원격 제어용 수동소자를 이용한 회로이론 원격 실험실

이유상(Lee, Yoo-Sang),전재욱(Jeon, Jae-Wuk),문일현(Moon, Il-Hyeon),양원석(Yang, Won-Seok),최관순(Choi Kwan-Sun),임종식(Lim Jong-Sik),안달(Ahn Dal) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.2

본 연구에서는 원격 실험실에서 사용될 수통소자인 저항, 인덕터, 캐패시터의 소자값을 원격으로 제어할 수 있는 소자를 개발하였으며, 이 소자를 이용한 회로이론 원격 실험실을 구현하였으며, 원격제어용 수동소자 R, L, C를 사용한 RLC 직렬회로 원격실험실의 예로 실험의 효용성을 보였다. 따라서 제안한 원격 실험실을 통해 학생들은 원격으로 다양한 소자값을 변경시켜가면서 실제 실험을 수행할 수 있게 되므로, 가상실험실이 안고 있는 실제 실험값을 얻을 수 없는 문제점을 해결할 수 있으며, 특히 학생 개개인이 실험할 수 없는 어떤 환경에서도 실험을 할 수 있는 환경을 제시하였다. In this paper, we developed remote control devices that can be controlled passive component e.g. resistor, inductor, capacitor that is a basic element in the electric circuit. We embodied a remote laboratory for basic circuit theory which learners can experiment controlling element value to remote through the internet. It was seen that is useful applying passive component developing to a remote laboratory. Because developed passive components can response In an experiment altering several element values to remote, they will be used very usefully in a remote experiment that equip various experiment theme. Therefor the proposed laboratory will be solved problems of virtual laboratory which students do not handle instruments in engineering experiment. With our proposed system, students can experiment any time, anywhere.

그리드 기반의 토목공학 원격실험 시스템

이장호,정태경,Lee, Jang-Ho,Jeong, Tai-Kyeong 한국정보처리학회 2007 정보처리학회논문지 A Vol.14 No.2

최근 공학 분야에서 실험시설에서 진행된 실험에 대한 실험 결과를, 지리적으로 떨어진 곳에 있는 연구자들이 직접 해닝 실험 시설을 방문하지 않고서도 효과적으로 공유할 필요가 늘어나고 있다. 특히 토목 공학의 경우, 연구자들이 원격지의 실험 시설에서 진행 되는 실험에 참여할 필요성이 점점 증가하고 있다. 게다가 구축 비용이 매우 높은 실험 시설의 경우 보다 많은 연구자들에 의해 원격으로 사용되는 것을 가능하게 함으로써 이용률을 높일 필요성이 제기되고 있다. 본 논문에서는 그리드 기술을 이용하여 분산된 주요 토목 공학 실험 시설들을 연결하여, 지리적으로 떨어져 있는 연구자들에게 원격 실험에 참여할 수 있게 하고, 실험 시설들에서 이루어진 실험들의 결과들이 자동적으로 원격지의 연구자들에게 공유될 수 있게 하는 KOCED(Korea Construction Engineering Development)라고 불리는 프로젝트에서 개발 중인, 토목 공학 분야의 원격 실험 환경을 제안하였다. 그리고, 이를 기반으로 하여, 지리적으로 떨어져 있는 2개의 물리적 실험 장비 사이트와 1개의 수치해석 시뮬레이션 사이트를 연동시키는 하이브리드 실험시설에 대한 설계를 하고 그 프로토타입의 구현 및 테스트를 통하여 그리드 기반의 토목 공학 실험의 가능성을 보여주었다 Recently, in the engineering area, there is an increasing need for researchers at a distance to share the result of the experiment, without having to visit the experiment facilities. Especially in the civil engineering, researchers feel the need for participating in a experiment conducted at a distant location. In addition, it is suggested that high-cost facilities should be used by remote researchers thereby increasing the utilization rate. This paper proposes a remote experiment environment in civil engineering that are being developed in a project called Korea Construction Engineering Development(KOCED), which connects major civil engineering experiment facilities using grid technology, allows researchers to participate in a remote experiment, and has the experiment results shared by remote researchers automatically. Then, based on the suggested environment, we designed a hybrid test facility that involves two physical experiment facility sites and one numerical simulation site that are geographically apart. Then, we implemented its prototype and ran some tests, which showed a possibility of grid-based civil engineering experiment.

