WSN 환경에서 RSSI와 AoA를 활용한 센서노드의 위치 정확도 향상 방안

조해민 국방대학교 국방관리대학원 2023 국내석사

무선센서네트워크(WSN) 환경에서 요구되는 데이터는 기술의 발전과 환경적 복잡성이 증가함으로 인해 더욱 정확한 수치가 요구된다. 하지만 넓은 지역에서 데이터가 요구되어 대량의 센서노드를 운용하는 경우, 센서 네트워크를 운용하기 위한 비용과 전력, 그를 통해 획득할 수 있는 네트워크 데이터 품질 간의 균형은 운용 목적에 따라 고려되어야 한다. 특히 복잡한 도심과 같이 인구 밀도가 높은 지역이나 군사작전에서 특정 목표를 수행하기 위해 요구되는 위치 데이터는 점차 넓은 범위에 대해 정밀하고 높은 정확도를 요구한다. 그러므로 본 연구에서는 WSN 환경에서 적은 소요를 통해 효율적으로 위치 정확도 개선을 하기위한 방안을 제안하였다. 선행연구로서 센서노드의 위치 추정 기법에 대해 알아보고, GPS와 다른 정보를 조합하여 위치 정보를 개선한 사례에 대해 분석한다. 제시하는 기법에서는 WSN에 전개된 센서노드 중 일부에만 GPS를 탑재하고, GPS를 탑재한 센서노드에서 측정된 위치 데이터의 오차를 센서노드간 네트워크에서 주고받는 무선 신호 수신 각도인 AoA와 수신 신호 세기 지표인 RSSI를 통해 보정한다. 측정한 센서노드의 방향과 거리에 따라 오차 범위별 보정비율을 적용하여 다수 지점에서 획득한 평균값을 통해 위치 정보를 보정할 수 있다. 이를 검증하기 위해 센서 모듈을 활용하여 실제 거리에 따른 RSSI 평균값을 측정하였으며, 실험환경 내에서 측정 지점을 선정하여 GPS 위치 데이터와 RSSI를 측정하고 각 지점의 실제 도상 좌표와 GPS 위치 데이터를 RSSI와 AoA를 통해 얻은 보정값과 비교하여 오차율이 평균 1∼5% 개선됨을 확인하였다. Data required in Wireless Sensor Network(WSN) environments requires more accurate figures due to technological advances and increased environmental complexity. However, if data is required in a large area and a large number of sensor nodes are operated, the balance between the cost and power to operate the sensor network and the network data quality obtained through it should be considered according to the purpose of operation. In particular, location data required to perform specific goals in densely populated areas or military operations, such as complex urban centers, requires increasingly precise and high accuracy over a wide range. Therefore, this study proposed a method to efficiently improve location accuracy through less time in a WSN environment. As a previous study, we investigate the location estimation technique of the sensor node, and analyze the case of improving location information by combining GPS and other information. In the proposed technique, GPS is mounted on only some of the sensor nodes deployed in WSN, and the error of the position data measured at the sensor nodes is corrected through AoA, a radio signal reception angle exchanged in the sensor node network, and RSSI, a reception signal strength index. The position information may be corrected through the average value obtained at a plurality of points by applying a correction ratio for each error range according to the measured direction and distance of the sensor node. To verify this, the average RSSI value according to the actual distance was measured using a sensor module, and GPS location data and RSSI were measured by selecting a measurement point within the experimental environment, and the error rate improved by 1-5% compared to the correction values obtained through RSSI and AoA.

