The pressure sensor had been widely used to effectively monitor the flow status of the water distribution system for ensuring the reliable water supply to urban residents for providing the prompt response to potential issues such as burst and leakage. This study aims to present a method for evaluating the performance of pressure sensors in an existing water distribution system using transient data from a field pipeline system. The water distribution system in Y District, D Metropolitan City, was selected for this research. The pressure data was collected using low-accuracy pressure sensors, capturing two types of data: daily data with 1Hz and high-frequency recording data (200 Hz) according to specific transient events. The analysis of these data was grounded in the information theory, introducing entropy as a measure of the information content within the signal. This method makes it possible to evaluate the performance of pressure sensors, including identifying the most sensitive point from daily data and determining the possible errors in data collected from designated pressure sensors.

최근 결빙으로 인한 교통사고가 빈번히 발생하고 있으며, 도로순찰시 육안 인식이 어려운 도로살얼음 검지를 위해 다양한 방식의 검지센서가 도입되고 있다. 본 연구에서는 국내외 상용화되어 있는 차량부착식 노면상태 검지센서에 대한 현장 검증을 통해 국내 도 로조건에의 적용 가능성을 검토하였다. 차량부착식 검지센서의 성능을 평가하기 위해 한국건설기술연구원의 연천SOC실증연구센터 내 의 도로기상재현 실험시설에 결빙(Ice), 습윤(Wet), 건조(Dry) 등 3가지의 노면상태가 육안으로 명확히 구분이 가능하도록 도로환경을 구현하였으며, 센서종류별로 차량에 부착하여 다양한 도로상태를 측정하였다. 평가결과 노면상태 측정결과의 정확도는 높은 것으로 나 타났으나, 그 외의 측정항목의 정확도는 상당한 차이가 발생하기도 하였다. 향후 다양한 도로환경 조건에서 추가적인 시험을 통해 차 량부착식 노면상태 검지센서의 현장적용을 기반자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

In recent automated manufacturing systems, compressed air-based pneumatic cylinders have been widely used for basic perpetration including picking up and moving a target object. They are relatively categorized as small machines, but many linear or rotary cylinders play an important role in discrete manufacturing systems. Therefore, sudden operation stop or interruption due to a fault occurrence in pneumatic cylinders leads to a decrease in repair costs and production and even threatens the safety of workers. In this regard, this study proposed a fault detection technique by developing a time-variant deep learning model from multivariate sensor data analysis for estimating a current health state as four levels. In addition, it aims to establish a real-time fault detection system that allows workers to immediately identify and manage the cylinder’s status in either an actual shop floor or a remote management situation. To validate and verify the performance of the proposed system, we collected multivariate sensor signals from a rotary cylinder and it was successful in detecting the health state of the pneumatic cylinder with four severity levels. Furthermore, the optimal sensor location and signal type were analyzed through statistical inferences.

We introduce the technology required todevelop a bracket process for installing and verifying FRT bumper sensors for passenger cars. Establish and demonstrate process automation through actual design and manufaturing. We conduct quality inspection of the production process using artificial intelligence and develop technology to automatically detect good and defective products and increase the reliability of the process

본 논문에서는 스테레오 비전 센서를 이용한 프리팹 강구조물(PSS: Prefabricated Steel Structures)의 조립부 형상 품질 평가 기법을 소개한다. 스테레오 비전 센서를 통해 모형의 조립부 영상과 포인트 클라우드 데이터를 수집하였으며, 퍼지 기반 엣지 검출, 허프 변 환 기반 원형의 볼트 홀 검출 등의 영상처리 알고리즘을 적용하여 조립부 영역의 볼트홀을 검출하였다. 영상 내 추출된 볼트홀 외곽선 위 세 점의 위치 정보에 대응되는 3차원 실세계 위치 정보를 깊이 영상으로부터 획득하였으며, 이를 기반으로 각 볼트홀의 3차원 중심 위치를 계산하였다. 통계적 기법 중 하나인 주성분 분석 알고리즘(PCA: Principal component analysis) 알고리즘을 적용함으로써 3차 원 위치 정보를 대표하는 최적의 좌표축을 계산하였다. 이를 통해 센서의 설치 방향 및 위치에 따라 센서와 부재 간 평행이 아니더라도 안정적으로 볼트홀 간의 거리를 계측하도록 하였다. 각 볼트홀의 2차원 위치 정보를 기반으로 볼트홀의 순서를 정렬하였으며, 정렬된 볼트홀의 위치 정보를 바탕으로 인접한 볼트홀 간의 각 축의 거리 정보를 계산하여 조립부 볼트홀 위치 중심의 형상 품질을 분석하였 다. 측정된 볼트홀 간의 거리 정보는 실제 도면의 거리 정보와의 절대오차와 상대오차를 계산하여 성능 비교를 진행하였으며, 중앙값 기준 1mm 내의 절대오차와 4% 이내의 상대오차의 계측 성능을 확인하였다.

