Laser Ablation을 활용한 효율적인 발열유리 제어 시스템에 관한 연구

황정태 한국산업기술대학교 일반대학원 2018 국내석사

발열 유리는 표면의 온도와 환경 온도차에 의해 발생되는 결로, 결빙 방지 뿐만 아니라 광학적 투명성과 발열이 요구되는 각종 산업용품, 건축물 창호, 자동차용 유리등에 적용이 가능하다. 일반적으로 기존의 발열유리 제작 기술은 유리의 표면에 발열체를 프린트 기법으로 패터닝 하여 사용하였으므로 발열패턴이 시계를 방해하는 등 투명유리의 고유기능인 광 투과를 감소시키고 복잡한 공정으로 cost 상승의 문제점이 있다. 본 연구는 Ag계 Low-e 유리(이하 저방사 유리)의 표면 전기 전도 특성을 이용하여 표면 발열을 유도하고자 하였으며 이는 소재의 수급성과 경제성을 염두에 둔 것이다. 발열 분포를 제어하기 위한 방법으로서는 Laser Ablation (이하 레이저 융발)을 적용하여 공정을 단순화 시켜 기존의 프린팅 소결 과정을 생략할 수 있었으며 정밀한 발열 패턴의 구현이 가능하였다. 실험 과정은, 먼저 저방사 유리 표면의 전기전도 특성을 측정하여 단위면적당의 요구 열량 및 전류값을 구한 후 용도 및 조건에 따른 발열 제어를 위한 패턴(pattern)을 Laser를 이용하여 융발법으로 제작하였다. 이것은 발열 유리가 용도 및 구조에 따른 표면의 형태와 발열 부위를 제어하기 위한 것으로 전면적 발열 패턴 및 병렬 바 형태의 경우와 내부중심 발열패턴과 외곽 배열 패턴으로 나누어 실험되었다. 표면의 발열 분포 상태와 온도는 열상카메라를 이용하였고 동작전원은 활용 전력 조건을 고려하여 저압에서는 직류전원 공급기를, 24V 이상의 전압에서는 60Hz 교류로 실험되었다. 저방사 유리의 투명금속막(Ag계)은 순저항 특성을 보이며 전원 주파수 특성이 없이 Ohmic 특성을 나타내기 때문이다. 제작 샘플패턴은 총 9종류(A~I)에 대해서 조사 되었으며 다음과 같다. -패터닝에 따른 발열 분포 테스트 : A, B, C -패턴 밀도 및 전기저항에 따른 특성 : D, E -발열 부위 제어 : F, G -패턴 폐회로 내에서의 발열 분포 상태 테스트 : H, I 위와 같은 실험 배치에서 적용한 전류밀도는 25℃ 상온 환경에서 최대 표면온도 60℃ 이하의 온도(온도차 35℃)를 유지하는 수준의 1.125A (50mm 횡단면)를 기준으로 각 패턴의 횡단면 거리에 따라 전류를 설정 하였다. 또한 패턴의 횡측폭이 좁고 긴 D, E 형태의 샘플에서는 패턴 저항이 0.481kΩ과 2.25kΩ으로 인가 전압은 각각 42V, 110V로서 60Hz 교류 전류를 인가 시켰다. 이는 투명발열 유리의 전력 설계에 있어서 자동차 등의 배터리 베이스의 전원장치에서는 24V DC 이하가 적합하고 일반 교류전력이 지원되는 환경에서는 직렬 연속패턴 방식이 유리함을 가정하여 고전압 저전류 방식을 사용하였다. 발열실험에서 60℃까지의 발열량은 2kw/m2을 나타내었다. 본 연구는 저방사 유리의 구조적 특징인 투명성 전도층을 발열원으로 이용하기 위하여 레이저 융발법을 적용해 패턴의 형태와 전력의 분배, 이때 발생되는 부분발열의 문제 등을 분석하였다. 또한 연구결과를 실용화하기 위한 과정에서 고려할 점을 도출하기 위한 목표로 추진되었다.

