퍼지논리에 의한 화재 신호 패턴인식 기법을 적용한 IoT 기반 화재탐지시스템 개발

박승환 충북대학교 2023 국내박사

화재탐지시스템에서 가장 중요한 요건 중 하나는 낮은 비화재보률에 기반한 화재경보의 신뢰성에 있다. 기존 화재탐지시스템은 열, 연기 등의 변화량을 얼마나 정확하게 감지하는지가 신뢰성의 척도였다면, IoT 기반 화재탐지시스템은 감지기를 통해 수집된 정보를 바탕으로 화재 여부를 판단하는 것이 신뢰성의 척도가 된다. 이런 측면에서 IoT 기반 화재탐지시스템에서는 감지신호의 특성과 분석기법에 관한 연구가 중요하다. 하지만 IoT 기반 화재탐지시스템을 대규모로 설치하고 운영한 실적이 전 세계적으로 희소하여, 화재실험 등으로 얻어진 데이터를 활용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 실사용 현장의 데이터를 기반으로 하여 퍼지논리에 의한 화재 신호 패턴인식 기법을 적용하여 화재 여부를 판단할 수 있는 IoT 기반 화재탐지시스템을 개발하였다. 이를 위해서 IoT 기반 화재탐지시스템이 설치된 장소에서 발생한 화재사고와 실물 화재실험을 통해 얻은 데이터를 활용하여 화재 신호 특성을 분석하였다. 실물 화재실험에서는 복합형 화재감지기의 불꽃, 연기, 온도 센서가 모두 작동하였다. 그러나 화재사고 7건을 조사한 결과, 연기 및 온도 센서는 화재 상황에 모두 정상적으로 작동하였으나 불꽃 센서의 경우에는 적재물 등에 의한 탐지경로가 차단되는 경우 감지 능력을 상실하였다. 본 논문에서는 연기 및 온도 단일형 감지기를 기준으로 실험과 화재사고 분석을 통해 화재 감지신호의 감지 값과 시간의 상관관계를 분석한 결과, 2가지 특성이 나타났다. 첫 번째는 변동성이며, 센서의 감지 한계치에 이르기 전까지 시간의 흐름에 따라 급격한 기울기의 변화가 감지되었다. 두 번째는 연속성으로 센서가 그 기능을 상실하거나 화재가 진화되기 전까지 감지신호의 연속성이 나타났다. 비화재 신호 특성 분석을 위해서는 국내 최대규모의 IoT 기반 화재탐지시스템을 운영 중인 K 기관을 대상으로 하여 5년간 발생한 233건의 화재경보 데이터를 활용하였다. 화재 감지신호의 2가지 특성인 변동성과 연속성을 기준으로 연기와 온도의 화재경보를 Type A, Type B, Type C로 분류하였다. 화재 감지신호 특성인 Type C는 연기 화재경보에서 31%, 온도 화재경보에서 30%가 발생하였고 약 70%에 해당하는 Type A와 Type B가 불필요한 오경보를 발생시키는 것으로 분석되었다. 화재 신호 패턴인식을 위해, 분석한 신호 특성을 바탕으로 퍼지논리를 적용하였다. 퍼지논리에 의해 개발된 추론규칙을 감지기의 출력신호에 적용이 되도록 시스템을 구성하였고, 화재 및 비화재 신호 특성 분석을 위해 사용되었던 현장 데이터를 LabVIEW(Ver. 2013) 소프트웨어를 활용하여 검증하였다. 화재 신호에 의한 검증에서는 주택 실물 화재실험에는 24초, 화재사고 7건에서도 24초 만에 화재경보가 발생하여 '감지기의 형식승인 및 제품검사의 기술기준'의 30초 이내에 화재경보가 울리는 것을 확인할 수 있었다. 비화재 신호에 의한 검증에서는 K 기관의 233건 화재경보 중에서 연기에 의한 화재경보의 경우에는 73.2%, 온도에 의한 화재경보의 경우에는 70.2%의 불필요한 화재경보를 줄일 수 있는 것으로 도출되었다. 또한 K 기관에서 발생한 2건의 화재사고에서도 화재 상황에서 정상적으로 작동되었다. 따라서 제안한 퍼지논리에 의한 화재 신호 패턴인식 기법을 IoT 기반 화재탐지시스템에 적용할 경우, 화재경보의 신뢰성이 향상되는 것으로 판단된다. One of the important requirements in fire detection systems is the reliability of fire alarms based on a low false alarm rate. While the reliability of conventional fire detection systems was measured by how accurately they could detect changes in heat and smoke, the reliability of IoT-based fire detection systems is determined by their ability to judge the presence of fire based on information collected through detectors. Thus, research on the characteristics of detection signals and analysis techniques is crucial in IoT-based fire detection systems. Due to the rarity of large-scale implementation and operation of IoT-based fire detection systems worldwide, data obtained from fire experiments is being utilized. Consequently, an IoT-based fire detection system that can determine the presence of fire by applying a fire signal pattern recognition based on fuzzy logic has been developed based on actual field data. In the fire experiments, the flame, smoke, and temperature sensors of the composite fire detector all operated. However, an investigation of seven fire accidents revealed that while the smoke and temperature sensors operated normally in all fire situations, the flame sensor lost its detection capability in cases where the detection path was blocked by cargo, etc. This paper, based on the smoke and temperature single-type detector, analyzed the correlation between the detection values and duration of the fire detection signals through experiment and fire accident analysis, revealing two characteristics. The first is volatility, where a rapid change in slope was detected over time until reaching the sensor's detection limit. The second is continuity, where the continuity of the detection signals was analyzed until the sensor lost its function or the fire was extinguished. For the analysis of non-fire signal characteristics, 233 fire alarm data generated over five years from the largest scale IoT-based fire detection system operation in South Korea, conducted by Institute K, were utilized. Based on the two characteristics of fire detection signals, volatility and continuity, the smoke and temperature fire alarms were classified into Type A, Type B, and Type C. Type C, a characteristic of fire detection signals, accounted for 31% of smoke fire alarms and 30% of temperature fire alarms, and approximately 70% corresponding to Type A and Type B, resulted in unnecessary false alarms. In order to recognize fire signal patterns, fuzzy logic was applied based on the analyzed signal characteristics. The system was configured to apply the inference rules developed by fuzzy logic to the output signal of the detector, and the site data used for fire and non-fire signal characteristics analysis were verified using LabVIEW (Ver. 2013) software. In the verification by fire signals, it was confirmed that the fire alarm rang within 30 seconds, the 'technical standard for type approval and product inspection of detectors', in 24 seconds in a real fire experiment in a house and in 24 seconds in seven fire accidents. In the verification by non-fire signals, it was concluded that unnecessary fire alarms can be reduced by 73.2% for fire alarms caused by smoke and 70.2% for fire alarms caused by temperature out of 233 fire alarms at Institute K. Furthermore, it worked properly in two fire accidents that occurred at Institute K. Therefore, it is inferred that if the fire signal pattern recognition by the proposed fuzzy logic is applied to the IoT-based fire detection system, the reliability of the fire alarm can be improved.

