문서 분류를 위한 시간적 순차성과 통합성 기반 심층 신경망 모델 설계

김영수(Yeongsu Kim),이승우(Seungwoo Lee) 한국정보과학회 2018 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2018 No.6

문서 분류를 위한 신경망 모델에 적합한 텍스트 전처리와 워드 임베딩의 조합

김영수(Yeongsu Kim),이승우(Seungwoo Lee) 한국정보과학회 2018 정보과학회논문지 Vol.45 No.7

최근 문서 분류를 해결하는데 신경망 모델과 함께 워드 임베딩을 주로 사용한다. 연구자들은 성능을 높이기 위해 새로운 신경망 모델을 디자인하거나 모델 파라미터를 최적화하는데 시간을 많이 할애한다. 하지만, 많은 연구들은 특별한 이유 없이 특정한 워드 임베딩 모델을 사용하고 전처리에 대한 자세한 설명을 하지 않는 점과 같이 전처리와 워드 임베딩에 대해서는 그다지 신경을 쓰고 있지 않다. 본 연구는 성능을 향상시키는 추가적인 요소로 적합한 전처리와 워드 임베딩 조합을 찾는 것임을 말하고자 한다. 실험은 이들의 가능한 조합들을 비교실험하는 것과 제로/랜덤 패딩, 미세 조정에 의한 워드 임베딩 재학습 여부도 같이 실험한다. 또한, 사전에 학습한 워드 임베딩 모델들과 함께 평균, 랜덤, 학습 데이터로 학습한 임베딩들도 같이 사용한다. OOV(Out of Vocabulary)단어 통계를 기준으로 실험한 결과로부터 위와 같은 실험들의 필요성과 전처리와 워드 임베딩의 최적의 조합을 제시한다. Neural networks with word embedding have recently used for document classification. Researchers concentrate on designing new architecture or optimizing model parameters to increase performance. However, most recent studies have overlooked text preprocessing and word embedding, in that the description of text preprocessing used is insufficient, and a certain pretrained word embedding model is mostly used without any plausible reasons. Our paper shows that finding a suitable combination of text preprocessing and word embedding can be one of the important factors required to enhance the performance. We conducted experiments on AG’s News dataset to compare those possible combinations, and zero/random padding, and presence or absence of fine-tuning. We used pretrained word embedding models such as skip-gram, GloVe, and fastText. For diversity, we also use an average of multiple pretrained embeddings (Average), randomly initialized embedding (Random), task data-trained skip-gram (AGNews-Skip). In addition, we used three advanced neural networks for the sake of generality. Experimental results based on OOV (Out Of Vocabulary) word statistics suggest the necessity of those comparisons and a suitable combination of text preprocessing and word embedding.

고추 및 노지채소 수확작업 편이장치의 구동모터 선정

김영수 ( Yeongsu Kim ),장석근 ( Sukgeun Jang ),김지만 ( Jiman Kim ),최훤 ( Hwon Choi ),오성길 ( Sungkil Oh ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Teahan Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

