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구성민(Sungmin Koo),백승재(Seungjae Baek),강현(Hyoun Kang),박아현(Ah Hyun Park) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.11
바이오로깅은 소형 데이터 획득 장치를 부착하여 대상체의 행동 특성 및 주변 환경 데이터를 수집하는 기술로써, 방대한 시간·공간의 데이터 확보를 가능하게 한다. 바이오로거를 원격 탐사 도구로 사용하여 장시간 데이터를 획득하기 위해서는 바이오로거의 경량화, 저전력화가 필수적이다. 본 논문에서는 하이브리드 배터리 기반 PSAT(Pop-up Satellite Archival Tag) 타입의 어류 바이오로거를 제안한다. 제안된 바이오로거는 동작 모드에 따라 해수배터리와 리튬이온 배터리를 선택적으로 사용한다. 효율적인 전력원 변경을 위해 바이오로거의 전력 사용패턴을 분석하였고, 전력 소모 임계치에 따라 끊김 없이 전력원을 변경할 수 있는 전원 변경 회로를 제안하였다. 제안된 회로는 실제 해수배터리와 리튬이온 배터리를 활용하여 구현하였고, 테스트 코드를 통해 정상 동작함을 검증하였다. 또한, 전력 소모량 측정을 통해 제안된 하이브리드 배터리 기반 바이오로거가 기존 바이오로거 대비 약 84.2% 적은 리튬이온 배터리 용량만으로 동일 기간 작동 가능함을 검증하였고, 수밀 공간 감소를 통해 경량화가 가능함을 보였다. A biologging that enables the acquisition of large-scale behavioral and environmental data is a technology that attaches a logger to the target species to collect the required data. However, to acquire long-term data, it is essential to reduce the weight and power consumption of the logger. This paper proposed a hybrid battery system-based PSAT (Pop-up Satellite Archival Tag) fish biologger. The proposed system selectively uses either a sea-water or a lithium-ion battery depending on the logger"s operation mode. We first analyzed the power usage pattern of a biologger to change the power source efficiently. We then proposed a circuit in which the power source is instantly changed without any power cut and according to the power consumption threshold. The proposed circuit for a biologger was implemented with a sea-water battery and a lithium-ion battery and was verified using a simple test code. We then measured the system"s power consumption and confirmed that the proposed system could provide the same lifetime with only about 84.2% lesser lithium-ion battery capacity. We also have shown that the minimization of the size of the watertight space can reduce the weight of the entire system.
김용재(Yongjae Kim),송유재(Yujae Song),신희철(Huicheol Shin),구성민(Sungmin Koo),백승재(Seungjae Baek),서정민(Jungmin Seo),강현(Hyun Kang) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.2
본 논문에서는 통신 인프라가 부족한 해양 환경에서 해양 환경 모니터링을 위한 장거리 고용량 통신기반의 해양 사물 인터넷 (internet of maritime things, IoMT) 플랫폼 개발에 대해 설명한다. IoMT 플랫폼은 IoMT 디바이스, IoMT 게이트웨이, 안테나 자동 조절 시스템, 제어센터로 구성되어 있고, 국제 IoT 표준과 연동될 수 있으며 해양 환경 모니터링에 최적화되어 개발되었다. 본 연구에서는 IoMT 플랫폼을 기반으로 실 해역 실험을 수행하여, 25km의 해양-지상 시나리오와 40km의 해양-해양-지상 시나리오에서 HD 급 영상을 실시간으로 전송하였다.
해양특화 전력 공급 장치가 적용된 무인수상정 개발 연구
강현(Hyoun Kang),김미경(Mee Kyung Kim),윤현수(Hyun Soo Yoon),구성민(Sungmin Koo) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.10
본 논문에서는 해양특화 전력 공급 장치가 적용된 관측 및 탐지가 가능한 무인수상정(USV : Unmanned Surface Vehicle)을 개발한다. 기존 배터리는 해수 노출시 파손 및 환경오염을 야기하는 반면, 해양특화 전력 공급 장치는 장시간 해수 침수에 안정적인 신개념 전력 공급원이다. 기존의 무인수상정(USV)은 배터리 형태로 구동되는 해양 무인 이동체로써 리튬이온기반 배터리를 주로 사용해 왔으나 열악한 해양 환경, 배터리의 짧은 이용 시간, 침수로 인한 파손, 유해 물질 유출 위험성 등 많은 문제로 인해 안정적인 전력 에너지원의 개발이 시급하게 요구되고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 요구되는 전력을 장기간 공급할 수 있는 해양특화 전력공급 장치(리튬이온 배터리 기반 해양특화 전력공급 장치와 해수 배터리 기반 해양특화 전력공급 장치)를 적용한 무인수상정(USV)을 연구하여 개발하였으며, 수조 및 실해역 검증을 통해 이의 효과를 검증하였다. 수조 및 실해역 검증을 통해 본 논문에서 개발된 무인수상정이 해수 환경에서 안정적으로 운용 가능하며, 무인수상정(USV)의 임무 모듈인 소나의 운용이 가능함을 확인하였다. In this study, an unmanned surface vehicle was developed with a specialized power supply for a maritime environment. Currently, an unmanned surface vehicle typically uses lithium-ion-based batteries. A conventional battery might be damaged or can cause environmental pollution when it is exposed to seawater. Seawater batteries are proposed as a stable power supply. There is an urgent need for the development of a stable power source for marine environments to solve problems including short usage times, damage caused by flooding, and hazardous material spills. Therefore, we developed a seawater battery and a lithium-ion-based maritime power system that can provide more battery capacity for an unmanned surface vehicle. We show the efficiency of the proposed system through a tank test and real sea test. As a result of the evaluation, it was confirmed that the vehicle is stably operated in a seawater environment, and the operation of a sonar mission module, is possible.