사물인터넷(IoT)포렌식을 위한 디지털 증거수집 모델 연구

김대성 동국대학교 국제정보보호대학원 2021 국내석사

This thesis, which mainly consists of digital evidence collections, is for physical criminal investigation including digital forensics about IoT. Mainly major companies, as releasing smart home systems using various IoT devices, many kinds of controls and services are being controlled remotely and the are fulfilling people’s desire. Therefore, in crime scene, there are so many IoT devices. Differenciating original investigation style, as evidence collection model grafting digital forensic procedure about IoT procedure will be needed, I proceed this study. Grafting Carrier&Spafford model to existing physical criminal investigation model, I composed this model for proceeding digital forensics flexibly and grafting evidences in Reconstruction Stage. It can be use full for obtaining effective evidences in proving crimes. Each stage consists of Readiness Stage, Identification Stage, Phys Preservation Stage, Phys Survey Stage, Judgment Stage, Phys Documentation Stage, Phys Search/Collection Stage, Reconstruction Stage, Presentation Stage. Among them, in Judgement Stage, if digital forensics about IoT devices needs to be conducted, 4 Stages(Dig Preservation Stage, Dig Survey Stage, Dig Documentation Stage, Dig Search/Collection Stage) will be added. Through investigation model mentioned this thesis, more effective forensic investigation will be conducted and we can expect to collect sufficient evidences. 이 논문은 물리적 범죄 현장에서 IoT 디지털 포렌식을 포함한 디지털 증거 수집을 주요 내용으로 구성되어져 있다. ...