노지 고추 수확작업은 100% 인력에 의존하고 있으며 7~9월에 걸쳐 5~6회의 다수의 작업이 수행되어 노동 강도가 크다. 또한 농촌의 고령화와 노동력 감소로 인하여 수확인력의 부족이 발생하고 있음에도 불구하고 시중에 유통되고 있는 고추 및 노지채소 수확작업 편이기기는 동력이 아닌 인력으로 이랑사이를 이동하며 작물을 수확하는 구조로 되어있다. 이는 노동 강도를 줄여주는 효과가 미미하기 때문에 동력이 수반된 편이장치가 필요하며 또한 적절한 모터 및 제어장치가 요구된다. 적절한 모터를 선정함에 있어서 영향을 주는 인자는 주행저항(RR)이며, 구성요소로는 구름마찰저항(Rr), 공기저항(RА), 등판저항(Rg), 가속저항(Ra)이 있으며, 다음과 같은 식으로 정의된다. 주행저항(RR)=구름마찰저항(Rr) +공기저항(RA) +등판저항(Rg) +가속저항(Ra) 구름마찰저항(Rr)= 구름마찰저항계수(μ) × 차량총중량(W) 등판저항(Rg) = 차량총중량(W) × Sinθ 공기저항(RА), 및 가속저항(Ra)은 1m/s 미만의 속도가 요구되기 때문에 무시할 수 있다. 동력원에서 최종 구동축으로 전달된 동력은 주행장치를 통하여 지면에 전달되고 이 동력에 의해 작업차의 주행장치에 추진력이 발생하며 주행장치의 추진력이 주행저항 이상이 될 때 작업차는 전진하게 된다. 따라서 작업차의 주행속도를 V(m/s), 전동기의 효율을μ_m, 동력전달효율을μ_TD 라고 하면 다음과 같은 식이 산출된다. 구름마찰계수를 0.3이라고 할 때 포장의 경사도와 작업차의 주행속도 변화에 따른 주행소요 동력을 비교하였다. 주행소요동력은 포장의 경사각과 주행속도의 증가와 더불어 증가한다. 고추 및 노지채소 수확작업편이장치의 작업시 요구되는 주행속도는 일반적으로 0.25m/s, 등반각은 5도이다. 이때 구동 전동기의 출력은 안전율을 고려하여 식에 의해 계산한 결과 1ps 으로 산출 되었다. 선정한 구동모터의 감속비는 7.18 : 1, 에너지의 효율은 78 %, 기동토크는14 N/m 이며, 축전지의 경우 구동모터에 기반 하여 구입이 간편하고 상용화 되어있는 연축전지를 사용하여 교체 및 수리가 간단하도록 하였다. 축전지는 12V 18Ah의 축전지 2개를 사용한다.

조선어문 교육과 사용의 현황과 과제

김영수(Kim Yeongsu) 길림성민족사무위원회 2015 중국조선어문 Vol.2015 No.1

이 글에서는 현재 중국조선족의 인구분포, 조선언어문자 교육과 사용 실태를 고찰하고 조선언어문자를 살리고 계승, 발전시키는데서 존재하는 문제점과 발전과제를 론의하였다.

시설온실 내부 로봇거치 시스템의 구조해석

우승민 ( Seungmin Woo ),강석호 ( Seokho Kang ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),김영수 ( Yeongsu Kim ),김준희 ( Junhee Kim ),김윤수 ( Yunsu Kim ),김경철 ( Kyoungchul Kim ),이종원 ( Jongwon Lee ),하유신 ( Yushin Ha ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

노동력이 감소하고 있는 농업 현안 문제해결을 위해 로봇화된 스마트팜 기술 개발이 국내외적으로 활발히 추진중에 있다. 그 일환으로 수확 및 이송, 방제 작업에 로봇을 활용하여 시설온실의 완전 무인화 시스템을 구축하는 연구가 진행되고 있다. 시설온실에 적용되는 로봇은 자율 주행형 로봇과 시설온실 내부에 거치되는 겐트리 로봇으로 분류된다. 본 연구에서는 겐트리 로봇이 시설온실 내부에서 X, Y, Z 방면으로 이동할 수 있는 겐트리 로봇 거치 시스템 개발의 기초 연구로서 시설온실 트러스에 설치되어 겐트리 로봇 거치 시스템을 지지하는 브라켓의 두께 및 설치각도에 따른 구조해석을 실시 최적화된 사향을 결정하였다. 내재해형 단동 시설온실 측면 트러스에 적용된 파이프는 일반 구조용 탄소강관(SPS) 재질의 ø 31.8 에 두께 1.4 mm 이다. 여기에 동일한 사향의 파이프 300 mm 를 수평된 방향으로 설치하여 볼팅으로 고정하였으며, 하중의 분산을 위하여 하단에 브라켓을 설치하였다. 브라켓은 시설온실 측면 트러스 파이프와 겐트리로봇 거치 시스템 파이프에 볼팅으로 체결하였다. 구조해석에 적용된 겐트리 로봇 거치 시스템의 하중은 파이프와 형광류 로봇의 무게 및 수확작물의 무게를 고려하여 총 200 kg 으로 설정하였으며, 분산되어 하나의 브라켓에 적용되는 하중 50 kg 이, 브라켓의 두께 및 설치 각도에 따라 겐트리 로봇 거치 시스템에 어떠한 변형량으로 나타나는지 조사하였다. 그 결과 브라켓을 설치하지 않았을 경우 겐트리 로봇 거치 시스템이 아래로 2.16 mm 휘어지는 것으로 나타났으며, 브라켓의 두께가 2 mm, 3 mm, 4 mm 일 경우 각각 0.1718 mm, 0.1550 mm, 0.1482 mm 의 변형량이 나타나 브라켓의 설치 필요성이 입증되었고 그때의 두께는 2 mm 가 적합한 것으로 분석되었다. 설치 각도에 따른 시스템의 항복응력은 45°, 50°, 55°, 60°의 4 수준으로 구분하여 시뮬레이션 하였으며 그 결과 256.11 Mpa, 239.79 Mpa, 226.53 Mpa, 215.67Mpa 로 나타나 설치각도가 50° 일 때 일반 구조용 탄소강관(SPS)의 항복응력점 250 Mpa 미만으로 나타났으며, 55° 에서 60° 일때의 차이점은 크지 않아 55° 일 경우 가장 적합한 것으로 분석되었다. 이상의 시뮬레이션 결과는 겐트리 로봇 거치 시스템 설계에 적용할 것이며, 재현성 실험을 실시하여 유의성 분석을 진행할 것이다.

