연도별 연구과제 129 페이지첫페이지로 이동

신체적 장애가 있는 사람들은 집안 내 가전제품을 이용이 어렵다. 기존의 리모컨을 이용한 가전제품 조종은 루게릭병이나 뇌병변 환자들에게는 사용이 어렵기 때문인데, 따라서 우리는 이러한 신체적 제약을 가진 사람들을 위해 안구 추적 기술을 적용한 장애인용 IR 리모트 컨트롤러를 개발하고자 한다. OpenCV를 이용한 영상처리 기법을 통해 눈동자를 추적하는 기술을 제작하고 아두이노의 블루투스 통신을 통해 IR리모컨이 신호를 발사하도록 설계하고자 한다. 신호는 기존의 리모컨의 버튼을 누를 때 나오는 신호를 매핑해 사용하고자 한다. 사용 기기에 따라 신호가 다를 수 있어 보편적인 기기의특징적인 기능에 대한 제스쳐를 기본설정하고 세부적인 기능과 사용자의 편의에 따라 자유롭게 추가, 변경할 수 있는 설정 기능을 구현한다.

▪ 주제어: 안구추적, IR리모컨, OpenCV 영상처리기법, 블루투스 통신, 아두이노

교내에서는 다양한 이동 수업 등의 활동이 진행되며, 학생들의 공간적 이동이 자주 발생하곤 한다. 이러한 경우에 소등 등의 전기 절약이 잘 실현되지 않는다는 점을 해결하고자 하였다. 그 수단으로 파이썬 및 아두이노를 활용한 방안을 고려하여, 웹크롤링을 통해 학교 시간표에 맞게 자동화된 프로그램을 작성하는 것을 택하였다. 본 연구 결과를 활용하여 자동화를 통한 교내의 전기 절약을 실천할 수 있을 것으로 예상된다.

▪ 주제어: 웹 크롤링, IOT, 스마트에코, 모바일

본 연구는 산업현장에 사용되는 로봇팔에 적용할 수 있는 보편적인 알고리즘을 개발하여 개발 단가를 낮추기 위해 고안되었다. 따라서, 로봇팔에 적용할 수 있는 컨베이어에서 이동하는 물체를 정렬하는 효율적인 알고리즘을 개발하는 것을 목표로 삼고 있다. 하나의 물체를 잡아 정방향으로 놓는 것을 기준으로 하여 정렬 알고리즘을 고안하였다. 연구에는 구별하기 쉬운 색이 다른 물체를 이용하여 연구를 진행하였다. 물체를 구별하는 알고리즘, 물체를 잡는 알고리즘, 물체를 기준에 맞추어 놓는 알고리즘으로 나누어, 각각의 알고리즘을 고안한 후, 융합하여 정렬 알고리즘을 개발하였다. 컨베이어에서 움직이는 물체를 색을 통해 구분하고, 지정된 위치에 정방향으로 정렬하는 알고리즘을 개발하였다. 추후 머신러닝을 통한 정렬 알고리즘과의 비교를 통해 효율성을 분석할 것이다.

▪ 주제어: 로봇팔, 이미지 처리, 기구학

우리의 연구에서는 이미지 처리를 통해 자율주행을 할 수 있도록 탐구하는 연구를 진행하였다. 이 연구를 통해 얻고자 한 것은 사업체에서 만들어 내는 자율주행 자동차의 알고리즘과 매커니즘에 대해 알 길이 없는 일반적인 학생들에게 쉽게 알려주기 위함이다. 이미지 처리를 통해 일차적으로 만들어낸 프로그램과 자동차 하드웨어를 테스트하고, 이 과정에서 생긴 문제점을 해결하기 위해 조금씩 피드백 하는 방법을 사용하였다. 결국 조금씩 보완한 결과 조금 더 좋은 효율과 간단한 방법을 가진 방법을 찾아낼 수 있었다. 우리가 얻어낸 결과는 그 자체로도 중요하지만, 그 과정에서 얻은 것들이 더 중요하다고 생각된다. 과정에서 얻은 결과들에서 새로운 아이디어를 생각할 수 있을 것이라 생각하기 때문이다.

