한다. 열전 모듈(이하 TEM: Thermoelectric Module)의 V-I곡선특성과 내부저항을 분석하고. 기존의 MPPT제어방식을 비교하였다. P&O(Perturbation and Observation)제어방식은 전압, 전류를 측정하기위한 센서 2개를 사용해야하기 때문에 CV제어방식보다 경제성이 떨어지지만 보다 정확히 MPP를 찾는다는 장점을 가진다. CV(Constant Voltage)제어방식은 전압센서 1개만 사용하기 때문에 경제적인 측면에서는 P&O제어방식보다 뛰어나지만, MPP가 정확히 못하다는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 두 제어방식의 장점만을 가지고 TEM의 최대전력점(MPP)을 추적하도록 설계하였다. 제안된 MPPT 제어 방식은 PSIM 프로그램을 이용한 모의실험으로 확인하였으며, 하드웨어제작을 통해 제안된 MPPT제어 방식을 검증하였다.

Recently, the development of new energy technologies has become a hot topic due to problems,such as global warming. Unlike renewable energy technologies, such as solar energy generation, solar power, and wind power, which are optimized to achieve medium or above output power, the output power of energy harvesting technology is very small and has not received much attention. On the other hand, as the mobile industry has been revitalized recently, the utility of energy harvesting technology has been reevaluated. In addition, the technology of tracking the maximum power point has been actively researched. This paper proposes a new MPPT(Maximum Power Point Tracking) control method for a TEM(thermoelectric module) for load resistance. The V-I curve characteristics and internal resistance of TEM were analyzed and the conventional MPPT control methods were compared. The P&O(Perturbation and Observation) control method is more accurate, but it is less economical than the CV (Constant Voltage)control method because it usestwo sensors to measure the voltage and current source. The CV control method is superior to the P&O control method in economic aspects because it uses only one voltage sensor but the MPP is not matched precisely. In this paper, a method wasdesigned to track the MPP of TEM combining the advantages of the two control method. The proposed MPPT control method wasverified by PSIM simulation and H/W implementation.

조선해양산업의 용접 자동화는 숙련 인력 부족과 고위험 환경 극복을 위해 협동로봇 중심으로 발전하고 있으나 선박블록 내부 공간을 계측하기 위한 3차원 비전 센서의 경우 계측 거리에 따라 품질이 저하되는 문제가 있다. 본 연구는 협동로봇 용접 자동화를 위해 3차원 포인트 클라우드 기반의 V-개선 용접선 검출 알고리즘을 제안하였으며 특히 자동화 용접에 필수적인 1m 미만 근거리에서 비전 센서 기술에 따른 계측 정밀도 및 검출된 평면의 개선각을 정량적으로 비교 검증하였다. 대중적으로 활용되고 있는 Active IR Stereo와 Time-of-Flight(ToF) LiDAR 센서를 400mm, 600mm, 800mm 거리에서 90° 개선각 시편으로 비교 평가한 결과 Active IR Stereo 센서는 삼각 측량 원리의 한계로 인한 데이터 왜곡으로 상당한 각도 오차를 보였으며 800mm에서는 개선면 검출에 실패하였다. 반면 ToF LiDAR 센서는 데이터 왜곡에 강건하여 400mm에서 4.4°의 가장 낮은 평균 개선각 오차를 기록했으며 모든 거리에서 안정적으로 평면을 검출하였다. 이를 통해 근거리 V-개선 형상 계측에는 ToF LiDAR 방식이 Active IR Stereo 방식보다 높은 정밀도를 제공하여 용접선 검출에 더 적합함을 정량적으로 검증하였다.

Welding automation in the shipbuilding industry is advancing, centered on collaborative robots, to overcome skilled labor shortages and high-risk environments. However, three-dimensional(3D) vision sensors used for measuring ship block interiors present quality degradation issues depending on the measurement distance. This study proposes a 3D point cloud-based V-groove weld line detection algorithm for collaborative robot welding automation. In particular, this study quantitatively compares sensor technologies to identify one that provides the high precision required for automated welding at close ranges of less than 1 m. A comparative evaluation of Active IR Stereo and Time-of-Flight (ToF) LiDAR sensors was performed at distances of 400, 600, and 800 mm using a 90° groove angle specimen. The results show that the Active IR Stereo sensor exhibited critical angle errors due to data distortion caused by the limitations of the triangulation principle and that it failed to detect the groove plane at 800 mm. Conversely, the ToF LiDAR sensor demonstrated robusnesst against data distortion, with the lowest mean groove angle error of 4.4° recorded at 400 mm, and stably detected the planes at all distances. This quantitatively demonstrates that the ToF method provides significantly higher reliability and precision than the Active IR Stereo method for close-range V-groove measurements.