Earticle

최근 생활 속에서 다양하게 사용되어 지고 있는 IoT 제품들 중 모터를 사용하고 있는 제품이 늘고 있다. 이에 다중의 모터를 손쉽게 제어할 수 있는 마이크로컨트롤러유닛의 개발과 이를 제어할 수 있는 어플리케이션을 개발하여 다양한 곳에 사용되고 있는 모터들을 본 연구를 통해 개발된 마이크로컨트롤러유닛을 이용하여 제어 가능하게 하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구는 마이크로컨트롤러유닛을 개발하기 위해 아두이노 보드를 기본으로 하였고, 아두이 노에 블루투스 모듈과 지그비 모듈 그리고 모터컨트롤러를 연결하여 하드웨어를 개발하였다. 또한 이를 제어하기 위해 어플리케이션을 개발하였으며 어플리케이션의 디자인을 진행하였다. 이렇게 개발된 마이크로컨트롤러유닛과 어플리케 이션은 전동커튼, 전동블라인드, 로봇 및 다양한 IoT제품에 응용될 수 있기를 기대한다. 또한 향후 연구를 통해 스테핑 모터 외의 다양한 모터를 제어할 수 있는 하드웨어 개발이 이어질 것이다.

In recent years, among the IoT products that are used in various ways in everyday life, motorized products are increasing. This study aims to develop a microcontroller unit that can easily control multiple motors and develop an application that makes use of this microcontroller unit. The basis of the hardware developed by the research was the Arduino board, and to it, the Bluetooth module, Zigbee module, and a motor driver were connected. To control the device, an application was designed. The final microcontroller unit and its application may be applied to electric curtains, electric blinds, robots, and other various IoT products. Further research will lead to hardware development that can control various types of motors other than stepping motors.

이 연구는 도심지 시설물 붕괴현장에서의 매몰자의 위치정보 탐지 및 제공 방법론을 제시하는데 목적이 있다. 도심지 붕괴사고는 지진, 테러, 화재 등 다양한 상황에서 발생가능하기 때문에 사고발생 시 매몰된 사람들을 구조하기 위해 매몰자의 위치를 확인하는 노력들이 반드시 필요하다. 따라서 이 연구에서는 재난발생 이후에 신속하고 안전한 매몰자 구호를 위해 다음과 같은 방법론을 제시하였다. 첫째, 기존 매몰자 탐지방식이 갖고 있는 문제점을 분석하고 구조자의 2차 붕괴사고로부터 안전 확보와 신속한 탐지를 위해 무인비행장치(드론)를 제안하였다. 둘째, 도시민 대다수가 소지하고 있는 스마트폰의 Wi-Fi를 활용하여 위치정보를 취득할 수 있도록 무선통신모듈을 개발하였다. 셋째, 무선통신기반 스마트폰 감지 모듈과 연동되는 매몰자 탐지 시스템을 구현할 수 있는 운용프로그램을 개발하였다. 넷째, 매몰자의 위치정보를 2차원 맵 상에 가시화하였으며, 개발된 장비 및 시스템에 대하여 현장검증 테스트를 실시하였다. 이와 같은 방법론을 토대로 알고리즘 개발과 함께 패키지화된 장비 개발을 통해 실제 현장에 적용 시, 인명구호작업에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

The aim of this study is to suggest methodologies of location detection and information provision for buried victims in the collapsed area. Since the collapse accidents in urban areas can occur in diverse disaster environments such as earthquake, terrors and fire, it is essential to identify the location of buried victims for rapid and safe rescue. For this purpose, this study presented the following methodologies: First, we developed a wireless communication module that can acquire location information by using WiFi in smartphones possessed by a majority of urban residents in Korea and then built an operation program that can implement a detection system for buried victims. Second, the location information of buried victims was visualized on the two-dimensional map and tested for verification on fields. Based on the suggested methodologies, if a packaged equipment is developed along with the algorithm, it is expected that these technologies will be helpful in rescuing buried victims rapidly.

