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무선센서네트워크 장애에서 센서 데이터 손실 감소를 위한 2MC기반 프레임워크
신동현,김창화,Shin, DongHyun,Kim, Changhwa 한국시뮬레이션학회 2016 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.25 No.2
무선센서네트워크는 해양환경, 군사시설 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 활용은 센서 데이터를 기반으로 이루어지기 때문에 센서 데이터는 굉장히 중요하다. 무선센서네트워크에서의 통신은 주위 환경에 매우 민감하게 영향을 받기 때문에 통신장애가 발생할 확률이 높다. 특히 수중통신의 경우 좁은 대역폭과 느린 전송 속도, 주변 환경의 잡음 등으로 인해 전파통신에 비해 통신장애는 더 빈번하게 발생한다. 통신장애가 발생하면 센서 데이터 전달과정에서 데이터가 손실될 수 있고, 이는 화재감지 시스템과 같이 실시간성이 중요한 분야에서는 큰 피해를 입을 수 있다. 이를 위해 센서 데이터의 저장 및 압축을 위한 연구를 진행하였지만 이를 위한 프레임워크가 존재하지 않아 그 실현에 어려움이 있었다. 따라서 본 논문에서는 센서 데이터의 손실 감소를 위한 프레임워크를 제안하고 성능을 분석하였다. 분석 결과, 프레임워크를 적용하지 않은 경우에는 통신장애 발생 후 t 시간이 경과함에 따라 T/t(T는 통신장애 발생 시 데이터 저장에서 메모리가 full 상태가 되는 시간)의 복구율 감소를 보인다. 게다가, T 시간 이후의 센서 데이터는 모두 복구가 불가능한 오류에 해당한다. 그러나, 제안한 프레임워크를 적용한 경우는 100%의 데이터 복구율과 2~6%의 복구 후 데이터 오차율을 보인다. Wireless sensor networks have been used in many applications such as marine environment, army installation, etc. The sensor data is very important, because all these applications depend on sensor data. The possibility of communication failures becomes high since the surrounding environment of a wireless sense network has an sensitive effect on its communications. In particular, communication failures in underwater communications occur more frequently because of a narrow bandwidth, slow transmission speed, noises from the surrounding environments and so on. In cases of communication failures, the sensor data can be lost in the sensor data delivery process and these kinds of sensor data losses can make critical huge physical damages on human or environments in applications such as fire surveillance systems. For this reason, although a few of studies for storing and compressing sensor data have been proposed, there are lots of difficulties in actual realization of the studies due to none-existence of the framework using network communications. In this paper, we propose a framework for reducing loss of the sensor data and analyze its performance. The our analyzed results in non-framework application show a decreasing data recovery rate, T/t, as t time passes after a network failure, where T is a time period to fill the storage with sensor data after the network failure. Moreover, all the sensor data generated after a network failure are the errors impossible to recover. But, on the other hand, the analyzed results in framework application show 100% data recovery rate with 2~6% data error rate after data recovery.
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한국 일일 최대전력소비의 기상변수 민감도와 임계기온에 관한 실증연구
신동현 ( Donghyun Shin ),조하현 ( Hahyun Jo ) 한국경제통상학회(구 한국경상학회,한국국민경제학회) 2014 경제연구 Vol.32 No.4
본 연구는 한국의 일일 최대전력소비와 기상요인들 간의 비선형 관계를 분석하여 일일 최대전력소비의 기상변수 민감도와 임계기온에 관해 고찰하였다. 한국의 2011. 1. 1. ∼ 2013. 12. 23.까지 일일자료에 대한 실증분석결과 최대전력소비와 기온, 상대습도, 풍속, 불쾌지수 및 체감온도 등과 같은 기상변수들 사이에 서로 다른 비대칭관계를 보이는 국면이 3개 이상 또는 연속적인 국면들이 존재하는 것을 확인하였다. 기상변수와 최대전력소비 간의 관계가 달라지는 임계기온은 threshold regression 모형에서는 약 18℃, smooth transition regression 모형에서는 약 16℃로 확인되어 모형에 따라 서로 다른 임계기온이 나타날 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 더욱이 국면이 3개 이상으로 확장되면 8.8℃ 또는 23℃와 같은 추가적인 임계기온도 존재할 수 있는 것으로 나타났다. 표본외 예측을 통해서 기온 이외의 불쾌지수, 체감온도 등과 같은 조건부 상대습도와 풍속 등을 추가로 고려하고 2국면 아닌 3국면 이상의 다국면을 허용하는 비선형 모형을 적용할 경우, 최대전력소비에 대한 설명력과 예측력을 향상시킬 수 있어 효율적인 전력수급관리에 도움이 될 수 있음을 확인하였다. This paper investigates nonlinear relationship between daily maximum electricity consumption and climate factors. This nonlinear relationship is analyzed by nonlinear models such as markov regime switching model, threshold regression model and smooth transition regression model. Empirical analysis results of Korea show that one more asymmetric relationships between daily maximum electricity consumption and such climate factors as temperature, relative humidity, wind velocity, discomfort index and sensible temperature exist in 3 or more regimes. Furthermore, continuous regime having different nonlinear relationship between electricity consumption and climate factors also exists. The threshold temperature deciding relationship between maximum electricity consumption and climate factors is 16 degrees celsius, which is lower than reference temperature for calculating heating degree days or cooling degree days. These empirical results imply that using not only a variety of climate factors but also nonlinear models allowing multi-regime can improve in explaining and predicting daily maximum electricity consumption.