로봇 디자인 개발에 있어서 뇌파분석 적용에 관한 연구 : 산업용 양팔로봇의 형태적 디자인 선호도 분석을 중심으로

조은경 한국산업기술대학교 일반대학원 2015 국내석사

Enormous amounts of resources and number of personnel are invested to secure national competitiveness in the coming future by using the robot industry as a driving force for national growth. In the past, the robot is primarily used in some special fields requiring professionalism, such as industry, medical, military, universe and agriculture, but the development field of it is gradually extended into the scope of daily life. As the robot is introduced into the life scope of human beings, it is recognized as a communication individual which interacts with human beings, beyond a general product, and therefore the importance of study on the 'robot design' is emphasized. The scenario development and the establishment of characters of the stage of design development show the most prominent difference between robot design and product design process. As the robot is required to not only perform jobs and deliver information but also conduct the 'emotional communication' with human beings, the process different from that of general product design occurs. In order to understand subjective feelings and measure emotional satisfactions in establishing characters of robot design, the pyschophysical scale method using a questionnaire are frequently used. The pyschophysical scale method which allows subjects to express their subjective favorites as scores, needs careful attention in designing the questionnaire with objectivity, accuracy, validity, reliability and availability. And it is difficult to avoid psychological distortion even if well-designed evaluation mode and questions are used. In order to overcome such a weakness of the pyschophysical scale method, the number of studies using the psycho-shysio-logical measurements should be increased, and especially the electroenceph-alogram (EEG) is one of them. As a scale of favorite, EEG has an advantage in that emotional responses of subjects can be analyzed in real time, and the psychological distortions can be avoided by using objective and direct psycho-shysio-logical measurements, rather than users' subjective evaluations. In order to effectively overcome many problems of the pyschophysical evaluations, this study examines the interrelation between questionnaire data of robot favorite and EEG data of subjects who perceive form images of robots and explores availability of EEG according to robot design. The industrial dual-arm robot design is applied to study on development cases by verifying the EEG analysis method having the highest correlation with form favorite of the robot design and providing a guideline regarding form favorite analysis method of industrial dual-arm robot design using EEG. 로봇산업을 국가차원의 성장 원동력으로 삼아 다가오는 미래에 국가경쟁력을 확보하기 위해 막대한 인력과 자원을 투자하고 있다. 과거 로봇의 활용분야는 산업, 의료, 군사, 우주, 농업 등 전문성이 요구 되는 특수 분야에서 주로 활용되었지만 로봇 개발영역은 점진적으로 인간의 일상생활 범위까지 확대되고 있다. 로봇이 인간 생활 범위의 영역으로 들어오면서 로봇은 인간과 일반적인 제품 이상의 상호작용을 하는 커뮤니케이션 개체로 인식 하게 됨에 따라 ‘로봇디자인’에 대한 연구의 중요성이 떠오르고 있다. 로봇 디자인 프로세스와 일반적인 제품 디자인 프로세스의 가장 큰 차이점은 디자인 개발 단계에서의 캐릭터 설정과 시나리오 개발이다. 로봇은 사람과의 사이에서 정보 전달이나 직무 수행만이 아니라 ‘감성’의 커뮤니케이션이 필요하게 됨에 따라 로봇디자인에 프로세스에서는 일반적인 제품디자인 프로세스와는 다른 과정이 존재하게 되는 것이다. 로봇 디자인의 캐릭터 설정에서의 주관적인 느낌을 파악하고 감성적인 만족도를 측정하기 위해 설문지를 이용한 심물리적 스케일(pyschophysical scales) 방법을 주로 사용한다. 피험자에게 주관적인 선호도를 점수로 표현하게 하는 심물리적 평가 방법은 객관성, 정확성, 타당성, 신뢰성, 가용성을 갖는 설문지를 설계하는 과정에서 세심한 주의가 필요하고 잘 고안된 평가 양식과 질문을 이용하더라도 평가과정에서 심리적 왜곡이 일어나는 것을 피하기 어렵다. 이러한 설문지를 이용한 심물리적 스케일 방법의 단점을 극복하기위해 심생리적인(Psycho-physio-logical) 측정방법을 사용하는 연구가 늘어나고 있는데 그 중 하나가 EEG(electroenceph-alogram; 뇌파)이다. EEG는 선호도의 척도로서 사용자의 주관적인 평가보다 객관적이고 직접적인 심생리적 측정 방법을 이용하면 심리적 왜곡을 피할 수 있으며, 실시간으로 피험자의 감성 반응을 분석할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구는 심물리적 평가 방법의 여러 가지 문제점들을 효과적으로 극복하고자 로봇의 형태 이미지를 지각하는 피험자의 뇌파 데이터와 로봇 선호도 설문지 데이터 간의 상관관계를 알아보고, 로봇 디자인 프로세스에 따른 뇌파 적용가능성을 모색하였다. 로봇 디자인의 형태적 선호도와 가장 높은 상관관계가 있는 뇌파분석 방법을 확인하고, 뇌파를 이용한 로봇 디자인의 형태적 선호도 분석 방법을 가이드라인화 하여 산업용 양팔로봇 디자인을 개발 사례 연구에 적용하였다.

