문과 출신 학생을 위한 대학 미적분학 보충학습 프로그램 개발

김수철,김혜경,Kim, Soocheol,Kim, Hyekyung 영남수학회 2016 East Asian mathematical journal Vol.32 No.4

The purpose of this study was to develop an effective Calculus Supplement Learning Program for university students who are from liberal arts and investigate how the program affects their achievement and attitude in mathematics. we analyzed their answer sheets and interview reports with qualitative methods. After adapting the program, students recognized that mathematical concepts and definitions were very important to study a college calculus. Also they picked up how to learn mathematics in college. Finally, we found that students could develop their abilities of proof, problem solving, and logical thinking through the program.

다중각도 광산란을 이용한 연기 감지

김수철(Soocheol Kim),한규원(Kyuwon Han),임선화(Sunhwa Lim),홍상기(Sang Gi Hong),이강복(Kangbok Lee) 한국정보기술학회 2023 Proceedings of KIIT Conference Vol.2023 No.6

위치 측정 센서를 이용한 새로운 불꽃 감지 방법

김수철(Soocheol Kim),이강복(Kang Bok Lee) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.추계

일반 화재 감지기는 화재에서 발생 되는 열, 연기, 불꽃, 연소가스, 연소음과 같은 연소생성물을 감지하여 화재를 판별한다. 특히, 불꽃감지기는 원거리에서 신속한 화재 감지가 가능하여 열 및 연기 감지기 설치가 제한적인 곳에 많이 사용되고 있다. 기존 불꽃감지기는 불꽃에서 방사되는 자외선, 적외선을 광검출기로 측정하여 온도를 분석하거나 이산화탄소 분자로부터 공명방사되는 특정 적외선(~3.7um)을 측정하여 불꽃을 감지한다. 추가적으로 불꽃의 특성인 펄럭임(flickering) 신호를 분석하여 불꽃으로 인한 화재 판별의 정확도를 높이고 있다. 하지만 다양한 요소(아크용접, 전열기, 태양광, 할로겐 램프 등)에 의한 자외선 및 적외선 광신호 간섭에 취약하며, 이러한 빛의 간섭을 줄이기 위해 다파장 적외선 센서가 개발되고 있지만 매우 고가의 센서이다. 또한, 수증기, 연기, 미세먼지 등 주위 환경에 따라 flickering 신호 분석에도 어려움이 있으며 오작동의 원인이 된다. 본 연구는 위치 측정 센서를 이용한 새로운 불꽃 감지 방법을 소개한다. 불꽃에서 방사되는 적외선은 적외선 필터와 렌즈를 지나 위치 측정 센서에 집광되며, 이때 적외선의 세기, 집광된 빛의 x와 y 방향의 위치를 측정한다. 측정된 광 세기로부터 flickering 신호를 분석하고, 측정된 빛의 x 및 y 방향 정보를 이용하여 화염의 도심 공간 분포를 분석하여 불꽃을 감지한다. 수증기, 연기, 미세먼지 등의 비화재보에 의한 화염의 도심 공간 분포는 밀집되어 관찰되고, 화재의 화염 규모가 커질수록 화염의 도심 공간 분포는 광범위하게 관찰된다. 위치 측정 센서를 이용한 새로운 불꽃 감지 기술은 원치 않은 광신호와 flickering을 유발하는 주변 환경으로 부터 간섭없이 불꽃을 높은 정확도로 감지할 수 있으며, 다파장 적외선 센서에 비해 비용 또한 저렴하여 경제적인 효과가 매우 클 것으로 기대하며, 이는 불꽃감지기의 상용화에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

전기추진선박의 효율향상을 위한 이중 추진전동기 제어 방법

김수철(Soocheol Kim),김신형(Shin-Hyung Kim),김재국(Jae-Kuk Kim) 전력전자학회 2023 전력전자학술대회 논문집 Vol.2023 No.7

철도차량용 PWM 컨버터의 강인제어기 설계

김수철(Soocheol Kim),김형철(Hyungchul Kim),이재문(Jaemoon Lee),염상구(Sang Gu Yeum),최재호(Jaeho Choi) 전력전자학회 2006 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-

본 논문에서는 철도차량용 전압형 PWM 컨버터의 강인제어기를 제안한다. 제어기는 DC 출력전압 제어를 위한 PI 제어기, 입력전류를 입력전압과 동상인 정현파로 제어하기위해 오차공간에서 제어 문제를 해결한 전류제어기로 구성되어있다. 전류제어기의 구성을 위해 CRA 기법을 도입하였다. CRA 기법은 제어기 게인값에 대한 해를 구하기 위해 시행착오 방법을 사용한 것과는 달리 원하는 응답속도 및 오버슈트를 가질 수 있는 최적의 게인값을 구할 수 있는 장점이 있다. 아울러 제안된 방법은 PSiM을 이용하여 시뮬레이션하였고 그 결과에 대한 타당성을 확인할 수 있다.

