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표제지
목차
제1장 서론 13
제1절 연구배경 및 목적 13
제2절 연구범위 및 구성 18
제2장 스마트 생활안전관리에 관한 고찰 23
제1절 국민생활과 생활안전관리의 의의 23
1. 국민생활과 생활안전관리의 필요성 23
2. 안전욕구의 증대와 생활안전의 위기 24
3. 생활안전의 개념 25
제2절 개인의 생활안전사고 유형 분석 31
1. 개인의 안전행동에 대한 동인으로서 안전욕구에 대한 고찰 31
2. 개인의 생활안전 사고 유형 분석 32
제3절 노인의 낙상사고 관련 선행연구 36
제4절 산업현장 추락사고 관련 선행연구 39
제3장 웨어러블 스마트 안전의류에 관한 분석 45
제1절 웨어러블 스마트 디바이스 산업동향 45
1. 웨어러블, 웨어러블 컴퓨터 그리고 웨어러블 디바이스의 개념 45
2. 웨어러블 스마트 디바이스의 구성 요소 47
제2절 웨어러블 스마트 디바이스 개발동향 50
1. 웨어러블 스마트 디바이스 개발 인프라의 구축 50
2. 웨어러블 스마트 디바이스 규제 완화 51
3. 시장 주도형 기술개발 및 생태계 기반 조성 전략 52
제3절 웨어러블 스마트 안전의류의 의의 54
1. 웨어러블 스마트 의류의 의의 54
2. 웨어러블 스마트 안전 의류의 의의 58
제4절 웨어러블 스마트 안전의류 선행 연구 59
1. 신체보호 의류 관련 선행 연구 59
2. 센서 기반 스마트 의류의 디자인 관련 선행 연구 62
3. 낙상의 감지 및 골절방지 시스템 관련 선행 연구 63
제4장 웨어러블 스마트 안전의류의 구성과 기술 분석 67
제1절 임베디드시스템의 구성과 설계 분석 67
1. 임베디드시스템 구성 고찰 67
2. 임베디드시스템의 설계 절차 70
제2절 마이크로컴퓨터(MCU) ATmega328P(AVR) 사양 분석 71
1. ATmega328P(AVR) Microcomputer의 기능과 특징 71
2. 내장된 ADC(Analog to Digital Converter)의 기능 고찰 73
3. ADC의 레지스터 동작 분석 75
4. ADC 동작 안정을 위한 하드웨어 기술 분석 77
제3절 임베디드시스템 개발키트의 기술 분석 79
1. ATmega128PRO, ATmega129PL, AM-3AXIS 실험 보드의 구성 79
2. AVR MEGA 128 PRO 개발 키트의 하드웨어 구성 80
3. 전원부와 MCU 회로 및 연결구조 분석 80
4. ISP 회로 기술 분석 82
5. ISP 회로의 보완 기술 83
6. 리셋 회로의 연결과 보완 기술 84
7. ATmega128의 SRAM 데이터 메모리 맵 86
8. ATmega128에 SRAM을 확장하는 기술 87
9. AVR MEGA 128 PRO 키트의 메모리 맵 I/O 회로의 구성 분석 89
10. LED 디스플레이 회로와 소스 코드 분석 89
11. 스위치 부분 회로와 구동 소스 코드 분석 90
제4절 가속도 센서의 기능과 특성 분석 91
1. MEMS 가속도 센서에 대한 주요 특성 분석 91
2. 가속도 센서 값 설정 및 ADC와의 연결 방법 분석 93
제5절 낙상 낙하 알고리즘 분석 97
1. 임베디드시스템 하드웨어 구축 97
2. 임베디드시스템의 정밀도 평가를 위한 ADC 동작 시험 98
3. 낙상 낙하 판정 알고리즘 99
4. 낙상 낙하 알고리즘의 프로그램 리스트 102
제6절 테스트 및 낙상 낙하 감지시간 평가 106
제7절 인플레이터와 가스폭발 회로 분석 109
제8절 에어백이 내장된 스마트 안전의류 및 부속품 분석 114
1. 에어백의 개념과 특성 114
2. 에어백 형상 디자인에 대한 문헌 고찰 115
3. 에어백 형상에 따른 충격량 감소에 대한 문헌 고찰 116