학습효율 향상을 위한 웹기반 하이브리드 공학실험시스템 구현

김동식(Dongsik Kim),최관순(Kwansun Choi),이순흠(Sunheum Lee) 한국공학교육학회 2007 공학교육연구 Vol.10 No.3

To enhance the excellence, effectiveness and economical efficiency in the learning process, we implement a hybrid educational system for engineering experiments where web-based virtual laboratory systems and distance education systems are properly integrated. In the first stage, we designed client/server distributed environment and developed web-based virtual laboratory systems for digital systems and electrical/electronic circuit experiments. The proposed virtual laboratory systems are composed of four important sessions and their management system: concept learning session, virtual experiment session, assessment session. With the aid of the management system every session is organically tied up together to achieve maximum learning efficiency. In the second stage, we have implemented efficient and cost-effective distant laboratory systems for practicing electric/electronic circuits, which can be used to eliminate the lack of reality occurred during virtual laboratory session. The use of simple and user-friendly design allows a large number of people to access our distant laboratory systems easily. Thus, self-guided advanced training is available even if a lot of expensive equipment will not be provided in the on-campus laboratories. The proposed virtual/distant laboratory systems can be used in stand-alone fashion, but to enhance learning efficiency we integrated them and developed a hybrid educational system for engineering experiments. Our hybrid education system provides the learners with interactive learning environment and a new approach for the delivery of engineering experiments. 본 연구에서는 학습과정에 우수성, 유효성, 그리고 경제적인 효율성을 향상시키기 위해 웹기반 가상실험 실과 웹기반 원격실험실을 적절하게 통합한 하이브리드 공학실험시스템을 개발하였다. 먼저 클라이언트/서버 분산환경을 설계하여 디지털 시스템과 전기전자회로 실험에 대한 웹기반 가상실험시스템을 개발하였다. 제안된 가상실험시스템은 개념학습세션, 가상실험세션, 평가세션등의 3개의 주요한 세션과 이들 주요세션을 유기적으로 통합하여 학습효율의 극대화를 달성하기 위한 관리시스템으로 구성되어 있다. 다음으로 본연구에서는 가상실험세션 동안에 발생할 수 있는 현실감의 부족을 해결하기 위해 전기/전자회로를 실험할수 있는 웹기반 원격 실험실을 구현하였다. 더욱이 간결하고 사용자가 친근하게 접근할 수 있는 설계기법을 사용하였기 때문에 많은 사용자들이 쉽게 원격실험실에 접속할 수 있으며, 고가의 실험장비가 실제 실험실에 구비되어 있지 않더라도 자기주도의 심화학습이 가능하다. 제안된 가상/원격실험시스템은 독립적으로 사용될 수도 있으나 학습효율을 향상시키기 위해서 웹상에서 두 개의 시스템을 통합하여 하이브리드 공학실험시스템을 개발하였다. 제안된 하이브리드 공학실험시스템은 학습자들에게 상호작용적인 학습환경을 제공하여 공학실험교육을 효율적으로 관리하는 새로운 접근방식이다.