본 논문에서는 다목적 구조물인 다중연결 해양부유체를 대상으로 변형 기반 모드 차수축소법을 적용하고 차수축소모델의 구조응 답 예측 성능을 향상시키기 위해 유전 알고리즘 기반의 센서 배치 최적화를 수행하였다. 다중연결 해양부유체의 차수축소모델 생성 에 필요한 변형 기반 모드 데이터를 얻기 위해 다양한 규칙파랑하중조건에 대한 유체-구조 연성 수치해석을 수행하고 변형 기반 모드 의 직교성, 자기상관계수를 이용하여 주요 변형 기반 모드를 선정하였다. 다중연결 해양부유체의 경우 차수축소모델의 구조응답 예 측 성능이 계측 및 예측 구조응답 위치에 따라 민감하기 때문에 유전 알고리즘 기반의 최적화를 수행하여 최적의 센서 배치를 도출하 였다. 최적화 결과, 모든 센서 배치 조합에 대한 차수축소모델 생성 및 예측 성능 평가 대비 약 8배의 계산 비용을 절감하였으며, 예측 성능 평가 지표인 평균 제곱근 오차가 초기 센서 배치보다 84% 감소하였다. 또한, 다중연결 해양부유체 모형시험 결과를 이용하여 불 규칙파랑하중에 대한 최적화된 센서 배치의 차수축소모델의 구조응답 예측 성능을 평가 및 검증하였다.

Gas identification techniques using pattern recognition methods were developed from four micro-electronic gas sensors for noxious gas mixture analysis. The target gases for the air quality monitoring inside vehicles were two exhaust gases, carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx), and two odor gases, ammonia (NH3) and formaldehyde (HCHO). Four MEMS gas sensors with sensing materials of Pd-SnO2 for CO, In2O3 for NOX, Ru-WO3 for NH3, and hybridized SnO2-ZnO material for HCHO were fabricated. In six binary mixed gas systems with oxidizing and reducing gases, the gas sensing behaviors and the sensor responses of these methods were examined for the discrimination of gas species. The gas sensitivity data was extracted and their patterns were determined using principal component analysis (PCA) techniques. The PCA plot results showed good separation among the mixed gas systems, suggesting that the gas mixture tests for noxious gases and their mixtures could be well classified and discriminated changes.

Sensors for monitoring human body movements have gained much attention in the recent times especially in the health-care sector as these devices offer real-time monitoring of vital physiological signs, enabling health-care professionals to evaluate health conditions and provide remote feedback. In this work, we have fabricated carbon-nanotube (CNT)/ polydimethylsiloxane (PDMS) composite sensor through simple dispersion and freezing method for monitoring flexion movements in humans. Sensors with different CNT loadings, namely 0.1 wt %, 0.5 wt %, and 1 wt % were fabricated and analyzed to find the best performing sensor. Several characterizations like Raman, X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), thermogravimetric analysis (TGA), tensile strength measurements, and piezoresistive studies were carried out to study the features of the sensors. Among the fabricated sensors, the one with the loading concentration of 0.5 wt% is found to be most sensitive for flexion applications with higher gauge factor of 533 at 60% strain level, response time of ~ 140 ms and lower hysteresis loss. The feasibility of the sensor for monitoring flexion like finger bending, wrist bending, elbow bending, and knee bending is also analyzed making it ideal for use in sports for athletes, physicians, and trainers to investigate physical performance and well-being.

