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[네트워크, 통신] 쌍꼬임선 케이블(Twisted-pair Cable)

Twisted-pair Cable케이블에는 꼬임쌍선 케이블(Twisted-pair Cable), 동축 케이블(Coxial Cable), 광섬유 케이블 등의 종류가 있다. 이와 같은 매체를 따라 이동하는 신호는 매체의 물리적 제한에 따라 전송방향이 설정되고 적재된다.꼬임쌍선과 동축 케이블은 전류의 형태로 신호를 받고 전달하는 금속성(구리) 도선을 사용하고, 광섬유는 빛의 형태로 신호를 받고 전달하는 유리나 플라스틱 케이블을 사용한다.1. 꼬임쌍선 케이블(Twisted-pair Cable)만일 2개의 병렬로 된 평평한 전선이 통신에 사용된다면 주변에서 발생하는 간섭이나 충격, 잡음 등에 가까운 전선은 더 많은 간섭을 받게 되어 고르지 않은 손상된 신호를 유발할 수 있다.꼬인쌍선은 이런 단점을 보완하기 위해서 두 전선을 규칙적인 간격으로 서로의 둘레를 감아주어서 잡음에 의해 영향 받는 시간의 절반 동안은 잡음의 근원에 더 가까워지게 하고 나머지 반은 멀어지게 하여 간섭의 누적된 효과를 두 전선 모두에 동일하게 적용시켜 잡음의 충격을 상당량 줄여주게 되었다.꼬임쌍선은 다른 말로 10BaseT Cable이라고도 한다. 10BaseT에서 10은 속도(10Mbps)를 의미하고 연결가능 최대거리는 약 150m 이다. (여기서 연결가능 최대거리란 하나의 노드 즉, 컴퓨터에서 허브까지의 거리를 의미한다.) 그리고 T는 케이블의 종류를 말하는데 이것에는 비차폐 꼬임쌍선 케이블인 UTP(Unshielded Twisted-Pair)와 차폐 꼬임쌍선 케이블인 STP (Shielded Twisted-Pair)의 두 가지 종류가 있다.- 전송속도 : 수 100bps ~ 1Mbps- 전화회선- Twisted : 인접 Cable로 부터의 간섭을 방지 (전기적 간섭방출/흡수)- PC용 LAN에 주로 사용되는 매체로서 가격이 가장 저렴하고 배선이 용이- 4KHz의 음성신호 전송에 적합- LAN 적용시 전송 속도가 최대 4Mbps로 제한되고 고속 전송이 어려움- 충격에 약하고 잡음을 타기 쉬움(높은 에러율)1) 차폐 꼬임쌍선 케이블(Shielded Twisted-Pair : STP)차폐 연선은 일부 사무실용으로 사용되는 특별한 종류의 구리 전화선이다. 평범한 연선(撚線)에 외부 피복, 또는 차폐재가 추가되는데, 차폐재는 접지의 역할을 수행한다.연선은 가정이나, 기업의 컴퓨터를 전화회사를 연결하는데 사용되는 평범한 구리선이다. 회선들 사이의 누화나 전자기 유도를 줄이기 위해, 절연된 두 개의 구리선을 서로 꼬아 만든다. 연선 상의 각 신호를 위해서는 두 선 모두 필요하다. 일부 전화기나 데스크탑 컴퓨터에는 다중 접속이 필요하므로, 때로 하나의 케이블에 두 쌍 이상의 연선이 들어있는 것이 사용되기도 한다. 차폐 연선은 종종 사무용 설비에 사용된다. 가정에 설치된 좀더 평범한 종류의 회선은 케이블은 비차폐 연선이다.연선은 이제 가정에도 두 쌍이 설치되는 경우가 많은데, 여분으로 들어온 회선은 모뎀 접속이나 또다른 전화를 추가 개통하는데 사용될 수 있다.연선은 여러 쌍이 하나의 케이블에 들어있는 경우에는 각 선마다 독특한 색상으로 피복되어 나온다. 아날로그, 디지털, 그리고 이더넷과 같은 각각의 용도마다, 필요한 연선 쌍의 개수가 모두 다르다.연선은 보통 가정용이지만, 고급 연선의 경우에는 동축케이블에 비해 값이 싸기 때문에 근거리통신망 설치용 수평회선으로도 흔히 사용되기도 한다. 대개 인근의 전파사에서 쉽게 살 수 있는 가정용 전화기의 확장선이나, 벽에 꽂혀있는 컴퓨터 모뎀용 확장선은 연선이 아니라, 평행형의 도선이다.STP CableSTP Cable로 네트워크를 구성할 경우 커넥터로는 IBM 데이터 커넥터를 사용한다.IBM Data Connector2) 비차폐 꼬임쌍선 케이블(Unshielded Twisted-Pair : UTP)현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 케이블로 이름 그대로 피복이 없이 전선만 두 라인씩 짝을지어 꼬여있는 선이다. 이 케이블의 주파수 영역은 데이터나 음성을 전송하는 데에 모두 적절하다. 이 UTP 케이블은 구별하기 편하도록 각각 다른 색을 칠한 플라스틱 절연체를 입힌 도선(대개 구리가 쓰인다)으로 구성된다. 각 도선의 색깔은 케이블 내 특정 도선을 식별하는 동시에 어떤 전선이 짝을 이루고 있고 어떻게 다발에 묶여 있는 다른 꼬임쌍선들과 연관되는지를 보여주는데 유용하게 쓰인다. 가격이 낮고 사용하기 편하며 설치하기 쉬운 장점을 가지고 있다.