수술실 간호사의 공감능력, 팀워크, 간호근무환경이 환자중심간호에 미치는 영향

조해민 공주대학교 일반대학원 2023 국내석사

본 연구는 수술실 간호사의 공감능력, 팀워크, 간호근무환경과 환자중심간호의 관계를 파악하고, 이들이 환자중심간호에 미치는 영향을 파악하여 수술실에서 환자중심간호 수행을 활성화시키기 위한 중재 개발에 기초자료를 제시하고자 시도되었다. 자료 수집은 경기도, 충청도, 대전광역시, 전라도, 경상도 등에 소재한 종합병원 수술실에서 3개월 이상 근무한 간호사 200명을 대상으로 하였으며, 자료 수집기간은 2022년 5월부터 7월까지였다. 수집된 자료는 SPSS Win 27.0 program을 이용하여 빈도, 백분율, 평균, 표준편차, t-test, ANOVA, Scheffé test, Pearson's correlation coefficient, multiple regression analysis로 확인하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 수술실 간호사의 공감능력 정도는 7점 만점에 평균 5.25±0.77점, 팀워크 정도는 5점 만점에 평균 4.03±0.61점, 간호근무환경 정도는 4점 만점에 평균 2.64±0.57점, 환자중심간호 정도는 5점 만점에 평균 4.21±0.56점이었다. 2) 수술실 간호사의 일반적 특성에 따른 공감능력의 차이는 연령(F=3.25, p=.041), 월 평균 급여(t=-2.10, p=.037)에 따라 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 수술실 간호사의 일반적 특성에 따른 팀워크의 차이는 성별(t=2.88, p=.004), 병원규모(F=5.41, p=.001)에 따라 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 수술실 간호사의 일반적 특성에 따른 간호근무환경의 차이는 환자중심간호 교육 경험에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다(t=2.43, p=.016). 수술실 간호사의 일반적 특성에 따른 환자중심간호의 차이는 병원규모에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다(F=3.05, p=.030). 3) 수술실 간호사의 환자중심간호는 공감능력(r=.50, p<.001), 팀워크(r=.61, p<.001), 간호근무환경(r=.52, p<.001)과 정 상관관계가 있었다. 4) 수술실 간호사의 환자중심간호에 영향을 미치는 요인은 팀워크(β=.38, p<.001), 공감능력(β=.30, p<.001), 간호근무환경(β=.22, p<.001)이였고, 이들 변수는 수술실 간호사의 환자중심간호를 48.0% 설명하였다. 이상의 결과를 바탕으로 수술실 간호사의 공감능력, 팀워크, 간호근무환경이 환자중심간호에 영향을 주는 주요 요인임을 확인하였다. 따라서 수술실 간호사의 환자중심간호 수행을 활성화시키기 위해서는 공감능력을 높이고, 팀워크를 증진시킬 수 있는 표준화된 프로그램의 개발과 긍정적인 간호근무환경의 마련이 필요하다. The goal of this study is to identify the impact of operating room nurses' empathy, teamwork, and relationships between the nursing work environment and patient-centered care in order to suggest standard data for the development of interventions to activate patient-centered care in the operating room. Data were collected between May and July 2022 from 200 nurses who had worked in operating rooms at general hospitals in Gyeonggi-do, Chung-do, Daejeon, Jeolla-do, and Gyeongsang-do for more than three months. The data, which comprised frequency, percentage, mean, standard deviation, t-test, ANOVA, Pearson's correlation coefficient, Scheffé test, and multiple regression analysis, were gathered using the SPSS Win 27.0 program. The following is a summary of the study’s findings: 1) The average score on the empathy scale was 5.25±0.77 points out of 7, the average score on the teamwork scale was 4.03±0.61 points out of 5, the average score on the nursing work environment scale was 2.64±0.57 points out of 4, and the average score of patient-centered care was 4.21±0.56 points out of 5. 2) There was a statistically significant difference in empathy based on age (F=3.25, p=.041) and average monthly salary (t=-2.10, p=.037), according to the general characteristics of operating room nurses. There was a statistically significant difference in teamwork based on gender (t=2.88, p=.004) and hospital size (F=5.41, p=.001), according to the general characteristics of operating room nurses. According to patient-centered care education experience, there was a statistically significant difference between the nursing work environment and the general characteristics of operating room nurses (t=2.43, p=.016). According to the general features of operating room nurses, there was a statistically significant difference in patient-centered care depending on the size of the hospital (F=3.05, p=.030). 3) The patient-centered care of operating room nurses showed a positive correlation with empathy (r=.50, p<.001), teamwork (r=.61, p<.001), and the nursing work environment (r=.52, p<.001). 4) The factors that affecting patient-centered care of the operating room nurses were teamwork (β=.38, p<.001), empathy (β=.30, p<.001), and nursing work environment (β=.22, p<.001) and these variables explained 48.0% of patient-centered care of operating room nurses. Based on the findings, it was established that the key influences on patient-centered care are the operating room nurses' empathy, teamwork, and nursing work environment. Therefore, it is essential to foster empathy, enhance teamwork through the development of standardized programs, and create a pleasant nursing work environment in order to activate patient-centered care conducted by operating room nurses.

