Zigbee-CoAP 기반 대기전력 절감 시스템 설계 및 구현

장영환,이상순,Jang, Young-Hwan,Lee, Sang-Soon 한국정보통신학회 2020 한국해양정보통신학회논문지 Vol.24 No.5

최근 IoT 기술의 발전과 함께 전력 절감에 대한 관심이 증가하면서 소형화되고 있는 스마트 디바이스들의 전력 절감에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 IoT 기반 스마트 디바이스들의 다양화와 개인 보급률의 증가로 인해 사용하지 않는 동안에도 발생하는 대기전력에 대한 이슈도 증가하고 있다. 그러나 실질적으로 대기전력을 절감하기 위해서는 물리적으로 콘센트를 뽑거나, 전원을 Off 해야 한다는 단점이 있으며, 기존 IP 기반이 아닌 Zigbee를 활용하기 때문에 인터넷 네트워크를 기반으로 하는 IoT 표준 프로토콜로 변경할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 Zigbee 기술에 IoT 표준 프로토콜인 CoAP을 적용한 대기전력 절감 시스템을 설계 및 구현하였다. 기존 시스템과 평가 결과 평균 약 8.4Wh의 대기전력이 절감된 것을 확인하였다. Recently, as the interest in power saving increases with the development of IoT technology, research on power saving of smart devices, which are being miniaturized, is being actively conducted. In particular, due to the diversification of IoT-based smart devices and the increase in personal penetration rate, the issue of standby power even when not in use is increasing. However, there is a drawback of physically unplugging the outlet or turning off the power in order to substantially reduce standby power. Since Zigbee is used instead of the existing IP, it is necessary to change to the IoT standard protocol based on the Internet network. Therefore, this paper designed and implemented the standby power saving system applying CoAP, the IoT standard protocol, to the existing Zigbee technology. Existing systems and evaluations confirmed that the average standby power of about 8.4Wh was reduced.

국내 환경에 적합한 Kalman-filter 기반 사용자 운동거리 측정 알고리즘 설계 및 구현

장영환,임수봉,박석천,이봉규,이상순,Jang, Young-Hwan,Im, Subong,Park, Seok-Cheon,Lee, Bong-Gyou,Lee, Sang-Soon 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.12

세계적으로 스마트 디바이스 보급률이 증가하면서 운동 체크 등과 관련된 서비스들이 주목받고 있다. 그러나 기존 운동량 측정 서비스의 경우 고도 정보를 사용하지 않거나, GPS 고도 오차를 보정하지 않은 알고리즘을 사용하기 때문에 제공되는 운동거리 등이 정확하지 않다는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 문제점을 개선하기 위해 Kalman-filter를 기반으로 GPS와 기압고도계 센서 융합 알고리즘을 통해 고도 값 정확도 향상 및 좌표평면 사이거리 계산을 통해 Kalman-filter 기반 사용자 운동거리 측정 알고리즘을 설계 및 구현하였다. 설계한 알고리즘을 기존 알고리즘들과 비교한 결과, 기존 알고리즘에 비해 평균 약 2.17%의 정확도가 향상된 것을 확인하였다. With the increase in there are smart devices penetration around the world, services related to exercise checks are attracting attention. However, there is existing exercise amount measurement service does not use the altitude information, or because the use of an algorithm that does not corrected the GPS altitude error is not accurate movement distance provided have a problem. Therefore, in this paper, to improve the existing problems, Kalman-filter-based user movement distance measurement algorithm is designed and implementation of improved by using the Kalman-filter based GPS and barometric altimeter sensor fusion algorithm to improve the altitude value the accuracy and of calculate the coordinate plane distance. As a result of comparing the designed and implementation of algorithm with the existing algorithms, it is confirmed that the proposed algorithm improves the accuracy by about 2.17%.