공학/기술| 2003.06.10| 4페이지| 1,000원| 조회(1,512)

STP, cable, UTP, twisted, 쌍꼬임

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[컴퓨터제어, 자동제어, 제어공학] 통합형 홈오토메이션 시스템에 대한 조사연구와 사례 평가B괜찮아요

{통합형 홈오토메이션 시스템(Intelligent Home Automation System)1. 환경변화인터넷 보급 확상으로 우리 생활 패턴에 많은 변화를 주고 있으며, 모든 분야에 걸쳐 인터넷이 없어서는 안되는 생활화가 되어 버렸다.이러한 사회 분위기를 반영하여 정부에서도 각 건축물에 정보통신 인증 제도를 적용하여 더욱 보급이 활성화되어 가고 있으며, 이에 따라 대형 건설사들의 아파 트 건설에도 경쟁적으로 다양한 정보통신 제품이 기본 인프라로 설치되기 시작하 였다.몇 년 전부터 다양한 기술을 적용 가정에서의 조명 제어 등 간단한 기술과 제 품들이 홈오토메이션이란 상품으로 소개되었으나 아직 시장 환경과 생활 환경에 서의 정보화 수준이 낮은 상태이고 다양한 서비스를 제공하지 못해 시장 형성이 되지 않았다.인터넷의 생활화와 정보화 마인드가 확산되면서 최곤의 생활 환경에서는 홈오 토메이션 기능의 수용과 필요성이 증가하기 시작하였으며, 이에 따라 건설 업체들 의 차별화 전략으로 다양한 기능이 모델하우스를 통해 제시되고 있으며, 다양한 제품들이 출시되어 시장 활성화에 기여 할 것으로 기대 된다.또한 국내 여러 빌딩 자동화 업체 및 관련 업체들의 개발 역시 활성화 되기 시 작했고 다양한 기술을 적용한 제품들이 내년쯤에는 가시 활 될 것으로 기대된다.2. 기술동향정보통신 기술은 지금 어느 때 보다 다양하게 발전하고 있으며 이러한 기술 추 세는 향후 홈오토메이션의 기술 방향에 대해 더욱 어렵게 하고 있는 실정이다. 정 보통신의 목적은 상호 정보 교류를 위한 것으로 표준화가 최우선이나 다양한 기 술들이 각축을 하는 상황이고 과거의 예로 봐서 정보통신 기술은 다른 분야와 틀 리게 신속하게 적용되고 이에 따라 구형 기술 제품은 바로 시장에서 퇴출되는 특 성을 갖고 있어 홈오토메이션과 같이 주택에 적용되어 장기간 사용되는 시스템에 적용하는 기술들과 시스템 구조의 선정에는 매우 신중해야 한다.대단위 아파트나 단독 주택에 적합한 기술은 유선기술로는 이더넷 기술과 홈 PNA, ADSL 등이 이미 확고한 위치를 확보하고 있으며, 무선 기술로는 Bluetooth 기술이 적용된 핸드폰, 무선 인터넷 단말기 및 프린터가 제품으로 선보 일 예정이다.Bluetooth 기술은 세계 단일 표준으로 되어 기존의 무선 Ethernet 과 같이 다양 한 기술을 적용한 제품의 단점인 비 호환성과 고가인 단점을 개선하여 가정에서 의 무선 정보 통신 기술로 확고한 자리를 차지하게 될 전망이며, 가정이나 사무실 에서 이동형 단말기, 프린터, Notbook에 Bluetooth 가 내장되어 홈 네트웍망으로 상호 연결되고 한 대의 프린터를 케이블 연결 없이 모두 공유 사용하거나 기기간 상호 무선으로 정보 교류를 가능하게 하는 무선 홈 네트웍 망이 실현의 주역이 될것이다.3. Home Server 개발 방향홈 서버의 개발방향은 외부 네트웍 망과 홈 네트웍 망을 연결하는 Gateway 역 할뿐 아니라 디지털화 되어가는 A/V 가전기기류의 연결을 중요시하는 방향으로 개발되어 가고 있다.세계 최대의 가전 메이커들이 중심이 되어 디지털화 되어가는 오디오, 비디오 기기들의 영상, 음성 신호를 저장하고 각 방에 설치된 기기에 실시간으로 이러한 Data를 전송하는 목표를 가지고 개발 중이며, 표준화를 만들기 위해 추진되고 있 으나 이에 적용되는 기본 기술 군(IEEE1394, USB-2)들이 지속적으로 성능 개선 개발 중이다.홈 서버의 표준화가 완성되고 보급이 되면 디지털 비디오로 촬영한 data를 보 관하고 이를 사용자가 원하는 곳(거실, 안방, 서재, ...)에서 PC나 TV 화면을 통해 볼 수 있게 될 것이며, 홈서버에 도착한 영상 편지 또한 쉽게 볼 수 있게 될 것이 다.이러한 기술의 문제점으로는 기반이 되는 핵심 기술들이 아직 상품화까지는 안 되어 있고, 상품화가가 되기까는 HDTV의 보급이 확산되면 이를 기반으로 일반 가정 내 보급이 확산되어 갈 것 같다.4. 기본 Infra의 표준화 필요성홈오토메이션의 주목표는 주택의 정보화와 자동화에 있으나 정보화 기술은 하 루가 다르게 변화하고 신기술에 밀린 구 기술은 바로 퇴출 되는 상황에서 30년 이상 사용되는 주택에서 이러한 기술을 수용하기 위해서는 향후 발전 적용되는 기술들에 공통으로 사용되는 기분 infra를 반영하여 건축 설계에 적용되어야 만이 향후 발전되는 기술을 기존 주택에서 수용 할 수 있도록 준비되어야 한다.