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강진일 한국해양대학교 대학원 2010 국내석사
We developed a new robot system that generates pinholes expressing texts or images pre-designed by a developed computer simulator on a plastic plate. The pin-holed plate is used as a new glamorous display board reflecting colorful lights from the light emitting diode (LED) installed on the edge side of the plate. The punching robot has four degrees of freedom (DOF) motion and can make same multiple holes in four plastic plates simultaneously. For this motion, we designed a structure for a simultaneous motion of the robot including three stepping motors for X-Y motion and rotational motion and one AC servo motor for a punching motion. For even reflection of the lights from texts or images on the board and fast production of the pin-holed boards, fast motion including precise position and depth of the robot is most important. For this, we designed joint actuators using timing belts and ballscrews without backlash. We also built a PC-based integrated control system including a GUI program to help users easily design luminous texts or images on the plastic plate. We conducted a performance test of the robot to verify the punching speed and position and depth control of the pin holes on the plate. Test results showed a fast motion, accurate position and depth control of the pinholes. Also, we presented a picture showing colorful luminous texts on the produced display board as a robot performance.
UUV–USV 협력 미션을 위한 광–음향 하이브리드 수중 무선 통신시스템 개발
강진일 국립한국해양대학교 해양과학기술전문대학원 2025 국내박사
In recent years, cooperative operations between unmanned underwater vehicles (UUVs) and unmanned surface vehicles (USVs) have gained significant attention in various maritime applications such as ocean surveillance, underwater infrastructure inspection, and autonomous exploration. These missions require a reliable and real-time communication infrastructure that can autonomously adapt to the highly dynamic and three-dimensional marine environment. Conventional underwater acoustic communication offers long-range capability but suffers from low data rates and high latency. On the other hand, underwater wireless optical communication (UWOC) enables high-speed and low-latency transmission but is limited by short range and the need for precise optical beam alignment. To address these limitations, this paper proposes AquaLink, a hybrid underwater wireless communication system that integrates optical and acoustic communication technologies. Based on this system, a cooperative UUV–USV communication architecture is designed and implemented, and its performance is evaluated through both tank and open-sea experiments. AquaLink consists of five core hardware modules: (1) optical modem, (2) acoustic modem, (3) underwater environmental sensing system, (4) optical beam tracking and alignment system, and (5) integrated control system. The optical modem incorporates a high-power LD array transmitter and a SiPM-based high-sensitivity receiver, while the acoustic modem utilizes a BPSK modulation scheme for robust long-range communication. The system performs real-time optical beam alignment using relative position information derived from USBL and AHRS data, combined with received optical power measurements. Environmental sensing modules monitor turbidity, illumination, and depth to predict channel conditions and determine the feasibility of optical communication. An FSM-based adaptive communication control algorithm dynamically switches between optical and acoustic modes by evaluating real-time channel quality