유아 영어교육에 대한 교사의 인식 조사

김경철(Kim Kyoung-Chul),홍정선(Hong Jeong-Sun) 한국어린이미디어학회 2002 어린이미디어연구 Vol.1 No.-

본 연구는 유치원에서의 영어교육 실시와 적합한 영어교육 방법에 대한 유치원 교사의 인식과 현재 유치원에서의 영어교육 실시현황을 알아봄으로써 유아교육과 유아 영어교육이 앞으로 나아가야 할 방향을 설정하는 데 기초 자료를 제공하는 것이 목적이다. 서울ㆍ경기 지역의 공사립 유치원에 근무하는 유치원 교사 114명을 대상으로 질문지를 통해 조사하였다. 연구 결과, 유아 영어교육은 시대적 요구와 흐름에 따라 실시되어야 하며, 올바른 실시를 위해 준비가 되어야 한다고 인식하였다. 조사된 기관의 과반수 이상의 유치원에서 유아 영어교육을 실시하고 있었으며, 대부분 사립유치원이 실시하고 있는 것으로 조사되었다. 또한 적합한 유아 영어교육은 한국인 영어 교사가 담당하여, 다른 영역의 수업과 유사하게 실시되어야 한다고 인식하고 있었다. The purpose of this study was to suggest the basic information of which Early childhood Education and English Education in Kidergarten should advance by investigating teachers' awareness and practice of English Education in Kindergarten. This study examined the results of the survey which was done by 114 public and private kindergarten teachers in Seoul and Kyoung-gi province. As a result of the study, Kindergarten teachers recognized that English Education in Kidergarten should be carried out keeping the pace with needs and trends of the time and be prepared for its right practice. More than a half of the kindergartens which was investigated carried out English Education and most of them was private kindergarten. And teachers recognized that appropriate English Education in Kindergarten should be carried out similarly to the activities of other domains by Korean teacher.

슈퍼 콘크리트를 활용한 북한 맞춤형 모듈러 교량 개발

김경철(Kim, Kyoung Chul),강재윤(Kang, Jae Yoon),류금성(Ryu, Gum Sung),고경택(Koh, Kyung Taek),김창수(Kim, Chang Su),김병석(Kim, Byung Suk) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

식물 생산로봇에 적용을 위한 사륜 독립 조향 구동 플랫폼 연구

김경철(Kyoung Chul Kim),양창완(Chang Wan Yang),김경주(Kyoung Ju Kim),유범상(Beom Sahng Ryuh) Korean Society for Precision Engineering 2011 한국정밀공학회지 Vol.28 No.8

바퀴구동 로봇을 이용한 농업용 자동 호스 릴 장치 개발

김경철(Kim, Kyoung-Chul),고민혁(Ko, Min-Hyuc),유범상(Ryuh, Beom-Sahng) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.3

본 논문은 바퀴구동 로봇을 이용한 농업용 자동 호스 릴 장치 개발에 대한 연구이다. 다양한 농작업 중에서 방제는 농작물의 생육과 직결되는 중요한 작업이다. 이에 본 연구에서는 공급 호스에 대한 자동화를 위하여 바퀴 구 동 로봇을 이용하여 구동이 가능하고 장력 검출을 통하여 공급 호스가 자동으로 풀리고 감길 수 있는 시스템을 개발 하였다. 바퀴 구동 로봇에 대한 조향 성능에 대한 기구학적인 해석을 통하여 협소한 농장에서도 원활한 동작이 가능 한 형태를 고안하였으며, 시뮬레이션을 통하여 이를 검증하였다. 자동 호스 공급 장치의 정밀도를 높이기 위하여 호 스에 걸리는 장력을 검출하는 방식과 호스의 정렬을 위한 기구를 고안하였다. 개발되어진 시스템에 대한 성능평가와 농장에서의 평가를 실시하였다. 개발되어진 시스템은 최고 주행 속도 2.5㎧, 주행 정밀도 ±0.18° 그리고 주행 안전 속 도 2㎧를 갖는다. 개발되어진 시스템은 농업 인구의 고령화 및 인력 부족에 도움이 될 것으로 판단되어진다. This paper is a study for developing an agriculture automatic hose reel of mobile robot. One of the important works in farming is pesticide spraying because it is related to the growth of crops. Therefore, we develop an automatic reel hose and mobile robot. Conducting kinematic analysis of steering performance, the mobile robot is designed to move smoothly even in a small space, and that is verified by simulation. To increase supplying accuracy of the automatic hose reel, the mobile robot use detecting tension mechanism on a hose and a device for the hose deployment. We conduct performance and on-farm evaluation. This system has been maximum speed of 2.5㎧, driving accuracy of ±0.18° and driving safety speed of 2㎧. The system would solve an aging population and shortage of workforce in agriculture.

