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국민 건강관리 및 체력증진을 위한 스마트 1RM 시스템 개발 및 효과 검증에 관한 연구 (Study on the Smart 1RM System Development and Effect Verification for Health Improvement and Management of National Healthcare)

  • 우경민;신미연;유창호
    • 재활복지공학회논문지
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    • v.12 no.1
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    • pp.53-62
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    • 2018
  • 본 연구에서는 디지털 풀리 기술을 이용하여 다양한 운동 형태에서 정량적인 1RM 측정이 가능한 국민건강관리 및 체력증진을 위한 스마트 1RM 시스템을 개발하고 이를 이용하여 훈련 시 그에 대한 효과를 검증하고자 하였다. 휴대용 근력 측정 장치, 블루투스 통신 기반 휴대폰 데이터 전송 및 회로도, 높낮이 조절이 가능한 시스템 몸체로 구성된 디지털 풀리 기반 스마트 1RM 측정시스템을 개발하였다. 피험자는 신체 건강한 20대 성인남녀 30명을 대상으로 15명씩 무작위로 개발된 시스템을 이용하여 훈련을 수행하는 그룹과 수행하지 않는 그룹으로 나뉘었다. 피험자는 스마트 1RM 시스템을 이용하여 팔꿈치, 요추, 무릎관절 신전/굴곡 운동을 10회씩 5세트를 수행하였고, 실험 기간은 주 3일, 총 8주간 진행되었다. 개발된 시스템에 대한 유효성 검증을 위해 주관절, 요추관절, 슬관절의 최대근력을 BIODEX System 3를 이용하여 측정하였고 운동 모드에 대한 유효성 검증을 위해 호흡가스분석을 평가하였다. 또한 개발된 1RM 시스템의 최대근력 평가 결과 값에 대한 유효성 검증을 위해 기존 검증된 시스템인 등속성 근기능 측정 모듈인 Biodex system3 결과 값과 비교 분석하였다. 실험결과, 훈련그룹에서 최대근력 증진 운동 전 후 주관절, 요추관절, 슬관절의 최대 근력이 유의하게 모두 증진되는 결과를 얻었다. 1RM 운동모드 중 산소섭취량은 근력강화 운동이 근지구력강화 운동 보다 약 10.91% 더 많은 산소소비량을 나타냈다. 또한 개발된 스마트 1RM 최대근력 측정데이터에 대한 유효성을 검증하기 위해 기존 Biodex system3 데이터와 신뢰도분석을 실시한 결과, 신뢰도는 0.895(*p<0.00)로 매우 높은 신뢰 수준 일치하는 결과를 얻었다. 본 연구는 향후 국민 건강관리 및 체력증진을 보다 정량적으로 활용하고 또한 고령자나 재활환자들의 조기 재활치료에 적용 가능하다고 생각된다.

지상주행과 공중비행이 가능한 Drone 설계 및 구현을 통한 졸업기준 인증 과정에서 공학교육 실천에 관한 연구 (A Study on the Practice of Engineering Education in Graduation Standards Certification Process through the Design and Implementation of Drone for Ground Driving and Aerial Flight)

  • 장우진;유정민;장은영
    • 실천공학교육논문지
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    • v.10 no.1
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    • pp.17-24
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    • 2018
  • 전공단위로 3학기동안 진행되는 작품 설계 및 제작 활동을 통해 졸업기준을 만족하기 위한 과정 이수와 그 과정에 만들어진 결과물인 다양한 이동환경 적용이 가능한 Drone의 구상 및 제작 과정에 대해 제안한다. Ring Propeller의 형태를 이용하여 Propeller로서의 양력 발생 역할과 테두리의 면을 통하여 지면에 접촉하는 바퀴로의 역할을 모두 가능하도록 제작한다. 또한 Servo Motor를 이용하여 명령에 따라 정확한 각도를 맞추어 모터의 구동축을 변환한다. 그리고 구상한 아이디어를 3D 프린팅으로 구현하고, 추진체 구동 회로를 설계하고 제작한다. 그 결과 추진체의 무게 증가로 공중 운항과 운항중 목적한 추진체계의 실시간 변환은 성공하지 못하였고, 그 원인으로 추력 발생을 위한 크기와 링 프로펠러의 내성 한계의 오차임을 확인하였다. 그리고 이러한 과정을 통해 공학적 접근 방법과 종합설계를 통한 창의적 사고방식 및 협동심의 경험을 인정받았고, 그 결과물을 공학 논문으로 작성하고 심사를 통해 졸업기준이 만족됨을 확인받았다.