산업디자인의 효율적인 실무교육을 위한 현장실습 시스템개발에 관한 연구

나한범 한국산업기술대학교 일반대학원 2016 국내석사

In industrial society focused on labor and capital, knowledge has been converted and merged to technology for being a center of production, as well global competition has been deepen according to industrial paradigm changing to knowledge based society. As a result, it has been reached to the age of limitless competition for survival of nation, city and company. Nation also has focused on innovation of policy system and development of growth engine policy, besides company has concentrated on securing global competition through innovative technology and design, securing talent and strengthening marketing strategy. In the trend of industrial paradigm, design is a pivotal way to enhance productivity and high value product in knowledge based society thus it has grown fast as a main factor for innovative and competitive industry. Design industry in Korea has been flowing smoothly by diverse supporting policy of government and training many designers in Universities but, the level of quality falls short of industry’s expectation. In reality, many students in University have difficulty in getting a job after completion of training design course work. As well industry has trouble in securing outstanding workforce and has consumed human and material resource to retrain new company members. In this study, it draws a necessity of work experience based on limitation and problem of design education in University. Moreover it aims to develop field practice system of industrial design that focused on demand systematically for training talented individuals with global capability. System development for efficient operation in field education of industrial design in University provided a solution plan by understanding course of study in University, awareness condition of field education, and requirement for system buildup. The elements for establishing field education system in industrial design are First, field education should be matched to demand of participant students and industries, Second, prior education should be performed to pre-understand duty and business of industry, Third, it should be managed and inspected consistently by advisor’s round instruction and interim review Fourth, field education with credit system should be operated for leading participation of students. Fifth, administrative and financial supporting system should be established for leading participation of industries, Sixth, evaluating and following up system should be established for connecting to get a job and incentive from company. With integrating these factors, field education of industrial design is established, and through this perspective it provides capabilities that students can learn not only design theory but also correct profession in aptitude based on the practical skills by themselves. As well it strengthens employment competitiveness by capability cultivation in practical level and self-improvement. Therefore, University will be able to expand demand centered program by introducing more interchange with industry and strengthening cooperation system with virtuous circulation thus it helps support foreign competition from employment rise. Beside it is expected that the effort for retraining new members will be decreased by securing elite manpower who completed field education program in University. Moreover, training talented individuals and enhancing design competitiveness that required to knowledge based society expect to improvement of the nation’s competitiveness. 노동과 자본 중심의 산업사회에서 지식이 기술로 전환·융합되어 생산의 중심이 되고 상품으로 활용되는 지식기반사회로 산업의 패러다임이 변화함에 따라 글로벌 경쟁이 갈수록 심화되어 가고 있다. 때문에 국가·도시·기업 모두가 생존을 위한 무한 경쟁시대에 이르렀으며, 국가적으로는 정책시스템의 혁신과 성장 동력사업을 발굴하고, 기업에서는 기술과 디자인혁신, 인재확보, 마케팅 강화를 통해 글로벌 경쟁력 확보에 주력하고 있다. 이러한 산업패러다임의 변화 속에서 디자인은 지식기반사회에서 생산력을 향상시키고 고부가가치화를 실현시킬 수 있는 수단으로 산업혁신과 산업 경쟁력의 핵심 요소로 부상하게 되었다. 그러나 우리나라의 디자인산업은 정부의 다양한 지원정책과 함께 많은 대학에서 디자인교육으로 디자이너를 양성하면서 양적인 성장은 원활하게 이루어지고 있으나 질적인 수준은 산업체의 기대에 미치지 못하고 있다. 실제로 대학의 디자인 교육과정을 이수하고 졸업 후 취업으로 이어져야하는 일련의 과정에 대해 많은 학생들이 어려움을 겪고 있으며, 산업체에서는 우수한 디자인인력 확보에 어려움을 느끼고 신입디자이너의 재교육에도 많은 인적·물적 비용을 소모하고 있는 상황이다. 본 연구에서는 현재 대학 디자인교육의 한계와 문제점을 토대로 산업디자인 현장실습의 필요성 도출하고 부족한 대학 디자인 교육과정을 보충하여 글로벌 경쟁력을 갖춘 실무형 디자인 인재양성을 위해 체계적이며 수요자가 중심이 되는 산업디자인 현장실습 시스템을 개발하고자 하였다. 대학의 산업디자인 현장실습의 효율적인 운영을 위한 시스템개발은 현장실습의 주체인 학생과 교수, 산업체의 설문조사를 통해 각 주체별로 대학교육과정과 현장실습의 인식·실태조사 및 시스템 구축의 요구사항을 도출하여 해결방안을 제시하였다. 산업디자인 현장실습 시스템 구축을 위한 요소로는 첫째, 현장실습 매칭 시 참여하는 학생과 산업체의 니즈에 부합하는 매칭을 실시하고, 둘째, 산업체의 직무와 업무에 대해 사전에 이해할 수 있도록 사전교육을 실시하며, 셋째, 지도교수의 순회지도와 중간점검발표를 통해 지속적으로 현장실습 관리·점검하고, 넷째, 학생들의 참여유도를 위한 학점제 현장실습을 운영한다. 다섯째, 산업체의 참여유도를 위한 정부나 학교의 행정적·재정적 지원체계를 확립하고, 여섯째, 학생의 취업연계와 산업체의 Incentive를 위한 평가 및 사후관리체계 확립 등이 있다. 이러한 요소를 통합하여 산업디자인 현장실습 시스템을 구축하였으며 이를 통해 대학을 취업의 관문으로 보는 것이 아닌 대학에서 배우고 연구한 디자인 이론과 실기를 바탕으로 학생 스스로 본인의 적성에 맞는 직업을 탐색하고, 희망하는 진로에 맞는 일자리를 선택할 수 있는 능력을 키워 주며, 실제 직무 능력 함양과 자기계발을 통해서 취업경쟁력을 강화시키고자 하였다. 따라서 대학은 산업체와의 선순환구조를 구축하면서 대학과 산업체간의 교류 증가와 협력체계 강화로 수요자 중심의 고용 프로그램으로 확대 시켜나갈 수 있을 것이며, 취업률 상승으로 인한 대외 경쟁력 강화에 도움이 될 것으로 사료된다. 또한 산업체에서는 대학으로부터 현장실습 교육프로그램을 이수한 우수 인력을 확보하여 재교육에 소모되는 자원을 줄일 수 있을 것으로 기대되며 더 나아가 지식기반사회에서 요구하는 디자인인재양성과 산업체에서의 글로벌 디자인경쟁력 강화로 인해 기업 경쟁력 향상은 물론 국가 경쟁력의 향상에도 기대할 수 있을 것이다.