COVID-19으로 인해 촉발된 원격 실험 수업에 대한 과학교육 전문가들의 인식

이경건 ( Gyeong-geon Lee ),홍훈기 ( Hun-gi Hong ) 한국과학교육학회 2021 한국과학교육학회지 Vol.41 No.5

본 연구에서는 COVID-19으로 인해 촉발된 원격 실험 수업에 대한 과학교육 전문가들의 인식을 조사하였다. 2021년 상반기에 물리교육, 화학교육, 생물교육, 지구과학교육 전문가 총 10인에 대한 반구조화된 질적 인터뷰를 수행하였다. 연구 결과, 과학교육 전문가들은 우선원격 실험 수업을 예비교사교육의 일환으로서 이해하였으며 이를 통하여 기존에 관습적으로 진행되어 왔던 실험 교육의 목적을 재인식하게 되었다고 응답하였다. COVID-19으로 인한 원격 수업 실험의 현실에 관하여는 우선 핸즈온 경험의 부족으로 인한 학습 결손, 교수자 및 학습자의 상호작용 감소 우려, 교수자의 업무량 증가가 언급되었다. 그럼에도 불구하고 과학교육 전문가들은 원격 실험 수업의 적응적 실행 경험을 통해 이를 개선하기 위한 구체적인 방안들을 제시하기도 하였으며, 포스트 코로나 시대의 과학교육의 방향성을 제안하였다. 이에 연구자들은 원격 실험 수업을 핸즈온 수업의 미비한 방식이라기보다는 마인즈온 수업의 보완된 방식으로 이해할 때 이를 더 나은 형태로 설계 및 실행할 수 있는 가능성이 열릴 수 있다고 제안하고, 이와 관련한 추후 연구 주제를 제시하였다. 본 연구는 원격 실험 수업을 과학교육학의 관점에서 보다 심도 있게 이해할 수 있는 단서를 제공한다는 의의를 지닌다. This study investigated science education experts’ perception of remote laboratory sessions (RLS) provoked by the COVID-19 pandemic. We conducted a total of 10 semi-structured interviews with experts in physics, chemistry, biology, and earth science education. As a result, science education experts primarily understood the RLS concerning pre-service teacher education and reconsidered the aim and goal of conventional laboratory education. On practices of RLS provoked by the COVID-19, they pointed out the learning loss due to deficiency of hands-on experience, decreased interactions between instructor and students, and instructors’ increased burden. Meanwhile, they contemplated upon their adaptive implementation of RLS to suggest ways to improve RLS instruction and directions of post-COVID-19 science education. We recommend that RLS should be understood as a complemented version of minds-on teaching rather than a degraded version of hands-on teaching to elicit its full potentials. This study has its own significance providing an in-depth science educational perspective interpreting the RLS phenomena.

자원공유를 위한 웹기반 마이크로콘트롤러 원격 실험실

문일현(Moon, Il-Hyeon),한새론(Han, Sae-Ron),최관순(Choi Kwan-Sun),안달(Ahn Dal),임종식(Lim Jong-Sik),전흥구(Jeon, Heung-Gu) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.5

가상공간 즉 웹상에서 가상 실험실을 개발하여 공학 실험교육을 수행하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 가상교육의 현실성 부족이라는 문제점의 해결책으로 실시간 원격실험실을 제안하고 구현하였다. 원격 실험실은 실험실험 관련 회로 및 장비를 웹상에서 원격 제어하여 실험을 하며, 그 결과 데이터 및 영상 정보를 되돌려 받을 수 있도록 하는 기능을 제공하여 학습자로 하여금 시간과 장소에 구애 없이 현장감 있는 실험학습을 수행할 수 있도록 설계 구현되었다. 서버 클라이언트 환경에서 개방형 JAVA WEB START 기술, FTP 기술, TELNET 기술 등 인터넷 활용 기술을 기반으로 하는 본 논문의 원적 실험실 모듈은 저렴한 비용으로 구현할 수 있고, 실시간 하드웨어 제어와 관련된 다양한 분야의 공학실험교육에 효과적으로 적용할 수 있을 것이다. There have been a large number of trials of the experimental education in engineering using virtual laboratories implemented in virtual space, namely on the Web. Although virtual education is regarded as an effective educational means that overcomes the limit of time and space and bring high learning effects, the problem of lack of reality must be solved. The present study proposed and implemented a real-time remote laboratory as a solution for the problem of lack of reality in virtual education. The remote laboratory provides functions with which learners can perform experiments by remote-controlling circuits and equipment related to experiments and practices on the Web and gets data and image information, so through it learners can make realistic experiments at any time and in any place. The remote laboratory module based on Internet open sources such as JAVA Web start technology, FTP technology and Telnet technology in server-client environment can be implemented at low cost, and is effectively applicable to engineering experiment education in various areas related to real-time hardware control.