IoT 환경에서 안전한 네트워크 접근 제어를 위한 분산원장 기반 M2M 플랫폼 연구

이길헌 숭실대학교 대학원 2018 국내박사

Adaptive Run-time Scheduling of IoT Applications

박강규 서울대학교 대학원 2019 국내석사

IoT시스템은매우다른성능과기능을가진이기종스마트장치로구성된분산임베디드시스템이다. IoT시스템에서일반적으로리소스요구사항과실시간요구사항이서로 다른 많은 IoT 애플리케이션들이 동시에 실행된다. 또한, 전력 소비 및 장치 수명과 같은 비 기능적 특성이 중요하게 고려된다. IoT 애플리케이션은 언제든지 추가되거나 제거 될 수 있으며 런타임에 디바이스 상태가 변경 될 수 있다. 이 같이 시스템은 동적 특성을 갖기 때문에 IoT 애플리케이션을 스마트 디바이스에 매핑/스케줄링 하는 것은 매우까다로운문제이다.이문제를해결하기위해점진적매핑및글로벌재매핑의두 가지 스케줄링 기법으로 구성된 새로운 적응적 스케줄링 기법을 제안한다. 동적 환경 변화에 대한 빠른 응답을 제공하기 위해 점진적 매핑 방법을 제안하며, 정적 상태에서 비 기능적 특성에 기초하여 주어진 목적 함수를 최적화하기 위해 주기적으로 IoT 애플리케이션의 전체 태스크를 모두 다시 스케줄링 하는 유전 알고리즘 기반 글로벌 재 매핑 방법은 제안한다. 제안 된 스케줄링 방법의 두 가지 성능 지표로 애플리케이션 수용 비율 및 에너지 소비량을 사용하였으며, 성능 및 실용성은 무작위로 생성 된 시나리오를 사용한 시뮬레이션 환경을 통해 검증한다. An IoT system can be regarded as a distributed embedded system that is composed of heterogeneous smart devices with very different performance and functions. Also many IoT applications that have different resource requirements and real-time requirements will run concurrently in the IoT system. In addition, non-functional properties such as power consumption and device lifetime are considered important. Since an IoT application can be added or removed anytime and the device status may change at run-time, the system is unprecedentedly dynamic in its configuration, which brings up a challenging scheduling problem of IoT applications onto the smart devices. To tackle this problem, we propose a novel adaptive scheduling technique that consists of two scheduling techniques, incremental and global. An incremental heuristic method is proposed to provide fast responsiveness to dynamically changing configuration. During the steady-state operation, a GA-based method is applied to perform global rescheduling of IoT applications periodically to optimize a given objective function based on non-functional properties. We use the acceptance ratio of new applications and energy consumption as two performance metrics of the proposed scheduling method. The viability of the proposed approach is verified by extensive simulations with randomly generated scenarios.

Smart irrigation system using IoT in Agriculture

베이가 야모도 말론 대구가톨릭대학교 대학원 2019 국내석사

Internet of Things (IoT)는 모든 사물에 센서를 통해 관련 업무를 영리하고 똑똑하게 만들어 모든 인간의 삶의 영역에 혁명을 일으켰습니다. IoT는 자동으로 구성된 네트워크를 구성하는 사물 네트워크를 나타낸 Intelligent Smart Farming IoT 기반 장치의 개발은 농산물에 IoT를 적용 강화함으로써 매일 농업 생산에 혁명을 일으키고 수익을 창출하고 손실을 줄이고자 한다. 본 논문은 목적은 농부들이 효과적인 환경 모니터링을 위해 살아있는 데이터 (온도, 토양 수분)를 얻음으로써 지능형 농사를 짓고 전반적인 수확량과 제품 품질을 향상시키는 데 도움이되는 새로운 스마트 IoT 기반의 농업 도구를 제안하는 것이다. 오늘날 스마트 장치는 이동성이 적응력이 뛰어나고 농업에 적용될 수 있기 때문에 농업 분야에서 유용한 도구가 되었습니다. 과거와 달리 스마트 폰과 같은 스마트 장치의 비용이 상당히 저렴해졌고 컴퓨팅 능력이 크게 향상되어 실제 실제 응용 프로그램의 다양한 만들 수 있습니다. 또한 오늘날의 스마트 장치에는 다양한 유형의 물리적 센서가 장착 될 수 있으므로 다양한 농업 작업을 위한 유망한 도구가 됩니다. 본 논문은 체계적으로 스마트 장치, 특히 통합 스마트 폰 센서를 사용하여 농업 솔루션을 제공하는 스마트폰 응용 앱을 개발한다. GPS(Global Positioning System), 카메라 및 센서는 농업에서 가장 많이 사용되는 기술입니다. 따라서 스마트 장치의 발전은 첨단 농산 솔루션을 제공하기 위해 가속도계와 같은 많은 기술을 통합하여 설계/ 구현한 기술이며 향후 기술을 미래의 응용 프로그램에 적용 할 수있는 좋은 기회를 제공한다. The Internet of Things (IoT) has revolutionized the realm of every human being by making sensors smart and smart about all things. IoT develops an Intelligent Smart Farming IoT based device that represents a network of objects that make up an automatically configured network. By applying IoT to agricultural products, it will revolutionize daily farming production, generate revenue and reduce losses. The purpose of this paper is to propose a new smart IoT-based agricultural tool that helps farmers build intelligent farming and improve overall yield and product quality by obtaining live data (temperature, soil moisture) for effective environmental monitoring . Today, smart devices have become a useful tool in agriculture because mobility is adaptable and can be applied to agriculture. Unlike in the past, the cost of smart devices such as smartphones has become significantly cheaper, and computing power has significantly improved, allowing you to create a variety of real-world applications. Today's smart devices can also be equipped with various types of physical sensors, making them a promising tool for a variety of agricultural tasks. This paper systematically develops smartphone apps that provide agricultural solutions using smart devices, especially integrated smartphone sensors. GPS (Global Positioning System), cameras and sensors are the most used technologies in agriculture. Therefore, the development of smart devices is a technology that is designed / implemented by integrating many technologies such as accelerometers to provide advanced agricultural solutions, and provides a good opportunity to apply future technologies to future applications.