제5장 웨어러블 스마트 안전의류의 설계 121
제1절 시스템 블록 다이어그램 설계 121
제2절 임베디드시스템과 전원·전자회로 설계 122
1. 임베디드시스템 전체 회로도 및 핵심 부품의 선정 122
2. 웨어러블 스마트 안전의류 전자회로 설계 및 주요 기능 설명 127
3. 메인 전원 공급용 배터리 및 충전기 특성 133
제3절 인플레이터 구조 및 화약·가스의 성분·용량 설계 135
제4절 사고 판단, 신체보호 알고리즘과 마이크로 코드 설계 137
1. 제어 알고리즘의 전체 플로 차트 137
2. 알고리즘의 상세 내용 및 마이크로 코드의 설계 138
제5절 가볍고 실용적인 아웃도어 형 재킷 의류 디자인 148
제6장 웨어러블 스마트 안전의류 개발 150
제1절 임베디드시스템과 전자회로부 제작 150
제2절 웨어러블 스마트 안전의류 개발 154
1. 스마트 안전의류의 개발 154
2. 사용자 매뉴얼의 개발 156
3. 웨어러블 스마트 안전의류의 최종 이미지 디자인 158
제3절 사고감지에 의한 인플레이터 폭발·에어백 팽창 실험 159
1. 사고감지 및 사고판정 시간 분석 159
2. 낙하실험을 통한 에어백 팽창시간 측정 160
3. 에어백 팽창 후의 팽창유지 시간 측정 161
제4절 시험 평가용 테스트 베드 구축 162
1. 웨어러블 스마트 안전의류의 품질 신뢰성 평가 162
2. 추락사고에 대한 사고판정과 인플레이터 폭발시간 테스트 164
3. 임베디드 소프트웨어 품질측정 및 신뢰성평가 168
4. 웨어러블 스마트 안전의류의 시험평가지침서 개발 방안 171
제5절 웨어러블 스마트 안전의류 개발결과 평가 173
1. 웨어러블 스마트 안전의류의 프로세스 관점의 평가 173
2. 웨어러블 스마트 안전의류의 스마트 의류 관점의 평가 174
3. 유사 기능을 가진 상용화된 제품과의 비교 평가 177
4. 웨어러블 스마트 안전의류의 유용성에 대한 정성적 평가 181
제7장 결론 183
제1절 연구결과의 요약 183
제2절 연구의 시사점 185
1. 학문적 시사점 185
2. 실무적 시사점 186
제3절 연구의 한계점 190
참고문헌 192
Abstract 199
〈표 2-1〉 생활안전의 개념 정리 28
〈표 2-2〉 연도별 가정 내 안전사고 현황 32
〈표 2-3〉 가정 내 생활안전사고 상위 10대 위해 유형별 연령현황 33
〈표 2-4〉 낙상으로 입원한 노인 환자의 골절 부위 및 빈도 37
〈표 2-5〉 1993년에서 2004년까지의 우리나라 산업재해 발생 41
〈표 2-6〉 2011년 건설업의 발생 형태별 재해사고 현황 42
〈표 2-7〉 2011년 건설업 발생형태별 사망자 재해현황 43
〈표 3-1〉 웨어러블 핵심부품 및 주요 제품서비스 개발(안) 52
〈표 3-2〉 웨어러블 디바이스 징검다리 프로젝트 53
〈표 3-3〉 스마트 의류의 정의 54
〈표 3-4〉 스마트 의류의 용도에 따른 분류 55
〈표 3-5〉 환경특성과 스마트 의류 56
〈표 3-6〉 하이테크 신체보호 의류의 발생 배경 59
〈표 3-7〉 하이테크 신체보호 의상의 구현과 방향성 61
〈표 4-1〉 ADC 기준전압 선택 테이블 75
〈표 4-2〉 LIS344ALH 기계적 특성. 95
〈표 4-3〉 임베디드시스템의 낙하시험 결과 107
〈표 4-4〉 낙하 시험에서의 충격량 측정 비교표 120
〈표 5-1〉 Polymer Li-ion Battery DTP603048-900mAh 규격표 134
〈표 5-2〉 추락사고 감지와 판정에 소요되는 시간 설정 146
〈표 6-1〉 사고판정과 일상동작 간의 신호레벨 측정 결과 비교 163
〈표 6-2〉 임베디드 소프트웨어 품질에 대한 정성적 3단계 평가 169