다중분광 영상을 이용한 토마토 과실 모니터링 기술 개발

김경철 ( Kyoung-chul Kim ),조병효 ( Byeong-hyo Cho ),이성민 ( Seong Min Lee ),이강진 ( Kangjin Lee ),이기범 ( Ki-beom Lee ),김원경 ( Won-kyung Kim ),홍영기 ( Youngki Homg ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

토마토는 딸기, 참외 등과 함께 우리나라 시설원예의 대표적인 작물이다. 시설 내에서의 토마토 생산성을 높이기 위해서는 생육 환경을 최적으로 만드는 것이 중요하지만 아무런 장해 없이 재배 전 과정을 건전하게 유지하기 어렵다. 원치 않게 발생하는 병해나 생리장해 등은 최종 생산에 영향을 미치는 장애물이 된다. 이러한 영향을 최소화하기 위해서는 장해가 발생한 과실이나 생육에 지장을 초래할 과실 등을 조기에 제거하는 것이 중요하다. 이를 통해 양액 등의 농자재, 냉난방 에너지, 노동력 등의 불필요한 투입을 막고 새로운 과실의 생산으로 이어지게 할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 재배시에 적과가 필요한 토마토를 조기에 인식하고 이를 자동으로 제거하기 위한 장치 개발에 있어 분광기술을 도입하고자 수행되었다. 시험대상은 배꼽썩음병에 걸린 토마토를 사용하였으며, 이는 꽃이 떨어진 부위에서 흑갈색으로 함몰되어 말라버리거나 썩는 생리장해로 시험은 국립농업과학원 첨단디지털온실에서 수행하였다. 먼저 생육중인 정상과 토마토 50개와 배꼽썩음병에 걸린 과실 50개를 고른 다음, 휴대용 다중분광카메라(MONARCH2, UNISPECTRAL, Ramat Gan, Israel)를 이용하여 700~950 nm 대역에서 10개의 다중분광 영상을 취득하였다. 취득한 영상은 분광 영상분석 프로그램(Breeze, Prediktera, Umea, Sweden)을 이용하여 전처리를 거친 후 배꼽썩음과 분류 모델을 개발하였다. 그 결과, Decision Tree 기반의 모델을 이용할 경우 약 98.8%의 정확도로 배꼽썩음과의 분류가 가능하였다. 향후에는 다양한 환경에서 추가적인 실험을 통해 모델의 정확도를 개선할 예정이다.

지능형 로봇 표준 분석을 통한 스마트 온실 로봇 적용 연구

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),이시영 ( Siyoung Lee ),홍영기 ( Young Ki Hong ),김현종 ( Hyunjong Kim ),김국환 ( Gookhwan Kim ),이명훈 ( Meonghun Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