A Study on Enhancing End-to-End Interactive Models for IoT-Cloud

Dinh Ngoc Thanh 숭실대학교 대학원 2018 국내박사

지난 몇 년 동안, 연구는 전용 애플리케이션을 위해 만들어진 기존의 무선 센서 네트워크(WSNs)의 한계를 가리켜왔다. 이러한 한계는 센서 시스템 관리와 데이터 사용량 감지 모델을 포함한다. 최근, IoT-cloud 통합 (예, 센서-cloud)이 제안되었고, 학계와 업계로부터 동시에 큰 관심을 받았다. IoT-cloud 통합은 강력한 프로세싱 능력과 센서 데이터를 위한 클라우드 컴퓨팅 스토리지 능력의 이점을 바탕으로 시작되었다. IoT-cloud 통합 모델은 종래의 WSN이 가지는 한계점을 해결할 수 있는 잠재적 대안으로 여겨진다. WSN과 클라우드를 통합함으로써, IoT-cloud는 현존하는 감지 모델과 다르게, 여러 애플리케이션에 ‘sensing-as-a-service’(SSaS)를 동시에 제공할 수 있다. IoT-cloud의 주요 목표 중 하나는 단일 WSN이, 사용자/애플리케이션이 그들의 기대치와 예산에 맞춰 필요한 만큼 서비스의 필요조건을 설정할 수 있도록 함과 동시에 감지 서비스를 여러 애플리케이션에 제공할 수 있도록 하는 것이다. 초기 몇몇 연구는 구조 모델, 센서 가상화, 가격 책정 모델과 데이터 전달 최적화와 같은 IoT-cloud를 위한 상세 디자인에 관해 이루어졌다. 비록 현재 연구가 센서를 클라우드와 통합하는 방법과 센싱 데이터를 효율적으로 분산하는 방법에 관해 이루어지고 있지만, 소수의 연구는 온 디맨드 요구사항을 보증하는 WSN과 클라우드 간의 효율적인 상호작용 모델을 연구하고 있다. IoT-cloud의 온 디맨드 요구사항을 보장하도록 하는 것은 굉장히 큰 기술적인 도전을 필요로 한다. 예를 들어, 제한적인 자원에서 물리적 센서 노드에 필요한 동적인 연산이나, QoS 요구 사항을 동시에 만족시키면서 에너지 소비를 최적화하는 방법과 같은 것이다. 또한 요구사항은 시간에 따라 달라진다는 것에 주목해야한다. 그러므로, IoT-cloud를 위한 효율적인 상호작용 모델은 요구사항을 만족시키기 위해 필수적이다. 위에서 서술한 목표에서 동기를 얻어, 본 논문은 다음과 같은 IoT-cloud를 위한 효율적인 상호작용 모델을 연구함으로써 상기의 요구사항을 충족시키는데 기여하였다. 1) 온 디맨드 SSaaS를 가능하게 하여 사용자/애플리케이션이 고유의 요구사항을 가지고 공유 WSN으로부터 센싱 데이터를 요청할 수 있도록 하는 것, 2) 센서의 작동을 요구사항에 맞게 조정하는 것, 3) IoT-cloud를 최대한 활용하여 한정된 자원에서 센서의 에너지 소비를 최적화 하는 것. 정리하자면, 이 논문은 다음과 같은 기여를 하였다. 첫 번째로, 본 논문은 단일 WSN이 다른 센싱 주파수 요구사항을 가진 여러 애플리케이션을 동시에 운용할 수 있도록 하는 IoT-cloud의 효율적인 온 디맨드 상호작용 모델을 제안한다. 이 모델에서 물리적인 센서로 보내지는 요청의 수를 최소화하는 효율적인 요청 수집 스키마와, 물리적 센서 노드의 에너지 소비를 지역적으로 최적하기 위한 효율적인 요청 기반의 적응형 저전력 리스닝 프로토콜을 디자인하였다. 두 번째로, 애플리케이션의 온 디맨드 지연 시간 요구사항을 보장하는, IoT-cloud의 효율적인 분산 피드백 관리 모델을 고안하였다. 이 모델에서 QoS 컨트롤러는 지연 시간 요구사항을 조절하고 센서의 에너지 소비를 최적화하기 위해 센서 노드 단계에서 스케줄링 컨트롤러와 상호작용하도록 설계되었다. 세 번째로, 모바일 클라우드 컴퓨팅 애플리케이션을 운용하기 위한 IoT-cloud의 위치 기반의 상호작용 접근방법을 모델링하였다. 또한 클라우드가 스케줄링 조율자로서 중요한 역할을 수행하는 모델을 통해 WNS의 온 디맨드 스케줄링 스키마를 제공한다. 마지막으로, 종단 간 IoT cloud 서비스의 문맥에서, 효율적인 안정성/가용성이 보장되는 서비스 기능 체이닝(SFC) 배포 스키마를 제안한다. 제안한 스키마의 효율성을 측정하기 위해 심도 있는 분석과 실험을 수행하였다. 그리고 얻어진 결과로 제안한 스키마가 현존하는 몇몇 연구의 한계를 해결하고, 자원 효율성에서 더 나은 성능을 얻었음을 보인다. Over the last few years, studies have indicated the limitations of conventional Wireless Sensor Networks (WSNs) which are normally built for a dedicated application. The limitations include the sensor system management and the sensing data usage model. Recently, the IoT-cloud integration (i.e., sensor-cloud) has been proposed and received a great extent of interest from both academia and industry. The IoT-cloud integration is motivated by taking advantages of the powerful processing as well as storage capabilities of cloud computing for sensing data. The IoT-cloud integration model is being viewed as a potential substitute to address the existing limitations of traditional WSNs. By integrating WSNs with the cloud, the IoT-cloud can simultaneously provide sensing-as-a-service (SSaaS) to multiple applications, unlike the current sensing model. One of the main objectives of the IoT-cloud is to enable a single WSN to be able to produce sensing services for multiple application simultaneously while it allows the