한국과 베트남 가상 화폐 거래소 선택 요인에 대한 비교 연구

Nguyen Thi Thu Hoai 한국산업기술대학교 일반대학원 2019 국내석사

국문요약 한국과 베트남 가상 화폐 거래소 선택 요인에 대한 비교 연구 한국산업기술대학교 일반대학원 경 영 학 과: 응엔 티 투 화이 지 도 교 수: 이 충 석 최근 암호 화폐 사용자 수와 거래량이 증가하는 추세에 있으며 많은 투자자들의 관심 대상이 되고 있다. 주식은 지정된 단일 거래소를 통해 거래되어 거래 종목 (주식)만 선택하면 해당 거래소에서 거래하면 되지만 암호 화폐는 다양한 거래소에서 다양한 가상 화폐가 거래되고 있어 가상 화폐 투자자는 투자를 위한 가상 화폐 선택 뿐만 아니라 거래소에 선택이 필요하다. 동일한 가상 화폐를 거래할 수 있는 가상 화폐 거래소라도 상호 다른 특징을 보유하고 있어 투자자의 선호도에 맞는 최적화된 가상 화폐 거래소 선택이 필요하며, 선택 요인에 대한 제시와 모형화가 필요하다. 본 연구는 한국과 베트남의 투자자 또는 예비 투자자를 대상으로 가상 화폐 투자 거래를 위한 거래소 선택에 주요하게 영향을 미치는 요인을 분석하고 상호 차이점을 도출하고자 다음의 과정으로 연구를 수행하였다. 1) 기존 연구 조사를 통하여 투자자 관점에서 거래소 선택 요인을 도출 하였다. 2) 도출된 선택 요인에 대한 중요도 파악을 위해 한국 (205명) 베트남 (251명)의 투자자와 예비 투자자를 대상의 Analytic Hierarchy Process (AHP) 설문 조사를 수행하였다. 3) 설문결과를 분석하여 요인 별 중요도를 도출하고 한국과 베트남의 주요 차이점을 비교 분석하였다. 도출된 가상 화폐 거래소 선택 요인은 2단계 (3 분류, 11 세부 요인)로 구성된다. 분류에는 시스템, 사용자, 서비스가 포함된다. 시스템에는 속도, 가용성, 보안성, 사용자에는 가상 화폐 다양성, 거래량, 주변 인식, 친숙도로 구성되며 서비스에는 접근성, 전자지갑유무, 고객서비스, 수수료가 포함된다. 연구분석 결과 11개 요인에서 중요도가 높은 요인은 한국에서 보안성 (0.213), 속도 (0.129), 거래량 (0.117), 가용성 (0.115) 순이며, 베트남에서는 보안성 (0.2426), 가용성 (0.1153), 속도 (0.0914), 고객서비스 (0.0912) 순으로 나타났다. 보안성이 한국과 베트남 모두 1순위로 분석되었으며, 한국보다는 베트남에서 상대적으로 높게 나타났다. 또한 한국에서 거래량의 경우 3위 였으나, 베트남의 경우 11위로 낮게 나타났고, 한국의 고객서비스 10위 였으나 베트남의 경우 고객서비스가 4위로 상대적으로 높게 나타났다. 베트남에 신규 거래소 서비스를 한다면 거래량에 대한 중요도가 낮으므로 상대적으로 고객서비스 측면에서 마케팅과 서비스 운영에 초점을 두어야 할 것으로 예상된다. 본 연구 결과를 활용하여 대상 국가에서 신규 또는 기존 가상 화폐 거래소 운영 시 사용자 관점에서 주요하게 고려하는 요소를 반영한 거래소 운영에 대한 시사점을 도출 할 수 있을 뿐 아니라, 사용자 선호도에 기반한 최적의 거래소 추천에 활용 가능할 것으로 기대된다. 본 연구의 설문 응답자가 연구결과를 일반화하기에는 충분하지 않으므로 향후 응답자를 응답자 유형별로 충분히 확보하여 향후 연구를 보완하고 사용자 유형별 세부 분석하는 향후 연구가 필요할 것으로 판단된다. ABSTRACT A Comparative Study on the Selection Factors of Virtual Currency Exchange between Korea and Vietnam by Nguyen Thi Thu Hoai Advisor: Prof. Lee Choong-seok, Ph.D. Course for Business Administration Graduate School Korea Polytechnic University Recently, the number of virtual currency trader and trading volume has become increasingly high, and virtual currency has become a major concern for investors. Furthermore, unlike conventional stock trading, investors can trade only with the pre-determined type (stock), while for virtual currency exchange. Investors can trade a variety of different currencies at different trading platforms, so in addition to choosing the virtual currency, investors also need to choose trading platforms. In addition, even if the same trading platform can simultaneously trade the same virtual currency, each trading platform has different characteristics, so investors need to choose the trading platform. Virtual currency best suits their needs. As well as the need to propose and model the choice of the virtual currency exchanges. This study aims at analyzing the factors influencing the choice of virtual currency exchanges for those who have and intend to invest virtual currency of Vietnam and Korea; points out the difference between the investors. The study was conducted in the following steps: 1) Through reference to previous survey results, from which a summary of selected factors was derived. 2) Investigate the AHP by investing in and investing in Korean virtual currency traders (205 people) and Vietnamese (251 people), in order to judge the importance of individuals selected elements are summarized in (by step 1) and 3) Analyze the results of the survey and give an important insight into each of the factors, and then analyze the comparative differences between Korean and Vietnamese investors. The selection factors of virtual currency exchange are comprised of two levels (three main factors and eleven susfactors). Key factors are system factors, user factors and service factors. System factors include speed, fusibility, security. The user factors include variety of coins; trading volume, surrounding understanding and popularity. And the service factor consists of approach, free e-wallet or not, customer support service, transaction fee. According to the results of the study, the importance of the 11 factors selected for Korea in the order is security (0.213), speed (0.129), trading volume (0.117), fusibility (0.115). For Vietnam, in turn, is security (0.2426), fusibility (0.1153), speed (0.0914), and customer support service (0.0912). Both Vietnam and Korea have the highest weighting indexes of security (security weighting is ranked No.1) and security weighting of Vietnam is relatively higher than Korea. In addition, for Korea, the third largest trading volume, Vietnam is at the bottom of the list (11th). Therefore, if users plan to invest in new trading platform services, they should focus on developing services and marketing more than trading volume. In the future, it is hoped that research results can be applied to the operation and development of existing exchanges or new exchanges in Vietnam and Korea. The results not only provide an insight into the key factors that investors should consider to operate exchanges, but also provide advice on what exchange is best and best suited to the needs of investors. However, the limitation of the study is that the number of respondents is small, so it is not possible to generalize the results. Therefore, in the future, the number of participants in the survey will be increased and the subjects will be divided into groups for detailed analysis and completion of the research.