지능형 로봇은 스스로 외부환경을 인식하여 판단하고 동작하는 기계로 정의된다. 최근 4차 산업혁명 시대를 대비하여 다양한 산업분야에서의 로봇을 활용하기 위한 시도가 증가하고 있다. 농업분야에서도 스마트온실에 적용 가능한 로봇에 대한 연구 개발 활발히 이루어지고 있다. 스마트 온실은 다양한 농업환경 중 로봇의 우선 적용가능성이 높다. 스마트 온실은 생육 환경조절이 가능하기 때문에 연중 생산이 가능하여 로봇의 활용 빈도가 높다. 그리고 로봇을 운용하기 위한 조건이 노지에 비해 우수하다. 본 연구에서는 스마트 온실 중 연동온실을 대상으로 하였으며, 한국에서 시설 채소 생산량이 높은 토마토와 파프리카를 우선적용 대상으로 하였다. 로봇의 운용 효율 향상과 안전성 확보를 위해서는 온실의 운용 환경에 대한 분석이 필요하며 이를 기반으로 로봇의 성능과 안전성을 평가할 수 있는 기준 지표 수립이 필요하다. 이에 본 논문에서는 국내ㆍ외 로봇 및 농업기계 표준과 평가 기준들에 대한 분석을 실시하였다. 또한 로봇 적용이 가능한 시설 온실 유형분석을 통하여 주요 온실의 농작업별 적용 가능 로봇과 온실 유형을 분류 하였다. 시설온실 로봇 운용을 위한 성능 및 안전 요소 설정을 위해 국제(ISO) 표준 25종, 국내(KS) 표준 39종에 대한 분석을 실시하였고, 이중 시설온실 로봇 적용 가능 대상 표준을 도출 하였다. 이에 로봇의 정의 및 분류 관련 KS B ISO 8373 등 8종의 표준과 안전 관련 KS B 6935 등 4종의 표준 그리고 성능 평가 관련 KS B ISO 18646-1 등 13종 의 표준을 기준으로 시설온실 기준 지표를 수립하였다. 수립된 기준은 성능, 안전성, 품질 지표이다. 성능은 로봇의 요구 성능에 대비 실제 구현정도를 평가하기 위한 기준으로 일반성능규격과 특수성능규격으로 나누어 지표를 설정하였다. 품질은 로봇의 요구 수명 만족도에 대한 기준으로 한계시험규격과 수명시험규격으로 나누어 지표를 설정하였다. 마지막으로 안전성은 로봇 사용시 작업자(사람)에게 위협을 가할 수 있는 항목들에 대한 점검 규격을 설정하였다. 본 연구를 통하여 스마트 온실 로봇 적용을 위한 기준 가이드를 제시할 수 있을 것으로 판단되며, 추후 실증 테스트를 통하여 정량적인 최소 기준 값을 제안할 예정이다.

로봇 적용을 위한 스마트 온실 유형 분석

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),이시영 ( Siyoung Lee ),김국환 ( Gookhwan Kim ),이명훈 ( Meonghun Lee ),김현종 ( Hyunjong Kim ),홍영기 ( Young Ki Hong ),유병기 ( Byeong Kee Yu ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