기본 infra로 가장 중요한 것은 외부 망과 내부 망을 연결해 주는 세대 단자함 으로 마치 전기 계량기와 같은 개념으로 외부와 내부를 연결 해 주고 내부 망을 다양하게 재구성 할 수 있는 가변성을 가져야 한다.세대 단자함의 구조는 입력 신호로는 외부 정보 통신 입력선인 UTP-5의 2회로 선과 전화선 2회로 및 Cable TV등에 사용하는 BNC 2 회로가 적당하며, 이는 차 기 디지털 방송까지 수용할 수 있는 구조이다.내부 망으로는 각방마다 BNC 단자와 RJ-45 port를 2개씩 배치하여 전화선과 Ethernet을 선택적으로 사용할 수 있게 하여 각 방의 용도에 따라 기본 infra 의 활용도를 최적화 할 수 있다.이러한 세대 단자함들의 표준화 이전부터 권장사양으로 제시되어 신축 주택부 터 필수로 장착되어 향후 각 가정의 정보화 수용에 편리하도록 되었으면 한다.5. 홈오토메이션 시스템의 설계 고려 사항홈오토메이션 시스템은 주거자에게 생활의 편리성을 제공하는 것으로 기존에 개발되어 사용중인 제품 기술들인 DoorPhone 기기들과 출입시스템으로 많이 보 급되어 있는 지문인식, RF, 접촉식 Card 시스템들과의 연동이 필수이며, 전동커 튼, 멀티에어콘, 조명제어 시스템, 난방 시스템 및 방범 시스템들과의 연동 제어가 필수이다.새로운 시스템이 기존의 시스템을 수용하는 방향으로 제품 개발이 되도록 하여 야만 이 기존 업체들과의 공존으로 각 제품의 다양한 기술발전을 지속적으로 수 용할 수 있도록 하여야 홈오토메이션 시스템의 보급이 활성화되고 시장에 쉽게 적용될 수 있으며, 시스템 개발자는 이러한 시스템들의 연동 제어로 주거자에게 최적의 생활 환경과 에너지 절감 및 방범, 방제 기능 등 다양한 서비스를 제공하 도록 설계하여야 한다.홈 오토메이션 시스템이 국내 여러 회사에서 개발 단계에 있으며, 시장도 이제 형성 단계인 점을 감안 수년 내에는 표준화 형성이 어렵고 시장 규모나 기술 발 전 추이로 보아 현재 표준화를 추진하기에도 어려운 실정이다. 몇 년 후 시장 성 숙기에 접어들고 시장에서의 우위를 점령하는 시스템이 산업계의 표준화를 이끌 어 갈 것으로 예상된다.이러한 시스템들이 지속적인 발전과 시장 확대를 위해서는 개방형 시스템으로 개발되어야 한다. 만일 폐쇄형 시스템으로 개발되면 주택의 모든 시스템의 통합 연동이 당장은 쉽고 경쟁력이 있어 보일지 모르지만 설치되는 주택의 수명을 고 려하면 설치된 각 기기들의 수명이 약 3~5년 이후부터 고장이 발생하기 시작하고, 이러한 고장에 대한 AS를 위해 자사만이 이를 지원하여먀 하므로 이는 향후 유 지보수 및 시스템의 발전에 상당한 제약을 가져오게 될 것이며, 이러한 시스템은 사용자에게도 향후 AS등 시스템 up-grade 가 한정되어 폐기되는 시스템으로 전 락할 가능성이 높아 시스템의 선정에 신중한 고려가 필요한 시점인 것 같다.홈오토메이션 시스템의 사용자는 주택에 거주하는 가족 구성원으로는 어린이부 터 주부, 학생 및 노약자 까지 다양한 계층이 사용할 수 있도록 사용 편리성이 강 조 되어야 하며, 또한 신기술도 최대한 응용하여 핸드폰을 이용한 제어 및 감시 기능도 제공하여야 하고 WebCamera를 이용한 영상 정보도 제공하는 등 다양한 계층이 만족하는 기능을 제공하도록 하여야 한다.6. 홈오토메이션의 표준화 방안이미 시장은 형성 단계에 있고 각 사들은 자체 보유 제품과 기술을 바탕으로 시스템을 개발중에 있어 표준화를 각 사가 협력하여 만들어 나가기에는 이미 늦 은 감이 있으나 지금처럼 기술발달이 하루가 틀리게 발달하는 시점에서는 이러한 상황이 당연한 것 같기도 하다.그러나 사용자의 입장과 주택의 내구성을 고려 시 이러한 문제점을 간과해서는 안되며, 단계적으로 표준화 목표를 향해 시스템을 개발 보급하여야 한다.첫 단계로는 기존 시스템(DoorPhone, 방범, 방제)을 수용하고 이와 연동하도록 해서 신규 및 기존 주택에 적용이 가능하게 해야 하고, 향후 각 제품들의 유지 보 수 및 기능 향상을 가능하게 하는 방향으로 추진되어야 한다.둘째 단계로는 가전기기들의 연동을 위한 표준 제어 port와 Protocol이 표준화 로 추진되어 향후 모든 가전제품들이 원가 부담 없이 이를 채용하여 모든 기기가 연동 제어 될 환경을 확보하여 나가야 한다.셋째 단계로는 홈서버를 중심으로 가정 내 모든 기기들이 디지털화 및 지능화 되어 주거자의 생활 패턴과 습관, 계절 및 개인 일정에 따라 자동으로 주거 환경 을 제어하고 최적 에너지를 관리하는 등 통합 제어가 가능하게 될 것이다.