스마트빌딩 환경에서 Zigbee-MQTT를 이용한 사용자 패턴 기반 대기전력 저감 시스템 설계 및 구현

장영환,이상순,Jang, Young-Hwan,Lee, Sang-Soon 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.9

국내의 경우 수입 에너지에 대한 의존도가 매우 높아 낭비되는 전력을 저하시키고 전력 효율성을 향상시키기 위해 저전력 기술인 Zigbee를 기반으로 대기전력 저감 연구가 이루어지고 있다. 그러나 Zigbee는 IoT 표준 프로토콜이 아니고, 네트워크 기반이 아니기 때문에 별도의 게이트웨이를 두어 네트워크를 구축해야 하며, 국제적으로 제시하고 있는 기기 전력 소비량에 대한 기준도 모호하기 때문에 대기전력에 대한 연구는 미흡한 상태이다. 따라서 본 논문에서는 기존 Zigbee 기술에 IoT 표준 프로토콜인 MQTT를 적용하여 별도의 게이트웨이 없이 네트워크망을 구축하고, 대기전력 저하 및 사용자의 패턴을 수집하는 대기전력 저감 시스템을 설계 및 구현하였다. 기존 시스템과 평가한 결과 기존 시스템 대비 약 7.11%의 대기전력이 소모된 것을 확인하였다. In Korea, the dependence on imported energy is very high, and research to reduce standby power is being conducted based on Zigbee, a low-power technology, to reduce wasted power and improve power efficiency. However, because Zigbee is not an IoT standard protocol and is not network-based, it is necessary to build a network with a separate gateway, and research on standby power is insufficient because the standards for international power consumption of devices are ambiguous. Therefore, in this paper, we applied the IoT standard protocol MQTT to the existing Zigbee technology to build a network network without a separate gateway, and designed and implemented a standby power reduction system that collects standby power degradation and user patterns. As a result of evaluating with the existing system, it was confirmed that about 7.11% of standby power was consumed compared to the existing system.

IoT 기반 저전력·경량 프로토콜 표준화 분석

장영환,심재성,박석천,Jang, Young-hwan,Shim, Jae-sung,Park, Seok-cheon 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.10

최근 스마트 디바이스를 통해 사람과 사물, 사물과 사물이 연결되는 IoT가 미래의 새로운 경제성장 동력으로 부상하고 있다. 이에 국제 표준화 단체에서 IoT 기반 프로토콜에 대한 연구를 진행하고 있으나, 표준화 단체에 소속되어 있는 기관 및 기업들의 이해관계가 서로 상이하고 개발되는 프로토콜 또한 다르기 때문에 이기종 디바이스간의 상호호환성이 저하되는 문제점이 나타나고 있다. 따라서 본 논문에서는 IoT 환경에 적합한 저전력 경량 프로토콜의 동향을 파악하고자 보편적으로 사용하고 있는 MQTT와 CoAP의 구조, 발전 과정 및 표준화 동향, 특징을 조사 및 분석하여 장단점을 도출 및 비교분석하고, 각 프로토콜에 대한 발전방안을 제시하였다. People and goods through the recent smart device, IoT to things and things are connected, it has emerged as the driving force of a new economic growth in the future. While conducting research of this international standardization organization in the IoT-based protocol, to the institutions and companies that belong to the standards bodies interests are different from each other, protocols have been developed also, different order, heterogeneous device interoperability has emerged is a problem that the lowering of. Therefore, in this paper, to investigate the structure of the MQTT and CoAP that are commonly used and trying to figure out the trend of low power consumption, a lightweight protocol that is suitable for IoT environment, process and standardization trends of evolution, features, analysis and on, to derive the advantages and disadvantages, and comparative analysis, it presented a development scheme for each protocol.

Zigbee-CoAP 기반 대기전력 절감 시스템 설계 및 구현

장영환,이상순,Jang, Young-Hwan,Lee, Sang-Soon 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.5

최근 IoT 기술의 발전과 함께 전력 절감에 대한 관심이 증가하면서 소형화되고 있는 스마트 디바이스들의 전력 절감에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 IoT 기반 스마트 디바이스들의 다양화와 개인 보급률의 증가로 인해 사용하지 않는 동안에도 발생하는 대기전력에 대한 이슈도 증가하고 있다. 그러나 실질적으로 대기전력을 절감하기 위해서는 물리적으로 콘센트를 뽑거나, 전원을 Off 해야 한다는 단점이 있으며, 기존 IP 기반이 아닌 Zigbee를 활용하기 때문에 인터넷 네트워크를 기반으로 하는 IoT 표준 프로토콜로 변경할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 Zigbee 기술에 IoT 표준 프로토콜인 CoAP을 적용한 대기전력 절감 시스템을 설계 및 구현하였다. 기존 시스템과 평가 결과 평균 약 8.4Wh의 대기전력이 절감된 것을 확인하였다. Recently, as the interest in power saving increases with the development of IoT technology, research on power saving of smart devices, which are being miniaturized, is being actively conducted. In particular, due to the diversification of IoT-based smart devices and the increase in personal penetration rate, the issue of standby power even when not in use is increasing. However, there is a drawback of physically unplugging the outlet or turning off the power in order to substantially reduce standby power. Since Zigbee is used instead of the existing IP, it is necessary to change to the IoT standard protocol based on the Internet network. Therefore, this paper designed and implemented the standby power saving system applying CoAP, the IoT standard protocol, to the existing Zigbee technology. Existing systems and evaluations confirmed that the average standby power of about 8.4Wh was reduced.