국내 농업인구 감소와 고령화, 기후 변화 등에 따른 농업생산성 저하와 식량자원 확보 어려움에 대한 기술적 대안이 요구되고 있다. 이러한 농업 현안 문제 해결을 위해 ICT 융복합 등을 적용하여 농업생산시설에 대한 스마트, 지능화에 대한 다양한 기술개발들이 활발히 추진되어지고 있다. 본 논문에서는 농업생산시설 중 시설온실에 로봇을 적용하기 위한 사전연구로 로봇 적용을 위한 스마트 온실 유형에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해 내재해형 규격 인증기준을 만족하는 시설 온실 중 로봇을 우선적으로 적용 가능한 온실들에 대한 설정을 위한 분석을 실시하였다. 시설온실에서 재배되는 작물 중 본 연구에서 우선 적용한 작물은 토마토, 파프리카, 딸기, 참외이다. 첫 번째로, 온실 규격별로 권장되는 작물별 농작업 빈도 및 농작업 로봇화의 기술적 난이도 분류를 실시하였다. 농작업 빈도가 높고, 기술적 난이도가 쉬운 작업 순으로 분류하면 방제, 이식, 청소, 모니터링, 전지, 수확 순으로 로봇기술 적용이 가능할 것으로 판단된다. 두 번째로, 재배 방식에 따른 로봇의 이동 특성에 대한 분석을 실시하였다. 시설온실의 경우 토경, 수경 그리고 배지를 활용하여 재배되고 있다. 토경의 경우 대부분 단동 비닐온실에 많이 적용되며, 로봇 이동시 주행 노면의 조건이 일정하지 않는 특징이 있다. 수경과 배지의 경우 대부분 연동 비닐온실에 많이 적용되며, 로봇 이동시 주행 노면의 조건이 포장 도로 또는 철재 레일(온수파이프)로 주행 노면 조건이 정량화되어 있는 특징이 있다. 마지막으로 시설온실에서 활용되어지는 로봇들의 환경요구 조건 및 이동특성에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해 서비스 로봇의 표준(KS B ISO 8373)을 기준으로 적용 가능한 로봇에 대한 기준을 수립하였다. 분석 결과를 바탕으로 로봇의 스마트 온실 적용을 위한 목표설정을 하였다. 의도한 농작업을 수행하기 위해 2축 이상의 구동기구를 포함하여 프로그램에 의해 구동되는 형태를 농업용 로봇으로 정의하였다. 단동온실의 경우 주행 노면이 불규칙하기 때문에 우선 적용 대상으로 모노레일 구동 방식의 방제, 이송 작업 로봇을 선정하였다. 그리고 연동온실의 경우 주행 노면이 정형화되어 있기 때문에 바퀴 구동 방식의 방제, 모니터링 로봇을 선정하였다. 추후, 본 연구에서 분석된 내용을 바탕으로 시설온실의 로봇적용을 위한 안전성 기준 수립 연구를 수행할 예정이다.

강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 재료특성 및 휨 거동 역학적 특성

김경철(Kyoung-Chul Kim),양인환(In-Hwan Yang),조창빈(Chang-Bin Joh) 한국콘크리트학회 2016 콘크리트학회논문집 Vol.28 No.2

스마트 온실 양액 공급장치 인터페이스 표준 고도화 연구

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),홍영기 ( Young Ki Hong ),김현종 ( Hyunjong Kim ),김국환 ( Gookhwan Kim ),서다솜 ( Dasom Seo ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

최근 다양한 스마트팜 관련 기술의 개발이 증가하고 있으며, 이를 농업 현장에 활용하기 위한 산업화 요구가 증대되고 있다. 이에 스마트팜 관련 다양한 기기들과 기자재들이 스마트 온실에 적용되고 있다. 최근, 대부분의 산업 도입기 기술 또는 제품들이 겪고 있는 현장에서의 상호 운용성 및 호환성 문제가 스마트 온실에서도 발생하고 있다. 이는 기술 활용 농가들의 비용 부담 및 제품 개선을 위한 기기 교환에 문제로 이어질 수 있다. 이러한 이유로 스마트 온실 관련 산업 표준의 필요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 스마트 온실에서 생육에 가장 중요한 장치 중 하나인 양액공급장치의 인터페이스 및 데이터의 호환성 확보를 위한 고도화 연구를 실시하였다. 스마트 온실의 양액 공급장치는 원예작물 생육을 위한 관수 및 양액을 공급하며, 이때 EC와 pH를 조절하여 식물의 생육에 직접적인 영향을 주는 장치이다. 이를 효율적으로 제어하며 동시에 농업 현장에서의 호환성 확보를 위하여 제어설정 요소, 설치 요구사항 및 입ㆍ출력 정보 데이터에 대해 정리하였다. 제어설정 요소로는 일사량 기반의 증발산 관계를 고려한 관수시간, 간격, 외부신호, 양액공급량 및 알림설정 정보 관련 28가지 요소들에 대하여 데이터 타입, 범위 그리고 단위로 구분하여 정리하였다. 설치 요구사항으로는 센서 설치와 양액기 설치 방법 및 환경 요구사항에 대한 내용으로 구성하였다. 마지막으로 정보 데이터는 배지, 배액, 양액, 일사량, 전자밸브, 교반기 등 데이터가 발생되는 모든 항목에 대하여 단위, 측정범위, 정밀도, 측정주기를 설정하였다. 연구를 통해 도출된 설정 표준값들은 현재 시중에 판매되고 있거나, 판매 예정인 제품들을 대상으로 호환성 여부 및 적용 가능성을 확인하였다. 추가로 양액기 주요 구동기 부품들에 대해 전기적ㆍ기계적 연결 규격, 접속 단자 및 결선 식별은 KS X 3265, 3266표준을 인용하여 설정하였다. 본연구를 통하여 도출된 연구 결과는 추후 스마트 온실 양액 공급장치 인터페이스 국가표준으로 제안할 예정이다. 이를 통하여 현재 영농 현장에서 복잡하게 혼용되고 있는 연결 규격 및 데이터 항목에 대한 호환성 확보가 가능할 것으로 판단되어 진다.