〈표 6-3〉 웨어러블 스마트 안전의류의 임베디드 소프트웨어 신뢰성 평가 170
〈표 6-4〉 웨어러블 스마트 안전의류의 프로세스 평가 173
〈표 6-5〉 설문자의 성별 나이 직업에 대한 빈도표 174
〈표 6-6〉 평가 점수와 관련되는 통계량 175
〈표 6-7〉 운동성 평가 결과와 평가내용 및 평가 개선사항(설문자 의견) 176
〈표 6-8〉 웨어러블 스마트 안전의류의 평가내용과 개선사항(연구자 종합) 177
〈표 6-9〉 연구결과와 유사한 기능의 상용화 제품 주요항목 비교 180
〈그림 1-1〉 연구의 구성 22
〈그림 2-1〉 Maslow의 인간의 욕구 31
〈그림 2-2〉 Maslow의 다섯 가지 욕구의 체계적 발현 31
〈그림 2-3〉 가정 내에서의 생활안전사고 위해 부위별 사고 유형 35
〈그림 3-1〉 구글 글라스의 작동원리 47
〈그림 3-2〉 웨어러블 스마트 디바이스 시스템 구성 요소 48
〈그림 3-3〉 스마트 안경 디자인의 인체정보와 변수 간 상관관계 분석 50
〈그림 3-4〉 구명조끼와 보온조끼 및 조작 60
〈그림 3-5〉 전후방 낙상에서 Y-축의 변위, 속도 가속도 측정 그래프 65
〈그림 4-1〉 임베디드시스템의 구성 67
〈그림 4-2〉 메모리 장치 구조 69
〈그림 4-3〉 ATmega328P Block Diagram 72
〈그림 4-4〉 ADC Block의 Circuit Diagram 74
〈그림 4-5〉 ADMUX-ADC 멀티플렉서 선택 레지스터 75
〈그림 4-6〉 ADCL과 ADCH로 구성된 ADC 데이터 레지스터 블록도 76
〈그림 4-7〉 ADC 전원 연결 방법 78
〈그림 4-8〉 KD-128PRO-USB-L 개발용 키트 구성물 79
〈그림 4-9〉 전원부 회로와 메인 MCU의 구성과 연결 81
〈그림 4-10〉 ATmega128의 ISP 회로 설계도 82
〈그림 4-11〉 ISP 회로의 보완 설계 83
〈그림 4-12〉 기본적인 리셋 회로 구성과 보완책 84
〈그림 4-13〉 리셋회로 보완과 타이밍 다이어그램 86
〈그림 4-14〉 메모리 Configuration A 86
〈그림 4-15〉 ATmega128에 메모리 확장을 위한 외부 SRAM 연결 87
〈그림 4-16〉 병렬 인터페이스 된 외부 램의 동작 타이밍 다이어그램 88
〈그림 4-17〉 어드레스/데이터 버스와 키트의 메모리 주소 회로 89
〈그림 4-18〉 LED 디스플레이 회로도와 구동 소스 코드 89
〈그림 4-19〉 스위치 부분 회로도와 구동 소스 코드 90
〈그림 4-20〉 LIS344 가속도 센서와 보드 그리고 AVR 보도와의 조합 91
〈그림 4-21〉 LIS344ALH의 블록 다이어그램 92
〈그림 4-22〉 내부 회로와 칩 패키지의 가속도 방향 지시 93
〈그림 4-23〉 출력반응에 대한 값과 패키지 방향의 관계 94
〈그림 4-24〉 실험용 임베디드시스템의 결선과 센서의 기준 방향 97
〈그림 4-25〉 ATmega128 ADC Test Program 99
〈그림 4-26〉 낙상 낙하 판정 알고리즘 Flow Chart 101
〈그림 4-27〉 낙하 방향에 다른 센서의 동작 102
〈그림 4-28〉 주요 함수선언에 대한 소스 코드 103
〈그림 4-29〉 ADC 관련 함수 소스 코드 104
〈그림 4-30〉 Main 관련 함수 (낙상 낙하 판정 알고리즘) 코드 105
〈그림 4-31〉 인플레이터 성능 상관관계 110
〈그림 4-32〉 Moral Fraction Curve 111
〈그림 4-33〉 화약 점화식 압축가스 내장형 인플레이터 부품 전개도 113
〈그림 4-34〉 휠체어 전복 시험을 위한 에어백 착용 형태 115
〈그림 4-35〉 에어백 4가지 형태와 휠체어 전복 3 방향의 신체에 미치는 가속도 116