공학/기술| 2003.06.10| 6페이지| 1,000원| 조회(995)

자동화, 자동제어, HA, 홈오토메이션, 오토메이션

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[반도체, 제어, 기계] 초소형전자정밀기계(MEMS) 관련 보고서 평가A+최고예요

MEMS (Micro Electro Mechanical System)우리말로 초소형전자정밀기계 라고 번역되는 MEMS는, 말 그대로 전자적인 제어,측정되는 초소형 기계장치류를 의미한다.마치 어릴적 공상과학 소설에 나옴직한 그런 초정밀 전자기계를 생각하면 된다. 기본적으로 반도체 공정을 통한 초정밀 장비지만 단순히 전자적인 동작을 하는게 아니라 뭔가 기계적으로 움직이는 요소가 가미된 것이다. (반도체와는 확연히 구분되는 특징이다)예를 들어 우리 생활에 가장 많이 보급된 MEMS 장비중 하나는 자동차 에어백의 속도센서(accelerometer)이다. 아주 작은 크기여야만 미세한 속도변화를 감지하여, 내부의 어떤 속도판의 움직임을 전압이나 전류로 변화하여 에어백이 동작할지 말지를 결정한다. MEMS는 이런 이유로 초소형 센서로서의 응용사례가 매우 많다.MEMS는 너무나도 작은 미세한 영역을 다루기 때문에 우리가 알고있는 일반 물리와 동작특성이 많이 다르다. 미세한 영역에서는 우리가 윤활유라 불리우는 기름도 엄청나게 마찰이 심한 물질이 되기도 하고, 물리학의 법칙에 정확히 들어맞지 않는 깃털 하나의 무게가 엄청난 중력을 지니기도 한다. 그래서 그 어떤 분야보다 연구와 개발, 상용화에 많은 난점을 지닌 분야이다.MEMS의 전반적인 응용범위는 아래와 같다.1. 광학용 : Optical mirror, switch, waveguide2. 센서 : 속도계, 압력 센서, 중력계3. 모터 : 초소형 모터, 기어4. 생체학 : DNA 칩, 마이크로 펌프, 체태 수술 로봇5. RF : 저잡음 장비, 도파관, 필터, inductor, SwitchRF에서는 여러가지 초소형 RF 장비로의 연구개발이 이루어지고는 있으나 공정의 난점이 많아서 상용화가 더딘 편이다.그림그림그림1(좌)은 미국 Sandia National Laboratories에서 제작된 마이크로 기어 위에 진드기가 올라간 모습을 전자 주사 현미경을 통해 찍은 모습이다. 그림1(우)는 미국 MCNC MEMS Technology Applications Center 에서 제작된 마이크로 모터의 모습이다. 그림1(좌)과 그림 1(우)에서 가운데의 톱니 바퀴의 크기는 100~200m 정도이고, 이는 사람 머리카락 하나 또는 두 개의 굵기에 해당한다.그림2(우)는 실리콘 bulk micromachining 기술에 의해 제작된 각속도계용 머리빗 구조물을 보여주고 있는데, 빗살 한 개의 폭은 20m이며 빗 살간의 간격은 5m이다. 그림3(우)는 알루미늄박막을 형성하여 surface micromachining에 의해 제작된 display용 초소형 거울 array의 사진 이다. 가로 세로 폭 50m의 초소형 거울이 3m의 간격으로 5050 개의 array(총 2500개)를 이루고 있다.예) 초소형 휴대 통신기기를 위한 MEMS형 음향 액츄에이터1. 서론최근 휴대통신기기의 수요와 시장규모는 급속한 성장을 거듭하고 있으며 국내 산업 전반에 걸쳐 차지하는 비중 또한 막대하다 하겠다. 그러나 국내의 휴대통신기기와 관련된 핵심부품기술의 수준은 매우 저조하여, 휴대폰의 경우 생산 가격의 약 50∼60% 이상을 해외 수입부품에 의존하고 있는 실정이다. 최근 개인휴대통신기기의 연구개발 경향을 보면 단말기의 소형화, 저소비 전력화, 데이터 전송 속도의 고속화를 위한 연구개발활동이 활발하게 전개되고 있음을 알 수 있다. 