실리콘-탄소나노튜브 센서 기반의 셀프트레이너 피트니스 웨어 개발 (Development of Self-trainer Fitness Wear Based on Silicone-MWCNT Sensor)

  • 조성훈;김경미;조하경;원유석
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.19 no.7
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    • pp.493-503
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    • 2018
  • 최근 국민생활 수준이 향상되면서, 많은 사람들이 건강에 관심을 갖고 발병 이전의 예방관리를 위하여 운동을 통해 셀프트레이닝을 하는 인구가 증가하고 있다. 일반적으로 근육의 언발란스는 자세의 비대칭성을 초래하고 인체의 비대칭성이 깨지게 되면 조정력, 순환작용, 내장기관의 변위 등을 동반하게 되어 각종 질병을 유발할 수 있다는 연구가 속속 나오고 있다. 본 연구에서는 최근 큰 관심을 받고 있는 스마트웨어 중에서 셀프트레이닝이 가능한 피트니스 웨어를 개발하고, 안드로이드 기반 어플리케이션을 통하여 시뮬레이션 함으로서 셀프트레이너 피트니스웨어 상용화 기술을 제시하고자 하였다. 셀프트레이너 피트니스웨어의 개발을 위하여 전도성 폴리머, 패션 디자인 및 봉제, 전기전자적인 기술이 융합하여 운동시 근육의 언발란스를 확인하고 스스로가 비대칭성을 교정할 수 있는 스마트웨어를 만들 수 있었다. 구체적으로는 최적 MWCNT 농도의 도출을 통한 폴리머 센서를 제작하고 도전성 섬유를 활용한 전극 신호선을 설계 및 부착하여 신호를 수집할 수 있는 최적의 위치에 전극을 부착하여 생체신호를 수집하였다. 이렇게 수집된 생체신호를 전기적 신호 변환하고 블루투스 통신을 이용하여 전달하는 Signal Module을 설계 및 제작하였으며, 소프트웨어 알고리즘을 이용한 노이즈 캔슬링과 안드로이드 기반의 셀프 트레이닝 애플리케이션을 융합하여 상용화가 가능한 셀프트레이너 피트니스 웨어의 제작방법을 제시하였다.

캥거루 케어를 반영한 스마트 감성 매트의 개발 (The Development of the Smart Sensibility Mat with Kangaroo Mother Care)

  • 조수민
    • 감성과학
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    • v.20 no.2
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    • pp.171-178
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    • 2017
  • 캥거루 케어의 특징을 반영하여 신생아의 감성에 긍정적인 영향을 미치는 스마트 감성 매트(SSM; Smart Sensibility Mat)를 개발, 제작하였다. 청감 자극의 경우 사전에 녹음된 어머니의 심장박동소리와 목소리를 30dB로 제공할 수 있는 블루투스 스피커를 매트에 삽입하였다. 촉감 자극의 경우 $32^{\circ}C$의 일정한 온도를 제공하기 위해 실리콘 소재의 온수 튜브를 매트의 표면에 삽입하고 자동온도조절장치와 연결하였다. 매트의 전체에 균일한 온도 제공을 위해 열전도성 실을 삽입한 직물을 매트 표면에 부착하였다. 면 패드로 매트를 감싼 후 피부 접촉과 비슷한 촉감 자극을 주기 위해 폴리우레탄 폼을 매트 표면에 접착하였다. SSM이 신생아의 감성에 미치는 효과를 보기 위해 생후 2주 이내의 건강한 신생아 10명을 대상으로 일반 매트(GM; General Mat) 및 SSM에 있을 때 생리신호인 심박수, 호흡수와 체온을 10분 간격으로 2회씩 측정하였다. 이를 3일에 걸쳐 1일 1회씩 측정한 후 대응표본 t검정을 실시하였다. 그 결과, GM에 있을 때 보다 SSM에 있을 때 심박수(t=8.131, p<.001)와 호흡수(t=7.227, p<.001)가 정상범위 안에서 유의적으로 감소하였다. 이는 SSM의 감각 자극이 신생아의 심리적 안정에 긍정적인 영향을 미쳐 GM보다 빠른 시간 내에 심리적 안정을 주는데 기여한 것으로 볼 수 있다.