본 연구는 키네틱 발광 오브젝트 제어 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것으로 BMW Korea의 의뢰를 받아 제작하게 된 작품이다. 연구에서 설명하고 있는 작품은 BMW Korea 드라이빙센터의 설치를 목적으로 하고 있으며 현제 프로토타입 제작이 완료된 상태이다. 본 연구는 다수의 그룹으로 이루어진 다수의 오브젝트와, 그것을 이용하여 형상을 나타내기 위해 다수의 그룹 각각에 대응하는 메인 제어 신호를 전송하는 메인제어부와, 메인 제어신호에 따 라 상기 다수의 그룹 중 대응하는 그룹의 오브젝트 각각에 대응하는 서브 제어 신호를 전송하는 다수의 서브제어부 와, 서브 제어 신호에 따라 다수의 오브젝트 각각과 연결된 와이어의 길이를 조절하는 다수의 구동부를 포함하는 것 을 특징으로 하는 키네틱 발광 오브젝트 제어 장치와 이에 따른 방법에 관한 연구이다.

This study is on kinetic light-emitting object control systems and the methodologies for research. The study explores the methodologies for researching and findings on kinetic light-emitting object control systems, which consist of multiple objects comprising multiple groups; the main control section that transmits the main control signals that correspond to each of the groups in order to display forms using multiple objects; multiple sub control sections that transmit sub control signals in correspondence to each of the objects in the corresponding groups from the above in accord with the main control signal; and multiple driving parts that control the length of the wires connected to each of the multiple objects according to the sub control signal.

스마트폰의 발전과 스마트폰을 이용한 사물의 제어가 일상화 되어가는 시기에 스마트폰의 무선통신 기술을 이용한 다양한 사물 제어에 필요한 어플리케이션의 UI/UX 디자인의 가이드라인을 제시하는 것이 본 연구의 목적이다. 어플리케이 션의 가이드라인을 제시하기 위해 기존 어플리케이션스토어에 등록되어 있는 사물제어 어플리케이션의 사례를 분석하고 이를 바탕으로 사물제어 어플리케이션의 UI/UX 디자인 가이드라인을 제시하는 순서로 연구를 진행 하였다. 또한 다음과 같은 방법으로 연구를 진행하였다. 스마트폰을 이용한 무선통신의 종류(LTE, WiFi, Bluetooth, NCF, RFID)와 연결 방법 을 분류하고 그에 따른 사물제어에 필요한 디자인 요소를 분석한다. 이를 바탕으로 어플리케이션의 UI/UX 가이드라인에 필요한 디자인 순서와 요소, 방법을 첫 번째, 연결 방법의 선택, 두 번째, 제어 기기선택, 세 번째, 각각의 제어기기 변수 선택, 네 번째, 변수의 값 선택, 다섯 번째, 연결 기기의 통신 해제, 여섯 번째 디자인 메소드 선정으로 제시 하였다. 이는 빠르게 늘어나고 있는 스마트폰을 이용한 제어 기기들의 어플리케이션 디자인 방향을 제시하여 어플리케이션의 디자인 프 로세스를 체계화 할 수 있고, 사용자가 보다 직관적으로 사물을 제어할 수 있게 된다. 향후 연구 과제를 통해 본 연구에서 제시한 가이드라인을 적용한 사례를 디자인하여 연구할 계획이다.

In recent days, when the development in smartphones has made it common to operate objects by using them, this study aimed to present a guideline for the UI/UX designs for applications which are necessary for operating various objects through the wireless communication technology. To suggest the application guideline, existing object control application case studies were analyzed, and based on this investigation the object control application UI/UX design guidelines were proposed. This study classified the types of wireless connections used by smartphones (LTE, Wi-Fi, Bluetooth, NCF, RFID) and analyzed the necessary design factors for operating objects by each type. Based on such analysis, this study presented the design sequence, factors, and methods for the UI/UX guidelines of applications. First, the method of connection was selected; second, the control device was selected. This new direction for designing smartphone applications for operating objects will likely help systemize the design process and enable the user to operate the object more intuitively. In future research, case studies will be designed applying the guidelines suggested from this study.