▪ 주제어: 하드웨어, 효율적 배치, 효율적 구조, 효율적 방법, 라즈베리파이

우리가 근거리 통신 기술을 연구를 하게된 동기는 최근 코로나19 사태로 인해 편의점의 즉석 섭취 식품의 판매 매출이 증가하여 평소보다 자주 매장직원이 식품의 유통기한을 확인하는 모습을 볼 수 있었다. 하지만 유통기한을 자주 확인해주는 과정에서 발생하는 불편함이 커지게 된다. 우리는 유통기한을 간편한 방식으로 확인을 해주는 장치를 만들어 제 4차 산업혁명 시대에 걸맞는 무인화 시스템을 적용할 수 있을 것이라 생각하여 이 연구를 시작하였고 또한 스마트폰 시대에 살아가는 우리는 스마트폰 어플로 식품에 대한 정보를 제공할 수 있다면 더욱 편리 해질 것이라 생각하여 근거리 무선통신을 이용한 스마트폰 어플을 제작하기로 하였다. 또한 근거리 통신 기술을 이용한 이 기술은 편의점뿐만 아니라 일상생활에서도 사용이 될 수 있다. 예를 들어 집에 찾고자 하는 물건이 있을 때 이 기술을 이용하면 빠르게 찾을 수 있다. 이처럼 점점 실용화 되고 있는 무인화 시대에 매장에 사람이 많을 경우에 식료품에 문제가 생기면 신속하게 관리를 할 수 있을 것이다.

본 연구는 소리 인식 시스템과 새로운 신호제어 알고리즘을 고안하여 소방차가 화재 현장까지 도착하는 시간을 줄이는 방안에 대해 연구하였다. 현재의 신호 체계는 소방차가 현장까지 도착하는 데 걸리는 시간이 다른 일반 차들과 차이가 없어 응급 상황에 효과적으로 대처하기 어렵다. 본 연구는 인공신경망을 기반으로 소방차의 사이렌 소리를 인식하고, 수학적 모델링을 통해 신호등 체계를 조정하여 소방차가 화재 현장까지 도착하는 시간을 단축하고자 한다. 연구에서 고안한 알고리즘을 시뮬레이션을 통해 비교한 결과, 기존 신호체계에 따라 소방차가 이동할 때보다 평균적으로 30% 이상 더 빠르게 현장에 도착하는 것을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 실제 응급 차량의 신속한 이동을 위한 스마트 교통 시스템을 위한 기반이 될 수 있을 것으로 기대된다.

▪ 주제어: 소리 데이터, STFT, CNN Classification, 수학적 모델링, 소방차의 도착 시간

기술의 발달로 사물을 연결하여 정보를 자동으로 생성·수집·공유·활용하는 시스템 환경인 '사물의 인터넷' 시대가 도래했다. 사물인터넷(IoT: Internet of Things)은 지능형 사물들이 연결되는 네트워크를 통해 사람과 사물 간에 상호 소통하고 상황인식 기반의 지식이 결합되어 지능적인 서비스를 제공하는 미래 인터넷 기술로서 미래 초연결 사회를 가능케 하는 기술로 부각되고 있다. 하지만, 이러한 IoT 기술은 4차 산업시대를 이끌 대표적인 기술로 언급되고 있음에도 불구하고 아직은 일상생활에서 많은 사용이 이뤄지지 않고 있어 그 영향력을 충분히 확인하기 어렵고, 스마트폰을 중심으로 하는 다양한 종류의 웨어러블 기기와 IoT 기기들이 네트워크 환경으로 진입하고 있다. 또한, 기존 가전기기와 IoT 기기간의 협업을 통한 MQTT와 같은 새로운 형태의 스마트 홈 서비스가 시도되고 있다. 이와 같은 배경에서, 홈 내의 다종의 스마트 가전기기들은 기기와 제조사별로 서로 상이한 통신방식을 사용하고 있으며, 최근 폭발적으로 증가하고 있는 다종의 IoT 기기들의 통신 방법 또한 서로 다양하다. 이러한 문제의식을 가지고 본 연구는 초연결사회와 함께 찾아온 사물인터넷 기술의 일상화, 보편화에 기여하기 위해  제스처 인식을 통해 IoT제어를 구현 한다. 휘어짐 센서, 압력 센서, 근전도 센서를 설치한 장갑을 낀 상태로 손으로 설정된 제스처를 구현하고 구현된 제스처를 센서값으로 받는다. 센서 값은 블루투스 통신을 통해 컴퓨터로 전송되며, 프로그램에 따라 실행된 명령은 또다시 블루투스를 통해 스마트 홈으로 전송된다.  이번 연구를 통해 제스처 인식이라는 한 가지 방법으로 여러 종류의 IoT 기기를 제어함으로써 기존의 문제를 해결하고, 누구나 사용할 수 있는 방식으로 상용화 효과를 거두기를 기대한다. 일상생활에서 간단하게 웨어러블 디바이스를 사용하고 이를 통해 전자제품을 제어할 수 있도록 한다.