Development of Cellulose Nanofiber Using Enzyme Pretreated Non-woody Fiber and Its Application as a Strength Enhancer in Papermaking Process

조해민 경상국립대학교 대학원 2024 국내박사

본 연구에서는 비목질계 자원인 대나무 펄프로부터 제조된 효소 전처리(enzyme pretreatment) 셀룰로오스 나노섬유(cellulose nanofiber, CNF)를 이용한 친환경 지력증강 기술을 개발하였다. 제지공정에서 내첨 적용 가능한 CNF의 전처리 및 제조 조건을 탐색하고 실험실과 현장 테스트를 통해 지력증강제로 활용 가능성을 평가하였다. 1장에서는 비목질계 펄프와 대조군인 목질계 펄프의 화학 조성 및 물리적 특성을 분석하고 이들을 이용하여 리파이너와 마이크로 그라인딩(micro-grinding) 처리를 통해 CNF를 제조하고 주요 물성을 평가하였다. 제지용 첨가제로 투입할 수 있는 CNF의 원료를 선정하기 위해 비목질계와 목질계 펄프로부터 CNF를 제조하였고 주요 물성을 측정하였다. 화학조성을 분석한 결과 비목질계 펄프는 87% 이상의 전섬유소를 함유하고 있어 CNF 원료로 활용할 수 있음을 확인하였다. 비목질계 펄프를 이용하여 CNF를 제조한 후 입도, 섬유폭, 저전단점도를 분석하였을 때 닥펄프와 면펄프는 높은 결정화도와 섬유장으로 인해 CNF 제조 시 더 높은 기계적 처리를 요구하였고 동일한 기계적 처리 조건에서 대나무 펄프는 활엽수 펄프와 유사하게 피브릴화되었다. 특히 동일한 기계적 처리 조건에서 대나무 펄프를 이용하면 활엽수 펄프에 비해 더 낮은 저전단점도를 가지는 CNF를 제조할 수 있어 내첨 적용에 따른 습부의 탈수성을 악화하지 않을 것으로 판단하였기 때문에 비목질계 펄프 중에서 대나무 펄프를 제지용 내첨 CNF의 최적 원료로 선정하였다. 2장에서는 대나무 펄프로부터 효소 전처리와 마이크로 그라인더 처리를 통해 효소 전처리 셀룰로오스 나노섬유(효소 CNF)를 제조할 수 있는 최적 조건을 도출하고 이를 적용하여 효소 CNF 시제품을 생산하였다. 이후 효소 CNF 시제품을 실제 생산공정에 적용하여 테스트 샘플의 강도, 습부 탈수성, 공정 변수에 미치는 영향을 평가하였다. 효소 전처리 최적 조건을 선정하기 위해 효소 전처리된 대나무 펄프와 활엽수 펄프의 특성을 평가하고 추가적인 마이크로 그라인딩 처리를 통해 제조된 효소 CNF의 주요 물성을 평가하였다. 그 결과, 효소 CNF가 나노 수준의 크기로 제조되어 우수한 지력증강 효과를 나타낼 수 있으면서 저전단 점도의 상승과 탈수성 저하를 최소화하기 위해 효소 투입량을 0.5%로 선정하였다. 최적 조건으로 제조된 효소 CNF를 내첨하여 수초지를 제조하고 지력증강 효과와 지료의 탈수성을 평가한 결과, 전건 섬유 대비 1.0% 이하에서 탈수성을 유지하면서도 지력증강 효과를 나타냈다. 현장 테스트를 위해 최적 조건에서 제조된 대나무 효소 CNF 시제품을 대량 생산하였고, 수초지 실험을 통해 현장 테스트 투입량을 분석한 결과 생산량, 원가 상승을 고려하여 전건 섬유 대비 0.75%로 결정하였다. 이 투입 수준으로 박엽지 생산공정에서 현장 테스트를 진행한 결과 대나무 효소 CNF 시제품이 투입된 테스트 샘플의 인장강도와 파열강도가 20% 이상 상승하였고 습부 탈수성과 백수의 수질은 큰 변화를 보이지 않았다. 따라서 비목질계 자원인 대나무 펄프로부터 제조된 효소 CNF는 제지공정에서 지력증강 효과는 나타내면서도 공정 변수에는 영향을 주지 않는 친환경 지력증강제로 활용할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 비목질계 자원인 대나무 펄프를 이용한 효소 CNF의 제조 및 지력증강제 활용 기술을 보고하고 효소 CNF를 적용한 실험실과 현장 테스트 결과를 제시함으로써 고부가가치 고강도 종이에 요구되는 친환경 지력증강 기술에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