시뮬레이션을 이용한 로봇적용 시설온실 모델개발

우승민 ( Seungmin Woo ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),김준희 ( Junhee Kim ),김영수 ( Yeongsu Kim ),김국환 ( Gukhwan Kim ),김경철 ( Kyoungchul Kim ),이종원 ( Jongwon Lee ),하유신 ( Yushin Ha ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

국내에서는 농촌진흥청을 중심으로 스마트팜 기술을 1세대, 2세대, 3세대로 구분하고, 복합에너지 관리와 자동화·로봇 기술기반의 3세대 모델을 ’20년까지 개발하는 연구가 진행 중에 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 시뮬레이션(디지털팩토리 퀘스트)을 통하여 3세대 시설온실 모델에 적용되는 로봇의 용량을 산정하여 그 모델을 개발하였다. 재배작물은 국내 시설온실에서 활용도가 높은 딸기를 선정하였으며 10 a 당 생산량에 있어 로봇운용률과 인력운용률을 산정하여 생산성을 분석하였고 이를 바탕으로 경제성 분석을 실시하여 손익분기점을 나타냈다. 시뮬레이션의 진행 방법은 상수형 변수 (로봇의 성능, 인력의 작업률)를 고정하고 일일 목표 생산량에 따라 투입되는 로봇 및 인력을 증가시키면서 대기 및 병목 현상을 해소해 나가는 방법으로 진행하였다. 또한 제한조건으로 인력작업시 휴게시간, 로봇의 충전시간 시설온실 내부 레이아웃에 따른 작업동선으로 설정하였다. 그 결과 10 a 당 수확로봇의 가동률은 84 % 운반로봇의 가동률은 53 % 로 분석되었다. 인력작업 숙련자의 경우 24.8% 초보자의 경우 20.6%의 운용률로 분석되었으며 일일 평균 딸기 수확량은 로봇의 경우 일일 평균 생산량 212.54 kg 숙련자의 경우 171.32 kg로 초보자의 경우 86.74 kg으로 나타났다. 생산성 분석을 바탕으로 경제성 분석을 실시한 결과 로봇의 비용이 현행비용에서 약 1/4로 절감되어야 2명의 작업자를 대체할 수 있고 11년 지난 후 손익분기점이 나타나는 것으로 분석되었다. 하지만 이는 매년 증가하는 노동비용 및 딸기가격 상승 가치를 고려하지 않은 결과이며 추후 시간이 지남에 따라 손익분기점은 줄어들 것으로 판단되며 로봇 기술 발전과 이에 따른 비용 절감 또한 손익분기점을 줄일 수 있는 요인이 될 수 있을 것으로 예상된다.

