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- 저자 : 장영균(Young Kyun Jang) (검색결과 9 건)
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장영균 ( Young-kyun Jang ),카말라술 ( Kamal Rasool ),밀론초두리 ( Milon Chowdhury ),정재혁 ( Jae-hyeok Jeong ),정선옥 ( Sun-ok Chung ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
우리나라는 과채류, 화훼 등의 작물을 집약적으로 생산하는 시설원예 온실이 1950년대부터 2000년도까지 온실 규모가 급증가하였다. 국내에서는 2000년도 이전부터 네덜란드의 ICT 기반의 스마트팜 기술이 도입된 스마트 온실이 보급, 활용되었고, 시설원예 환경관리를 위한 복합환경제어기는 대부분 네덜란드, 이스라엘 등의 수입산이며, 초기 구축비용이 고가제품으로 고장시 수리 또한 힘들어 실질적으로 농가가 사용하는 불편함이 많이 겪고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 온실 내부 구동기가 센싱 값에 따라 자동제어가 가능한 H/W를 설계, 제작하고, 자동제어알고리즘을 적용하여 PID 제어방법으로 온실 내 온습도 관리 여부를 확인하고자 한다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 제어인터페이스를 저가형으로 오픈소스 형태이고 간편 교체가 가능한 아두이노 마이크로컨트롤러를 사용하고, 제어장치의 고장문제를 해결하기위한 릴레이 교체 또는 추가를 통해 손쉽게 구동기 교체가 가능하도록 10A 릴레이를 이용하여 하드웨어를 설계 및 제작하였다. 제어인터페이스는 온실 내외부의 온습도 환경요인을 센서를 통해 자동 측정하고, 제어기에 입력된 환경관리 목표값에 따라 각종 구동장치를 가동시켜 온실 내부의 환경을 최적 관리하며, 센싱 값에 대한 구동기가 희망온도 27℃, 희망습도 60%를 설정하고 온도를 관리하는 유동팬, 냉난방기, 습도를 관리하는 제습기, 가습기를 작동시킨 결과, 1시간 이내에 온도 5%, 습도가 오차범위 2% 이내에서 지속적으로 유지되는 것을 확인할 수 있었고, 목표 수치에서 온습도 변화에 따라 잦은 구동이 반복되기때문에, PID 제어방법을 이용하여 온도, 습도의 상호작용을 통한 정밀제어가 가능하다는 것을 확인하였다.
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장영균(Young Kyun Jang),이석희(Seok Hee Lee),조남익(Nam Ik Cho) 한국방송·미디어공학회 2020 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.7
최근 딥 러닝을 이용한 방법들이 이미지 분류에서 뛰어난 성능을 보임에 따라, 복잡한 특징을 담고 있는 얼굴 이미지에 대해 이를 적용하려는 시도가 늘어나고 있다. 특히, 이미지로부터 주요한 특징들을 추출하여 간결하게 이미지를 대표할 수 있는 이미지 기술자 (Image descriptor)를 딥러닝을 통해 생성하는 연구가 인기를 끌고 있다. 이는 딥 러닝 끝 단에 있는 Fully-connected layer 의 출력으로 얻을 수 있으며 이미지의 의미론적 상관관계를 이용하여 학습된다. 구체적으로, 이미지 기술자는 실수형 벡터 데이터로서, 한 장의 이미지를 수치화 하여 비슷한 이미지 사이에는 벡터 거리가 가깝게, 서로 다른 이미지 사이에는 벡터 거리가 멀게 구성된다. 본 연구에서는 미리 학습된 인공 신경망을 통과시켜 얻은 얼굴 이미지 기술자를 활용하여 멤버 분류를 위한 두 개의 인공 신경망을 학습하는 것을 목표로 한다. 제안된 방법을 검증하기 위해 얼굴 인식에 널리 사용되는 벤치 마크 데이터셋을 활용하였고, 그 결과 제안된 방법이 높은 정확도로 멤버를 분류할 수 있다는 것을 확인하였다.
