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니켈-팔라듐을 증착한 광섬유 격자를 이용한 수소 센서 제작 및 분석
매해 전 세계적으로 쓰는 석유와 석탄은 유한한 자원으로 언젠가는 고갈되어감에 있어 차세대 대체 에너지로 수소가 지목되었다. 수소 자원은 양이 무한하고 에너지 반응성도 높으며 매연이 나오지 않아 무공해 에너지원이지만 수소는 특유의 무색, 무취, 무미의 성질과 공기 중 농도 4% 이상만 누출 되어도 쉽게 폭발하는 특성 때문에 안정성 확보가 필요한 단점이 있다. 광섬유는 실리카 물질로 구성되어 열에 매우 안정적이며 수소에 위험이 있는 전기적 신호를 사용하지 않고 빛을 사용하여 매우 안전하고 소형경량이어서 다중 측정이 가능하여 기존의 수소 센서를 대체하고 또한 산업분야에서는 수소 자동차, 수소 충전소, 수소 발전소, 석유 화학, 연료 전지, 반도체 공정 등에 활용할 수 있을 것이다. 본 논문은 광섬유 격자의 클래딩을 식각하여 민감도를 높여 광섬유 격자에 니켈-팔라듐을 증착하여 코팅된 광섬유 격자를 수소에 노출시키는 실험을 하였다. 수소 가스가 코팅된 광섬유 격자에 닿으면 팔라듐이 팽창하여 코팅된 광섬유 격자에 영향을 줌으로써 브래그 파장이 장파장으로 바뀌는 것을 확인하였다. 광섬유 격자의 감도 개선과 반응 개선을 통해 앞으로의 수소 농도를 측정하는 수소 검출 센서로 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.
다변량 통계기법을 활용한 하수처리장 에너지 소비상태의 진단 및 평가
The meanwhile, wastewater treatment plant(WWTP) has been recognized as a facility that consumes a lot of energy. Besides, most of the WWTPs have been operated in the excessive operation conditions in order to maintain stable wastewater treatment. Therefore in this study, energy consumption conditions diagnosis and prediction technique were developed using multivariate statistical techniques for efficient energy consumption in the WWTP. First, diagnose qualitative of energy consumption in the WWTP was applied by multivariate statistical techniques such as PCA(Principal Component Analysis), K-means clustering analysis and discriminant function. The diagnosis results of energy consumption conditions were classified into three groups: High energy consumption; Medium energy consumption; and Low energy consumption. In case of high-energy consumption groups(High, Medium), new operating conditions was applied for energy saving. New operation conditions was derived from simulation within effluent water criterion. Secondarily, prediction model was developed using multiple regression analysis to predict the energy consumption of the WWTP. The R2 value in the regression analysis appeared 67%, and performance of the electric power prediction model had less than ±5% error. Finally, Electric power in new operation conditions at WWTP and electric power in traditional operation conditions at WWTP were compared by predicted model. As a result, high-energy consumption groups result in more energy saving-efficient than low-energy consumption groups and can be economized 1,077 kwh/day averagely. For energy saving in WWTP, diagnosis and prediction models of energy consumption conditions was developed using multivariate statistical analysis techniques. To utilize these techniques is expected to contribute to the efficient operation of the WWTP.