또한 휴대통신기기의 편이성 및 초 소형화 경향의 실례로서 휴대 방법에 따라 손목시계형, 목걸이형, 귀속삽입형, 안경착용형 등 궁극적으로는 인체 이식형으로의 발전까지도 전망되고 있다. 이러한 초소형 휴대 통신 기기를 구현하기 위한 선행 조건으로서 통신기기 개별 부품소자의 초소형화는 반드시 풀어야 할 과제이다.2. 음향 액츄에이터의 종류가. 전자형:주위를 고정한 진동판을 영구자석으로 당겨 감긴 코일에 흐르는 신호전류에 의해 자석의 흡인력을 변화시켜 진동판을 진동하는 음향변환기이며 전자형 변환기라고 부른다. 이 방식은 전화의 수화기나 이어폰 등에 널리 이용된다.나. 정전형:정전현상을 이용하는 방식으로 진동막은 마이크로폰의 외곽에 장력이 걸려있고 그 내측에 막과 평행한 배전극이 있다. 막과 배전극 사이에 좁은 간격을 두어 콘덴서(정전용량)을 구성한다. 진동막과 배전극 사이에는 전압을 걸면 막은 정전력에 의해 배전극으로 당겨져 막의 장력에 의한 항력과 평행한 위치에 정지한다. 여기에서 배전극과의 거리가 변하여 정전용량이 변화하는 원리를 이용한다.다. 압전,전왜형수정, 티탄산 바륨 등의 무기재료나 주석산 칼륨등의 유기재료 혹은 이것을 혼합한 재료의 단결정이나 다결정체에는 전계를 걸면 신축등의 왜곡이 생겨지는 원리를 이용한다. 압전재료와 전왜재료를 이용하기 위해서는 얇은 판의 양면에 전극을 붙여 전극사이에 전압을 가하면 왜곡에 의해 양전극 사이에 발생한 전압을 낸다. 이 방식은 일반적으로 내부 임피던스가 높고 고주파에 적합하기 때문에 저주파의 가속도 픽업이나 초음파용의 송수파기로 넓은 범위에 걸쳐 사용되고 있다.3. 관련연구동향음성신호를 감지하고 이를 재현하기 위한 음향 액츄에이터에 관련된 기술개발은 현재까지도 활발하게 진행되어 오고 있다. 음향 액츄에이터의 최근의 두드러진 연구경향은 신호처리회로 IC의 제조공정과 트랜스듀서의 제작공정을 결합하여 단일칩 상에 구현함으로서 초소형화와 저소비전력화 그리고 높은 신호대 잡음비율특성을 확보하려는 움직임에 있다고 하겠다. 실례로서 마이크의 경우는 컨덴서형 마이크를 반도체 일괄공정을 통해 제작하는 기술이 이미 실용화 단계에 와 있다. 그러나 음향 액츄에이터의 경우 대부분의 상품이 재래식 전자기 구동형 구조의 음향 액츄에이터를 탈피하지 못하고 있는 실정이라 하겠다. 최근에는 압전 소자를 이용한 음향 액츄에이터가 개발되어 일부분야에서 사용되고 있다. 압전형 음향 액츄에이터는 재래식 전자기구동방식에 비해 비교적 소형이며 소비전력 또한 작지만 압전 박막물질의 제조공정의 복잡성과 저주파 특성이 취약한 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 최근 MEMS 기술의 발전에 힘입어 초소형 구조물의 제작이 용이해 짐에 따라 기존의 재래식 전자기구동방식의 음향 액츄에이터를 반도체 공정기술을 이용하여 제작하려는 시도가 보청기분야에서 일부 연구되고 있다.4. 기대효과가. 기술적 측면제작 및 설계되는 micro 음향 액츄에이터는 초소형 통신기기 제작을 위한 핵심 부품의 제작 기술을 제공하게 된다. 또한 마이크로 음향 액츄에이터의 제작기술은 마이크 제작기술과도 일맥상통하므로 부수적 기술효과를 기대 할 수도 있다. MEMS 기술에 토대를 두고 있으므로 전자기구동 방식의 센서나 액츄에이터의 제작을 위한 기반기술로서의 응용도 가능할 것으로 보여진다. 특히 전자기 구동부의 최적화 설계기술은 센서나 액츄에이터 설계 응용에 있어서 제품의 특성을 결정하는 매우 중요한 인자로서 작용하게 된다. 이를 통해 휴대형 통신 기기에서 매우 중요한 저소비 전력형 소자제작기술로서의 파급효과도 기대된다고 하겠다. 더 나아가 최근의 반도체 전자소자 제작분야에서 가장 진보한 기술개발 경향이라 할 수 있는 System On a Chip 의 구현을 위해서도 매우 중요한 기술적 응용이 기대된다.

