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표제지
목차
요약문 4
SUMMARY 5
제1장 서론 13
1.1. 연구 배경 및 필요성 14
1.2. 연구개발의 범위 및 특징 15
1.2.1. 보급형 지진동 경보기 개발 15
1.2.2. 보급형 지진동 경보기를 활용한 지진 대응 17
제2장 관련 연구 및 동향 소개 18
2.1. 지진 조기경보 19
2.1.1. ShakeAlert 19
2.1.2. NetQuakes 20
2.2. ICT 기술을 활용한 지진감지 21
제3장 저가형 지진 가속도 계측장치 개발 23
3.1. 가속도 센서 사양 및 성능 비교 24
3.1.1. 가속도 센서 사양 비교 25
3.1.2. IoT 장치 사양 비교 27
3.2. 가속도 센서 성능 검증 실험 28
3.2.1. Self Noise 테스트 29
3.2.2. Box Flip 테스트 40
3.2.3. Random Displacement 테스트 44
3.2.4. 장기계측 모니터링 46
3.3. 지진동 감지를 위한 가속도 계측 장치 사양 정의 46
제4장 보급형 지진동 경보기 49
4.1. 지진 가속도 계측장치 설계 및 제작 50
4.1.1. 하드웨어 설계 및 제작 50
4.2. 지진동 감지 알고리즘 56
4.2.1. 지진동 경보기의 동작 모델 및 알고리즘 56
4.2.2. 인공신경망 을 사용한 지진동 감지 57
4.2.3/4.2.2. 지진동 경보기의 소스코드 구조 62
4.3. 부가 기능 및 기타 사항 64
4.3.1. 지진동 경보기 컴파일 및 모니터링 환경 설정 64
4.3.2. 데이터 저장 및 추출 67
4.3.3. 오프셋 조정 및 샘플링 주기 조절 72
4.3.4. 필터 73
4.4. 평가 76
제5장 저가형 지진 가속도 계측장치의 활용 89
5.1. 상황별 지진행동요령 전송 서비스 90
5.2. 홈네트워크 연동 서비스 92
제6장 결론 95
6.1. 결론 96
6.2. 향후 연구 97
참고문헌 99
판권기 102
표 3.1. 지진가속도계 표준 규격 24
표 3.2. 스마트폰 가속도 센서 사양 비교표 26
표 3.3. 가속도 센서 사양 비교 27
표 3.4. IoT 장치 사양 비교 28
표 3.5. 가속도 센서의 장기 계측 실험 결과 46
표 3.6. 지진동 감지를 위하여 도출된 가속도 센서 사양 47
표 3.7. 도출된 지진동 경보기 사양(저사양, 고사양) 48
표 4.1. ANN 결과 61
표 4.2. 저사양 지진동 감지기의 소스코드 구조 62
표 4.3. 고사양 지진동 감지기의 소스코드 구조 63
표 4.4. 데이터 저장 파일명 69
표 4.5. 데이터 저장 시 가속도 데이터 포맷 70
표 4.6. 데이터 저장 시 이벤트 데이터 포맷 70
그림 1.1. 지진동 감지를 위해 개발한 지진동 경보기(좌: 외관, 우: 내부) 15
그림 1.2. 기계학습을 활용한 지진 분류 16
그림 1.3. 지진동 경보기를 활용한 지진대응 서비스 17
그림 2.1. ShakeAlert 조기경보 시스템(Given, 2014) 19
그림 2.2. NetQuakes의 지진관측 장치 21
그림 2.3. MyShake의 실행화면 과 스마 트폰 가속도 센서에 의해 관측된 지진 22
그림 3.1. 노이즈 테스트를 위한 가속도 센서 설정 29
그림 3.2. 노이즈 테스트 결과, X축(ADXL355, LIS3DHH, MPU9250) 29
그림 3.3. 노이즈 테스트 결과, Y축(ADXL355, LIS3DHH, MPU9250) 30
그림 3.4. 노이즈 테스트 결과, Z축(ADXL355, LIS3DHH, MPU9250) 30
그림 3.5. 노이즈 테스트 결과, X축(ADXL355, LIS3DHH, MMA8452) 31
그림 3.6. 노이즈 테스트 결과, Y축(ADXL355, LIS3DHH, MMA8452) 32
그림 3.7. 노이즈 테스트 결과, Z축(ADXL355, LIS3DHH, MMA8452) 32
그림 3.8. 주파수 변환을 통한 ADXL355의 노이즈 값 33
그림 3.9. 주파수 변환을 통한 LIS3DHH의 노이즈 값 34
그림 3.10. 주파수 변환을 통한 MPU9250의 노이즈 값 34
그림 3.11. 주파수 변환을 통한 MMA8452의 노이즈 값 35
그림 3.12. 주파수 변환을 통한 각 센서별 노이즈 비교. X축 기준 35
그림 3.13. 주파수 변환을 통한 각 센서별 노이즈 비교. Z축 기준 36
그림 3.14. 센서 노이즈 및 El Centro 지진의 PSD 비교. X축 기준 37
그림 3.15. 센서 노이즈 및 El Centro 지진의 PSD 비교. Z축 기준 37
그림 3.16. 센서 노이즈 및 2017년 포항 지진의 PSD 비교. X축 기준 38