Cooperative Interference Management in Multi-Antenna Wireless Networks
Due to the rapidly increasing demand of higher data rate with a large number of connected devices, interference has become the key factor in designing future wireless networks, such as the fifth generation (5G) cellular network. This is mainly because the more nearby wireless devices transmit at the same time, more dominant interference causes the signal distortion, thereby limiting the overall system performance. Motivated by this, interference has been deemed an intrinsically destructive phenomenon so that it must be avoided as much as possible. In this dissertation, I reevaluate the fundamental notion of interference in wireless networks, and introduce a new paradigm that interference can be a friend in many wireless networks, rather than a foe in the prevailing traditional paradigm. To support this, I explore and discuss the new opportunities of harnessing interference to improve the system performance for a wide range of multi-antenna wireless networks, especially under the imperfect knowledge of channel state information at transmitter (CSIT). To begin with, I focus on interfering multiple access channel as a canonical model of uplink cellular networks. Under the assumption of delayed CSIT, I demonstrate that harnessing overheard interference signals at the receivers as side information brings significant performance gains. For a certain network configuration, it is shown that the proposed scheme achieves the optimal degrees-of-freedom (DoF) of the uplink cellular network. The same spirit of exploiting interference can be extended into multi-hop interference networks beyond single-hop network. I demonstrate that relays can be used to provide DoF gains in two-hop interference networks through the proposed cooperative relaying techniques even when imperfect CSI is available at relays. Under two different CSI assumptions at relays, I also characterize the feasibility conditions on relays’ configuration to accomplish the target DoF gains. A major implication is that the cooperative relay can help to steer the transmitters’ signals in a way that it judiciously exploits the past receptions to reconstruct the overheard interference at each receiver as side information for future transmissions, instead of the transmitters. Lastly, I turn my attention to the new interference issues, especially for key radio access technologies of 5G cellular systems: non-orthogonal multiple access (NOMA), full-duplex (FD) radios, and wireless powered communications network (WPCN). I shed light on the various potential benefits of harnessing interference via coordination between nodes. In particular, it is shown that interference can be exploited as a new source of energy harvesting to enable self-sustainable wireless networks as well as a means of increasing number of multiplexed users for the scenario in which massive connectivity is required over limited radio resources, such as massive machine-type communication (mMTC). The finding has a special importance in designing 5G new radio (NR) systems, showing that such a cooperation between nodes can help overcome the limiting effects of interference.
KOSPI 200 지수옵션의 내재변동성 추정 및 실현변동성과의 상관관계 연구
신원재 아주대학교 일반대학원 2010 국내석사
자산 수익률의 변동성은 위험관리에 중요한 요소 중 하나이기에 오랫동안 금융기관의 관심에 대상이었다. 그리고 지금까지 이를 정확히 추정해내는 다양한 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 KOSPI 200 지수 옵션가격으로 산출된 내재변동성의 미래변동성에 대한 예측력을 과거변동성과 비교하여 분석하였다. 그리고 기존 연구의 한계점으로 지적되었던 등가격 옵션의 내재변동성을 이용한 예측력 분석의 한계를 극복하고자 거래량 가중치 내재변동성과 거래대금 가중치 내재변동성을 이용하여 내재변동성의 예측력을 분석해 보았다. 예측력의 분석은 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 실시하였다. 연구 결과에 따르면, 내재변동성이 과거변동성에 비해 더 나은 예측력을 보였고, 내재변동성 내에서는 콜옵션의 내재변동성이 풋옵션보다 더 나은 예측력을 보였다. 그리고 거래량 가중치 내재변동성과 거래대금 가중치 내재변동성이 등가격 내재변동성에 비해 더 나은 예측력을 보였으나 그 차이는 크지 않았다. 그리고 로그 변환을 한 후의 내재변동성이 그 이전에 비해 예측력이 개선되는 것을 알 수 있었다. 그리고 등분산 가정이 충족되지 않아 이를 교정한 후 예측력을 검증해 보았으나 그 차이가 크지 않은 것을 알 수 있었다.
신원재 韓瑞大學校 藝術大學院 2005 국내석사