인터넷이 보급된 이후로 우리사회는 정보화시대에 진입하게 되었고, 인터넷도 유선인터넷에서 무선인터넷 으로 변화하게 되었다. 무선인터넷의 수요가 급증하게 되면서 이전에 이용하던 2.4GHz 인터넷통신은 포화상태에 도달하여 성능과 속도가 저하되었다. 따라서 5GHz대역의 통신이 주목을 받게 되었다. 본 연구에서는 5GHz대역에 서 사용 가능한 slot형 마이크로스트립 안테나를 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 통해 분석 및 설계하였다. 설계된 안테나를 유전율 4.4의 FR4 기판을 이용해 안테나를 제작하고, Network Analyzer를 사용하 여 제작된 slot 스트립 안테나의 동작특성을 분석하였고 제작된 slot형 마이크로스트립 안테나는 중심주파수 5.23GHz, 입력반사손실 –35dB, -10dB 대역폭 220MHz의 결과 값을 보였다

The modern society has become entry into the information age since spread of Internet. In the information age, internet was developed from the wired access to the wireless Internet access. When a surge in demand for wireless Internet access, performance and speed of 2.4GHz band which leads to saturation of the communication was significantly fall. Accordingly, the communication of the 5GHz band came to be interested. In this paper, we studied the design and fabrication of slot microstrip patch antenna to be used in wireless communication systems operating at around 5㎓ band. To obtain antenna parameters such as patch size, inter patch space, antenna was simulated by HFSS(High Frequency Structure Simulator). From these parameters, slot microstrip patch antenna is fabricated using FR-4 of dielectric constant 4.4. The characteristics of fabricated slot microstrip antenna were analyzed by network analyzer. The slot microstrip antenna showed a center frequency, the minimum return loss and -10dB bandwidth were 5.23GHz, -35dB, 220MHz respectively.

스마트 팩토리는 적은 설치비용과 운용비용으로 공장의 데이터를 수집할 수 있어야 하며, 수집한 데이터들을 주고받 기 위해 장거리 통신이 가능해야 한다. 이를 위한 기존의 스마트 팩토리의 데이터 수집 방법은 고가의 장비를 필요 로 할 뿐만 아니라 기기들 사이의 호환성이 낮기 때문에 설비의 도입과 교체가 어렵다. 그리고 장거리 통신을 구축 하기 위한 방법으로 주로 사용하는 유선 네트워크는 설치와 관리가 어렵고 많은 비용이 발생한다. 또, 무선 통신 기 술들은 스마트 팩토리의 네트워크가 필요로 하는 다양한 조건들을 만족하지 못하는 문제가 있다. 따라서 본 논문에 서는 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 IoT 디바이스를 사용하는 데이터 수집 방법과 비 면허 주파수 대역의 무선 네트워크를 사용하는 스마트 팩토리 설계를 제안한다. PLC와 IoT 디바이스 사이의 직접 통신으로 호환성이 매우 높고, 저가의 비용으로 데이터의 수집과 분석이 가능하다. 또한, 본 논문에서는 기존에 스마트 팩토리용 무선 네트워크를 구축하기 위한 방법으로 사용되지 않았던 비 면허 주파수 대역의 무선 네트워크를 이용하여 스마트 팩토 리를 위한 네트워크를 구축한다. 제안하는 비 면허 주파수 대역의 무선 네트워크는 다른 무선 네트워크와의 간섭 없 이 스마트 팩토리의 네트워크가 요구하는 신뢰성 높은 장거리 통신이 가능하다.

