주요 논문
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2025Leveraging uncertainty for transmission period control in IoT applications
Gyeong Ho Lee, Sungpil Woo, Jaeseob Han
IF 5.8 (2025)
Engineering Science and Technology an International Journal
수많은 사물인터넷(IoT) 응용 분야에서는 IoT 센서가 대량의 데이터를 지속적으로 수집하고 전송하여 정밀하고 실시간적인 환경 모니터링을 가능하게 한다. 그러나 잦은 데이터 전송은 에너지 소비를 크게 증가시켜 IoT 시스템의 핵심적인 도전 과제를 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 불확실성 기반 최적 전송 주기 제어(U-OTPC) 모델을 제안하며, 각 IoT 센서의 전송 주기를 적응적으로 조정하여 데이터 정확성을 유지하면서 에너지 소비를 최소화한다. 최적 전송 주기는 에너지 소비와 데이터 품질을 균형 있게 고려하는 min–max 최적화 문제를 정식화함으로써 도출되며, 여기서 데이터 품질은 복원 오차와 불확실성의 조합으로 정량화된다. 예측 불확실성을 추정하기 위해, 전송 주기 제어 모델에서 종종 간과되는 Monte Carlo (MC) dropout 기법을 활용한다. 본 문제를 효율적으로 해결하기 위해 U-OTPC는 이론적 명제와 k -ary 탐색 알고리즘을 통합한다. 제안된 모델의 유효성은 실시간 모니터링으로부터 수집된 서로 다른 3개의 공개 데이터셋에 대한 광범위한 평가를 통해 엄밀하게 검증하였다. 실험 결과, U-OTPC 모델은 기간 제어 점수(PCS) 지표에서 다른 기준 모델을 능가하며, 데이터 수집 정확도와 에너지 소비를 효과적으로 균형 조절하는 것으로 나타났다. • 우리는 불확실성 기반 최적 전송 주기 제어(U-OTPC) 모델을 새롭게 도입한다. • 제안된 모델은 MC dropout을 포함하여 예측 모델의 불확실성을 정량화한다. • 에너지 소비와 데이터 품질을 고려하는 min–max 최적화 문제를 정식화한다. • 최적의 해를 달성하기 위해 k -ary 탐색을 사용하는 정교한 U-OTPC 알고리즘을 제시한다. • 광범위한 평가를 통해 우리의 U-OTPC 모델이 PCS 지표에서 기존 모델들을 능가함을 보인다.
https://doi.org/10.1016/j.jestch.2025.102248
Leverage (statistics)
Energy consumption
Dropout (neural networks)
Transmission (telecommunications)
Energy (signal processing)
Data collection
Data transmission
Control (management)
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Article
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인용수 3
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2024An Edge-Based Intelligent IoT Control System: Achieving Energy Efficiency with Secure Real-Time Incident Detection
Gyeong Ho Lee, Jaeseob Han
IF 3.9 (2024)
Journal of Network and Systems Management
https://doi.org/10.1007/s10922-024-09888-8
Computer science
Anomaly detection
Real-time computing
Energy consumption
Reinforcement learning
Scalability
Efficient energy use
Piecewise
Data mining
Artificial intelligence
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2024Economic and Operational Benefits of Centralized Energy Storage Systems for Effective Power- Sharing in Multi-Tenant Buildings
Gyeong Ho Lee, Jaeseob Han, Seungjin Lee
IF 3.6 (2024)
IEEE Access