공학/기술| 2003.06.10| 5페이지| 1,000원| 조회(693)

반도체, MICRO, mems, 초소형, 정밀기기

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[불규칙변수론] 최적 선형 시스템 요약

제 9 장최적 선형 시스템9.0 서론최적 시스템(optimal system)을 설계하는 경우에는, 입력 사양(input specification), 시스템 제한조건(system constraints) 및 최적의 기준(criterion of optimality)을 반드시 고려하여야 한다.입 력 사 양시스템 입력에 관한 정보예) 랜덤신호와 잡음의 합, 결정적 신호와 잡음의 합, 신호와 잡음의 상관 함수, 전력 스펙트럼, 확률 밀도 등시스템의 제한조건설계된 시스템의 형태를 정의예) 선형, 비선형, 시불변, 구현가능등최적의 기준오차량(error quantity)을 최소화.신호 전력대 잡음 전력비를 최대화9.1 신호대 잡음 비를 최대화하는 시스템정합 필터(Matched filter) : 신호대 잡음 비(signal-to-noise ratio)를 최대화 하는 필터.입력이 Fourier transform이 가능한 결정적 신호 x(t)와 연속 잡음 n(t)의 합으로 이루어 진 선형 시불변 시스템의 최적화 과정을 고찰하고자 한다. 출력 신호와 잡음을 x0(t)와 n0(t)로 표기할 때, 선택하는 최적의 기준은 어느 시간 t0에서 출력 신호 전력대 출력 평균 잡음 전력의 비를 최대화 하는 것이 된다.따라서, n0(t)를 광의의 정상 랜덤 프로세스(wide-sense stationary random process) N0(t)의 표본 함수(sample function)라 가정하면, 다음 식을 최대로 하여야 한다.left( _0 over N_0 right) ~=~ {left| x_0 (t_0 )^2 right|} over {E[N_0 ^2 (t)]}(9.1-1)여기서,_0 ~=~ | x_0 (t_0 )|^2(9.1-2)는 시각 t0에서의 출력 신호 전력이며,N_0 ~=~ E[N_0 ^2 (t)](9.1-3)는 출력 평균 잡음 전력이다.유색 잡음에 대한 정합 필터x(t)의 Fourier transform을 X(ω), 시스템의 전달함수를 H(ω)라 정의하면, 어느 시각 t에서의 출력 신호는 다음과 같다.x_0 (t) ~=~ 1 over 2pi int from -inf to inf X(omega)H(omega)e^{j omega t} d omega(9.1-4)식 (8.4-6)으로부터 출력의 평균잡음 전력은 다음과 같다.N_0 = E[N_0 ^2 (t)] = 1over 2pi int from -inf to inf ㄱ_NN (omega) |H(omega)|^2 d omega(9.1-5)여기서 ㄱNN(ω)는 입력 잡음 n(t)를 나타내는 랜덤 프로세스 N(t)의 전력 밀도 스펙트럼이다. 시각 t0에서 (9.1-4)와 (9.1-5)를 이용하면, (9.1-1)은 다음과 같이 표현될 수 있다.left( _0 over N_0 right) ~=~ {left|1 over 2pi int from -inf to inf X(omega)H(omega)e^{j omega t} d omega right|}^2 over {1over 2pi int from -inf to inf ㄱ_NN (omega) |H(omega)|^2 d omega}(9.1-6)(9.1-6)이 최대가 되는 H(ω)를 Schwarz 부등식을 적용하면,left| int from -inf to inf A(omega)B(omega) d omega right|^2 ~

공학/기술| 2003.05.23| 11페이지| 1,000원| 조회(785)

불규칙변수, 불규칙, 랜덤변수, 신호이론

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고선명 디지털 방송이 인터넷 방송에 끼칠 영향과 변화