온라인 물리 실험 지도 방안에 대한 논의

박종원,김학태,김민경,이경선,홍행화 한국물리학회 2022 새물리 Vol.72 No.7

This study was conducted to alleviate the difficulty of teaching online physics experiments. To this end, five methods for teaching online physics experiments based on a literature review are summarized: experiments using simulations, experimental videos, remote experiments, experiments focusing on data analysis, and hands-on experiments at home. In this study, the advantages and disadvantages of these five online experimental methods and the conditions for effectively using online physical experiments are summarized. Therefore, the results of this study should be useful for teaching actual online physical experiments. Although this study was initiated because of complete online education caused by COVID-19, online physics learning should continue to expand in ordinary learning situations. Therefore, the results of this study can be meaningfully used even after the COVID-19 pandemic. 본 연구는 온라인 물리실험 지도의 어려움을 돕기 위해 수행되었다. 이를 위해 문헌조사를 통해 가능한 온라인 실험지도 방안을 다음 5가지로 정리하였다: 시뮬레이션을 이용한 실험, 실험 비디오, 원격실험, 데이터 분석 중심의 실험, 가정에서의 직접 실험. 본 연구에서는 5가지 온라인 물리실험 방법의 장점들과 단점을 정리하고, 효과적인 활용을 위한 조건들을 제안하였다. 따라서 본 연구결과은 실제 온라인 실험지도에 유용하게 활용될 것으로 본다. 본 연구는 COVID-19에 의한 전면적인 비대면 수업 때문에 시작되었으나, 미래에는 일상적인 학습 상황에서도 온라인 물리학습이 계속 확대될 것으로 예상되므로, COVID-19 상황이 종료된 후에도 본 연구결과는 의미있게 활용될 수 있다고 본다.

인터넷 기반 가상실험실의 구현

주영훈,김문환,이호재,박진배,Joo, Young-Hoon,Kim, Moon-Hwan,Lee, Ho-Jae,Park, Jin-Bae 한국지능시스템학회 2003 한국지능시스템학회논문지 Vol.14 No.7

많은 공학 연구에서 실제 시스템을 활용한 검증은 매우 중요하다. 특히, 제어공학의 경우 개발된 새로운 이론을 적용 및 검증할 수 있는 실험장비의 확보는 필수적이다. 그러나, 현실적으로 적절한 실험장비를 확보하는 것은 비경제적이다. 인터넷을 활용하여 실험장비의 원격실험을 가능케 한 가상실험실은 제어공학 연구에 유용하다. 인터넷의 보급과 함께 가상실험실에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 대부분의 경우가 특정 시스템에 한정된 가상 실험실의 구축에 한정되어 있다. 본 논문에서는 기존 연구와 달리 다양한 실험 장비에 적용 가능하며 다양한 제어 기법을 제공하는 가상실험실의 구현을 제안한다. 제안된 가상실험실은 서버-클라이언트 구조를 가지며 다중 제어 인터페이스로 구현된다. This paper concerns the establishment of the Internet-based virtual laboratory (VL). In control engineering, it is required to evaluate the feasibility of a newly developed controller design technique by applying to a physical system. However, it is inefficient to make or build such a experimental apparatus in all research activities. A possible remedy is to share such a apparatus spatially via the Internet. We set up techniques for the remote -control of various experimental apparatuses based on the Internet. The proposed VL forms a server-client structure and is implemented in multi-control interfaces.

원격제어실험을 위한 실선 데이터 수집결과분석

예병덕,정우리 한국항해항만학회 2022 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2

육상제어센터의 원격제어시스템은 원격모니터링시스템, 원격제어시스템, 메시지 교환장치 및 선박모사장치로 구성되었다. 본 연구에서는 육상제어센터의 원격제어시스템 실험을 위해 실습선 한나라호와 육상제어센터 간 통신망(VSAT, LTE)를 활용하여 1) 장비테스트, 2) 시나리오 기반 테스트를 실시하였다. 먼저, 장비테스트는 정박 및 항해중 필수장비(Rudder, Engine, Thruster)에 대해 이루어졌으며, 시나리오 기반 테스트는 항해중 안전수역내에서 제어실험이 이루어졌다. 장비테스트 결과는 선박-육상 간 지연시간은 0.1초이내이며, 시나리오 기반 테스트 결과는 선박에서 육상제어센터까지 평균지연시간은 0.87초이며 최대 9.88분, 육상제어센터에서 선박까지 평균지연시간은 1.14초이며, 최대 8.9분이다. 이와 같이, 선박과 육상간 송수신된 데이터 분석을 통해 선박과 육상 간의 원격제어 및 통신네트워크의 문제점 식별하고, 이에 대한 대안방안 등을 제시하고자 한다.