마늘 수확을 위한 줄기 직립화 요인시험

김준희 ( Junhee Kim ),우승민 ( Seungmin Woo ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),김영수 ( Yeongsu Kim ),하유신 ( Yushin Ha ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

수확 철 마늘의 줄기는 서 있는 경우도 있지만, 쓰러져있는 경우가 대부분이다. 트랙터 부착형 마늘 줄기절단기를 통해 줄기를 절단하기 위해서는 쓰러져있는 줄기를 세워 절단하여야 한다. 마늘 줄기를 직립시킬 수 있는 방법으로는 기구적으로 일으켜 세우는 등 기타 방법들이 있다. 그중에서 본 실험은 블레이드 회전으로 줄기를 절단하는 기존 양파 줄기절단기의 방법을 응용하여, 기류의 흐름을 통해 풍량으로 줄기를 직립시키는 방법으로 시제품을 제작하였다. 국내에서는 5~6월에만 마늘이 생산되기 때문에 마늘과 비슷한 작물인 대파를 대상으로 하였으며, 대파를 꺾어 마늘 줄기절단기 중간 부분의 지면에 고정하여 직립화 실험을 진행하였다. 또한, 마늘 줄기절단기 하단부에 15개의 포인트를 나누어 지면과의 높이를 0cm, 5 cm, 10 cm 간격으로 띄워 풍속계(AVM-03, PROVA, Taiwan)를 이용하여 풍속을 측정하였다. 트랙터의 PTO 회전수는 540, 750, 1,000 rpm으로 변경하며 포인트마다 3번씩 측정하였으며, 540 rpm 기준 3 m/s, 750rpm 기준 4 m/s, 1,000 rpm 기준 6 m/s로 분석되었다. 또한, 대파를 대상으로 직립화 시험을 하였을 때 충분히 직립 되지 못해 절단되지 않았으며, 시제품으로 제작된 마늘 줄기절단기는 사방이 뚫려있어 압력이 약해 흡입이 잘되지 않는 것으로 분석되어 추후 높은 압력을 받을 수 있는 설계가 요구되었다. 본 연구에서 측정되고 분석된 직립화 특성들은 마늘 줄기절 단기 개발을 위한 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

시뮬레이션을 이용한 고추 수확기의 동적 특성 연구

강석호,김준희,김영수,우승민,두윰우예다니엘,하유신,Kang, Seokho,Kim, Junhee,Kim, Yeongsu,Woo, Seungmin,Daniel, Dooyum Uyeh,Ha, Yushin 한국시뮬레이션학회 2020 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.29 No.3

밭 농업 기계는 심한 경사지와 험로, 재배 작물별 정형화되지 않은 재배양식으로 인해 개발이 어렵다. 특히 고추 수확 작업은 많은 시간과 인력이 요구되는 작업으로 고령화가 가속화되는 국내 농촌의 큰 문제점이다. 본 연구는 부족한 인력을 대체하고 작업 시간을 줄이며 수확 작업을 기계화하기 위해 개발된 고추 수확기의 동적 특성을 연구하고자 한다. 고추 수확기의 동적 특성을 분석하기 위해 동역학 프로그램인 Recurdyn을 이용하여 진행하였으며 모든 분석은 공차를 전제로 분석을 진행하였다. 시뮬레이션 결과에 따라 주행 플랫폼이 주행할 수 있는 안전 범위를 제시하였다. The field farming machine is difficult to develop due to its heavy slopes, tough roads and unformatted cultivation by growing crops. In particular, harvesting is a major problem in rural areas in Republic of Korea where aging is accelerated with work requiring a lot of time and manpower. This study seeks to analyze the dynamic characteristics of hot pepper harvester developed to replace manpower, reduce working hours and mechanize harvesting operations. To analyze the dynamic characteristics of a hot pepper harvester, the dynamic program Recurdyn was used and all analysis were performed as case of an empty vehicle. Based on the results, this study can suggest dynamic safety range of multi-purpose driving platform with hot pepper harvester.