이공계 대학 유학생을 위한 수학교육 프로그램 설계 및 적용

김수철(Soocheol Kim) 인문사회과학기술융합학회 2019 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.9 No.5

이 연구는 국내 이공계 대학에 진학한 유학생들의 전공기초 역량을 신장시키고 중도탈락을 예방하기 위한 수학교육 프로그램을 개발하는데 그 목적이 있다. 연구자는 유학생을 위한 수학교육 프로그램의 핵심인 보충 교재를 개발하여 5차시 분량의 수업에 실제로 적용하였다. 적용 대상은 중국인 유학생 5명으로, 남학생 4명과 여학생 1명이며, 유학생들은 공과대학과 자연과학대학에 소속되어 있다. 이 연구를 수행하기 위하여 연구자는 5차시 분량의 수업 동영상을 모두 촬영하여 그 내용을 전사하였으며, 전사된 내용은 NVivo 12를 활용하여 질적으로 분석되었다. 분석 결과, 수학교육 프로그램에 참여하기 전, 유학생들은 무리함수와 지수함수의 그래프를 전혀 그리지 못하였고 극한의 개념도 전혀 이해하지 못하였다. 그러나 이 프로그램을 적용한 결과, 모든 유학생들이 무리함수와 지수함수의 그래프 개형을 그릴 수 있었으며, 극한값도 정확하게 계산하였다. 이공계 유학생을 위한 수학교육 프로그램 개발 시, 그들의 수준에 맞는 교재 개발이 매우 중요하다. 교재 개발 시에는 대학 수학에 학습하는데 핵심이 되는 내용을 선정‧조직하고 유학생들의 한국어 수준을 고려하여 수학적 개념이나 예제를 제시할 필요가 있다. 또한 한국에서 통용되는 수학 용어를 자국어나 영어로 함께 제시하려는 노력도 필요할 것이다. In this study, mathematics education program was developed for the foreign students who entered the science and engineering college of Korea in order to improve their basic competency and to prevent dropouts. It is applied to 5 Chinese students, 4 male students and 1 female student. Three students are majoring in engineering college and two students are majoring in natural science college. Before applying the mathematics education program to foreign students, most students did not draw a graph of the ‘irrational function’ and the ‘exponential function’ and did not understand the concept of the ‘limit’ at all. However, after applying the mathematics program, all foreign students were able to draw graphs of the various function and the limit values were calculated accurately. Through the results of this study, the researcher proposes some of the following. When developing mathematics education programs for foreign students, it is very important to develop teaching materials suitable for their level. Textbook developers need to select and organize contents that are essential for learning in university mathematics and to present mathematical concepts and examples considering the Korean language level of foreign students. Moreover, it will be necessary to try to present mathematical terms commonly used in Korea in their native language or English.

광전식 연기 감지기의 반응 특성 분석을 위한 다중 산란 기반 광학 시뮬레이션 연구

김수철(Soocheol Kim),양회성(Hoesung Yang),한규원(Kyuwon Han),안유선(Yusun Ahn),홍상기(Sang Gi Hong),이강복(Kangbok Lee) 한국화재소방학회 2023 한국화재소방학회논문지 Vol.37 No.6

광전식 연기 감지기의 응답 특성을 관찰하기 위해서는 화재 및 비화재 시험을 필요로 하지만 감지기의 구조와 구성 변화에 따른 모든 실험을 반복 수행하는 것은 막대한 시간과 비용으로 인해 한계가 있다. 화재의 특성 및 확산, 연기 입자의 광산란 특성을 관찰하는 시뮬레이션 연구는 많이 수행되고 있지만 연기 감지기의 응답 특성을 관찰하는 시뮬레이션 연구는 소개된 것이 없다. 본 연구는 광전식 연기 감지기의 반응 특성 분석을 위한 광학 시뮬레이션 연구이며, 다중 산란을 기반으로 매질 내 광자가 전파하면서 산란 및 흡수되는 현상을 살펴보았다. 감광 방식과 광산란 방식의 연기 감지기와 유사한 환경을 구현하여 흰 연기, 검은 연기, 수증기, 먼지에 대해 다양한 농도에서 광신호를 관찰하였다. 화재나 비화재 시험 없이 광학 시뮬레이션을 활용하여 다양한 조건에서 광전식 연기 감지기의 응답특성을 분석해볼 수 있을 것이며, 광전식 연기 감지기의 구성이나 구조도 반영하여 새로운 연기 감지기 개발에 적극적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. Fire and nonfire experiments are required to observe the response characteristics of photoelectric smoke detectors; however, repeating all experiments by changing the structure and configuration of photoelectric smoke detectors is time-consuming and expensive. No simulations have been performed to evaluate the response characteristics of photoelectric smoke detectors. In this study, multiple-scattering-based optical simulations were performed to investigate the response characteristics of a photoelectric smoke detector. The radiant energy of light propagating in various media (white smoke, black smoke, water vapor, and dust) with different particle sizes and refractive indices was measured using a photodetector as a function of concentration. Multiple-scattering-based optical simulations that can analyze the response characteristics of photoelectric smoke detectors without fire or nonfire experiments are expected to be actively used for developing new smoke detectors. In addition, the results for the nonspherical soot particles can be analyzed via multiple-scattering-based optical simulations using the discrete dipole approximation method.