J. Rameau 〈Les Nouvelles Pi?ces de Clavecin en La〉 L. v . Beethoven 〈Piano Sonata No. 30 in E Major, Op. 109〉 F. Chopin 〈Ballade No. 4 in F minor, Op. 52〉 S. Prokofiev 〈Piano Sonata No. 1 in F minor, Op. 1〉 연주 및 연구

조해민 서울대학교 대학원 2023 국내석사

본 논문은 본인의 석사 과정 졸업 연주 프로그램인 J. Rameau 〈Les Nouvelles Piéces de Clavecin en La〉, L. v. Beethoven 〈Piano Sonata No. 30 in E Major, Op. 109〉, F. Chopin 〈Ballade No. 4 in F minor, Op. 52〉, S. Prokofiev 〈Piano Sonata No. 1 in F minor, Op.1〉에 대한 연구이다. 각 작품의 시대적 배경과 구조를 분석하여 곡에 대한 이해도를 높이는 데에 목적을 둔다. 장 필립 라모(Jean-Philippe Rameau, 1683-1764년)는 후기 바로크의 대표적인 이론가이자 작곡가이다. 라모는 세 권의 클라브생 독주 모음곡집을 작곡하였으며, 그 중 A조성 모음곡은 마지막 작품인 〈신 클라브생 모음곡집〉에 수록되었다. 모음곡 내에 전통적인 춤곡과 성격 소품이 병존하고 있으며, 동형진행을 통한 선율과 화성의 발전이 특징이다. 두도막 형식, 변주 형식, 론도 형식 등 구조적으로 다양한 시도가 이루어졌다. 루트비히 판 베토벤(Ludwig van Beethoven, 1770-1827)은 독일의 고전주의를 대표하는 작곡가이다. 그의 피아노 소나타는 초기, 중기, 후기의 세 시기로 구분할 수 있으며, 〈피아노 소나타 Op. 109〉는 후기에 속하는 작품이다. 알레그로 소나타 형식인 1, 2악장과 변주곡 형식인 3악장으로 구성되어 있고, 펼침화음과 긴 트릴의 사용으로 표현적인 측면에서 낭만성이 드러나는 작품이다. 낭만주의를 대표하는 작곡가인 프레데리크 쇼팽(Fryderyk Franciszek Chopin, 1810-1849)은 200여곡이 넘는 피아노 작품을 남겼다. 그는 문학 장르인 발라드를 피아노 음악으로 양식화하였고, 총 4곡의 발라드를 작곡하였다. 〈발라드 4번〉은 그중 마지막으로, 빈번한 전조와 반음계의 사용으로 인하여 화성적으로 모호한 것이 특징이다. 또한 기교적으로 까다로운 코다와 대위법적인 패시지가 돋보이는 작품이다. 세르게이 프로코피예프(Sergei Sergeyevich Prokofiev, 1891-1953)는 20세기 러시아의 대표적인 작곡가이자 피아니스트이다. 그는 신고전주의의 영향을 받아 전통적인 형식에 본인만의 독창적인 현대적 음악 어법을 더하였다. 〈피아노 소나타 1번〉은 상트페테르부르크 음악원에 재학하던 시기에 남긴 습작을 발전시킨 곡으로, 반음계와 온음계의 사용, 잦은 변박과 헤미올라 리듬이 특징이다. This thesis is based on my master's graduation recital program of J. Rameau 〈Les Nouvelles Piéces de Clavecin en La〉, L. v. Beethoven 〈Piano Sonata No. 30 in E Major, Op. 109〉, F. Chopin 〈Ballade No. 4 in F minor, Op. 52〉, and S. Prokofiev 〈Piano Sonata No. 1 in F minor, Op. 1〉. The purpose of this paper is to examine historical background and analyze structure of each piece to enhance the comprehension of the piece. Jean-Philippe Rameau was a leading theorist and composer in the late Baroque period. Rameau composed three collections of clavier solo suites, the last of which, with A tonic, was included in 〈Les Nouvelles Piéces de Clavecin en La〉. This suite is characterized by the coexistence of traditional dances and character pieces, and the development of melody and harmony through sequence. It employs various types of forms, including binary, variation, and rondo form. Ludwig van Beethoven is a composer who represents German Classical Music. His piano sonatas can be categorized into early, middle, and late period. 〈Piano Sonata No. 30〉 belongs to the late period. The first and second movements are sonata-allegro form and the third movement is variation form. This sonata shows romantic features through its expression and the use of long trills. Fryderyk Franciszek Chopin, a leading Romantic composer, wrote more than 200 piano works. He stylized the literary genre of ballad into piano music and composed four ballads.〈Ballade No. 4〉 is the last of these, and is characterized by its harmonic ambiguity due to the frequent use of modulation and chromatic scales. It is also characterized by technically demanding coda and contrapuntal passages. Sergei Sergeyevich Prokofiev was a leading Russian composer and pianist of the 20th century. He was influenced by Neoclassicism and added his own unique modern musical language to traditional forms. 〈Piano Sonata No. 1〉 is a development of his work from his student period at St. Petersburg Conservatory. It is characterized by the use of chromatic and diatonic scales, frequent use of irregular time, and hemiola rhythms.