스마트 온실용 작물 모니터링 로봇 연구

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),이시영 ( Siyoung Lee ),홍영기 ( Young Ki Hong ),김현종 ( Hyunjong Kim ),김국환 ( Gookhwan Kim ),이명훈 ( Meonghun Lee ),서다솜 ( Dasom Seo ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

최근 4차 산업혁명 시대를 대비하여 다양한 산업분야에서의 로봇을 활용하기 위한 시도가 증가하고 있다. 농업분야에서도 스마트 온실에 적용 가능한 로봇에 대한 연구 개발 활발히 이루어지고 있다. 스마트 온실은 생육 환경조절이 가능하기 때문에 연중 생산이 가능하여 로봇의 활용 빈도가 높다. 본 연구에서는 스마트 온실에서 작물 모니터링을 위한 로봇 연구를 위해 토마토 인식 및 수확량 예측 로봇 구현과 로봇의 최소 성능 요구 조건에 대한 연구를 수행하였다. 토마토 인식 및 수확량 예측 로봇은 로봇 구동부, 영상 수집부, 영상 무선 통신부로 구성하였다. 스마트 온실의 작물 사이를 이동하기 위해 온수파이프 위와 콘크리트 노면을 동시에 이동하기 위해 이중바퀴 구도의 로봇 구동 플랫폼을 활용하였으며, 근접센서를 이용하여 온수파이프의 시작부분과 끝부분을 인지하여 자동 주행이 가능하도록 하였다. 영상 수집부는 FHD 해상도의 카메라를 적용하였으며, 로봇 구동시 노면 조건 및 외부 장애물에 의한 진동에 대비하기 위해 3축 짐벌을 적용하였다. 마지막으로 수집된 영상은 라즈베리파이를 이용하여 무선 통신으로 영상을 중계하여 분석용 PC로 전송한 후 인공지능 모듈 중 Fast R-CNN을 활용하여 토마토를 인식하고 HSV 컬러코드 기법을 활용하여 과실의 숙도를 판정할 수 있도록 하였다. 이렇게 제작되어진 로봇을 활용하여 토마토 테스트 온실에서 현장 평가를 실시하였다. 현장 평가를 통하여 도출된 문제점과 요구되어지는 성능을 정리하여 작물 모니터링 로봇의 최소 성능 요구 조건 및 평가 방법에 대한 연구를 수행하였다. 이에 스마트 온실용 작물 모니터링의 최소 가반 중량, 이동 속도, 위치 정밀도 그리고 영상 수집 장치의 진동 특성 등에 대한 요소들을 도출하였다. 도출된 요인들은 국내ㆍ외 로봇 및 농업기계 표준을 기반으로 하여 적용 가능한 요소들을 선정하였으며, 이에 따른 평가 방법을 적용하였다. 본 연구를 통하여 추후 스마트 온실용 모니터링 로봇의 개발 기준 및 방향을 제시 할 수 있을 것으로 판단되며, 요구 조건 및 성능 평가 방법은 실용화에 많은 도움이 될 것으로 판단되어진다.