이중 채널 비분산적외선 측정을 이용한 연기 감지 및 분류 방법

김수철(Soocheol Kim),이강복(Kang Bok Lee) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.춘계

비분산적외선(NDIR) 센서는 회절격자와 프리즘 등과 같은 분산 광학 물품 없이 시료의 분광 정보를 분석할 수 있는 간단한 센서이다. 빠른 반응 속도, 높은 정확도, 저렴한 가격으로 화재 감지, 공기 질 모니터링, 호흡분석 등 매우 다양하게 응용되고 있다. 특히, 화재감지에서는 NDIR 센서를 포함하는 복합센서를 구성하거나 고도화된 신호처리 알고리즘을 사용하여 화재의 오경보 및 응답 시간을 줄이고, 화재/비화재를 구별하여 화재 감지 정확도를 높이는 화재감지기의 성능향상을 위한 연구들은 활발히 보고되고 있지만 화재의 유형을 감지하는 연구는 많이 소개된 바가 없다. 화재 유형 감지는 신속한 화재 진압과 화재 확산 방지에 있어서 매우 중요한 의미가 있다. 소화기구 및 자동소화장치의 화재안전기준(NFSC 101)은 화재의 종류를 A급 일반화재, B급 유류화재, C급 전기화재, D 급 금속화재, K급 주방화재로 분류하고 있으며, 각각의 화재 종류에 적합한 구체적인 소화방법을 제시하고 있다. 예를 들어, B급 유류화재와 C급 전기화재의 경우, 화재를 진압하기 위해서는 산소를 차단할 수 있는 포말과 분말 혹은 전기절연성을 갖는 소화제가 각각 필요하다. B와 C급 화재에 적합하지 않는 물과 같은 소화제를 사용하면 화재의 확산을 촉진할 뿐만 아니라 감전으로 인한 2차 부상을 유발할 수 있다. 따라서 화재 유형 감지는 신속한 화재 진압과 화재 피해를 최소화하기 위해 필수적이다. NDIR 기반의 이중 채널 중적외선 측정 기술을 통해 연기를 감지하고 분류하여 화재 유형 감지의 실현 가능성을 확인하고자 한다. 이를 검증하기 위해 연기에 대한 중적외선 발광 다이오드의 투과율을 측정하고, 투과율와 투과율 간의 비율을 분석하여 계층적 클러스터링을 통해 연기를 분류한다. 본 기술을 활용하여 화재에서 발생하는 연기를 감지하여 화재 유형을 신속하게 감지할 수 있는 유용한 기술로 발전할 수 있을 것이라 기대한다.

광열 광 각도 산란을 이용한 적혈구내 헤모글로빈 농도 측정

김의한(Uihan Kim),이동학(Dong-Hak Lee),김수철(Soocheol Kim),유수호(Su-ho Ryu),허정(Jung Heo),황재현(Jaehyun Hwang),주철민(Chulmin Joo) 대한기계학회 2014 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2014 No.11

CRA 기법을 이용한 컨버터 제어기 설계

김형철(Hyungchul Kim),김수철(Soocheol Kim),이재문(Jaemoon Lee),염상구(Sanggu Yeom),최재호(Jaeho Choi) 대한전기학회 2006 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.7

전력변환 장치에서 기존의 PID 제어기의 해석적인 해를 얻는 것은 매우 어려운 일이다. 최근에 단상 UPS용 인버터 시스템에서 CRA 기법을 이용한 새로운 제어알고리즘을 바탕으로 시스템의 제어기의 제어상수를 해석적으로 접근하여 좋은 성능을 얻은 바 있다. CRA 기법은 해석적으로 시스템의 응답속도 및 오버슈트를 임의의 제한범위 내로 설계할 수 있도록 하는 장점이 있다. 이러한 CRA 기법을 사용하여 컨버터 제어기 설계 부분에 적용하여 해석적인 해를 얻고 PSiM 시뮬레이션을 통해 오버슈트와 빠른 응답을 확인한다.