users/applications to specify sensing service requirements on-demand depending on their expectation and budget. Some initial studies have been conducted toward the detailed design for IoT-cloud including the architectural model, sensor virtualization, pricing model and data delivery optimization. Although the current studies discuss how to integrate sensors with the cloud and how to distribute sensing data efficiently, a few works investigate efficient interactive models between WSNs and the cloud for on-demand requirement guarantees. Enabling the on-demand requirement guaranteed feature on the IoT-cloud poses enormous technical challenges; for example, the requisite dynamic operations at resource constrained physical sensor nodes, or how the sensor nodes should react to optimize their energy consumption while guaranteeing their sensing flows meet the Quality of Service (QoS) requirements of multiple applications simultaneously. Moreover, note that the requirements may change over time. Therefore, efficient interactive models for the IoT-cloud are critical to meet the requirements. Motivated by the above objective, this thesis contributes to fulfill the above requirements by investigating efficient interactive models for the IoT-cloud to 1) enable on-demand SSaaS where users/applications are allowed to request sensing data from shared WSNs with their own requirements, 2) adapt sensors’ operations to meet the requirements 3) exploit the IoT-cloud to optimize energy consumption of resource constrained sensors. In summary, this thesis makes the following contributions. First, we propose an efficient on-demand interactive model for the IoT-cloud to enable a single WSN to be able to serve multiple applications with different sensing frequency requirements simultaneously. In the model, we design an efficient request aggregation scheme on the IoT-cloud to minimize the number of requests sent to physical sensors, and an efficient request-based adaptive low power listening protocol for physical sensor nodes to locally optimize their energy consumption. Second, we design an efficient distributed feedback control model for the IoT-cloud to guarantee on-demand latency requirements of applications. In the model, a QoS controller is designed on the IoT-cloud to interact with a scheduling controller at the sensor node level to control the latency requirements and to optimize the energy consumption of sensors. Third, we model a location-based interactive approach for the IoT-cloud to serve mobile cloud computing applications. We also present an on-demand scheduling scheme for WNSs on the top of the model, in which the cloud plays a critical role as the scheduling coordinator. Lastly, in the context of end-to-end IoT cloud services, we propose an efficient reliability/availability guaranteed deployment scheme for service function chaining. Extensive analysis and experiments have been conducted to evaluate the efficiency of the proposed schemes. The obtained results show that our proposed schemes address several limitations of existing studies and achieve better performance in term of resource efficiency.