The earthenware is a material that prevails in excavation of antiquities as a typical relic representing a certain culture since it can be preserved well in various deposit environments and well reflects characteristics by ages. A number of natural scientific researches and studies on the earthenware are conducted both internationally and internally. Domestic natural scientific researches are mainly about its work techniques and also presumption of produced area. Domestic natural scientific researches on the earthenware analyze archeologically sought issues in fragments, so a question is raised whether those studies are able to provide archeological data with new information or they can accumulate research materials systematically. This kind of problem occurs when studies give prominence only to analysis of earthenware without understanding natural scientific researches and acknowledging its restrictions. Therefore, it is true that natural scientific research data on earthenware that is fragmentary and not sufficiently accumulated, cannot resolve quite a few of archeological problems. Since the natural scientific research on earthenware analyzes its material quality and gets target results in the end, it is necessary to verify and examine closely the selection of appropriate methods of analysis and the inquiry into the analyzed data on the basis of objective and scientific grounds. Through this research, I tried mutual comparison between relics within existing recording chronological frameworks for soft earthenware among archaeological finds in a residential area in the era of the Three Kingdoms. I intended to find similarity between the same relics in the same period by analyzing body composition and firing temperatures. After getting trace elements contained ,in the earthenware collected from 4 historic sites in the era of the Three Kingdoms nearby Jeongeup and Gochang using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry), the formation of elements among respective places and sample was compared and analyzed based on the proportion of content. Slight difference of content was found in contained quantity of elements due to regional characteristics. Also, via the calcinations temperatures assumed by TGA/DTA, we could confirm that the calcinations temperatures also show only a shade of difference just like the similarity of elements. A thesis submitted to Committee of the Graduate School of Hanseo University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master Theology in December, 2004
신원재 동아대학교 경영대학원 2022 국내석사
본 연구는 포털 검색 강도와 주가 변동성의 관계에서 노이즈가 미치는 영향을 검증하였다. 최근 연구들에서 포털 검색 강도와 주가의 상관관계에 관한 연구가 진행되었으며, 다수의 연구들을 통해 포털 검색 강도와 주가의 변동성, 방향 등 상관관계가 확인되었다. 하지만 포털 검색은 주가관련 검색 외 기업정보, 제품정보, 채용정보 등 다양한 목적을 갖는 검색이 포함되어 있으며, 이는 포털 검색과 주가와의 상관관계를 연구하는 데 있어 오류를 발생시킬 수 있는 노이즈가 된다. 앞선 연구들에서는 노이즈에 대한 고려가 부족하였고, 이에 본 연구에서는 네이버 트렌드 자료를 통해 검색 강도와 주가 변동성의 관계 내에서 노이즈의 영향을 파악하였다. 본 연구의 결과 검색 강도에 존재하는 노이즈를 관찰하였고, 노이즈 통제를 통해 상관관계의 유의성을 높을 수 있다는 점을 확인하였다.
신원재 세종대학교 대학원 컴퓨터공학과 2015 국내박사
Recently, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has found many applications in mobile wireless digital communication systems, such as wireless local area network (WLAN) and digital radio mondiale (DRM). Because of its outstanding characteristics, it enables high data rate transmissions over frequency selective fading channels without complex equalization filters. OFDM with guard interval schemes also facilitates the design of a single frequency network (SFN) in mobile digital broadcasting systems. Multiple input multiple output (MIMO) systems provide multiple diversities for independent transmission channels. Combining OFDM with the MIMO technology is an effective solution to promise a significant increase in the practically achievable throughput over wireless media. The eployment of multiple antennas at an OFDM transceiver can be exploited to improve reliability. Cyclic delay diversity (CDD) is a low-complexity transmit diversity technique for OFDM-based wireless communication systems, which transforms a multiple-input channel into an identical single-input channel with a large delay spread. However, in order to take fully benefit of the potentials of MIMO-OFDM systems, accurate estimation and compensation of timing and frequency offset is very crucial because the disadvantages of OFDM are inherent to MIMO-OFDM. Time offset will lead to the inter-symbol interference (ISI) and frequency offset will destroy the inter-carrier