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서영우 ( Young-woo Seo ),이원재 ( Won-jae Lee ),김용주 ( Yong-joo Kim ),정선옥 ( Sun-ok Chung ),장영균 ( Young-kyun Jang ),장승호 ( Seung-ho Jang ),배임성 ( Im-sung Bae ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
최근 주요 온실 작물인 파프리카, 딸기 및 토마토와 같은 고소득 작물의 확산으로 인해 시설 내부의 온/습도 제어가 중요해졌다. 이를 위해 본 연구에서는 난방 모듈이 결합된 제습기의 시제품을 위한 원격 모니터링 및 제어 시스템을 설계하고 기초실험을 진행하였다. 원격 모니터링 및 제어 시스템은 센서 노드, 제어 인터페이스 및 통신부로 구성된다. 먼저 센서 노드는 ATmega128 메인보드와 ZigBee 통신모듈 및 온/습도 센서로 구성하였으며, 시설 내부 데이터 안정성 평가와 시간에 따른 평균 오차율 및 데이터 수신율을 평가하였다. 자동제어 실험은 작물 유형, 성장 단계 및 작물의 최적 성장 조건 만족을 위해 제어 알고리즘을 제작하였다. 자동제어 실험은 온도의 경우 각각 15°C, 16°C, 17°C에서 목표 온도인 20°C로, 상대습도의 경우 90%, 85%, 80%에서 목표 습도인 70%로 각각 걸리는 시간을 측정하고, 전자 온/습도 기록계와의 비교를 통해 데이터 오차율을 계산하였다. 장애물 유무에 따라 데이터 전송이 영향을 받았지만, 테스트 된 소형 식물공장 내에서의 센서 데이터 수신 실험은 30 m 이내의 거리에서 수신율 98%이상으로 성공적이었다. 시설 내부 환경에 따른 온/습도자동제어 실험은 목표 온/습도로의 시간을 측정 및 비교분석하였으며 데이터 오차는 평균 ±0.28°C, ±0.99% 이었다. 본 연구에서 더욱 향상된 성능과 농가 온실의 적용을 위해 다양한 환경과 작물 재배 조건에서 추가 테스트를 진행해야하며, 제어 알고리즘 또한 향상되어야 한다.
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Minimize 함수를 이용한 개별 염 투입 계산 알고리즘 개발
신영현 ( Young-hyeon Shin ),김인수 ( In-su Kim ),장영균 ( Young-kyun Jang ),조우재 ( Woo-jae Cho ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
폐쇄형 수경재배에서 이온 균형을 유지하는 것은 작물 생산성과 품질을 보장하고, 비료의 낭비를 최소화하여 지속 가능한 농업을 실현하기 위한 중요한 과제이다. 이를 위해 A액, B액 혼합식이 아닌 개별 비료염을 기반으로 투입하는 단비식 양액 관리시스템의 개발이 논의되고 있다. 그러나 이때, 몇몇 개별 염은 필요하지 않은 결합 이온과 함께 주입되어, 최적의 비료 투입량을 계산하기 위한 알고리즘의 개발이 필요하다. 이에 따라 다양한 개별 염을 조합하여 목표 이온농도를 유지하기 위한 개별 염 투입량을 동시에 계산하는 Simplex 기반 알고리즘이 기존 연구에서 제시되었다. 그러나 이러한 알고리즘은 산출된 해가 음수 해가 산출되는 경우와 같이 실제로 구현이 안 될 수 있다는 한계가 있다. 본 연구에서는 Python 라이브러리의 'minimize' 함수를 활용하여 목표 이온 농도에 최대한 가깝게 양수 해로만 개별 염 투입량을 계산하는 폐양액 재활용 시스템을 위한 알고리즘을 개발하였다. 이 알고리즘은 목표 이온 농도를 달성하기 위해 필요한 각각의 개별 염 투입량 조합 중 목표 농도와 투입 후 농도의 오차의 합을 최소로 하는 조합을 산출하게 구성되었다. 이를 바탕으로, 기존의 Simplex 알고리즘과 선행 연구에서 개발된 의사 결정 트리 기반 알고리즘 대비, 본 연구에서 개발한 알고리즘의 성능을 비교하기 위해 자동 개별 염 투입 시스템을 기반으로 하여 투입 시뮬레이션 테스트를 진행하였다. 향후 연구에서는 단순 오차 합 방식이 아닌, 양분 균형 중시형과 탄소 배출 저감형 비용함수 설계를 통해 개별 염주입 알고리즘을 보완하고자 한다.