그림 3.17. 센서 노이즈 및 2017년 포항 지진의 PSD 비교. Z축 기준 38
그림 3.18. MyShake 프로젝트에서 수행된 스마 트폰의 노이즈 비교 39
그림 3.19. El Centro, Pohang 지진의 PSD 40
그림 3.20. Box Flip 테스트 개념 41
그림 3.21. Box 테스트 결과, X축 41
그림 3.22. Box 테스트 결과, Y축 42
그림 3.23. Box 테스트 결과, Z축 42
그림 3.24. Box 테스트 결과, X축 43
그림 3.25. Box 테스트 결과, Y축 43
그림 3.26. Box 테스트 결과, Z축 44
그림 3.27. Random displacement 테스트 결과, X축, MPU9250 비교 45
그림 3.28. Random displacement 테스트 결과, X축, MMA8452 비교 45
그림 4.1. 보급형 지진동 경보기 보드-저사양 50
그림 4.2. 보급형 지진동 경보기 회로도-저사양 51
그림 4.3. 보급형 지진동 경보기 회로도-저사양 52
그림 4.4. 보급형 지진동 경보기-고사양 53
그림 4.5. 지진동 경보기 케이스 디자인 54
그림 4.6. 제작된 케이스 외부 및 내부 55
그림 4.7. 보급형 지진동 경보기의 동작 모델 56
그림 4.8. 지진동 감지를 위한 순서도 58
그림 4.9. ANN 모델 60
그림 4.10/그림 4.11. ZC와 IQR 특징의 관계 60
그림 4.11/그림 4.10. IQR, CAV, ZC와의 관계 61
그림 4.12. 삼성 아틱 IDE 64
그림 4.13. 아틱 IDE에 프로젝트 추가 화면 65
그림 4.14. 삼성전자 아틱 개발 보드와 고사양 지진동 경보기 65
그림 4.15. 아틱 개발보드 연결 방법 66
그림 4.16. 지진동 감지기 Native USB 포트 위치 67
그림 4.17. PC용 프로그램 실행을 위한 USB 연결 화면 68
그림 4.18. PC용 프로그램의 실행 화면 69
그림 4.19. 모 니터링 프로그램 71
그림 4.20. 10-10Hz Low-pass 필터를 적용한(적) 주파수 응답 73
그림 4.21. 0-10Hz Low-pass 필터를 적용한 주파수 응답 74
그림 4.22. 0-25Hz Low-pass 필터 적용(E1 Centro 100%) 75
그림 4.23. 0-25Hz Low-pass 필터 적용(포항 100%) 75
그림 4.24. 진동대 실험(부산대학교) 76
그림 4.25. 진동대 실험(부산대학교) 77
그림 4.26. 입력으로 주어진 포항 지진(100%) 78
그림 4.27. 입력으로 주어진 El Centro 지진(100%) 78
그림 4.28. El Centro 100%, 센서별 X 축 비교 79
그림 4.29. 센서 및 El Centro 지진과의 PSD 비교. X축 기준 80
그림 4.30. 센서 및 El Centro 지진과의 PSD 비교. Z축 기준 80
그림 4.31. 센서 및 2017년 포항 지진의 PSD 비교. X축 기준 81
그림 4.32. 센서 및 2017년 포항 지진의 PSD 비교. X축 기준 81
그림 4.33. El Centro 입력 및 ADXL355 관측값 비교. X축 기준 82
그림 4.34. 포항 입력 및 ADXL355 관측값 비교. X축 기준 83
그림 4.35. El Centro 입력 및 LIS3DHH 관측값 비교. X축 기준 83
그림 4.36. 포항 입력 및 LIS3DHH 관측값 비교. X축 기준 84
그림 4.37. El Centro 입력 및 MPU9250 관측값 비교. X축 기준 84
그림 4.38. 포항 입력 및 MPU9250 관측값 비교. X축 기준 85
그림 4.39. El Centro 입력 및 MMA8452 관측값 비교. X축 기준 85
그림 4.40. 포항 입력 및 MMA8452 관측값 비교. X축 기준 86
그림 4.41. 지진동 감지 횟수(E1 Centro 100%) 86
그림 4.42. ADXL355에서 감지된 지진동 횟수 87
그림 4.43. LIS3DHH에서 감지된 지진동 횟수 87
그림 4.44. MMA8452에서 감지된 지진동 횟수 88
그림 5.1. 지진 행동요령의 이미지화 90
그림 5.2. 스마트폰을 통한 흔들림 1단계 알림 91
그림 5.3. 스마트폰을 통한 흔들림 2단계 알림 91
그림 5.4. 스마트폰을 통한 흔들림 3단계 알림 91
그림 5.5. 보급형 지진동 경보기를 사용한 댁내 스마 트기기와의 연동 92
그림 5.6. TV 셋탑박스와 지진동 경보기와의 연동 시나리오 93
그림 5.7. 지진대응 인공지능 스피커 시나리오 94
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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