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무선센서네트워크 통신장애에서 원형 큐를 이용한 센싱 데이터 저장 및 복구 방법
신동현 ( Donghyun Shin ),김창화 ( Changhwa Kim ) 한국정보처리학회 2014 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.21 No.2
무선센서네트워크 (Wireless Sensor Network, WSN)는 최근 각광 받고 있는 스마트 서비스 (Smart Service)등에서 많이 응용되고 있다. 하지만 무선센서네트워크의 구성요소인 노드들이 각자 무선 전원을 사용하고 있어 전력 공급이 안정적이지 못하다는 점과 유선 통신에 비해 상대적으로 불안한 무선 통신을 사용한다는 점을 볼 때, 데이터를 송, 수신하는 과정에서 데이터가 손실될 확률이 굉장히 높다. 이러한 점을 고려해볼 때 중요한 데이터의 경우 통신 장애 발생 시 센싱 데이터 손실을 줄이고 신뢰성 높은 데이터 송, 수신을 위한 방안이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 노드에서 데이터가 송, 수신될 때, 서버와의 접속 혹은 상위 노드와의 접속이 원활하지 않을 경우 생길 수 있는 데이터 손실을 줄이기 위해 원형 큐를 이용하는 방법을 제안한다.
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연근해 가두리 양식장 모니터링을 위한 센서네트워크 시스템
신동현 ( Donghyun Shin ),김창화 ( Changhwa Kim ) 한국정보처리학회 2016 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.5 No.9
센서네트워크는 스마트홈, 스마트 팩토리 등 다양한 분야에서 센서 데이터 기반으로 활용되고 있다. 이러한 센서네트워크는 그 활용 분야에 따라 시스템 아키텍처, 요구사항, 설계 등이 달라지게 된다. 현재 해양 환경은 지상 환경에 비해 접근하기가 굉장히 어렵고 높은 파고, 안개, 염분 등의 열악한 조건을 가지고 있어 센서네트워크의 응용분야가 굉장히 적은 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 연근해 가두리 양식장 모니터링을 위한 센서네트워크 시스템의 요구사항 분석과 아키텍처를 제안하고 이를 기반으로 연근해 가두리 양식장 모니터링을 위한 시스템을 설계한다. 또한 본 논문에서 설계한 시스템에 대해 실제 개발을 통해 운용하면서 얻은 결과를 제시한다. 본 연구를 기반으로 개발한 시스템은 연근해 가두리 양식을 위해 수집한 수중 데이터를 중심으로 양식에 필요한 각종 연관성 분석을 통해 가두리 양식에 적합한 수중 환경조건을 도출하고, 모니터링 및 관리할 수 있는 기능을 제공한다. Sensor networks have been used in many applications such as smart home, smart factory, etc. based on sensor data. Sensor networks can change system requirements and architectures depending on their application areas. Currently, sensor network application cases in ocean environments are very rare because the ocean environments have much difficult accessibility more poor conditions, higher wave heights, more frogs, much heavier salinity, etc., compared with ground environments. In this paper, we propose the requirements, architecture and design of a sensor network system for the littoral sea cage culture monitoring and we also introduce its operation results through the development. The developed system based on our research provides users with functionalities to extract, monitor, and manage underwater environmental conditions suitable to littoral sea cage culturing of fishes.
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확률경계모형(SFA)을 이용한 국내 주택용 난방에너지 소비효율 비교 분석
신동현(Donghyun Shin),임형우(Hyungwoo Lim),조하현(Hahyun Jo) 한국경제연구학회 2019 한국경제연구 Vol.37 No.2
본 연구는 2015년 국내 2,325가구를 대상으로 에너지 소비 실태를 조사한 ‘가구에너지 상설표본조사’ 자료를 바탕으로 연료원별 난방용 에너지의 효율성을 비교 분석하였다. 전체 에너지 소비량 중 난방용 에너지 소비량 자료를 추출하여 확률경계모형(Stochastic Frontier Analysis)을 이용해 분석한 결과, 자료 처리 과정에서 문제가 존재했던 연탄 및 프로판을 제외하면 열에너지의 효율성이 가장 높았으며, 중질중유, 도시가스, 등유 순서로 효율성이 감소하였다. 이러한 효율성의 격차는 연료원별 차이뿐 아니라 주택 종류, 건축 연도, 주택 면적, 주택 소유 형태, 도시 규모, 소득 수준, 가구원 수 및 가구주 연령 등 다양한 요인에 영향을 받는 것으로 나타났다. 평균적으로는 중질중유, 열에너지, 도시가스의 난방에너지 효율이 높았으며, 이는 향후 국가 에너지시스템의 공급효율 개선과 에너지 소비효율 향상 측면에서 열에너지 및 도시가스 보급을 확대할 필요성이 있음을 시사한다. This study investigates the energy efficiency of heating demand by energy sources based on the “Household Energy Sustainable Sampling Survey” data of 2,325 domestic households in 2015. As an analysis result for efficiency of heating demand using stochastic frontier model, the consumption efficiency of heat energy is the highest when excluding briquette and propane, which had problems in data processing. The efficiency gap of energy consumption for heating demand is affected by various factors such as the type of housing, the year of construction, the size of the house, the size of the city, the income level, the number of households. On average, the heating efficiency of heavy oil, heat energy and urban gas was high, suggesting the need to expand the supply of heat energy and urban gas in the future in terms of improving the supply efficiency of the national energy system and improving the energy consumption efficiency.
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