IoT기술을 활용한 혈압계 결과값 인식 및 전송시스템 구현

김상필 경성대학교 2017 국내석사

Sphygmomanometer’s result value Recognition and Transfer System Implementation using IoT Technology Kim, Sang-Pil Department of Computer Engineering Graduate School KyungSung University Advisor : Lee, Jong - Hyeok ABSTRACT This study was begun to graft IoT technology into the field of medical environments. Among the field of medical care work, we reviewed to apply IoT technologies for eliminating the possibility of errors in the manual work and improving the effectiveness of the work. In most hospitals, ward nurses measure vital sign results of patients and write it manually on the worklist paper. In order to automate this manual works, we have designed IoT handsets and a system to deal with data transmission. IoT handsets is used when the ward nurses get the patient's vital sign result displayed on the sphygmomanometer and patient's identification from barcode index on patient's bracelets. IoT handsets was implemented by C ++ programming language and Open CV library. IoT handsets saves indexing data of patient's ID and vital sign results temporarily, and then transmits its to the server when wireless or wired network is connected. The server daemon program receives data from IoT handsets and saves data temporarily to database if the primary verification of syntax parsing is correct. And it sends the acknowledge signal to IoT handsets. Application Program in Client PC was implemented to inquire temporarily stored data on database and to check the data reliability and validity. So the user can confirm the final verification by application program. In the implemented systems, patient ID recognition from the barcode, data transmission to server, saving of transmitted data and inquiring stored data in the database have worked well as designed. But recognition rate of the vital sign values indicated in the sphygmomanometer varied depending on the accuracy of photography. Upgrading IoT handset recognition rate of results can contribute to reduce the incidence of medical accidents in hospital health care service. In addition, it is expected to improve the efficiency of health care activity by using IoT handset in the medical institution operating EMR(Electronic Medical Records) system.

MQTT 프로토콜 기반 IoT 환경 및 솔루션의 효율성 향상을 위한 연구

김동휘 한밭大學校 2017 국내석사

IoT 기술의 발전이 가속화됨에 따라 IoT 연결 기기의 대수는 급격히 증가했다. 여러 조사 기관 및 전문가의 의견에 따르면 매년 IoT 관련 기기가 큰 폭으로 증가할 것이라 예상했으며, 2020년에 IoT 기기의 대수는 204억대에 달할 전망이다. 이처럼 IoT 기기가 증가하는 만큼 IoT 플랫폼의 활용 분야도 다양해졌다. 현재 IoT는 건설, 의료, 교통, 제조, 의류 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 이를 사용하는 새로운 클라이언트들이 생겨났다. 이들은 각각의 분야에서 새로운 요구사항을 제시했고, 그 결과 IoT가 적응해야 할 환경도 다양해졌다. 이에 각 국의 여러 표준 기관이 모여 표준 협의회를 결성했고 국제 표준을 정의했다. 또한 IoT 서비스 제공자들은 표준을 준수하는 IoT 서비스와 플랫폼을 다양한 분야에서 제공했다. 하지만 클라이언트의 요구사항을 충족시키기 위한 기술은 미흡하다는 의견들이 대두되고 있으며, 현재의 IoT 프로토콜을 사용하는 다양한 플랫폼은 프로토콜을 단순하게 사용함으로써 효율성의 극대화를 이끌어 내지 못하고 있다. 그 결과 IoT 환경을 위해 설계된 프로토콜과 플랫폼은 효율성 문제로 논란이 야기되었다. 그 중 IoT 프로토콜로 각광받고 있는 MQTT는 경량의 메시지 프로토콜로 배터리 소모 측면에서 효율적이라는 검증을 받았지만, 이는 디바이스가 통신이 필요하지 않는 시간에도 서버와 연결을 유지해야 한다는 등의 단점이 부각되고 있다. 이에 본 논문에서는 이와 같은 문제들을 해결하고자 일반적으로 사용되는 MQTT 기반 플랫폼의 문제점을 분석하고 MQTT 프로토콜 사용의 효율성을 향상시키기 위한 세 가지 솔루션을 제안한다. MQTT 기반의 디바이스가 연결 유지로 낭비할 수밖에 없는 자원 소모에서 MQTT Device Polling을 제안함으로써 특정 목적에 따라 MQTT 디바이스가 서버와 연결하여 통신하고, 통신이 끝나면 연결을 해제하도록 설계함으로써 불필요하게 발생하던 트래픽과 배터리 소모를 줄였다. Broker Persistence를 통해 기존의 브로커의 데이터 안정성 문제와 제안하는 MQTT Device Polling에서 발생할 가능성이 있었던 안정성 문제를 해결했고, 동적 토픽 생성 및 동적 Subscribe를 제안하면서 MQTT를 사용하는 플랫폼의 편의성과 확장성을 높였다. 결과적으로 이 연구를 통해 IoT 기술 발전에 이바지하며 다양한 분야에서 나오는 클라이언트들의 요구 사항을 충족시키기 위한 솔루션의 기본이 될 것이라 예상한다.