소형 중경제초기의 제초날 및 회전축 안전성을 위한 시뮬레이션 분석

김준희 ( Junhee Kim ),강석호 ( Seokho Kang ),우승민 ( Seungmin Woo ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),김영수 ( Yeongsu Kim ),하유신 ( Yushin Ha ),홍동혁 ( Donghyuck Hong ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

잡초는 논, 밭 등 경작지에서 작물의 양분 흡수를 방해하여 성장에 영향을 미치고 수확량을 감소시키는 요인 중 하나이다. 잡초 제거 방법에는 농약을 이용하는 방법이 있지만 최근 소비자들은 친환경 식품을 선호하고 있으며 환경오염의 피해도 심각하다. 따라서 물리적 제초방법인 예초기, 트랙터용 제초기 등을 이용하는 방법이 있지만, 고령화 및 여성화에 따른 물리적 제초작업의 편의성을 높일 수 있는 장비가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 소형 중경제초기의 시제품을 제작하였으며, 제초날과 회전축의 시뮬레이션 입력 변수 값 산정을 위해 회전축에 스트레인게이지를 부착하여 토크 측정시험을 진행하였다. 측정 결과 최대 51.35 N·m의 토크가 발생되는 것으로 분석되었다. 제초날의 두께는 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm로 변경하며 ANSYS(ANSYS 16.2, Ansys Inc., USA) 소프트웨어를 이용하여 제초날이 받는 응력을 분석하였으며, 회전축의 외경은 10 mm, 15 mm, 20 mm로 변경하며 RecurDyn(RecurDyn V8R5, FunctionBay, Rep. Korea) 소프트웨어를 이용하여 회전축이 받는 응력을 분석하였다. 제초날의 두께는 1.5 mm일 때 241.63 MPa, 2 mm일 때 167.22 MPa, 3 mm일 때 124.77 MPa을 받는 것으로 분석되어 제초날의 두께를 2 mm 이상으로 설계되어야 하는 것으로 분석되었다. 회전축은 외경이 10 mm일 때 253.61 MPa, 15 mm일 때 102.87 MPa, 20 mm일 때 50.86 MPa로 분석되어 회전축의 외경을 15 mm 이상으로 설계되어야 하는 것으로 분석되었다.

온수 보일러가 내장된 건조기의 건조 특성 연구

강석호 ( Seokho Kang ),김영수 ( Yeongsu Kim ),김준희 ( Junhee Kim ),박형규 ( Hyunggyu Park ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),하유신 ( Yushin Ha ),우승민 ( Seungmin Woo ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

부패하기 쉬운 식자재들은 저장력 증대를 위하여 특정 함수율 이하로 건조하여 사용된다. 이러한 건조 형태는 고추나 버섯과 같은 밭작물에서 뿐만아니라 미역과 다시마 같은 해조류까지의 식자재 군에서 건조가 요구된다. 하지만 일반 건조기는 건조 중 증발된 내부 수분을 배출시키기 위해 동작을 멈추고 문을 열어 수동으로 제습 작업을 해야 하는 단점이 있으며 내부 온도 유지에 불리하고 전력 소모 또한 적지 않다. 본 연구는 이러한 단점들을 보완하고자 내부 발생하는 습기를 배출해주고 상승시킨 내부 온도를 유지하고자 제습 순환 장치와 온수 보일러를 내장했을 때의 건조기의 건조 특성을 분석하였다. 공시 재료는 시판에서 판매되는 ‘대화 고추’로 초기 함수율은 함수율 측정 3회 반복한 결과 81%로 나타났다. 공시 재료 20 kg를 온수 보일러 건조기를 사용하여 함수율 15%까지 건조할 때의 건조기 상·하부의 온도와 제습 입·출구의 습도와 온도를 측정하였으며 소모되는 전력을 확인하고자 적산전력계를 설치하였다. 실험 결과 약 3시간 주기로 건조와 제습을 반복하여 작물이 건조되었으며 총 24시간의 시간이 소요되었다. 소모된 전력은 약 27 kW, 전력량은 약 650 Wh로 기존 건조기보다 전력량이 30% 줄어들었으며 수동 제습 작업이 요구되지 않아 사용 편의성이 개선되었다. 이는 제습하는 동안 온수 보일러가 내부 온도를 유지하여 작물 온도 유지 효율을 상승시켰기 때문으로 판단된다. 본 연구에서는 제습 장치와 온수 보일러 이용을 통한 내부 온도 유지가 건조 효율 상승에 미치는 효과를 분석하였으며 이는 건조기 효율 개선의 데이터로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.