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문제 정의
- 기본적으로 스마트 디바이스의 특성 중 기존의 하드웨어들과 가장 차별화되는 점이 3G, LTE 등 무선통신 기능과 더불어 휴대성이라고 할 수 있는데 스마트 글래스는 이러한 특징들이 기존의 스마트 디바이스들 보다 극대화 되고 상시 착용이 가능하다는 점이 특화된 특성이라고 할 수 있다. 다시 언급을 하겠지만 스마트 글래스는 향후 일상생활을 피쳐폰이 스마트폰으로 진화하면서 발생한 변화 이상을 가져올 것으로 예상이 되고 있고, 본 연구에서도 이러한 스마트 글래스를 스마트 디바이스의 대표적인 하드웨어 플랫폼으로 지정하여 진행시키고자 한다.
- 우선적으로 반도체 온도센서(TMP36 - Temperature Sensor)의 경우 획득의 용이성은 우수하지만 온도 센서가 외부로 돌출되어 있어서 체온의 민감한 변화를 인식하기에는 부족하다. 따라서 본 논문에서는 접촉 방식으로 작업자의 체온을 감지할 수 있는 LilyPad Temperature Sensor를 제안한다. LilyPad Temperature Sensor는 온도에 비례하는 전압출력을 아날로그 입력 핀으로 읽어 들이는 방식으로 작동하고, 직경 20 mm 미만이고 두께 또한 0.
- 본 논문에서 적용하고자 하는 바이오 매트릭스의 경우에는 보안과는 다른 조선소의 안전사고에 초점을 맞출 것이기 때문에 작업자의 정보를 파악하여 이것을 바탕으로 작업자가 처할 수 있는 안전상의 문제를 사전에 예방하거나 피해를 최소화 하는데 목적을 두고 있다. 따라서 보안에서 다루던 바이오 매트릭스 기술과는 다르게 생체 인식이 얼마나 정밀하게 되는지도 중요하지만, 그에 못지않게 중요한 것이 휴대성을 확보하는 것이 될 수 있겠다.
- 본 논문에서 제시하는 HSE를 위한 스마트 디바이스에 요구되는 감각으로는 Fig. 4과 같이 5개의 인지 정보를 정의하고, 본 연구에서는 동작을 제외한 4개의 감각 인지에 대한 스마트 디바이스 설계를 제안하고자 한다.
- 본 논문에서는 유해한 제조 작업환경에서 작업자의 안전 및 건강에 대한 관리를 고도화 시킬 수 있는 안경 형태의 스마트 디바이스와 기능과 관련된 센서에 대한 연구를 수행하였다. 작업자의 신체 상태에 대한 정보를 획득하기 위하여 생체공학 기술의 기본적인 특성을 응용하였고, 작업자의 감각 정보 획득을 위한 소형 센서에 대한 분석을 통해 적합한 형태의 제품을 선택할 수 있었다.
- 본 논문에서는 최근 필수품으로 자리를 차지해 가고 있는 스마트 디바이스를 중심으로 생체공학의 특성을 융합하여 제조 산업현장에서 작업자들이 능동적으로 안전 환경을 확보할 수 있도록 하고 향후 제조업체 작업현장의 전사 HSE 관리를 고도화 할 수 있도록 하기 위한 기초 연구를 소개하고자 한다(Fig. 1).
- 이와 같이 일반적인 스마트 디바이스는 주로 동작에 관련된 센서들이 주를 이루고 있고 추가적으로 내장 조도계를 이용한 빛의 감지나 기압을 측정할 수 있는 압력계가 추가로 내장되어 있다고 할 수 있다. 본 연구에서 설계하고자 하는 제품은 이 외에도 추가적인 Fig. 4와 같이 작업자의 상태를 표현하는 감각들이 필요하기 때문에 4.2절에 이러한 추가적인 감각을 인지하기 위한 센서를 고려한 디바이스를 제안하고자 한다.