4차 산업기술기반 산불진압용 소방헬멧 디자인 연구

전은민 한국산업기술대학교 일반대학원 2020 국내석사

21세기 고도의 기술문명사회에서 삭막한 도시의 중간에서 산림은 점점 중요해지고 있다. 하지만 지속적인 경제개발로 산림의 파괴는 점점 가속화되고 있다. 이는 산사태, 홍수, 가뭄 등 여러 재난의 원인이 되어 국가에서는 산림의 파괴를 막기 위해 산불재방시스템 등 여러 정책을 실시하고 있다. 하지만 이러한 정책 속에서도 산불재난은 인위적 원인과 자연적원인의 결합으로 인해 그 빈도수가 증가하고 있다. 이러한 산불재난을 관리하기 위해 국가에서는 산림청을 중심으로 하여 특수 진화대를 비롯하여 소방관, 의용소방대, 민방위대의 협력을 통해 산불을 진압하고 있다. 하지만 이러한 상황에서 소방관들의 소방장비의 노후화와 낙후로 인해 인명피해가 발생하고 있다. 특히 소방관들의 생명과 직결되는 소방헬멧의 노후율은 그중 가장 큰데 이러한 현실에서 광범위한 산림이라는 지역에서 소방관들과 진화대의 통신은 소방관에게 진화작업에 있어 가장 중요한 명령과 현장보고를 위해 꼭 필요하지만 소방관들의 개인안전장비를 모두 착용하고 진압작업과 장갑으로 인해 손을 사용하여 무전기를 사용하기란 쉽지 않다. 또한 긴박한 현장 속에서 시끄러운 노이즈 문제로 정확한 정보통신이 어려운 상황이다. 이러한 배경에서 기술의 발전으로 인한 4차 산업 혁명은 현실에 닥친 문제를 해결할 수 있는 열쇠가 될 수 있다. 특히 ICT기술의 수준은 제품에 기술을 적용하여 시중에 나와도 될 만큼 성장해 있고 이를 밑바탕으로 AR기술을 비롯한 응용한 기술들 또한 그 사용성이 무궁무진하다. 본 연구에서는 4차 산업 기술의 개발 흐름에 따라 소방헬멧이라는 제품을 4차 산업 기술과 접목하여 소방관들의 산불진압 및 야외 진압에서 좀 더 안전하고 효율적으로 소방작업이 가능한 소방헬멧의 디자인을 연구하고자 하였다. 산불진압용 소방헬멧의 디자인연구를 위해 먼저 소방헬멧의 현황과 분석을 진행하였고 AR기술 및 응용기술의 문헌연구를 통해 연구에 대한 필요성과 가능성을 도출하였다. 또한 실증연구로서 소방관과 소방관련 직업을 가진 종사자들을 대상으로 소방헬멧의 실태와 AR기술 적용에 대한 인식을 설문조사를 통해 조사하여 소방헬멧의 문제점과 향후 AR기술의 적용 및 응용기술 적용에 대한 요구사항을 도출하여 디자인 연구를 진행하였다. 산불진압용 소방헬멧 디자인에 있어 중점을 두어야 하는 요소는 착용감과 기능 및 재질과 소방헬멧을 효율적으로 사용하기 위한 디자인이다. 첫 번째로 착용감에 있어 기존의 소방헬멧 형태 사이즈 대신 우리나라 사람들에 맞는 두상형태에 대한 사이즈로 착용감에 대한 편함을 높이고 안쪽 패드의 탈부착형태의 디자인으로 개인 맞춤이 가능하게 하였으며 위생에 있어 불편함이 없도록 디자인하였다. 두 번째로 기능과 재질에서 AR기술을 비롯하여 통신기술, LED기술을 적용하여 소방헬멧의 효율성을 높이고 내열성에서 강한 신소재를 사용하여 소방헬멧이라는 기능을 좀 향상시켰다. 