Heavy metal ions pollution has become of worldwide critical concern, thus, it is particularly important to monitor it in the environment and food for ensuring human health. In this study, p-phenylenediamine and 2-mercaptothiazoline were used to prepare nitrogen (N) and sulfur (S) co-doped carbon dots (N/SCDs) for fluorescent and colorimetric detection of Cu2+. The fabricated N/SCDs with bright green fluorescence showed excellent optical characteristics and favorable water solubility. In an aqueous system, a significant fluorescence quenching of N/SCDs at 512 nm is obtained in the presence of Cu2+. It also caused a significant colorimetric response with the color of prepared N/SCDs solution changed from colorless to yellow. Under optimal conditions, the analytical results showed that the linear range spanning from 5 to 400 μM, with a detection limit of 0.215 μM in fluorescence and 0.225 μM in colorimetric detection. In addition, N/SCDs displayed high selectivity toward Cu2+. No obvious interference was observed over other metal ions. Furthermore, we have also used N/SCDs to monitor Cu2+ in tap and lake water. The recovery of Cu2+ ranged between 89.6% and 113.1%. Exhibiting remarkable sensitivity and selectivity, the designed sensor offers a promising detection method for Cu2+ detection in the real sample.

Bortezomib (BTZ) and dasatinib (DA) are two substantial anti-cancer agents with side effects on the human body. In this research, we fabricated a novel electrochemical sensor modified by CuFe2O4/ SmVO4 nanocomposite and 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (1E3MC) as an ionic liquid (IL) ( CuFe2O4/SmVO4/IL/CPE) for coinciding investigation of BTZ and DA for the first time. The CuFe2O4/ SmVO4 synthesized were determined and certified through field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy diffraction X-ray (EDX), and X-ray diffraction (XRD). The capability of the sensor was investigated by different electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry (CHA), differential pulse voltammetry (DPV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The attained data showed that the oxidation signal of bortezomib and dasatinib promoted as an innovative electrochemical sensor. After optimization of the conditions using this sensor at pH 7.0, the oxidation signal of bortezomib and dasatinib showed to be linear with drug concentrations in the range of 0.09–90 μM and 100–500 μM with a detection limit of 5.4 nM and 7.0 μM, respectively, using differential pulse voltammetry method. The values of D and electro-transfer coefficient (α) achieved 2.5 × 10− 5 cm2 s− 1 and 0.99, respectively. The proposed electrochemical sensor exhibited acceptable selectivity and sensitivity for simultaneous detection of bortezomib and dasatinib in pharmaceutical and biological samples.

Accurate and rapid detection of antibiotics is critical for protecting human health and the environment. To this end, we report a novel electrochemical sensor for the simultaneous detection of Levofloxacin (LFX) and Tryptophan (TRP) in dairy samples. Outstanding electrocatalytic activity for the oxidation of LFX and TRP is exhibited by the Activated Nanodiamond (AND) and Ti3AlC2 max phase ( Ti3AlC2max) nanocomposite-modified glassy carbon electrode ( Ti3AlC2max AND/GCE) featured in our sensor. High selectivity and sensitivity are achieved by the sensor, with limits of detection (LOD) of 20.47 nM and 0.309 μM for LFX and TRP, respectively. Moreover, strong anti-parasite capacity is demonstrated by the developed sensor, making it an excellent candidate for the establishment of a reliable sensing platform for antibiotic detection. Findings suggest that this novel sensor could serve as a valuable tool for monitoring the content of LFX and TRP in dairy samples and enhancing the safety of these products.

본 논문에서는 다이나믹크리깅 대리모델 기반 자동차 브레이크 패드 마모량 측정센서 브라켓의 설계최적화를 소개한다. 브레이크 작동시 마찰재 바닥의 온도가 600°C 이상으로 상승하고, 이 열이 전달되어 센서의 기능을 상실시킨다. 따라서 열전달을 최소화하는 브라켓 형상의 설계최적화는 필수적이다. 최적화에 소요되는 계산비용을 절감하기 위해 다이나믹크리깅 대리모델로 열전달 시뮬레 이션을 대체하였다. 다이나믹크리깅은 최적의 상관함수와 기저함수를 선정하였으며, 정확한 대리모델을 도출하였다. 최적화 결과 센 서위치의 온도가 초기모델에 비해 7.57% 감소하였으며, 이를 열전달 시뮬레이션으로 다시 한번 확인하여 대리모델 기반 최적설계가 유의미함을 검증하였다.