〈그림 4-36〉 낙상발생 장치와 낙상발생 상황 사진 117
〈그림 4-37〉 낙상 조건에 따른 최대 가속도 값의 변화 118
〈그림 4-38〉 Dummy가 에어백 착용한 상태와 낙하시험 사진 119
〈그림 5-1〉 웨어러블 스마트 안전의류 시스템 블록 다이어그램 121
〈그림 5-2〉 웨어러블 스마트 안전의류 구동 전자회로의 블록 및 기능 122
〈그림 5-3〉 웨어러블 스마트 안전의류 구동 전자회로 설계도 123
〈그림 5-4〉 AME8801 CMOS LDO의 블록 다이어그램과 추천 회로도 124
〈그림 5-5〉 MPU-6050의 패키지와 일반 구동회로 및 가속도 방향 125
〈그림 5-6〉 MPU-6050 블록 다이어그램 126
〈그림 5-7〉 웨어러블 스마트 안전의류 시스템의 전자회로도 127
〈그림 5-8〉 MCU와 주변회로 설계 및 기능 128
〈그림 5-9〉 인플레이터 구동전원 회로도와 KTC3205 Ic - Vce 특성 129
〈그림 5-10〉 LDO와 주변회로도 130
〈그림 5-11〉 UART MAX3232ESE 회로와 MAX3232 추천 회로 131
〈그림 5-12〉 가속도 미터 센서(G Sensor)와 주변회로 132
〈그림 5-13〉 리튬 이온 폴리머 배터리와 충전기 133
〈그림 5-14〉 인플레이터 전개도와 부품도 135
〈그림 5-15〉 인플레이터 조립도 및 부품 사진 135
〈그림 5-16〉 봄베 용기 충전 표기를 위한 외면 음각 136
〈그림 5-17〉 제어 알고리즘의 전체 플로 차트 137
〈그림 5-18〉 시스템 1.5m 높이 낙하 시의 가속도 센서의 G 값의 변위 145
〈그림 5-19〉 안전의류의 두 가지 디자인 형상 148
〈그림 5-20〉 임베디드시스템 케이스 디자인 149
〈그림 5-21〉 에어백 팽창 형상 사진 149
〈그림 6-1〉 전자회로부 PCB Fab. Art Work 도 150
〈그림 6-2〉 완성된 전자회로 기판(윗면) 151
〈그림 6-3〉 UART IC 장착도와 Serial Cable 결선도 153
〈그림 6-4〉 웨어러블 스마트 안전의류의 완성된 제품과 구성품 155
〈그림 6-5〉 에어백이 팽창하지 않는 일상적인 신체 활동 156
〈그림 6-6〉 경사지에서의 낙상과 에어백 팽창 과정 157
〈그림 6-7〉 웨어러블 스마트 안전의류의 완성된 이미지 및 개선 사항 158
〈그림 6-8〉 낙하감지 및 판정시간의 산포도(시간 : Baudrate 기준) 159
〈그림 6-9〉 낙하실험 영상과 오디오 분석을 통한 낙하과정과 시간 160
〈그림 6-10〉 에어백 팽창 유지 시간 반복 실험 161
〈그림 6-11〉 사고처리 관련 하드웨어 구성과 테스트 포인트 162
〈그림 6-12〉 데이터 모니터링 및 저장을 위한 시리얼 포트 테스트 프로그램 164
〈그림 6-13〉 임베디드시스템의 추락감지와 판정에 대한 그래프 167
〈그림 6-14〉 히트에어(Mugen DenkoCo., Ltd.)의 에어백 시스템 프로텍터 178
〈그림 6-15〉 Dainese의 D-air Street 제품 소개 및 인증자료 179
〈그림 6-16〉 일본 프롭사의 에어더블 재해용 구명장비 180
〈그림 7-1〉 신뢰성 있는 웨어러블 스마트 안전의류 개발 전략 187
〈그림 7-2〉 웨어러블 스마트 안전의류의 차별화 포인트 전략 188
〈그림 7-3〉 연구 추진 배경 189
〈그림 7-4〉 웨어러블 스마트 안전의류 산업의 생태계 구축 전략 189
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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