세 번째로, 설문조사로 도출되었던 땀 배출의 문제와 통신 문제를 해결하기 위해 뒷부분의 땀 배출 구멍과 터치식 통신 헤드셋 디자인으로 효율성을 높였다. 향후 기술은 더욱 발전 할 것이며 앞서 연구한 소방헬멧과 언급했던 4차 산업의 기술의 대표 기기인 드론을 적용한 파악과 관제센터를 통한 지시를 기반으로 한 산불진압 시스템을 개발한다면 더욱 효율적인 소방방재 시스템이 될 것이라 전망한다.

임베디드 시스템용 Single Shot Multibox Detector Model 기반 적외선 열화상 영상의 객체 검출

나웅환 한국산업기술대학교 일반대학원 2020 국내석사

지난 수 년 동안 계속해서 일반 실상 카메라를 이용한 영상분석기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에는 딥러닝 기술을 적용한 지능형 영상분석기술로 발전해 왔으며 국방기지방호, CCTV, 사용자 얼굴인식, 머신비전, 자동차, 드론 산업이 활성화되면서 많은 시너지를 효과를 일으키고 있다. 그러나 어두운 밤과 안개, 날씨, 연기 등 다양한 여건에서 따라서 카메라의 영상분석 정확성 감소와 오류가 수반될 수 있다. 또한 일반적으로 딥러닝 기술을 활용하기 위해서는 고사양의 GPU를 필요로 하기 때문에 다른 추가적인 시스템이 요구된다. 본 논문에서는 주변 환경의 영향으로 객체 검출이 불가능하거나 성능이 극심하게 낮아지는 일반 실상 카메라의 단점을 보완하기 위해서 적외선 열화상 카메라를 사용하고 고사양의 GPU나 클라우드 서비스의 연결을 최소화하고자 딥러닝 모델을 임베디드 시스템에 내장할 수 있는 경량적인 딥러닝 모델을 활용하였다. 일반적으로 RGB 영상은 3개의 채널을 가지고 있는데, 적외선 열화상 카메라로 획득한 영상은 1개의 채널만 가지고 있다. 이에 적외선 열화상 카메라로 획득한 영상이 객체 검출 시스템의 특징 추출 네트워크로 입력되기 전에 3개의 합성곱 필터를 이용하여 전처리를 수행하여 채널을 늘린 후 특징 정보들을 다음 특징 추출 네트워크에 입력한다. SSD(Single Shot Multibox Detector)객체 검출 기법은 VGG-16을 기본 특징 추출 네트워크로 사용하는데, VGG-16 파라미터의 수가 굉장히 많고 연산이 오래 걸린다. 이에 VGG-16을 대체하여 경량적인 딥러닝 모델인 MobileNet을 SSD의 특징 추출 네트워크로 재구성하여 사양의 낮은 임베디드 시스템에서도 활용할 수 있는 합성곱 전처리 및 MobileNet-SSD를 제안한다. 실험결과 기존의 VGG-16-SSD 보다IOU:[0.5]기준 mAP 성능은 15.6% 낮지만, GPU의 FLOPs(초당 부동소수점 연산)는 약 28배, 파라미터의 수는 약 5배정도 감소하였으며, 또한 기존의 MobileNet-SSD 보다 FLOPs와 파라미터가 낮지만 IOU:[0.5]기준 mAP성능은 약 9.2% 정도 향상되었음을 확인 할 수 있었다.