원격교육을 위한 클라이언트/서버구조의 웹 기반 시뮬레이션 환경 : SimDraw

서현곤,사공봉,김기형 한국정보과학회 2003 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.30 No.11

최근 인터넷 및 초고속네트워크의 발전과 더불어 원격교육도 활발히 이용되고 있다. 온라인 강의(교수-학습)툴에 대한 상대적으로 많은 연구와는 비교되게 가상실험 툴에 대한 연구는 미진하다고 할수 있다. 본 논문에서는 원격교육용 가상실험실로 사용될 수 있는 웹 기반 시뮬레이션 툴, SimDraw를 설계 및 구현한다. 웹 기반 시뮬레이션기술을 원격교육에 적용시키기 위해서는 다음과 같은 몇 가지 요구사항이 만족되어야 한다. 첫째, 시뮬레이션 툴의 사용자 인터페이스가 간단해서 학생들이 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 둘째, 원격 학생들의 다양한 컴퓨터 환경에서도 일관되게 실행될 수 있을 정도로 이식성이 있어야 한다. 마지막으로 셋째, 시뮬레이션 프로그램이 충분히 가벼워서 학생들이 설치 없이 사용이 가능하거나 혹은 설치가 매우 간결하고 쉽게 이루어질 수 있어야 한다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위해 SimDraw는 클라이언트/서버구조에 기반하고 있다. 클라이언트프로그램은 모델작성 및 애니메이션 기능만을 가지고 있으므로 자바 애플릿으로 구현이 가능하고 웹 브라우져 내에서 실행될 수 있다. 즉 설치가 전혀 필요 없다. 서버프로그램은 원격컴파일, 모델저장, 라이브러리관리, 사용자관리 등의 기능을 클라이언트 측에 제공한다. SimDraw의 기능을 평가하기 위해 RIP(Routing Information Protocol) 라우팅 프로토콜의 가상 실험을 예로 들어서 시뮬레이션 과정을 보였다. Recently, the distance education has been rapidly proliferated with the rapid growth of the Internet and high speed networks. There has been relatively much research with regard to online lecture (teaching and studying) tools for the distance education, compared to the virtual laboratory tools (for self-study and experiments). In this paper, we design and implement a web-based simulation tool, named as SimDraw, for the virtual laboratory in the distance education. To apply the web-based simulation technology into the distance education, some requirements should be met; firstly, the user interface of the simulation should be very easy for students. Secondly, the simulation should be very portable to be run on various computer systems of remote students. Finally, the simulation program on remote computers should be very thin so that students can easily install the program onto their computers. To meet these requirements, SimDraw adopts the client/server architecture; the client program contains only model development and animation functions so that no installation of a client program onto student's system is required, and it can be implemented by a Java applet in Web browsers. The server program supports client programs by offering the functions such as remote compiling, model storing, library management, and user management. For the evaluation of SimDraw, we show the simulation process using the example experimentation of the RIP(Routing Information Protocol) Internet routing protocol.

LabVIEW을 이용한 가변저항의 원격제어 구현

이성용(SeongYong Lee),차재호(JaeHo Cha),한새론(SaeRon Han),최관순(KwanSun Choi),임종식(JongSik Lim),전흥구(HeungGu Jeon) 한국정보기술학회 2012 Proceedings of KIIT Conference Vol.2012 No.5

본 연구에서는 원격으로 저항값을 제어하는 가변저항모듈을 설계하고 이를 이용한 LabVIEW 기반의 원격 실험실을 개발하였다. 제안한 가변저항 모듈은 저항모듈(STM600R)과 스테핑모터와 결합된 장치로서 이 장치에서 나오는 저항값을 DAQ로 측정한 후, 다시 그 데이터를 DAQ에서 입력받아 프로그램에 출력하는 방식으로 원격으로 저항값을 제어할 수 있게 설계되었다. 따라서 이 장치는 언제 어디서든 저항값을 제어할 수 있는 원격실험에 사용할 수 있다. In this study, we implement a remote laboratory for circuit theory using LabVIEW. The variable resister module is developed and used in the remote laboratory. The proposed module is device which is combined with resister module(STM600R) and stepping motor. The output of the device is measured using by DAQ. The DAQ gets the value and then it is displayed in the program. Therefore we can control resister value remotely. The implemented device will be used in the laboratory which students can perform an experiment at anytime and anywhere.