복합 에뮬레이션을 이용한 효율적인 커버리지 가이드 IoT 펌웨어 퍼징 기법 (Efficient Coverage Guided IoT Firmware Fuzzing Technique Using Combined Emulation)

  • 김현욱;김주환;윤주범
    • 정보보호학회논문지
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    • v.30 no.5
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    • pp.847-857
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    • 2020
  • IoT 장비가 상용화되면서 IP카메라, 도어락, 자동차, TV 등 일반 생활기기에 블루투스나 유무선의 네트워크가 내재되어 출시되고 있다. IoT 장비는 네트워크를 통해 많은 정보들을 공유하며 개인적인 정보들을 수집하여 시스템을 가동하기 때문에 IoT 장비에 대한 보안은 더욱 중요해지고 있다. 또한, 현재 사이버 위협 중 웹 기반 공격과 애플리케이션 공격이 상당히 많은 비중을 차지하고 있고, 이를 보안하기 위해 보안 전문가들이 수동 분석을 통해 사이버 공격의 취약점들을 분석하고 있다. 그러나 수동 분석으로만 취약점을 분석하기에는 사실상 불가능하기 때문에 현재 시스템 보안을 연구하는 연구원들은 자동화된 취약점 탐지 시스템을 연구하고 있고, 최근 USENIX에서 발표된 Firm-AFL은 커버리지 기반의 퍼저를 사용하여 퍼징의 처리속도와 효율성에 대해 연구를 진행하여 시스템을 제안했다. 하지만, 기존 도구는 펌웨어의 퍼징 처리속도에 초점을 두고 연구를 진행하다 보니 다양한 경로에서 취약점을 발견하지 못했다. 본 논문에서는 기존 도구에서 찾지 못한 다양한 경로에서 취약점을 발견하고자 변이과정을 강화시켜 기존 도구가 찾은 경로보다 더 많은 경로를 찾고, 제약조건을 해결하며 더 많은 크래시를 발견하는 IoTFirmFuzz를 제안한다.

EM4095를 이용한 모바일 의료환자인식 시스템 연구 (A Study of Mobile Patient Identification System Using EM4095)

  • 조형국
    • 한국정보통신학회논문지
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    • v.14 no.10
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    • pp.2337-2342
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    • 2010
  • RFID(Radio Frequency IDentification)의 응용 분야는 매우 광범위하다. 병원에서 응용의 예는 RFID 시스템을 이용한 환자 정보 시스템이다. 병원에서 환자의 정보는 일반적으로 환자 진료카드를 통하여 인지한다. 만약 환자정보를 알려면 많은 진료카드 중에서나 혹은 컴퓨터에서 찾는다. 이러한 방법은 매우 불편하다. 그리고 동명이인 경우 치명적인 의료사고가 발생하기도 한다. 이러한 문제를 해결키 위해 원격지에서 RFID 택의 ID를 모니터링을 할 수 있는 시스템을 사용한다면, 병원에서 환자의 정보를 파악 할 수 있다. 본 논문에서 RFID 시스템과 무선데이터 통신을 접목한 시스템에 대해 연구하였다. RFID 시스템은 125KHz를 반송파로 사용하고 있는 EM4095칩을 사용되었다. 무선데이터 통신을 위하여 블루투스 모듈을 사용하였다. RFID와 무선모듈의 제어를 위하여 ATMEGA128 마이컴을 사용하였다. 확장포트를 사용하여 간호사를 위해서 LCD 상에 환자 이력을 보이도록 하였다. 또한 의사를 위한 PC 모니터 상에 환자 정보가 보이도록 하였다. 이동성을 고려하여 적은 전력을 소모하도록 회로를 설계하였으며, 외부의 많은 잡음에도 택 ID를 전송할 수 있도록 구성회로 개발하였다. 결론으로 전체 시스템에 대한 그림을 보였으며, 각 데이터 전송부에 대한 성능을 분석하였다.