채터 저감을 위한 능동진동저감스테이지 설계와 제어에 관한 연구

홍태화 한국산업기술대학교 일반대학원 2021 국내석사

금속 가공은 18세기 후반 산업혁명 이후 본격적으로 시작되었다. 오랜 역사와 함께 공작기계 및 가공 기술은 기계 공학 학문 분야에서 가장 중요한 연구 분야중 하나로 자리 잡았다. 현대 산업에서 자동차 산업, 조선업, 항공 산업이 발전함에 따라 가공 기술역시 점점 발전해 왔다. 가공 시스템 및 가공기술은 성공적으로 상용화에 성공하였으며, 이제는 새로운 가공기술의 요구가 증대 되고 있다. 가공 성능을 악화 시키는 다양한 요인 중 가공 시 발생하는 진동은 가공 품질을 떨어뜨리는 주요 요인이다. 가공 중 발생하는 진동은 “채터링” 현상이라 불리 우는 현상을 만들어낸다. 채터링 현상에는 다양한 종류가 존재하는데 그 중에서도 가공 품질에 치명적인 악영향을 끼치는 재생성 채터링 현상이 존재한다. 재생성 채터는 자려진동의 일종으로 1회전 전의 절삭에서 발생한 진동이 가공시편 표면에 남아서 그 진동이 현재의 절삭에 있어서 절삭 두께의 변동으로서 재생된다. 이로 인해 가공 시편에 물결 모양의 형태를 만들어 가공 품질에 치명적인 악영향을 미치게 된다. 채터링 현상은 공구의 수명 단축 및 가공 품질 저하와 같은 가공 성능을 악화시키기 때문에 채터링의 주요 원인인 가공 시에 발생하는 진동을 억제할 수 있는 기술이 필요하다. 일반적으로 채터링 현상을 회피하는 방법은 SLD(Stability lobe diagram)를 사용하여 채터링 현상을 피할 수 있다. SLD 지표는 절삭 깊이와 스핀들 회전 속도에 의거하여 생성되는 그래프로 절삭조건에 따라 채터링이 발생하는 영역과 발생하지 않는 영역으로 나누어 보여준다. 하지만 SLD지표 에 의존하여 채터링을 회피하기 위해 한없이 낮은 절삭 깊이를 고집하게 된다면, 이는 생산성 향상에 악영향을 끼치게 된다. 따라서 SLD 곡선이 아닌 다른 방법으로 진동을 피할 수 있는 연구가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 기존에 사용하던 SLD를 이용하는 방식이 아닌 능동진동저감 장치를 제안한다. 능동진동저감 장치는 유연가이드 기구와 피에조 구동기, 변위센서로 구성되어있다. 피에조 구동기는 그 구조에 따라 다른 구동기에 비해 강한 힘을 가지고 있는 반면, 이송 거리가 짧다는 단점이 있다. 본 연구에서는 연구용 알루미늄 시편을 가공할 때 발생하는 진동을 제어하는 것을 목표로 하고 있다. 알루미늄 시편을 사용했을 시에 발생하는 진동이 최대 20um를 넘지 않아 상대적으로 큰 힘을 내며 짧은 스트로크를 가지고 있는 피에조 구동기를 사용하기에 적합하다. 가공시의 진동으로 인해 발생하는 주파수는 70Hz 대역이다. 따라서 100Hz 이하의 주파수를 제어하는 것이 목표로, 일반적으로 제어 주파수에 4배 이상에 해당하는 400Hz 이상의 유연기구 스테이지를 설계하는 것이 목표이다. 유연가이드 기구는 Leaf-Type 스프링 힌지로 구성되어 있으며, 본 논문에 능동 진동저감장치의 모델링을 제시하였다. 제시한 모델링을 토대로 사용하는 연구용 시편을 제어하기 위한 유연기구스테이지의 최적 설계가 이루어졌다. 최적 설계는 Matlab 의 Optimization ToolBox의 SQP(Sequential Quadratic Program) 알고리즘을 사용하여 이루어 졌으며, 최적 설계 결과 448.5Hz 의 1차 공진 주파수를 갖는 유연기구 스테이지를 설계 및 제작하였다. 능동진동저감장치의 제어 알고리즘은 위치 피드백을 받아 PID 알고리즘을 적용하였다. 가공시 발생하는 진동은 X, Y 축의 진동이 가장 지배적이다. 진동이 발생하게 되면 각 축에 설치된 변위 센서에서 진동을 측정하여 축별로 제어 알고리즘을 적용 시켰다. 결과적으로 능동 진동저감 장치를 적용함에 따라 가공시 발생하는 진동이 X축은 58% 감소 효과를 볼 수 있었으며, Y축은 63% 감소한 효과를 볼 수 있었다. 본 연구에서 개발한 능동진동저감장치를 통하여 가공 품질과 생산성을 향상시킬 수 있을 것이라 기대된다.