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RS485 통신이 가능한 양액 내 이온 모니터링 시스템 개발
신영현 ( Young-hyeon Shin ),김인수 ( In-su Kim ),장영균 ( Young-kyun Jang ),조우재 ( Woo-jae Cho ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
현재의 순환식 수경재배 기술은 배액의 부피, 배액의 EC, 목표 관수량, 목표 EC를 주요 변수로 해서 배액, 원수, 농축 비료액 각각의 혼합비를 결정하는 방식으로 이루어진다. 하지만 EC를 주요 변수로 두고 제어하게 될 경우 양액 내 이온 농도 파악이 불가능하여 장기간 재사용 시 양분 불균형 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 ISE(이온선택성전극)를 이용하여 양액 내 개별 이온 농도를 측정하여 순환식 수경재배를 보조할 수 있는 모니터링 시스템을 개발하였다. 또한 이렇게 측정한 이온 농도 정보를 스마트팜에서 활용되는 시스템들과 상호통신할 수 있도록 ‘국가표준 통신 프로토콜’에 따라 송신하여 각 장비 간 호환성을 확보하였다. 구체적으로는, 개발한 양액 내 이온 모니터링 시스템에 기존의 상용화된 양액기와의 통합 운용을 고려하여 ‘RS485 기반 모드버스 통신(KS X 3288)’을 참고하여 수집한 신호를 내보낼 수 있도록 하였다. RS485 통신을 통한 농도 정보의 송수신을 평가하기 위해, 이온 모니터링 시스템에 의해 측정된 NO<sub>3</sub>, K, Ca 이온 농도 데이터별로 응답 패킷을 구성하여 신호를 내보내고 이를 수집하여 모니터링 시스템에서 측정한 농도값에 해당하는 패킷이 들어오는지를 확인하였다. 향후에는 이를 정식으로 국가 표준에 맞도록 개선하여 스마트팜 시스템에 대한 호환성과 범용성을 높이고자 한다.
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김인수 ( In-su Kim ),신영현 ( Young-hyeon Shin ),장영균 ( Young-kyun Jang ),조우재 ( Woo-jae Cho ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
분무경은 작물의 뿌리 부분(근권부)에 적당량만큼의 수분과 영양분을 분사하기 때문에 토양재배에 비해 물과 영양소의 소비량이 적어 생산성이 높고, 공간적 제약도 적다는 장점이 있다. 그러나 작물의 근권부가 공기 중에 노출되어 있어 온도와 습도가 쉽게 변하며 이에 최적의 분무 제어를 통해 근권부 환경 관리를 정밀하게 수행하지 않을 경우 작물의 생산량과 성장속도에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 정밀 분무경 제어를 위해서는 근권부의 온도와 습도를 위치별로 모니터링할 수 있는 시스템이 필수적이다. 본 연구에서는 IoT(Internet of Things) 기술을 활용하여 공간 활용성을 높이고, 실시간으로 근권부의 온도와 습도 데이터를 수집하여 이를 데이터베이스에 저장하여 분석할 수 있는 시스템을 구현했다. 온습도 센서로는 근권부의 다습한 환경에서 오랜 기간 동작할 수 있는 SHT31센서를 선발하였으며, 센서 데이터는 Arduino에 ESP-8266 Wi-Fi 칩셋을 기반으로 저전력 상태에서 동작하는 Wemos D1 R1 보드를 활용해 데이터 베이스 서버에 실시간으로 전송할 수 있도록 하였다. 개발 시스템은 실제 분무경 시스템에 적용하여 30분 휴무/30초 동작, 20분 휴무/30초 동작, 10분 휴무/30초 동작을 수행하였을 때 측정된 시간별-위치별 센싱값을 기반으로 분포도를 작성하여 분무 사이클에 따른 근권부 온습도 변화 양상을 비교 분석하였다. 추후 연구에서는 개발 모니터링 시스템을 제어기와 연동하여 작물 생육과 기상 환경의 변화에 따라 최적의 생육 환경을 제공할 수 있는 적응형 분무 제어 시스템을 개발하고자 한다.
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