고선명 디지털(HD : High Definition) 방송이 인터넷 방송에 끼칠 영향과 변화에 대하여 논하시오.요즘 우리는 디지털 휴대폰으로 통화를 하고, 인터넷으로 전세계 어디로든지 보낸 즉시 받아 볼수 있는 전자우편을 주고 받는 시대에 살고 있습니다. 하지만, TV는 예나 지금이나 똑같죠. 물론 변화가 없지는 않았습니다. 안쓰던 주파수 빈 자리를 이용해 스테레오 방송, 자막 방송, 2개국어 방송, 보다 깨끗해진 화질등, 뭐.. 이런 발전이 있긴 했습니다만 기술적으로 큰 변화는 없었습니다. 자 이제 변화의 시대가 온 것입니다. 바로 디지털 TV의 등장입니다.텔레비전에서 극장 영화를 보여줄때는 영화의 와이드 스크린에서 텔레비전 스크린에 맞게끔 수정을 해져 보여줍니다. 영화와 TV의 화면비가 다르기 때문입니다.현재의 4:3 화면 비는 1889년 토마스 에디슨 연구소의 딕슨에 의해 개발되었습니다. 딕슨은 당시 키네스코프라고 불렸던 동영상용 카메라를 가지고 실험을 했는데 그 때 사용되었던 필름이 가로 1인치 세로 3/4인치였습니다. 결국 그는 4:3의 필름 규격 그대로 화면비를 정해서 장비를 개발 해 내었고 이것이 필름 과 영상 산업의 표준이 되었습니다.1941년, NTSC에서 텔레비전 방송 표준이 제안할 때 이러한 필름 산업체의 규격에 따르기로 했던 것입니다. 굳이 다르게 할 필요가 없었을 것입니다.그렇다면, 왜 영화의 화면비는 TV와 달랐을까요?그것은 필름 스튜디오들은 텔레비전과의 경쟁을 두려워했고, 그들은 TV 가 할 수 없는 다른 것을 찾아야만 했습니다. 결국 만들어낸 것이 와이드 스크린 입니다.Cinerama, Cinemascope, VistaVision 와 같은 더 넓어진 와이드 스크린은 극장 관객에게 더 많은 감동을 줄 수 있게 된 것입니다.그것은 단순했지만 무척 훌륭한 생각이었습니다. 물론.. HDTV가 그 좋은 것을 마다할 필요 없었습니다. 와이드 스크린 영화 처럼, HDTV의 화면은 제공이 될 것입니다.우리 눈이 볼 수 있는 범위는 정사각형이 아니라 기다란 직사각형 입니다. 따라서, 우리가 와이드 포맷으로 만들어진 영화를 보면 우리의 전체 시야로 영상이 펼쳐지고 더욱 더 진한 감동을 느낄 수 있는 것이지요.영화에 쓰이는 와이드 화면의 평균치는 대략 16:9 입니다. HDTV의 화면 비도 이렇게 결정이 되었습니다. 그러나, 이것은 HDTV 가 갖고 있는 수많은 장점중의 일부일 뿐입니다. 더 섬세하고 선명한 화면이 제공 될 것입니다.이제 더 큰 화면으로 더 선명해진 TV를 즐길 수 있게 되는 것이죠.한편, TV화면에서 보게 되는 이미지는 픽셀(pexel)이라 불리는 작은 점으로 구성되어 있습니다. 픽셀이란 말은 Picture Element를 뜻하죠. 우리말로는 화소(화면 요소)라고 합니다. 우리가 분리해 낼 수 있는 TV 화면의 가장 작은 단위이죠. 실제로, 각 픽셀은 그 자체가 인접한 세 개의 점(RGB; 빨강, 초록, 파랑 - 이것은 빛의 삼원색으로 이 세가지 색의 조합으로 텔레비전 화면의 모든 색상을 구현할수 있습니다)으로 구성되어 있습니다. 즉, 형광물질이 발라져 있는 브라운관 표면에 함께 붙어 있어서, 이 세 색이 하나의 색으로 보이게 되는 것이죠.각 형광물질은 그 표면에 쏘여주는 전자 비임의 강도에 비례하여 빛을 내보냅니다. 표준 텔레비전 스크린의 경우, 전자비임은 약 256 단계의 빛의 강도를 각 색깔의 형광물질로 부터 만들어 낼 수 있습니다. 따라서, 각 픽셀은 세 개의 색으로 구성이 되므로, 약 1670만 색깔을 표현할 수 있습니다. 세 개의 형광물질이 정확히 같은 위치에 있어야 이상적이지만 기술적으로 이는 곤란하고 단지 같이 붙어서 우리 눈으로 하여금 마치 한 곳에 있는 것처럼 착각하게 만들죠.각 픽셀은 결국 다양한 색을 나타내는 하나의 점으로 보여집니다. 하지만, 우리가 자세히 들여다 보면 (돋보기로 한 번 보세요) RGB 세개의 색으로 구성되어있는 픽셀을 볼 수 있습니다. 프로젝션 TV라고 들어보셨죠? 보통 50인치 되던데 이 TV를 보면 이 픽셀을 훨씬 더 잘(?) 볼 수 있습니다. 현재 TV가 해상도가 낮거든요. 이 해상도를 개선하기 위해서 HDTV는 더 작고 더 밀집되어 있는 픽셀을 사용합니다. 바로 이것이 선명한 화면의 비밀입니다.고선명 텔레비전의 핵심이 바로 이 고해상도에 있다고 해도 과언이 아닙니다. 그 예로, 고선명 텔레비전에서는 꽃의 털까지도 선명하게 감상할 수가 있는 것입니다.그리고, 기존 NTSC 방송용 픽셀은 위 아래로 길죽한 직사각형 모양입니다. 새로운 HDTV 는 컴퓨터 모니터와 같이 정사각형 픽셀로 이루어져 있습니다. 