어린이 통학버스 사고 방지 및 안전 관리 시스템 (Accident Prevention and Safety Management System for a Children School Bus)

  • 김현주;이승민;함소정;김선희
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.21 no.7
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    • pp.446-452
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    • 2020
  • 최근 어린이 통학버스 사용이 증가함에 따라 통학버스 운전자 및 동승 보호자의 과실로 인한 사고도 큰 폭으로 증가하고 있다. 정부에서는 이를 방지하기 위한 다양한 정책들을 내놓고 있다. 이에 우리는 어린이 통학버스 사고 방지 및 안전 관리를 위한 시스템을 제안한다. 이 시스템을 이용하면 버스 운전자는 각 좌석별 어린이의 착석 여부와 안전벨트 사용 여부를 동시에 쉽게 확인할 수 있으므로 운전 중에도 어린이들의 상태에 따라 빠르게 대처 할 수 있다. 카메라로 찍히는 이미지를 실시간 분석하여 얼굴을 인식하는 기능이 있어서, 어린이들은 각자의 키에 맞게 길이가 자동 조절된 안전벨트를 사용할 수 있다. 따라서 교통사고 발생 시 발생 가능한 2차 상해를 방지할 수 있다. 또한 어린이들이 버스에서 내린 것을 확인하기 위한 슬리핑 차일드 체크 시스템과 실시간으로 어린이의 위치를 부모에게 알려주기 위한 문자 서비스도 제공된다. 라즈베리파이를 기반으로 하여 모터, 카메라, 압력센서, 블루투스 모듈 등을 이용하여 구현되었다. 이것을 버스 모형에 부착하여 일련의 기능들이 정확하게 동작함을 확인하였다.

사용자의 이동정보를 활용한 클라이언트 인증 기반의 임베디드 보안 컨트롤러 설계 (Design of Embedded Security Controller Based on Client Authentication Utilizing User Movement Information)

  • 홍석원
    • 디지털융복합연구
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    • v.18 no.3
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    • pp.163-169
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    • 2020
  • 스마트키는 다양한 임베디드 환경에서 활용하고 있지만 사용자의 위치에서 신호의 증폭을 통한 원격지 공격이 발생하고 있음을 알 수 있다. 방어 기법에 대한 기존 연구는 다수의 센서를 사용하거나 인증 속도의 개선을 위한 해시 함수를 사용한 경우가 있는데 이는 전력 소모를 증가시키거나 1종 오류가 발생할 가능성을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 컨트롤러와 호스트 장치간의 인증 방식을 개선하여 사용자의 이동 정보와 클라이언트 인증 기반의 임베디드 보안 컨트롤러 모델을 제안하고자 한다. 제안하는 모델에 대하여 아두이노 보드와 GPS 및 블루투스를 이용한 통신을 위하여 암호화 알고리즘을 적용하였으며 인증을 위하여 사용자의 이동 정보를 사용하여 경로 분석을 통해 인증을 수행하였다. 그리고 제안하는 모델을 사용하여 동작 수행을 하더라도 작동 편이성에 큰 영향을 미치지 않았음을 암호화 및 복호화 시간 측정을 통하여 확인하였다. 제안하는 모델의 임베디드 보안 컨트롤러는 이륜차와 같은 리모트 컨트롤러와 이동 또는 고정형 호스트 장치를 가지고 있는 시스템 구조에서 적용할 수 있으며 연구 과정에 암호화 및 복호화 시간이 각각 100ms 이내에 처리를 수행할 수 있음을 확인하였으며 향후 경로 데이터 관리 방법에 대한 추가연구 및 암호화 및 복호화 소요 시간과 데이터 통신 시간을 줄일수 있는 프로토콜에 대한 연구가 더 필요할 것으로 판단된다.