orthogonality, which can cause inter-carrier interference (ICI). Therefore, accurate synchronization procedures of time and frequency are very important to fulfil good performance of the OFDM-based wireless system. Synchronization of an OFDM system mainly includes the timing synchronization, carrier frequency synchronization and sampling clock synchronization. After coarse synchronization, residual symbol timing offset (STO), residual carrier frequency offset (CFO) and sampling frequency offset (SFO) may remain because of the insufficient accuracy during the coarse estimation. Since small CFO induces large phase rotations even for short packets, fine frequency tracking is thus a critical component of OFDM receivers. Furthermore, these problems become worse in OFDM systems with CDD scheme, since the CDD-OFDM systems have a characteristic which increases the frequency selectivity in consequence of the channel transfer function (CTF) at the receiver. In this dissertation, various techniques to enhance synchronization performances in OFDM-based wireless communication systems with MIMO antennas are investigated. First, an improved residual STO estimation scheme for an OFDM-based DRM system with CDD antenna is proposed. By adjusting the amount of cyclic delay of each antenna suitably, the proposed residual STO estimation scheme can reduce the effect of frequency selective fading. Second, a joint residual CFO and SFO estimation for OFDM-based DRM system with CDD antenna is proposed. To alleviate the performance degradation by frequency selectivity of CTF via adoption of CDD antenna, the proposed joint estimator is designed to maximize the power of CTF by suitably choosing the amount of cyclic delay and a pilot pattern. Finally, a robust residual CFO tracking scheme for an OFDM-based WLAN system with MIMO antenna is suggested. By employing block-by-block estimation, the proposed CFO tracking scheme extends the estimation range with improved estimation performance. All of the proposed schemes are compared with conventional receivers. Then simulation results demonstrate that the proposed synchronization schemes outperform the conventional systems without extra equipments. keywords : OFDM, MIMO diversity, CDD, synchronization, frequency offset, timing offset 국문초록 MIMO-OFDM 기반의 통신시스템을 위한 향상된 동기화 수신기 설계에 관한 연구 세종대학교 대학원 컴퓨터 공학과 신 원재 최근 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 전송방식은 다중경로 페이딩에 의한 채널의 심각한 주파수 선택적 특성을 단일 탭 등화기를 사용하여 간단히 보상함으로써 높은 전송률의 송수신이 가능한 이유로 많은 무선 디지털 통신 시스템의 변조 방식으로 사용되고 있다. 또한 가드인터벌 기술을 적용하여 디지털 방송 시스템에서 단일 주파수 네트워크 구축이 가능하다는 장점을 가진다. 이러한 OFDM 변조 방식은 DRM (digital radio mondiale) 등과 같은 다양한 디지털 방송 시스템과 IEEE 802.11n 과 같은 무선랜 시스템 등의 차세대 무선 통신 시스템에서 사용되고 있다. 통신 신뢰성을 높이기 위한 또 다른 방식으로는 MIMO (multiple input multiple output) 다비어시티 기술이 있으며, 송신단 뿐만 아니라 수신단에서도 다중 안테나를 적용하여 각각의 독립된 전송 채널마다 다중 다이버시티를 제공할 수 있는 장점이 있다. MIMO 기술이 결합된 OFDM 전송방식은 다양한 멀티미디어 데이터 전송의 고속의 데이터 통신과 더불어 QoS (Quality-of-Service)의 수준을 향상 시킬 수 있다. CDD (cyclic delay diversity) 기법은 송/수신단에서 동시에 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 MIMO 기법의 한 종류로써, 다른 다이버시티 기법들에 비해 비교적 낮은 복잡도의 구현 비용과 더불어 해당 시스템의 표준을 변형하지 않고 바로 적용하여 다이버시티 이득을 획득 할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다. CDD를 통하여 얻게 되는 다이버시티 이득은 채널의 주파수 선택적인 특성으로 나타나게 되는데, 이는 시간 및 주파수 동기 오차에 민감한 OFDM 시스템에서 채널 등화 및 주파수 동기화 같은 FFT 이후의 신호 검출 과정에 추가적인 문제를 발생시키는 단점이 있다. 본 논문에서는 MIMO 다이버시티 기법이 적용된 OFDM 시스템을 위한 수신단의 동기화 기법을 제안한다. 첫째로 CDD-OFDM 기반의 시스템에서 향상된 잔여 STO (symbol timing offset) 추정 기법을 제안한다. 제안된 잔여 STO 추정기법은 각각의 CDD 안테나의 순환 지연 값을 알맞게 조정함으로써, 채널의 주파수 선택적 특성으로 인한 추정 성능 하락을 감소 시킬 수 있다. 또한 CDD-OFDM 기반의 시스템에서 CFO (carrier frequency offset) 과 SFO (sampling frequency offset) 동시 추정 기법을 제안한다. 제안된 주파수 동시 추정기법은 채널의 파워를 최대화 시키는 파일럿과 순환 지연을 선택하는 기법을 기반으로 채널의 주파수 선택적 특성에 강건한 특징을 갖는다. 마지막으로 MIMO-OFDM 기반의 무선랜 시스템에서 CFO 추정 기법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 블록 단위 추정 알고리즘을 적용하여 기존의 추정 기법보다 더 넓은 추정 범위와 높은 성능을 갖는다. 성능 검증을 위해 제안된 기법의 시뮬레이션을 실행하였으며, 제안된 주파수 추정 기법들의 정확한 성능 평가를 위해 이론적인 수식 분석을 통한 MSE (mean square error) 를 도출하여 컴퓨터 시뮬레이션과 비교해 얼마나 정확한지 확인할 수 있다. 시뮬레이션과 이론적인 수식 분석을 통해, 제안된 기법들은 특정 시스템의 표준 및 채널 환경과 상관없이 기존의 동기화 수신에 비해 향상된 성능을 보임을 검증할 수 있다. 주요어 : OFDM, MIMO 다이버시티, CDD, 동기화, 주파수 동기 오차, 시간 동기 오차