Smart Factory should be able to collect factory data with low installation and operating costs, and long distance communication should be possible to send and receive those collected data. However, the existing Smart Factory data collection method requires not only expensive equipment but also has low compatibility between devices. This makes it difficult for smart factories to introduce new equipment and replace old one. Continuously wired network, which is mainly used as a method for establishing long distance communication, is expensive and difficult to install and manage. Moreover, existing wireless communication technologies do not meet the various requirements of smart factory networks. Therefore, this paper proposes a smart factory design that uses wireless network in non-licensed spectrum band and data collection methods using IoT devices as a way to address these issues. Direct communication between PLC and IoT device is very compatible and data acquisition and analysis is possible at low cost. In addition, in this paper, we construct a network for smart factory using wireless network of unlicensed frequency band which has not been used as a method for establishing wireless network for smart factory. The wireless network of the proposed non-licensed frequency band enables highly reliable long distance communication required by the Smart Factory network without interfering with other wireless networks.

무선 IoT 네트워크는 낮은 전력을 사용하여 장거리에서도 통신이 가능하도록 설계되어야 한다. 이를 위한 기존의 라우팅 프로토콜은 상향 링크로의 데이터 전송만을 고려하였다. 그러나 IoT 기기들을 제어해야 하는 경우에는 하향 링크로의 전송 또한 필요하며 제어 메시지 전송은 일반 데이터 전송과 달리 100% 신뢰성을 보장해야 하는데 양방 향 전송으로 인해 트래픽이 많아질 경우 경쟁기반의 MAC 프로토콜로는 안정적인 데이터 전송이 불가능하다. 따라 서 본 논문에서는 중앙 통제하의 스케줄링 기반 라우팅 프로토콜을 사용한 IoT 네트워크 설계 방법을 제안한다. 제 안한 방법은 중앙의 스케줄링 기반으로 경로 설정과 패킷 전송을 제어하여 패킷 충돌을 사전에 방지한다. 또 경로 설정 시 양방향 모두 PER, RSSI, LQI 등의 파라미터를 고려하고, 간섭에 강하고 장거리 통신이 가능한 424MHz 대역을 사용하여 안정적인 링크를 설정한다. 시뮬레이션이 아닌 필드실험을 위하여 PCB 제작된 통신모듈로 실험 을 하였으며, 실험 결과 제안한 방법이 매우 안정적으로 데이터를 전송함을 확인할 수 있었다.

Communication over long distance using low power are the basic requirements for wireless IoT network. Current IoT network routing protocols only handles uplink transmissions. However, to control these IoT devices, downlink data transmissions are required. For the control message transmissions, it should have 100% reliability unlike other data transmission. Moreover, since traffic will be increased by bi-directional transmission, stable data transmission will not be possible with a contention-based MAC layer alone. Therefore, this paper proposes IoT network design using centralized scheduling-based routing protocol. The proposed method sets the path, and sends packets based on the central scheduling to prevent packet collision in advance. Bi-directional reliable links are established by considering parameters such as PER, RSSI and LQI using 424MHz band which is strong against interference and available for long distance communication. Experimental results show that the proposed method transmits data with high reliability.

본 논문에서는 차세대 WLAN 시스템을 위한 다중대역 모노폴 안테나를 설계하였다. 기존의 WLAN 시스템에서는 UWB용 안테나 를 병행으로 사용하였으며, 안테나 구조에 따라 각각 다른 부분에서 복사가 일어나기 때문에 분산 특성으로 인한 불안정한 임펄스 응답 특성을 갖는 단점이 있다. 이런 점을 보완하기 위해 WLAN 대역에 적합한 복사 패턴을 갖는 UWB 안테나가 개발되었으나 임피던스 매칭이 좋지 않고 반향이 심한 문제점이 있다. 그러므로 본 논문에서는 안테나 설계 시 다양한 임피던스를 쉽게 구현할 수 있고, 설계 시 사용할 수 있는 파라미터를 더 많이 도출하여 최적의 성능을 나타낼 수 있도록 CPW 급전을 이용한 다중대역 모노폴 안테나를 설계하였다.