지중 매설물 이력 관리 시스템 개발을 위한 전자인식기의 현장 적용성 검증 연구 (A Case Study on Electronic Recognition Sensor for Underground Facility Management System)

  • 정유석;김솔람;김병곤
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.22 no.1
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    • pp.777-785
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    • 2021
  • 도시의 다양한 기능을 제공하기 위해 다양한 유틸리티 라인들이 지중에 매설되어 있다. 하지만, 관련 이력이 체계적으로 관리되고 있지 않아 굴착 공사 시 파손과 같은 피해가 발생하고 있다. 또한, 공중선 지중화 사업이 진행됨에 따라 지중 매설물 이력 관리 시스템의 필요성이 더욱 제기되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 BLE(Bluetooth Low Energy) Beacon, UHF RFID(Ultra High Frequency Radio-Frequency Identification), 지자기 센서, 및 상용 마커와 같은 전자인식기를 관로 등의 지중 매설물에 설치하여 관리 이력과 현장 상황 관리 가능성에 대해 살펴보고자 하였다. 현장 시범사업을 통해 각 전자인식기의 장단점과 현장 적용성을 분석하였다. 두 차례의 제한적인 시범사업을 통해 수집한 연구 결과에 따르면 전자인식기의 성능을 발휘하기 위해서는 설치 깊이를 통제하는 것이 가장 중요했다. 또한 도심에서 활용해야 하는 만큼 주변 환경 간섭에 따른 영향이 최소화되어야 하고 시간에 따른 성능 저하가 없어야 한다. 지자기 인식기의 경우 주변 환경간섭의 영향이 컸고 BLE Beacon의 경우는 시간에 따른 성능저하가 발생하였다. 설치 깊이가 40cm 미만으로 통제될 수 있는 현장 상황에서는 배터리를 사용하지 않는 방식의 UHF RFID의 활용성이 가장 뛰어났다.

인공부화기의 실시간 중량감지를 위한 로드셀을 이용한 시스템 연구 (Study of system using load cell for real time weight sensing of artificial incubator)

  • 정진형;김애경;이상식
    • 한국정보전자통신기술학회논문지
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    • v.11 no.2
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    • pp.144-149
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    • 2018
  • 인공부화기 내에 종란이 입란하여 18일간 발생기를 거쳐 발육기로 이란을 한다. 발생기 동안 계태아 무게 손실은 곧 기실형성과 상관되며 적당한 기실 형성은 곧 건강한 초생추와 입란 대비 부화율과도 연결된다. 그러나 국내 부화장의 부화기에는 현재 무게를 측정하는 장치 없이 부화실장과 관계자의 경험과 발육기로 이란시 표준 무게 측정으로 결과적 측면을 습득하는 것이 현실이다. 그로 인하여 부화 중 조기 폐사, 약추, 병약한 초생추 발생이 빈번한 실정이다. 종란 중량 감소를 모니터링하는 것은 발육장치기 안에서의 무게 변화에 따른 병아리 품질과 부화율 성과를 얻는 데에 절대적으로 중요하다. 종란의 크기와 난각질, 노계 군에 따라 수분 손실은 각기 다르다. 발육기 안에서 무게 변화를 실시간 측정하고 그에 따른 환기 변화를 최적화하여 부화율의 증가를 기대할 수 있으며 부화 시 전체 무게의 10~13% 감소를 컨트롤할 수 있는 실시간 측정 시스템의 개발 필요성이 대두된다. 본 연구를 통한 시스템은 기존의 입란과 이란시 직접적으로 일회성을 체크하는 방식으로 발육 기간 내에는 계태아 수분 증발 측정 제어가 불가능하여 부화율에 영향을 못 미치는 시스템과 달리 아두이노 스케치 보드에 로드셀 4개를 병렬로 연결하고 실시간으로 휴대폰, 컴퓨터를 연결하기 위해 Hyper-terminal 프로그램을 이용하여 AT-command 명령어를 활용하여 정상적으로 연동하였다. 블루투스의 통신속도는 15200으로 설정하여 아두이노와 Hyper-terminal 프로그램의 통신 속도를 맞춰주었다. 실시간 모니터링을 하여 인공부화기 내의 계태아 무게의 변화를 육안으로 확인할 수 있도록 시스템을 설계하였다. 이와 같은 방법으로 종란의 부화율 상승 및 건강상태의 향상을 목표로 하였으며 실시간 모니터링으로 인하여 사용자의 편의성을 확대하고자 하였다.