공인태권체조 트레이닝이 여중생의 스트레스와 자율신경계 활성화에 미치는 영향

조해민 한국교원대학교 대학원 2024 국내석사

이 연구는 8주간 실시하게 될 공인태권체조 트레이닝이 여중생의 스트레스와 자율신경계 활성화에 어떠한 영향을 미치는지 알아봄으로써 공인태권체조 트레이닝의 효 율성을 검증하고 이를 토대로 학교 현장 속 즐겁고 다양한 체육수업을 위해 필요한 기초자료를 제공하는 데에 목적이 있다. 이 연구의 목적한 바를 이루고자 C시 소재한 M중학교 3학년 여중생 24명을 선정한 후, 공인태권체조 트레이닝의 운동집단과 통제집단에 각각 12명씩 배정하여 공인태권체조 트레이닝의 운동 전, 후 스트레스와 자율신경계 활성화 효과에 대해 알아보고자 운동 프로그램을 실행하였다. 운동 프로그램은 주 3회, 45분씩, 8주간 규칙적으로 수행하였다. 이 연구의 측정 자료는 SPSS 26.0 통계 프로그램을 이용하여 분석하였으며, 측정된 자료는 평균(M)과 표준편차(SD)로 나타내었다. 집단 내 운동 전·후의 차이를 분석하기 위해 대응표본 t-검증을 사용하였으며, 운동프로그램 참여에 따른 변인 간 상호작용효과를 분석하기 위해 반복측정 이원변량분석((two-way ANOVA with repeated measure)을 실시하였다. 이 실험을 통해 얻은 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 스트레스는 누적 스트레스 지수의 시기, 집단×시기에 따른 운동집단의 상호 작용 효과가 나타났으며, 이는 운동집단과 통제집단 사이에 통계적으로 유의한 차이가 나타났음을 의미한다. 통제집단의 누적 스트레스 지수는 8주간 동일한 값으로 유지한 반면, 운동 집단의 누적 스트레스 값은 유의미한 차이로 감소하였다. 특히 누적 스트레스 반복측정 대응별 비교에서 8주때 유의한 차이가 나타난 것으로 보아 공인태권체조 트레이닝을 참여하는 기간이 늘어날수록 스트레스의 감소가 지속적으로 이루어진다는 것을 의미한다. 둘째, 이 연구에서 공인태권체조 트레이닝을 적용한 운동집단과 통제집단 간 자율 신경균형(LF/HF ratio)을 제외한 자율신경계 활성화 변인에서 교감신경활성(LF)은 공인태권체조 트레이닝 전보다 유의하게 감소하였고, 부교감신경활성(HF)은 공인태권체조 트레이닝 전보다 유의하게 증가하였다. 신체 저항도(SDNN), 부교감신경계 활동성 지표(RMSSD)에서도 기간에 대한 상호작용을 확인할 수 있었다. 또한 공인태권체조 트레이닝이 여중생들의 부교감신경계 활성을 높여 스트레스 저항도 및 심장 안정도에 도움을 준 것으로 판단된다. 결론적으로 8주간의 공인태권체조 트레이닝이 여중생의 스트레스 감소와 자율신경계 활성화에 긍정적인 영향을 미쳤음을 확인하였다. 즉 공인태권체조 트레이닝은 여중생의 신체활동에 대한 친밀성을 높이고 흥미를 유발하여 학교 현장 속 즐겁고 다양 한 체육수업을 위해 필요한 기초자료로 많은 도움이 되리라 사료된다.

Novel surfel-point feature based RGB-D simultaneous localization and mapping

조해민 Graduate School, Yonsei University 2023 국내박사

Simultaneous localization and mapping (SLAM) is one of the most important problems in autonomous vehicle and intelligent robotics. In this dissertation, a novel method for simultaneous localization and mapping (SLAM) named Surfel-Point SLAM (SP-SLAM) is proposed using an RGB-D camera. The key idea of the SPSLAM is to use not only keypoints but also surface elements (surfels) as features to cope with both high texture and low texture environments. By