노후 구조물의 동적 특성 평가를 위해 대표적인 접촉식 센서인 LVDT와 가속도계를 활용한다. 전통 적인 센서의 데이터 신뢰성은 높지만, 작동 원리로 인하여 대상 구조물의 물리적 접근과 센서의 설치 가 필요하다. 조밀한 센서 설치를 위해선 많은 수의 센서와 데이터 수집장치도 추가적으로 필요하다. 이런 단점을 보완하고자 비접촉식 센서의 개발이 활발히 진행 중이며, 특히 비전센서를 활용한 동적 변위 측정에 관한 연구 및 개발에 많은 진척이 있다. 비전센서를 활용한 동적 변위 측정 시스템은 내 적 파라미터 및 외적 환경조건에 따라 측정 정확도가 크게 변화한다. 주된 내적 파라미터로 영상장비 의 공간분해능은 이미지 센서의 물리적 크리와 촬영거리의 증가 혹은 관심영역이 작아짐에 따라 영향 을 많이 받는다. 외적 환경조건으로 저조도 환경에서 타겟의 밝기차이가 줄어들어 이미지 프로세싱 과 정에서 불리한 조건이며, 이는 동적 변위 측정 정확도 저하로 이어진다. 본 연구에서 저조도 환경에서 비전센서의 운용거리 한계를 초해상화를 적용하여 극복하고자 하며, 인공적 및 자연적 타겟에 대한 동 적 변위 측정 성능을 비교 분석하였다. 동적 변위 측정 실내 실험을 위해 저조도 조건에서 3층 전단 구조물을 9Hz로 가진하였다. 동시에 Sony사의 DSC-100M7 카메라를 활용하여 조화진동으로 인해 발생되는 각층의 변위를 FHD화질 120FPS로 촬영하였고 측정 정확도 비교 분석을 각층의 LVDT 측 정값으로 진행하였다. 촬영거리를 10m를 기준으로 10m씩 증가하면서 최대 40m까지 변위 값을 측정 하였으며, 공간분해능 증가를 위해 GAN기반 초해상화 모델인 RealSR을 적용시켰다. 초해상화를 활용 하여 동적변위를 측정한 결과 저조도 환경에서도 비전센서의 운용 거리가 증가함을 확인할 수 있었으 며, 동시에 변위 측정 정확도도 함께 상승하는 것을 보여줬다.

교량, 터널 등 콘크리트 구조물의 건설 또는 사용 중 사고는 심각한 재산 및 인명 피해를 야기하기 때문에, 콘크리트 구조물의 증가와 동시에 Structural health monitoring(SHM)의 중요성 또한 높아졌 다. 하지만 현재까지 콘크리트 구조물의 안전 관리 및 유지관리는 주로 인력에 의한 육안 점검이 주를 이루고 있으며, 이는 주관적이고 정성적인 관리 수준에 머무르고 있어 안전성 평가 결과에 대한 신뢰 성 및 실시간 상태 파악과 대응 측면에 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 현재 활발하게 연구되고 있는 탄소나노튜브를 활용하여 기다란 바 형태의 Carbon nanotube reinforced polymer(CNRP) Bar를 개발하였으며, 이를 콘크리트 구조물에 적용하였다. 구조물 변형에 따른 CNRP Bar의 센싱 성능을 파 악하기 위해 3점 굽힘 시험을 진행하였고, 동시에 콘크리트 구조물 내 CNRP Bar의 전기적 변화를 분석하였다. 실험 결과 콘크리트 구조물에 균열 발생 전 굽힘 응력에 의해 CNRP Bar의 저항이 감소 하였고, 균열 발생 후 균열이 커짐에 따라 저항이 증가하는 거동을 보였다. 이를 통해 CNRP Bar는 콘크리트 구조물에 용이하게 적용할 수 있는 매립형 센서로써 사용 가능하고, 이는 콘크리트 구조물의 안전성을 효율적으로 모니터링하는 시스템으로 발전 가능할 것으로 판단된다.

본 연구의 목적은 기존의 하드 타입의 관성 센서를 대체할 수 있는 소프트 원단 기반 팔꿈치 굽힘 각 센서를 개발하 고, 이를 이용하여 굽힘 각도를 추정하는 시스템을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 비교 선정을 위하여 Bergamo, E-band, Span cushion, Polyester의 서로 다른 역학적 특성을 가진 4종류 원단에 SWCNT (Single-Walled Carbon Nanotubes) 함침을 통해 전도성을 부여한 후 성능 평가를 통하여 하나의 원단을 선정하여 팔꿈치 굽힘 각 센서로 제작 하였다. 성능을 평가하는 지표로 게이지율(Gauge factor), 이력현상(Hysteresis) 및 센싱 범위를 사용하였다. 제작된 센 서를 통해 얻은 데이터는 bending 동작에서의 각도에 대한 센서 출력값의 변화와 extending 동작에서의 각도에 대한 센서 출력값의 변화가 다른 경향을 갖고 있기 때문에 두 가지 동작을 나누는 것을 1-step으로 하였다. 2-step으로, 데이 터의 복잡한 비선형 관계를 처리하고 높은 데이터 정확도를 달성하기 위해 MLP (Multi-Layer Perceptron)를 활용하였 다. 따라서 소프트 텍스타일 굽힘 센서를 제작하였고, MLP를 통해 비선형 관계를 처리하고 각도 추정이 가능해졌다. 본 연구 결과를 기반으로 다양한 스마트 웨어러블 및 헬스케어 분야에서 효과적으로 활용되기를 기대한다.