건설현장에서의 IoT 기반 스마트 안전관리시스템에 관한 연구

김광배 숭실대학교 대학원 2020 국내석사

최근 제조업 이나 건설업 등의 현장에서는 센서나 정보통신기술 등의 새로운 기술을 활용한 작업 환경의 효율화가 신속히 진행되고 있으며, 한편으로는 소수인원으로 작업을 처리할 수 있게 되었으나, 근로자 안전 확보나 작업환경 개선 등의 과제들이 이전보다 더욱 절실해졌으며 이러한 문제들이 기업으로서는 근로자의 건강을 위험에 노출시키거나 또는 기업의 사회적 평가가 현저히 떨어져서 좀처럼 유능한 인재를 채용할 수 없게 되는 리스크를 떠안게 된다. 그렇다면 기업 차원에서 확실하면서도 종합적인 안전관리를 실천하기 위한 방안을 모색할 필요가 있다. 이를 위해 먼저 안전관리에 대한 기본 사고를 새롭게 정립하고 신기술을 적용한 산업재해 리스크를 저감하는 방법을 강구해야만 하고 기업은 인력관리에 있어서 직원을 보호하고, 안전한 근무 환경으로 전환해야 하므로 현장의 안전관리는 특히 시급한 사안이다. 이것을 대응하기 위해서는 안전관리 기능을 확대하는 IoT 기반의 안전관리시스템 구축이 필요하다. 그래서 주목 받고 있는 것이 융합적인 정보통신기술의 활용, 특히 IoT를 접목하여 작업자들의 안전을 상시 체크하고 보다 효율적이고 면밀하게 점검 할 수 있는 것이 정형화된 안전관리시스템이다. 본 시스템은 이러한 여러 형태의 사물과 사람이 인터넷을 통해 연결되고 상호간 데이터를 주고받거나 분석을 통해서 안전예방 과 예측에 필요한 정보로 구축되고, 각종 센서, 스마트폰, 스마트태그, 스마트워치, 웨어러블 등이 IoT 기반으로 융합됨으로써 건설현장에서 위험한 구역 근로자 접근금지, 밀폐공간 가스농도체크, 건설기계 장비협착 방지, 타워크레인 충돌방지, 가시설 흙막이 붕괴방지, 풍속감지 등을 통해서 현장 상황에 맞게 위험을 사전에 예측할 수 있으며, 특히, 센서 신호에 의해 넘어짐, 떨어짐, 붕괴, 가스농도 등의 감지가 가능함으로써, 근로자들은 개인별로 안전을 확보하면서 안전하게 작업할 수 있게 된다. 예전에는 예방과 예측을 할 수 없었던 건설현장 내에서, 근로자 동선을 가시화하고 효율화를 통해서 실효성 있고, 안전사고 저감에 영향을 미칠 수 있는 대책을 강구할 수 있다. 본 연구에서는 IoT 기반 스마트 안전관리시스템이 현장에 적용이 가능한지 점검하기 위해서 실증적 환경구축과 단계별 적용과정을 통한 검증사례를 분석함으로써, IoT 기반 스마트 안전관리시스템의 차별적 구축방안을 제시한다. In recent years, in manufacturing and construction fields, the efficiency of the work environment using new technologies such as sensors and information and communication technologies has been rapidly increasing. On the other hand, the problems of securing the safety of workers and improving the work environment have been increasing. If this is the case, it is necessary to look for measures to implement certain and comprehensive safety management at the corporate level. Therefore, it is especially urgent that safety management at the site should be conducted because companies must first establish new basic thinking for safety management and take measures to reduce the risk of industrial disasters with new technologies applied. In order to cope with this, IoT-based safety management systems that expand safety management functions must be constructed. The standardized safety management system is capable of constantly checking the safety of the worker by combining the utilization of the fusion information communication technology, especially IoT and checking the safety of the worker more efficiently and closely. This system connects people through the Internet, builds on information needed to prevent and predict safety through data exchange and analysis, and merges sensors, smart phones, smart tags, smartwatches and wearables into the IoT infrastructure. To take measures which are effective by visualizing worker traffic lines and improving efficiency and can affect reduction of safety accidents in a construction site where prevention and prediction are conventionally impossible. In this study, we present a discriminatory strategy for IoT-based smart safety management systems by analyzing validation cases through the process of building a empirical environment and applying each phase to check whether the IoT-based smart safety management systems are applicable.