decomposing a surface into a small number of surfels, the method can represent spacious environments using a relatively small amount of memory. To optimize the poses of points, surfels, and cameras altogether, new objective functions are proposed, and a new bundle adjustment (BA) using these objective functions is developed. In SP-SLAM, a total of four constraints are proposed. The first two constraints are the relationship between the camera and the features. That is, well-known camera-point(CP) constraint and new camera-surfel(CS) constraint. These represent the difference bexiiitween the landmark features of the map and the measured features extracted from the input image. The remain constraints indicate inter-relationships between features. The one constraint is that the multiple different surfels originating from a plane in a 2D image should lie on the same plane in 3D space, which is a surfel-surfel (SS) constraint. The last constraint is that the point detected at a surfel should lie on the plane including the surfel in 3D space, which is a point-surfel (PS) constraint. We use a total of four errors to optimize the points, surfels and poses of cameras jointly and simultaneously. Using the four types of errors, the proposed method not only improves performance in a low texture environment, but also performs mapping and localization well. Also, we directly implement the Jacobian of the error function in the optimization instead of using the off-the-shelve derivative module to speed up the processing. The proposed method runs in real-time on a central processing unit (CPU) as in other feature-based visual SLAM methods but works better than them not only in high texture but also in low texture environments, overcoming well-known drawbacks of feature-based visual SLAM with degradation in low texture environments. The proposed method is applied to benchmark datasets and its effectiveness is demonstrated by comparing against those of previous methods in terms of localization accuracy.