수직 히스토그램 기반 그림자 제거 알고리즘을 이용한 영상 감지 시스템 설계 및 구현

장영환,이재철,박석천,이봉규,이상순,Jang, Young-Hwan,Lee, Jae-Chul,Park, Seok-Cheon,Lee, Bong-Gyou,Lee, Sang-Soon 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.1

영상 감지 시스템의 기반 기술인 그림자 제거기술의 경우 실시간 영상처리는 계산의 복잡도가 높아 처리속도가 저하되고, 명도 차이만으로 그림자를 제거하기 때문에 조명이나 빛에 민감하다는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 시스템의 문제점을 해결하기 위해 가중치 적용 부분을 제거하여 계산의 복잡도를 낮추어 실시간성을 향상시켰다. 또한 수직 히스토그램을 이용해 그림자 인식률을 향상시킬 수 있는 그림자 제거 알고리즘 기반의 영상 감지 시스템을 설계 및 평가하였다. 평가 결과 기존 영상 감지 시스템에 비해 평균 속도가 약 5.6ms, 검출률이 약 5.5%p 향상된 것을 확인하였다. For the shadow removal technology that is the base technology of the image detection system, real-time image processing has a problem that the processing speed is reduced due to the calculation complexity and it is also sensitive to illumination or light because shadows are removed only by the difference in brightness. Therefore, in this paper, we improved real-time performance by reducing the calculation complexity through the removal of the weighting part in order to solve the problem of the conventional system. In addition, we designed and evaluated an image detection system based on a shadow removal algorithm that could improve the shadow recognition rate using a vertical histogram. The evaluation results confirmed that the average speed increased by approximately 5.6ms and the detection rate improved by approximately 5.5%p compared to the conventional image detection system.

Z-Wave 네트워크 환경에서 MQTT 기반 대기전력 절감 시스템 설계 및 구현

장영환(Young-Hwan Jang),박석천(Seok-Cheon Park),윤석환(Seok-Hwan Yoon) 한국멀티미디어학회 2020 멀티미디어학회논문지 Vol.23 No.3

ARB 가공된 상용 동 및 동합금의 인장거동

장영환 ( Young Hwan Jang ),김상식 ( Sang Shik Kim ),이성희 ( Seong Hee Lee ),한승전 ( Seung Zeon Han ),임차용 ( Cha Yong Lim ),김창주 ( Chang Joo Kim ),( Masahiro Goto ) 대한금속ᆞ재료학회 2006 대한금속·재료학회지 Vol.44 No.10

Zigbee 통신 기반 조명 제어 시스템 설계

장영환 ( Young-hwan Jang ),양승수 ( Seung-su Yang ),박석천 ( Seok-cheon Park ) 한국정보처리학회 2017 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.24 No.1

세계적으로 에너지 과다 사용으로 인한 비상사태가 발생하면서 에너지 절감, 그린 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 블루투스 기반의 네트워크 구성을 통해 중앙 조명 제어가 이루어지고 있다. 그러나 블루투스는 저전력 기술 중 높은 전력을 소모하기 때문에 조명기기가 증가할수록 전력사용량이 증가하기 때문에 저전력을 유지하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 Zigbee 기술을 기반으로 조명기기를 제어할 수 있는 시스템을 설계하였다.

근피자극과 키네시오 테이핑이 점프 시 발목 안정성에 미치는 영향

장영환(Jang young-hwan),김형동(Kim hyeong-dong) 한국콘텐츠학회 2013 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.2013 No.5