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HR-WPAN 에서의 Weighted Fairness를 이용한 Channel Time 스케줄링 기법 연구
이용석(Yongsuk Lee),한진우(Jinwoo Han),최웅철(WoongChul Choi),이승형(Seung Hyong Rhee),정광수(KwangSue Chung) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.2Ⅲ
HR-WPAN(802.15.3)의 CTAP에는 Time Slot(CTA) 할당 스케줄링 기법이 적용되어 있지 않다. 이에 본 논문에서는 CTAP의 채널 할당 방식에 유선망의 패킷 스케줄링방법인 WFQ(Weighted Fair Queuing)를 적용하고자 한다. 현재 표준에서 TDMA를 적용하기 위한 명확한 스케줄링 기법이 없으며, 대량의 트래픽으로 인해 소량의 트래픽이 기아현상을 겪을 수 있는 공정성(Fairness)의 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 각각의 DEV들에 가중치를 적용하여 공정한 방법으로 채널을 할당 받고자 한다. 이를 통해 HR-WPAN의 채널 할당방식에 있어서의 공정성 문제를 해결하고 delay bound 를 제공하는 time slot 스케줄링 기법을 제안한다. 본 논문에서는 Weighted Fairness를 적용한 분산적 스케줄링 방법에 대한 연구를 통해 HR-WPAN에서의 성능 향상을 이루고자 한다.
LFT적용 플라스틱 테일게이트의 구조해석 및 설계최적화
이용석(Yongsuk Lee),장성복(Sungbok Jang),신철민(Cheolmin Shin) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
자동차용 테일게이트(Tail gate)는 보통 SUV 차량의 트렁크 도어를 의미한다. 종전에는 철(Steel)로 만드는 것이 일반적이었지만 현재는 복합 소재(Composite)를 적용하여 개발하는 연구가 활발히 진행 중이다. 자동차의 경량화를 위해 많은 부품이 금속에서 복합재로 대체되는 상황이며 본 연구에서는 복합재료 중 LFT(Long Fiber Reinforced Thermoplastic)를 사용하여 금속이 아닌 플라스틱 테일게이트(Plastic Tailgate)를 개발하였다. 자동차용 테일게이트의 성능 요구도는 소재가 철(Steel)인 경우에 한정해서 만들어진 것이 대부분이라 플라스틱으로 소재 변경 시 추가 또는 삭제해야 할 부분이 존재하지만 본 연구에서는 테일게이트 성능에서 일반적으로 평사하는 굽힘(bending), 비틀림(Tortion), 로킹(Locking), 리프팅(Lifting) 총 4가지 경우에 대해 구조해석 기법을 적용하여 평가를 진행하였다. 굽힘(bending), 비틀림(Tortion), 로킹(Locking), 리프팅(Lifting)과 같은 강성 평가 방법은 실제 테일게이트를 열고 닫는 경우에 발생할 수 있는 상황을 반영하고 실제 시험에서는 보수적인 평가가 가능하도록 경계조건이 구성되어 있다. 본 연구에서는 완성 자동차 업체의 시험 조건에 따른 데이터를 기반으로 테일게이트의 구조해석을 진행하였다. 초기 설계 단계에서부터 외력에 따른 응력과 변형량을 평가함으로써 위상 최적화를 진행하였고 그 결과 기존에 금속으로 제작된 테일게이트와는 다르게 플라스틱 소재에 적합하게 두께 및 형상이 최적화 되었다. 본 연구에서는 구조해석 툴을 사용해 시험 방법을 고려한 FEM(Finite Element Model)(Fig.1)을 만들고 정적해석(Static Analysis)을 진행한 후, 각 조건별로 변위에 대한 결과(Fig.2)를 도출하였다. 해석 결과를 바탕으로 제품을 개발 한 후, 각 조건에 따른 실제 시험을 진행하고 시험결과와 해석결과의 상관관계를 검토함으로써 해석의 신뢰성을 확보하여 개발 제품에 대한 구조 건전성을 확보할 수 있을 것으로 기대한다.
이용석(YongSuk Lee),최웅철(WoongChul Choi) 한국정보과학회 2004 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.31 No.3
In this paper, we make MAC protocol improvements for performance enhancement of multi-hop ad-hoc wireless networks. A node in ad-hoc wireless networks can transmit a packet only when the medium is available, and while a packet is being transmitted, no other nodes are allowed to transmit a packet if they are in carrier sensing range. Carrier sensing range can be divided into two disjoint areas of transmission range and carrier sensing zone[9], and we address the importance of the protocol behavior when a node is in carrier sensing zone. The characteristic of the carrier sensing zone is that a node can not know when the remaining time of the on-going transmission session expires or exactly when the media becomes available. Current MAC protocol does not behave in much different way between when a node is in transmission range and in carrier sensing zone. We have conducted a comprehensive simulation to study the performance improvements. The simulation results indicate that the performance is increased and the number of dropped packets due to collision is significantly reduced as much as a half. 본 논문에서는 다중 홉 무선 애드 혹 망의 성능향상을 위한 MAC 프로토콜의 개선안을 제시한다. 무선 애드 혹 망의 노드는 매체가 가능할 때만 패킷을 전송할 수 있으며, 패킷이 전송되고 있는 중에 송신 노드의 전송파 감지 범위(carrier sensing range)에 속하는 노드들은 패킷을 전송할 수 없다. 전송파 감지 범위는 전송 범위(transmission range)와 전송파 감지 영역(carrier sensing zone)으로 나뉠 수가 있으며[9], 본 논문에서는 노드가 전송파 감지 영역에 속해있을 때 프로토콜 동작의 중요성에 초점을 맞추고 있다. 전송파 감지 영역에 속하는 노드는 현재 진행되고 있는 전송 세션의 종료 시점이나 매체가 가능해지는 시점을 알 수 없다는 특징이 있다. 현재의 MAC 프로토콜은 노드가 전송 범위에 속해 있을 때와 전송파 감지 영역에 속해 있을 때의 동작이 크게 다르지 않다. 성능 개선을 위해 다양한 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션의 결과를 통해 충돌이 반 이상 감소하여, 손실되는 패킷의 수가 줄고 성능이 향상되었음을 확인하였다.