따라서 예전 방송에서 볼 수 있었던 화면의 왜곡을 없애줍니다.픽셀 자체도 점점 작아지고 있습니다. NTSC와 비교해보면, NTSC한 픽셀 자리에 4.5개의 픽셀이 들어갈 수 있습니다. 즉 픽셀 자체만 보아도 적어도 4배 더 선명해 질 수 있다는 것입니다. 즉 같은 크기의 화면이라도 더 나은 화면을 볼 수 있습니다.NTSC 텔레비전 중에는 720 x 486의 해상도를 갖는 것도 있습니다. 이걸 계산해 보면 349,920 픽셀입니다. 컴퓨터 모니터와 비교를 해 보면, 요즘 1024 x 768이 기본이고, 심지어는 1600 x 1200 도 있으니까요. 그런데 왜 우리는 TV화면이 질이 더 떨어진다는 사실을 잘 깨닫지 못하는 이유는, TV화면은 보통 항상 움직이는 화면이고, 또 대부분의 시청자는 멀직이 떨어져 앉아서 보기 때문입니다. 그래서 차이점을 잘 모르는 것입니다.그렇다면, HDTV를 살펴보면, 익히 들어보셨겠지만 HDTV는 컴퓨터 모니터 저리가라 입니다. 1920 x 1080 !! 물론 최대 해상도 이지요. 픽셀로 따지면, 2백만 픽셀이 넘습니다.NTSC와 비교을 해보면 수 배 더 선명하지요. 게다가 픽셀자체도 작고 사각형이므로 영상들의 파노라마가 훨씬 더 실감있고 선명하게 펼쳐질 것입니다.이것은 정말.. 훌륭한 영상을 보여줄것입니다.그렇다면 이번에는 디지털이 아나로그에 비해 가지는 이점을 살펴보겠습니다.사실 디지털 화면은 아날로그 보다 반드시 더 나은것은 아닙니다. 어떤 경우에는 더 나쁠 수도 있습니다. HDTV가 굳이 디지털일 필요도 없습니다. 일본의 예를 보아도 이미 아날로그로 HDTV방송을 하고 있다고 합니다.그렇다면 왜 우리나라를 비롯한 미국, 유럽 각 나라에서는 아날로그에서 디지털로 힘들여 바꾸려고 할까요?사실, 디지털로 바꾸게 되면 여러 장점이 있습니다.데이터 훨씬 더 많이 보낼 수 있고, 더 멀리 보낼 수 있습니다. 어떤 종류의 데이터도 신호에 실어서 보낼 수 있습니다. 아날로그보다 같은 주파수안에다 훨씬 더 많은 정보를 포장해서 넣어 보낼 수 있답니다.지금 아날로그 방송이 갖고 있는 여러 문제점 - 화면의 고스트, 잡음, 선명하지 못함 등 - 이 디지털 신호를 통해서 해결됩니다. 또한, 디지털 시대의 텔레비전은 비디오나 오디오에 국한되지 않습니다. 대화형 TV가 현실화되고 다양한 멀티미디어 방송이 구현됩니다. 또한 HDTV 방송과 디지털 사운드는 가정을 하나의 훌륭한 극장으로 만들어 줄 것이구요.바로 이러한 HDTV가 디지털이라는 점이 인터넷 방송으로의 연계가 용이하고, 파급효과도 막대하다는 점입니다.위에서 애기한 디지털의 이점에서 더 많은 정보를 아나로그와 같은 주파수안에서 보낼수 있는 장점이 있다고 하였습니다.그것이 요즘 많이 듣는 MPEG이라는 기술을 이용하는것입니다.제 전공이 전자공학이고, 또 제가 영상처리를 석사때 전공하려고 하고 있어서, 매우 관심도 많고, 얘기해보라면 할 얘기도 참 많은 부분이지만, 여기서는 다룰만한 내용은 아닌 것 같아 참 아쉽습니다.간단히, 과거의 Video CD라는 것은 MPEG - I 이라는 압축 기술로서, 그것은 오히려 아나로그 VHS 보다 못한 화질과 음질로 디지털의 위력을 발휘하지 못했습니다.하지만 HDTV에서의 압축은 MPEG - I을 훨씬 발전시킨 MPEG - II를 이용하였고, MPEG - II 의 압축기술이면, 엄청난 데이터량을 보내야 하는 HDTV도 충분히 소화할수 있는 기술이기 때문에 디지털 HDTV가 주목을 받고 있는 것입니다.그 밖에 옛날에 케이블 TV이전에 안테나로 TV를 볼적에 화면맞추려고, 안테나를 이리저리 돌리던 경험이 다들 있을 것입니다.전파에 있어서 문제가 되는 것은 거리 입니다.즉 아무리 기술이 발전한다 하더라도 멀어지면서 전파가 약해지는 것은 어쩔 도리가 없습니다. 이건 디지털 TV 나 아날로그 TV 나 마찬가지입니다. 단지 차이점은 아날로그 TV는 조금씩 화면이 나빠지고 디지털 TV는 신호가 정말 약해서 이젠 어떻게 해 볼 수 없는 순간이 되기 전까지는 완벽하게 재현 할 수 있다는 것입니다.디지털 TV에서는 전파가 약해지거나 전파의 혼신등으로 오류가 생긴 신호들을 신호처리 기술을 이용해서 해결할 수 있거든요. 즉, 신호를 어떻게든 감지할 수 있는 범위에서는 방송국에서 보냈던 선명한 화면을 언제나 보여줄 수 있는 것이지요.

인문/어학| 2003.05.23| 5페이지| 1,000원| 조회(334)

방송, 디지탈, 인터넷방송, 고선명

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