- 본 연구에서는 이러한 다양한 모바일 사업의 분야들 중 대규모 사업자만이 진입할 수 있는 무선망 시스템, 통신 서비스, 모바일 기기 등은 사용자 또는 고객의 요구 및 기대치에 부합한다 라고 가정을 하고, 본 연구에서는 모바일 사업의 분야 중 모바일 SW 및 모바일 콘텐트 응용 서비스 분야를 제조업, 특히 조선해양 산업의 HSE(Health, Safety and Environment)와 연계하여 새로운 연구분야 및 사업분야를 제시하고자 한다.
- 생체공학의 신체적 특징 중 마지막으로 유해가스 감지에 대한 내용을 기술하고자 한다. 연구 초기에는 코 부분에 호흡감지 센서를 부착하여 호흡 변화를 감지하는 것이었으나 휴대가 가능한 호흡 감지 센서의 실용화가 현재로서는 어렵고 또한 신체 호흡은 체온이나 맥박처럼 자동중추신경을 통해 조절되는 것이 아니고 상황에 따라 능동적으로 조절할 수 있는 것이기 때문에 유해 가스 감지를 위한 목적으로 적합하지 않은 것으로 판단하고, 일반적인 유해가스를 감지할 수 있는 센서를 조사하였다.
- 앞서 조선소 작업환경에서의 HSE 확보를 위한 스마트 디바이스 및 생체공학에 대한 소개와 관련 사례들을 살펴보았다. 이제 4장에서는 앞서 언급한(Table 3) 조선소의 사고 유형들에 대하여 이를 적극적으로 감지하여 사고를 방지할 수 있는 스마트 디바이스 개발을 위한 연구 내용을 소개하고자 한다.
- 바이오 매트릭스 분야에는 체온 감지, 동공 인식, 맥박 감지, 유해가스 감지 등이 있다. 이러한 감각들이 신체의 상태의 관점에서 어떤 의미가 있으며, 각 감각들로부터 파악할 수 있는 신체의 이상 현상을 감지할 수 있는 기술들을 소개하고자 한다.
- 실제로 작업현장에 적용하기 위한 시제품을 만들기 위해, 온도 감지 센서를 프로그래밍을 통해 구현하였다. 이러한 시도는 소형 온도감지 센서와 블루투스를 이용한 정보 전송의 유효성을 검증하기 위한 목적으로 수행되었다. 프로그래밍에 사용한 프로그램은 MATLAB R2012b와 Arduino1.
- 앞서 조선소 작업환경에서의 HSE 확보를 위한 스마트 디바이스 및 생체공학에 대한 소개와 관련 사례들을 살펴보았다. 이제 4장에서는 앞서 언급한(Table 3) 조선소의 사고 유형들에 대하여 이를 적극적으로 감지하여 사고를 방지할 수 있는 스마트 디바이스 개발을 위한 연구 내용을 소개하고자 한다. 우선 Table 4에서 오늘날 대다수의 사람들이 휴대하고 다니는 스마트폰의 센서 종류를 알아보도록 하자(이러한 센서들은 스마트폰의 파생상품 이라고 할 수 있는 태블릿 유형의 스마트 디바이스에도 공통적으로 탑재되어 있음).
- 작업자의 안전환경이라는 측면에서 모든 제조업에 적용될 수 있는 내용으로 확장될 수는 있으나 본 연구에서는 우선적으로 대상을 조선소로 제한하고자 한다. 대상을 조선소로 한정을 하는 이유는 다음과 같다.
- 아직 국내에서는 안경 형태의 스마트 디바이스가 출시되지 않았기 때문에 일반 태블릿 형태의 디바이스를 이용하여 본 연구에서 소개되지 않은 동작 감지에 대한 연구를 추가적으로 진행하고 있다. 조만간 안경 형태의 스마트 디바이스가 출시되면 현재 개발중인 다양한 센서의 정보 획득과 통신이 가능한 안드로이드 기반의 애플리케이션 탑재를 통해 실용화 연구를 진행하고자 한다.
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