IoT제품의 지각된 품질이 고객 충성도에 미치는 영향 : - 브랜드 이미지의 매개효과 중심으로 -

펑톈 호남대학교 일반대학원 2022 국내석사

2015년 중국이 '스마트 시대'로 진입한 이후부터 5년간 중국 IoT시장은 200%에 가까운 성장을 이루고 있으며 전 세계적으로는 2025년 11,000억 달러 규모에 달할 것으로 예상된다. 이를 근거로 판단해 보면 사물인터넷 시장이 급속도로 성장해 왔으며 향후에도 IoT 시장의 성장 전망은 매우 높다고 할 수 있다. 특히 스마트홈 업계는 IoT 기술을 활용하여 모든 가전제품을 지능화해 혁신적으로 사람들의 삶의 질을 개선할 수 있는 무한한 가능성이 있는 것으로 예측하고 있다. 그중 대표적으로 스마트홈 브랜드인 샤오미(小米)와 관련된 샤오미 IoT제품은 기능적인 측면에서의 부드러움과 외관 디자인의 일관성과 함께 저렴한 가격에 이르기까지 샤오미 제품의 강점을 시장에 반영하고 있다. 이를 바탕으로 샤오미는 스마트홈 업계에서 가장 영향력 있는 브랜드로 시장점유율을 확장하고 있으며 최근에는 IoT 기술을 활용해 기존의 홈을 보다 지능화하는 방법으로 소비자가 제품 품질의 우수성을 인지하게 함으로써 충성도를 향상시켜 차별화된 브랜드 이미지를 수립하고 시장에서 유리한 고지를 확보했다. 이런 상황에서 기업의 시장지위를 확보하기 위해서는 소비자가 지각한 제품의 품질과 브랜드 이미지가 특히 중요하다. 지각된 품질과 브랜드 이미지 모두 소비자의 주관적 인식에 따라 판단하는 매우 추상적인 개념이다. 그리고 새롭게 각광을 받는 과학기술 기반의 IoT제품에 소비자가 직면했을 때 어떻게 반응하는지를 분석하여 제품의 품질을 개선하고 보다 경쟁력이 있는 브랜드 이미지를 공고히 함으로써 고객 충성도를 높이고 나아가 시장 점유율을 높여 더 큰 이익을 창출할 수 있는 방법을 연구하였다. 이에 따라 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 IoT제품의 지각된 품질이 고객 충성도에 미치는 영향을 탐구하고 브랜드 이미지의 매개 효과를 검증한다. 샤오미 IoT제품을 구매하거나 사용해본 소비자를 대상으로 설문 조사하여 수집한 데이터를 실증 분석하였고 그 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, IoT제품의 지각된 품질(내재적 속성, 외재적 속성)은 브랜드 이미지(상징적 이미지, 기능적 이미지)에 정(+) 영향을 보이고 있고, 브랜드 이미지(상징적 이미지, 기능적 이미지)는 고객 충성도에 정(+) 영향을 미친다. 둘째, 브랜드 이미지(상징적 이미지, 기능적 이미지)는 지각된 품질의 내재적 속성인 초연결성과 고객 충성도 관계에서 완전 매개효과를, 지각된 품질의 내재적 속성인 편리성, 외재적 속성인 심미성과 가격 적정성과 고객 충성도 관계에서 부분 매개 효과를 보였다. 분석 결과가 보여주는 시사점과 의미는 다음과 같다. 첫째, 위의 결과를 종합해 보면 지각된 품질의 외재적 속성은 소비자가 비교적 중요시하는 측면이며 제품과 관련된 기능적 브랜드 이미지의 영향력이 더 큰 것으로 나타났다. 그래서 IoT제품의 카테고리에서 소비자가 인지한 제품의 품질과 브랜드 이미지가 기업 마케팅 전략에서 매우 중요하다. 둘째, 탁월한 제품의 품질은 제품의 우수성뿐만 아니라 소비자의 마음속에서 브랜드 이미지의 가치를 강하게 심어 줄 수 있다. 마지막으로 브랜드 이미지는 소비자와 기업 간의 연결고리로 기업이 소비자와의 관계를 유지하는 중요한 수단이며, 브랜드 이미지를 적극적으로 정립해 기업의 경쟁우위를 확보하고 고객의 충성도를 높여야 한다. 본 연구의 결과로부터 브랜드 이미지 효과는 시장 점유율과 시장 개척에 중요한 요소이다. 브랜드 이미지가 좋을수록 적극적으로 구매하고자 하는 고객 충성도가 증가하는데, 유리한 입소문 마케팅을 통해 신규 고객 창출과 시장 개척에 유리한 위치를 확보할 수 있어 시장 점유율 확대에 매우 유리하다. IoT 제품을 개발한 기업에게 지각된 브랜드 이미지 확보는 충성고객층을 확장하는 측면에서 매우 중요한 전략적 의미가 있다.