전기자동차 플라스틱 배터리 팩 케이스의 PSD 진동 내구 해석
장성복(Sungbok Jang),이용석(Yongsuk Lee),신철민(Cheolmin Shin),김혜규(yegyu Kim),지우석(Wooseok Ji) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
주요 국가들은 온실가스를 감축하고, 석유의 의존도를 줄이면서 공기 질도 향상시키기 위한 다양한 방안들이 추진 중에 있으며, 이러한 정책의 일환으로 친환경 자동차 기술 개발의 필요성이 크게 대두되고 있다. 전기자동차 시장은 급성장세가 예상과 함께 배터리를 포함한 전기자동차의 높은 가격, 충전인프라 부족, 전기자동차의 짧은 주행거리 등 해결해야 할 과제들이 많으며 특히 주행거리의 확장을 위해서는 배터리 팩 케이스와 같은 주요 부품의 경량화 기술에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 열가소성 복합소재가 적용된 배터리 팩 케이스의 PSD 진동 내구 해석을 수행하여 구조 건전성을 검토하였다. 진동 내구 해석은 초기 설계 단계에서 작용 하중에 대한 공진 발생 가능성과 구조물의 동적 특성을 고려하기 위하여 수행되며, 랜덤진동에 대한 실험치가 없는 경우에는 PSD 가진 이력을 이용하여 내구해석을 수행하는 것이 일반적이다. 해석 수행 시 사용된 PSD 진동 해석에 대한 요구도는 중국 규격인 GBT-31467을 참고하였으며, 해석 절차는 다음 순서와 같이, 1) 고유 진동수 해석 ➜ 2) 1g 조화응답해석 ➜ 3) PSD 진동 내구 해석 순으로 수행되었다. 고유진동수 및 1g 조화응답해석은 Abaqus를 이용하여 수행되었으며, PSD 진동 내구해석은 Fe-safe를 이용하여 수행되었다. 각각의 Step에 따른 해석결과를 Fig.1 ~ Fig.3에 나타내었다. 해석 수행 결과 Fig.3과 같이 배터리 팩 케이스에 커버와 캐리어는 안전한 피로수명을 보였으나, 횡부재와 캐리어의 연결부위에서 낮은 수명이 예측되었다. 이는 대부분 구조물의 피로해석에서 코너 및 체결 부에서 최대 응력이 도출되어 피로수명이 취약한 결과를 보이는 것과 대동 소이한 결과로 판단된다. 또한, 낮은 피로 수명을 보이는 취약한 연결 부를 보강하여 설계에 반영하면 플라스틱 배터리 팩 케이스에 대한 구조 건전성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
전기자동차 플라스틱 배터리 팩 케이스의 측면 충돌 해석
장성복(Sungbok Jang),이용석(Yongsuk Lee),신철민(Cheolmin Shin),김경찬(Gyeongchan Kim),지우석(Wooseok Ji) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
전기자동차의 경우 내연기관 자동차와 마찬가지로 운행 중에 다양한 환경에 노출되며 도로에 있는 다양한 사물에 의해 차량 측면에 충격을 가하는 경우가 발생하며, 이 경우 배터리 팩 케이스 내부에 데미지를 가하여 배터리에 위해를 가할 뿐만 아니라 폭발로 이어져 차량 화재가 발생할 수 있다. 상기 측면 충돌로 인한 배터리 폭발을 막기 위하여 대부분의 배터리 팩은 케이스 외각에 충돌흡수 구조체를 부착하여 배터리에 가해지는 충돌에너지를 최소화하고 있다. 배터리가 측면 충돌에 대하여 안전성을 가지기 위해서는 배터리 팩 케이스 내부에 있는 횡부재가 충돌 흡수 구조체를 강건하게 지지하여 측면 충돌 시 충돌 에너지를 원활하게 흡수할 수 있게 설계되어야 한다. 본 연구에서는 불연속/연속/불연속 섬유가 혼합된 적층형 열가소성 복합재료를 적용한 배터리 팩 케이스에 대하여 측면 충돌 해석을 수행하였다. 복합재료는 커버 및 캐리어에만 적용되었고, FEM은 Fig.1과 같이 모델링 되었으며, 전체 289,625개의 요소가 사용되었다. 경계 및 하중 조건은 Fig.2와 같이 미국 교통부 충돌 실험 기준 (Rigid pole impact test, U.S.NHTSA, 2012)으로 설정되었다. 측면 충돌 해석 결과는 Fig.3에 나타낸 바와 같이, 충돌 흡수 구조체와 배터리 케이스 간의 분리가 확인되었다. 이로 인하여 배터리에 충돌에너지가 일부 가해지는 것을 확인할 수 있다. 본 해석을 통하여 측면 충돌 시 배터리 팩 케이스의 변형 형상, 충돌지점 등에 대한 예측을 할 수 있었으며, 향후에는 측면 충돌시의 하중의 전달 경로 등을 분석하여, 배터리에 가해지는 충돌 에너지를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 추 후에는 본 연구결과를 바탕으로 하부 충돌(Ground Impact)에 대한 배터리 팩 케이스의 구조 건전성을 평가할 수 있을 것으로 기대된다.