NUMA 시스템에 최적화된 병렬 해시 테이블

최재용 한국산업기술대학교 일반대학원 2021 국내석사

대용량 서버 같은 환경에서는 성능을 높이기 위하여 일반적으로 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 구조를 채택한다. 그리고 이런 환경에서 사용되는 소프트웨어들은 더 높은 성능을 위해 해시 테이블 자료구조를 많이 사용한다. 그런데 일반적인 병렬 자료구조는 NUMA 시스템에서 성능이 하락하는 경우가 많다. 이는 일반적인 병렬 자료구조가 NUMA 시스템에서 원격 노드의 메모리에 접근할 때 발생하는 지연시간을 고려하지 않고 만들어졌기 때문이다. 본 연구에서는 기존에 존재하는 병렬 해시 테이블을 기반으로 NUMA 시스템에 최적화된 해시 테이블을 구현하여, NUMA 구조를 사용하는 병렬 컴퓨팅 환경에서도 고성능의 자료구조를 활용할 수 있도록 한다. Hash table is an efficient data structure which inserts, removes, and finds data in a constant time. Applications which exploit a multicore CPU use a concurrent hash table to improve the performance. In addition to that, high scale servers usually use NUMA architecture to improve the performance further. But typical concurrent data structures mostly show lower performance on NUMA systems. It is because these concurrent data structures are made with no regard for latencies involved in accessing remote memory nodes on NUMA systems. In this study, we implemented a NUMA-aware concurrent hash table so that it can be used to achieve high scalability in NUMA architectures.

협동로봇 디자인 개발에 관한 연구

김준석 한국산업기술대학교 일반대학원 2019 국내석사

최근 4차 산업혁명이 크게 대두되면서 산업용 로봇은 새로운 패러다임의 변화를 겪고 있다. 첫 번째로 고속 네트워크 기술과 휴먼인터페이스, 인공지능, VR, 사물 인터넷 기술 등이 높아지면서 로봇과 기술이 융합하여 생산시스템 전반에서 역할을 담당하여 새로운 환경을 만들어 내고 있다. 그중에서 가장 이슈가 되고 있는 협동로봇은 인간과 로봇이 협업하여 작업 편의성을 돕는 로봇으로 인식되고 있으며 현재 선진 각국에 핵심 유망기술로 각광 받고 있는 아이템이다. 때문에 스마트 자동화로 인해 사람들의 인식이 변화하여 협동로봇에 대한 기술이 가속화 되고 디자인에 대한 연구가 이루어지고 있다. 협동로봇의 기술이 발전하고 연구가 활발히 진행되면서 최근 ISO(국제표준화기구)에서 안전 요건에 관련된 표준규격(ISO/TS 15066)을 발표하였고 로봇과 인간의 안전 운영에 대한 각 기업들의 기술이 평준화가 이루어지고 있다. 또한 기존 산업용 로봇과 다르게 협동로봇은 비용이 저렴하고 다양한 공간에서 운영할 수 있어 중소기업을 타겟으로 한 로봇이다. 따라서 기술적 평준화 추세와 중소기업을 타겟으로한 새로운 시장에서 경쟁사들 간의 차별화되고 글로벌 경쟁력을 높일 수 있는 방안으로 디자인의 대한 연구가 보다 중요하다. 본 연구는 중소기업의 글로벌 경쟁력을 높일 수 있는 협동로봇 디자인 개발을 목표로 하며, 첫 번째로 협동로봇의 개념과 현황에 대해서 알아보고 구조와 기능, 개발사례를 조사하고 디자인 경향을 분석하였다. 두 번째로 디자인 경향을 바탕으로 용도에 따른 크기와 구조 설계, 형태, 컬러를 이미지 포지셔닝(Image positioning)을 통해 분석하여 디자인 컨셉(Concept)을 도출하였다. 세 번째로 도출한 디자인 컨셉(Concept)을 바탕으로 아이디어 스케치를 진행하였고 설문조사를 통해 최종디자인을 선정하여 구조 설계와 컬러를 적용하여 3차원의 3D모델링과 3D렌더링을 진행하였고 협동로봇 디자인을 제안하였다. 제안한 디자인 결과물로 목업(Mock -up)을 제작하여 최종 테스트를 진행하였다. 본 연구는 협동로봇 분석과 로봇디자인 개발을 통하여 높은 기술력과 안전성뿐만 아니라 디자인적 측면에서 중소기업이 새로운 글로벌 강자로 부상할 수 있는 협동로봇 디자인을 제안하고자 하였다. 따라서 형태, 컬러, 구조가 고려되어져야 하며, 경쟁력을 높일 수 있는 협동로봇 디자인 제작에 밑바탕이 되는데 의의를 둔다.

MultiChip Arrayed LED를 이용한 고효율 LED 연구와 p-GaN층의 In/Ag 반사전극과 Ni/Cu/ITO 투명전극의 관한 연구

유호돌 한국산업기술대학교 일반대학원 2014 국내석사