Wearable sensors with highly flexible and sensitive characteristics have attracted research interests in the promising field of electronic skin, health monitoring, and soft robotics. However, the developing of high-performance piezoresistive sensor is full of challenges due to the expensive equipment and complex procedures. Herein, we fabricate a reduced graphene oxide/ polyurethane composite sponge (GPCS) pressure sensor combining with dual-templates. The polyurethane (PU) sponge provides an elastic structure as solid template. Meanwhile, air bubbles as gas template are used to uniformly disperse graphene oxide (GO) sheets. The burst of air bubbles in the process of thermal treatment makes GO coating on the surface of PU skeleton, avoiding the aggregation of reduced graphene oxide. Therefore, the GPCS exhibits excellent compressibility and uniform coating structure. As a result, it also possesses high sensitivity (Gauge Factor = 3.00 in the range of 0–10% strain), fast response time (35 ms), and excellent cyclic piezoresistive stability (5000 loading–unloading cycles) when applied in the pressure sensor field. Moreover, the flexible wearable stress–strain sensor assembled by the GPCS can be easily adhered on the surface of human skin and precisely detect human movements such as elbow bending and finger bending. Such low-cost procedure and excellent sensing performance enable GPCS sensor to demonstrate tremendous application potential in the field of advanced wearable devices.

Determination of Idarubicin (IDA) as an anthracycline derivative and extensively used treatment of leukemia was investigated by electrochemical method using carbon paste electrode (CPE) modified with NiO/SWCNTs nanocomposite and 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMCl). The NiO/SWCNTs nanocomposites and EMCl play an important catalytic role in improving the electron transfer process at surface of CPE to monitoring of IDA. Electrochemical method was used to investigation redox behavior of IDA at surface of the NiO/SWCNTs/EMCl/CPE. The oxidation signal of IDA amplified by modification of CPE by NiO/SWCNTs and EMCl was about 4.3 times and NiO/SWCNTs/EMCl/CPE detected IDA in concentration range of 0.001–160 μM with detection limit of 0.5 nM, respectively. The evaluation of analytical and recovery data confirms the mentioned method was completely validated and successfully employed for the determination of IDA in real samples.

In this study, we proposed a novel concept of liquid level indicator that can stably measure the liquid level even with changes in liquid density by enormous temperature changes. This uses a distributed optical fiber sensor based on Rayleigh scattering with high spatial resolution. Additionally, taking advantage of the flexibility of an optical fiber sensor, we introduced a bendable supporting structure and made it possible to freely adjust the angle for ease of installation of the liquid level indicator. In the proof-of-concept experiment using a prototype incorporating the proposed concept, we confirmed that the interface location can be effectively detected by utilizing the difference in heat transfer characteristics between liquid and gas phases, demonstrating the feasibility of liquid level measurement. Such a liquid level indicator is expected to enable more accurate level measurements in environments with huge temperature changes and to be conveniently used even in situations where installation and maintenance of the level meter are challenging due to complex internal structures.

This study reports the synthesis of a novel graphene/chitosan/β-cyclodextrin composite material (GO/CS/β-CD) via a onestep chemical reduction method, which combines the advantages of graphene, chitosan, and β-cyclodextrin. The morphology and structure of the composite were characterized using various techniques, such as scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and Raman spectroscopy. Subsequently, sortase A (SA) was immobilized onto the GO/CS/β-CD for the detection of Staphylococcus aureus. The sensor exhibited a good linear relationship within the concentration range of 30–300 CFU/mL, with a detection limit of 12 CFU/mL. The GO/CS/β-CD composite material showed enhanced properties due to the synergistic effect of graphene, chitosan, and β-cyclodextrin. The immobilization of sortase A onto the composite material improved the sensitivity and selectivity of the sensor for the detection of S. aureus. This study presents a novel graphene/chitosan/β-cyclodextrin composite material with immobilized sortase A, demonstrating enhanced sensitivity and selectivity for the detection of Staphylococcus aureus, which has potential for the development of high-performance sensors in various fields.