metrics such as SNR, PER, and received power. Moreover, an asymmetric communication protocol is implemented, allowing the UUV to uplink sensor and video data at high speeds, while the USV transmits control and command data with high reliability. The performance of the AquaLink system is validated in two experimental settings. In a controlled tank environment, quantitative measurements were conducted to evaluate BER, optical alignment accuracy, and communication throughput under varying turbidity and range conditions. In open-sea field tests, cooperative communication scenarios involving both stationary and mobile UUV–USV configurations were performed to assess link stability, mode switching delay, and directional robustness. The proposed system demonstrated superior performance over single-mode systems, achieving a 92% packet success rate, 1.6-second average mode switching latency, and over 93% alignment stability, even during mobile operations. This study successfully implements a practical underwater hybrid communication architecture capable of adapting to diverse and challenging marine conditions. The proposed AquaLink platform is expected to serve as a foundational technology for future applications in autonomous maritime collaboration, persistent underwater exploration, naval surveillance, and ocean resource monitoring. 최근 해양 감시, 수중 구조물 검사, 자율 해양 탐사 등 다양한 응용 분야에서 수중무인로봇(UUV)과 무인수상선(USV) 간의 협력 운용이 활발히 연구되고 있다. 이러한 협력 미션은 수중과 수상 간의 실시간, 고신뢰성 통신 인프라를 전제로 하며, 특히 동적 환경 변화에 능동적으로 적응할 수 있는 통신 시스템의 구현이 핵심 과제로 부상하고 있다. 기존 수중 통신 기술 중 하나인 음향통신은 장거리 전송이 가능하다는 장점을 갖지만, 낮은 전송 속도와 높은 지연(latency)으로 인해 실시간성 확보에 한계가 있으며, 광통신은 고속 데이터 전송과 저지연 특성이 장점이지만 전송 거리의 제한과 광축 정렬의 민감성으로 인해 활용에 제약이 있다. 본 논문에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 광통신과 음향통신의 장점을 융합한 광–음향 하이브리드 수중 무선통신 시스템인 AquaLink를 제안하고, 이를 기반으로 한 UUV–USV 협력 통신체계를 설계 및 구현하였으며, 수조 및 실해역에서의 성능 검증을 통해 그 실효성을 입증하였다. AquaLink는 광통신 모뎀, 음향통신 모뎀, 수중 환경 센서시스템, 광축 추적 및 정렬 시스템, 통합 제어시스템 등 5개의 핵심 하드웨어 모듈로 구성되며, 고출력 LD 송신기 및 SiPM 수신기를 활용한 광통신 시스템과, BPSK 기반 장거리 음향통신 모뎀을 하나의 플랫폼에 통합하였다. 본 시스템은 USBL 및 AHRS 기반의 상대 위치정보와 수신 광파워 정보를 융합하여 2축 또는 3축 광축 정렬을 실시간으로 수행하며, 탁도·조도·수심 측정값을 기반으로 링크 상태를 예측하고, 통신 가능성을 판단하여 광–음향 간 통신모드를 자율적으로 전환한다. 이를 위해 개발된 통신모드 전환 알고리즘은 FSM(Finite State Machine) 기반의 구조로 설계되었으며, 실시간 채널 품질(SNR, PER, 수신파워 등)을 종합적으로 평가하여 링크 유지 및 전환 여부를 결정한다. 또한, 플랫폼 간 비대칭 통신 특성을 반영하여 UUV는 영상 및 센서 데이터를 고속 업링크하고, USV는 명령 및 제어 신호를 저속이지만 안정적으로 전송할 수 있도록 비동기 구조를 구현하였다. AquaLink 시스템의 성능 검증은 실내 수조 환경에서의 정량 평가와 실해역 실험을 통해 이루어졌다. 수조 실험에서는 다양한 거리 및 탁도 조건에서 광통신 링크의 BER, 수신파워, 정렬 정밀도를 측정하였고, 해상 실험에서는 정박 및 이동 상태에서의 하이브리드 통신 운용 시나리오를 적용하여 통신 거리, 모드 전환 시간, 링크 유지율 등의 항목을 평가하였다. 실험 결과, 광–음향 하이브리드 시스템은 기존의 단일 모드 대비 높은 링크 안정성(92%), 짧은 전환 지연 시간(1.6초), 광축 정렬 유지율(93.5%)을 달성하였으며, 특히 이동 중에도 안정적인 광통신 링크 유지가 가능함을 확인하였다. 결론적으로, 본 연구는 수중 환경의 가변성과 제한 조건을 고려한 실시간 적응형 통신 시스템을 실용적 수준에서 구현하였다는 데에 의의가 있으며, 향후 해양 자율 협력 시스템, 장기 수중 탐사, 해양 국방 감시 체계 등 다양한 응용 분야에서의 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
부모와 초등학생 자녀가 지각한 양육태도 수준에 따른 자기효능감과 또래애착의 차이
강진 동아대학교 교육대학원 2016 국내석사
본 연구는 부모와 자녀가 지각한 양육태도의 수준에 따라 아동의 자기효능감과 또래애착과는 어떤 차이가 있는지를 알아보는 데 목적을 두고 있다. 이를 위하여 부산광역시에 소재한 초등학교 5, 6학년 학생과 그의 부모를 대상으로 설문조사를 실시하여 학생 300명과 그들의 부모 300명의 설문지를 분석하였다. 측정도구는 부모의 양육태도와 아동이 지각한 부모의 양육태도를 측정하기 위해서 이종승과 오성심(1982)의 양육태도검사를 임선화(1987)가 재구성한 척도를 사용하였으며, 자기효능감 측정을 위하여 김아영과 차정은(1996)이 개발한 일반적 자기효능감 예비척도를 김아영(1997)이 수정한 것을 사용하였다. 또래애착을 측정하기 위해서는 Armsden과 Greenberg(1987)가 제작한 부모 및 또래 애착 척도의 개정본(Inventory of Parentand Peer Attachment-Revised version: IPPA-R)을 옥정(1998)이 번안한 것을 사용하였고, 수집된 자료는 SPSS Ver 22.0 프로그램을 사용하여 분석하였다. 본 연구의 결과와 논의를 바탕으로 결론을 제시하면 다음과 같다. 