In this paper, we designed a multiband monopole antenna for next-generation WLAN system. In conventional WLAN system, UWB antennas were used together, and, because the radiation occurs in different parts depending on the antenna structure, it has the disadvantage of having an unstable impulse response characteristic due to dispersion characteristics. Although a UWB antenna that has suitable radiation pattern for WLAN band, it does not have good impedance matching and has severe echo. Therefore, in this paper, a monopole antenna was designed by using CPW power feed so that various impedances can be easily implemented when designing an antenna and more parameters can be derived that can be used for design for optimal performance.

본 논문에서는 차세대 WLAN 시스템을 위한 다중대역 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하였다. 기존의 WLAN 시스템에서는 UWB용 안테나를 병행으로 사용하였으며, 안테나 구조에 따라 각각 다른 부분에서 복사가 일어나기 때문에 분산 특성으로 인한 불안정한 임펄스 응답 특성을 갖는 단점이 있다. 이런 점을 보완하기 위해 WLAN 대역에 적합한 복사 패턴을 갖는 UWB 안테나가 개발되었으나 임피던스 매칭이 좋지 않고 반향이 심한 문제점이 있다. 그러므로 본 논문에서는 안테나 설계 시 다양한 임피던스를 쉽게 구현할 수 있고, 설계 시 사용할 수 있는 파라미터를 더 많이 도출하여 최적의 성능을 나타낼 수 있도록 CPW 급전을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나를 설계하였다.

In this paper, we designed a multiband monopole antenna for next-generation WLAN system. In conventional WLAN system, UWB antennas were used together, and, because the radiation occurs in different parts depending on the antenna structure, it has the disadvantage of having an unstable impulse response characteristic due to dispersion characteristics. Although a UWB antenna that has suitable radiation pattern for WLAN band, it does not have good impedance matching and has severe echo. Therefore, in this paper, a monopole antenna was designed by using CPW power feed so that various impedances can be easily implemented when designing an antenna and more parameters can be derived that can be used for design for optimal performance.

최근에는 차량용 센서와 통신 기술의 발달로 길안내와 교통체증 알림 서비스뿐만 아니라 주변 차량의 주행 정보, 도로 상태 정보, 차량 간 긴급 메시지 전달 등과 같은 다양한 ITS 서비스가 가능해졌다. ITS 서비스의 발전은 고속 주행용 차량을 위한 V2X 통신 기술이 소개되면서 가속화 되고 있다. 본 논문에서는 V2X 통신기술 중에서 IEEE802.11p 규격을 기반으로 개발한 WAVE 통신장치를 소개한다. WAVE 기술로 구현된 기지국 및 차량 통신장치에 대한 구조 및 특징 그리고 각 통신장치에 사용된 RF/안테나의 특성에 대해서도 설명하였다. 개발한 WAVE 통신장치의 성능 평가를 위해 시험차량에 설치된 통신장치와 시험 도로에 설치된 기지국 통신장치간의 데이터 전송량과 PER 그리고 지연시간 등을 실제 시험도로에서 측정하였다. WAVE 통신장치는 전반적으로 6~7Mbps의 데이터 전송량을 가지며 1km 통신영역에서 10% 내외의 PER를 나타내었다. 그리고 모든 구간에서 3ms이내의 패킷 지연시간을 만족하였다. 측정된 WAVE 성능은 ITS 서비스에 충분한 성능이며 인터넷 동영상 서비스도 가능함을 실제 시연을 통해서 입증하였다.

In recent years, a variety of ITS services are available such as driving information, road conditions, V2X messages as well as navigation and traffic jams notification. The development of ITS services is accelerating by V2X communication technologies for high-speed vehicles. In this paper, WAVE communication devices based on the IEEE802.11p standard is introduced as a solution of V2X communication technologies. The H/W and S/W structures of the WAVE communication device and the characteristics of RF/antenna are described. The performance is evaluated in the test road by measuring throughput, PER and latency. The implemented WAVE communication device has 6~7 Mbps throughput with 10% PER at 1km coverage. The packet latency is less than 3ms for the whole test road. It is shown that the implemented WAVE technology is satisfactory to provide ITS services and Internet video-streaming services.