▪ 중심어 : 사물인터넷, 3D 프린트, 제스처 인식, 정보 입력 장치, 스마트 홈

CPU게이트 같은 논란으로 보안의 중요성에 대해 알게 되었다. 그래서 CPU게이트에서 나온 공격 중 하나인 멜트다운을 실행해보기로 했다. 하지만 멜트다운 공격을 여러 환경에서 실습을 해야하지만 환경을 바꿀 때마다 프로세서를 사서 개조할 수 없다. 그렇기에 다른 프로그램이나 장치를 모방하는 컴퓨터 프로그램인 시뮬레이터, CPU의 동작을 재현해주는 D1 마이크로프로세서 시뮬레이터를 만들었다.

▪ 주제어: 보안 취약점, 컴퓨터 구조, 파이프라인, 멜트다운, 시뮬레이터

최근 양자컴퓨터가 개발되고 이로 인해서 양자컴퓨터가 전 세계적으로 이에 대한 연구가 빠르게 진행이 되고 있다. 양자컴퓨터가 개발된다면 쇼어 인수분해 알고리즘을 이용해 현재 데이터 보호에 널리 쓰이고 있는 RSA 암호 시스템을 순식간에 붕괴시킬 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 새로운 암호 체계가 필요하다. 이를 위해 이번연구에서는 ‘Quantum Computer Science’와 ‘양자 컴퓨팅 이론 해설’ 이라는 도서와 IBM에서 제공하는 qiskit textbook을 이용해서 양자 컴퓨팅에 관한 이해도를 높이고 잘 알려진 양자알고리즘인 Simon's Algorithm을 양자 시뮬레이터 IBM Quantum Experience에 구현을 해보면서 양자 컴퓨팅의 구조와 원리에 대해 알아본다. 또한 기존에 연구된 알고리즘을 응용한 새로운 알고리즘을 만들어냈다.

▪ 주제어: 양자 컴퓨팅, 양자 알고리즘, 양자 시뮬레이터

이 연구는 인공지능을 활용하는 것에 초점을 두고 있다. 현재 삼성이나 구글과 같은 기업에서 제공하는 OCR 프로그램은 한글이나 영어 등 일상적으로 사용되는 문자체계로 이루어진 문서는 쉽게 변환해주지만, 일상적으로 사용되지 않는 문자 체계, 특히 수학 문제지와 같은 문서는 전혀 인식하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 우리는 이러한 종이로 되어있는 수학 문서를 디지털 문서로 변환하는 프로그램을 인공지능, 딥러닝 기술과 신경망 학습을 통해 제작하여 수학 문서를 보다 쉽게 디지털 문서로 전환하는 연구이다.

▪ 주제어: 인공지능, OCR, 딥러닝

종합운동장이나 지하철, ktx 승강장, 백화점, 공연장 등의 공공장소처럼 사람이 많이 몰리는 데에서 화재나 가스 누출 등의 재난이나 테러 상황이 발생하였을 경우 신속하게 많은 사람들이 질서를 지켜서 재난 상황을 탈출할 수 있도록 해야 한다. 이런 상황에서 탈출을 지휘하는 안전요원이나 119 구급대원이 빨리 상황에 도착해야 하지만 실제로 도착하더라도 혼란 상황 속에서 안전요원의 지시를 따라서 차분하게 대피하기 쉽지 않을뿐더러 안전요원이 재난 상황에 도착하는 데도 많은 시간이 소요된다고 판단된다. 우리는 이 상황을 해결하기 위해 사용자의 위치를 파악 가능한 블루투스 비콘과 직접 고안한 알고리즘을 이용하여 많은 사람들을 최단 경로로 빠르게 탈출시키기 위한 시설 설비와 신고 및 대피 시스템, 대피 애플리케이션구축 에 대한 연구를 진행하였다.

▪ Keyworld : 비상상황, 최적대피, Beacon, 최적경로, 어플리케이션

스튜디오에서 보통 사용하는 기존의 모션 트래킹 기술들은 일반인들에게 적합하지 않은 고가 고정확도의 제품들이다. 본 연구는 일반 카메라와 색 마커만을 이용하여 손의 모션 트래킹 기술을 구현하는 것을 목표로 삼는다. 색 마커가 있는 면장갑을 착용하면 마커가 여러 대의 카메라로 동시 추적되어 픽셀로서 각 화면에서의 마커 위치가 측정된다. 이후 컴퓨터 스테레옵시스를 이용하여 마커의 실제 위치를 구하고, 마커가 표시된 주요 관절의 위치로 손 모양을 추정하여, Unreal Engine에서 3D 모델링으로 표현한다. 현재 손 동작을 인식하는 코드와 구현하는 코드를 결합시키는 것 만이 남은 상태이다. 이 기술은 기존에 비해 비용, 접근성, 휴대성 등에서 경쟁력을 가지고 수화인식이나 VR기술 등 다양한 손 모션캡쳐 기술로의 장벽을 낮추는 역할을 가질 것이다.

▪ 주제어 : 손 모션캡쳐, Open CV, 일반 카메라, Multi-camera, 색마커