첫째, 부모와 초등학생 자녀가 지각한 양육태도에는 차이가 있다. 양육태도 전체에 대해 자녀가 부모보다 높게 지각하였으며, 양육태도 하위요인 중 애정-적대와 성취-비성취의 평균은 자녀가 부모보다 높았고, 자율-통제의 평균은 부모가 자녀보다 높은 것으로 나타났다. 하위 요인 중 합리-비합리의 평균은 유의미한 차이를 보이지 않았다. 둘째, 자녀가 지각한 양육태도 수준별 자기효능감과 또래애착에는 차이가 있다. 자기효능감과 또래애착 모두 양육태도 상 집단이 중 집단과 하 집단보다, 중 집단이 하 집단보다 높은 것으로 나타났다. 셋째, 부모가 지각한 자신의 양육태도 수준별 자기효능감에는 차이가 있으며 또래애착에는 유의미한 차이가 보이지 않았다. 자기효능감은 양육태도 상 집단과 중 집단이 하 집단보다 높았고, 또래애착은 하위요인과 전체 점수 모두 유의미한 차이가 없다. 자녀가 부모의 양육태도를 받아들일 때 부모가 지각하는 자신의 양육태도와 자녀가 지각하는 부모의 양육태도는 다를 수 있으며, 이와 관련된 요인 또한 일치하지 않을 수 있다. 넷째, 부모와 자녀가 지각한 양육태도 수준별 자기효능감과 또래애착에는 차이가 있다. 자기효능감과 또래애착 모두 자녀 상 부모 상 집단과 자녀 하 부모 상 집단이, 자녀 상 부모 하 집단과 자녀 하 부모 하 집단보다 높았다. 부모의 양육 태도에 대해 부모와 자녀가 모두 높은 수준으로 지각할 때 자녀는 올바른 성격을 형성하고 발전할 수 있다. 이는 정서적, 심리적 안정감을 바탕으로 하는 부모와 자녀에 대한 인식 전환의 중요성을 의미하며, 원활한 의사소통과 이해를 위한 부모와 자녀의 노력이 필요하다고 본다.
확장적, 상호운용적 학습 분석 시스템을 위한 메시지 기반 플러그인 아키텍처
정보통신기술이 발전함에 따라 교육 환경 역시 전통적인 교육에서 인터넷을 활용한 e-러닝으로, 더 나아가 최근에는 다양한 스마트 기기를 활용하는 스마트 러닝으로 변화하고 있다. 이러한 교육 환경의 변화로 교육 환경에서 다양한 데이터의 수집이 가능해졌고, 수집한 데이터를 빅 데이터 기술을 통해 분석 및 활용하는 학습 분석 분야가 대두되었다. 현재 국내에서는 학습 분석 관련하여 KERIS가 주관하는 ‘교육용 콘텐츠 및 비정형 데이터를 활용한 학습분석 기술 참조모델 표준 개발’과제가 진행 중이다. 진행 중인 학습 분석 과제에서는 국내외 학습 분석 표준을 수립하기 위한 노력으로 학습 분석 참조모델을 제안하고, 이를 검증하기 위해 데모시스템을 구축하였다. 제안한 참조모델 중 데이터 분석 단계의 경우 현재 미리 설계된 분석 프로세스를 기반으로 저장된 데이터를 분석하도록 이루어져 있다. 하지만 학습 분야의 특성상 교육 과정이나 학습 환경의 변화가 빈번하게 이루어 질 수 있고, 그에 따라 새로운 분석 방법이 추가되거나 기존의 분석 방법이 수정될 수 있다. 또한 다양한 분석 도구의 활용 역시 요구 될 수 있는데, 현재의 참조모델에서는 이러한 수정을 위해서는 전체 시스템의 수정이 불가피하다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 메시지 기반 플러그인 아키텍처를 제안한다. 현재의 분석 프로세스를 기본 단위별로 컴포넌트로 나누고, 각 컴포넌트는 분산된 객체로서 별도의 프로세스로 돌아갈 수 있도록 한다. 또한 컴포넌트 간 직접적인 인터페이스를 통한 연결이 아니라 컴포넌트들을 관리하는 매니저를 통해 분석 워크플로우를 구성함으로써 실시간적인 컴포넌트의 추가 및 제거가 가능하도록 하였다. Due to the development of information and communication technology, educational environment has changed from traditional education to e-learning utilizing internet and smart-learning utilizing a variety of smart devices in these days. Such changes of education environmental facilitate the collection of a variety of data from education environment, and the field of learning analysis to analyze and utilize the collected data through big data technology emerges. ‘Standardization research on reference model of learning analytics based on educational content and unstructured data’ conducted by KERIS is currently underway as a learning analysis project in Korea. In the ongoing learning analysis project, learning analysis reference model is suggested to establish domestic and international learning analysis standard, and demonstration system is built to verify the model. The data analysis stage in the suggested reference model is designed to analyze the storage data based on the previously designed analysis process. However, educational curriculum or learning environment can be frequently changed due to the characteristics of educational fields, which leads to additional new analysis method or revision of the previous analysis method. Therefore, the utilization of a variety of analysis tools is required. In the current reference model, modifying the entire system is inevitable for additional revision. This study suggests plug-in architecture based on message in order to solve the problem explained above. By classifying the current analysis process into components per basic units, each component is designed to perform in separated processes as divided objects. Furthermore, real-time addition or removal of components becomes possible by constructing analysis workflow through the manager for components, not through direct interface connection among components