기후 변화가 심화됨에 따라 환경 지속가능성은 더없이 시급하고 양보할 수 없는 우선순위로 자리 잡았으며, 탄소 배출량을 줄이고 전반적인 지속가능성을 실질적으로 향상시키기 위해 에너지 관리 분야에서 혁신적인 발전이 요구된다. 본 논문은 중앙 집중식 에너지 저장 시스템(ESS) 내에서 다수 임차인 간 전력 분담을 관리하기 위한 고도화된 최적화 프레임워크인 PST-CESS를 제안한다. 철저한 평가 결과, PST-CESS가 제공하는 중앙 집중식 ESS는 피크 부하 저감, 변동성 완화, 재무적 수익성이라는 핵심 영역에서 개별화된 ESS 시스템보다 성능이 실질적으로 우수함이 확인되었다. 구체적으로, 중앙 집중식 ESS 모델은 특정 임차인에 대해 연간 피크 부하를 최대 44.05%까지 감소시키며, 전력 소비 변동성은 최대 57.67%까지 줄인다. 재무적 관점에서 중앙 집중식 ESS 모델은 배터리 용량 손실 비용, 즉 배터리 열화 비용을 고려하더라도, 개별화된 ESS 시스템에 필요한 5.08년과 비교하여 단지 2.48년 만에 손익분기점에 도달함으로써 괄목할 만한 이점을 제공한다. 이러한 결과는 중앙 집중식 ESS 접근이 경제적으로 더 유리하고 효율적인 해결책임을 보여주며, 다중 임차인 건물에 대해 우수한 재무 성과와 최적화된 에너지 관리를 제공한다. 본 연구에서 제시된 전략적 이점과 설득력 있는 증거는 경제적 및 환경적 이점을 모두 극대화하기 위해 중앙 집중식 ESS 모델의 광범위한 도입을 강력히 뒷받침하며, 지속가능한 에너지 관리의 새로운 기준을 정립한다.
https://doi.org/10.1109/access.2024.3466860
Computer science
Energy storage
Power (physics)
Environmental economics
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2024Optimal Community Energy Storage System Operation in a Multi-Power Consumer System: A Stackelberg Game Theory Approach
Gyeong Ho Lee, Junghyun Lee, Seong Gon Choi, Jangkyum Kim
IF 3.2 (2024)
Energies
커뮤니티 에너지 저장 시스템(CESSs)의 보급은 재정적 우려를 해결하기 위한 효과적인 에너지 관리의 필요성을 요구한다. 본 논문은 전력 시스템과 관련된 다양한 비용 요인을 분석함으로써 이질적인 전력 소비자들을 위한 효율적인 에너지 관리 방안을 제시한다. 우리는 최적의 입찰 가격을 결정하고 권한 거래를 할당하기 위해, 다중 리더-다중 팔로워 Stackelberg 게임에 기반한 권한 거래 모델을 제안하며, 유일한 Stackelberg 평형의 존재를 보임으로써 이를 입증한다. 또한 본 모델은 CESS를 구현하면 CESS 사용자 간 권한 거래를 고려하지 않는 기존의 경우와 비교하여 총 전기요금을 16%까지 감소시킬 수 있음을 보여주며, 이는 실제 전력 시스템에서의 효과를 강조한다.
https://doi.org/10.3390/en17225683
Stackelberg competition
Game theory
Electric power system
Energy storage
Power (physics)
Energy system
Computer science
Environmental economics
Economics
Engineering
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인용수 29
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2023PPO-Based Autonomous Transmission Period Control System in IoT Edge Computing
Gyeong Ho Lee, Hyunseo Park, Jae Won Jang, Jaeseob Han, Jun Kyun Choi
IF 8.2 (2023)
IEEE Internet of Things Journal
사물인터넷(Internet of Things, IoT)의 최근 폭발적인 성장과 함께, 엣지 컴퓨팅(edge computing)은 클라우드와 공존하면서 특히 엣지 네트워크에 분산되어 있는 방대한 양의 데이터를 처리하기 위한 현대적 컴퓨팅 패러다임으로 부상하고 있다. 한편 엣지 컴퓨팅은 엣지에서 인공지능(AI) 모델을 직접 활용할 수 있게 한다. 현재 다수의 IoT 응용에서, IoT 센서로부터 주변 정보를 실시간으로 모니터링하기 위해 엄청난 양의 데이터가 측정되어 전송되고 있다. 이러한 감지 데이터의 연속 전송은 IoT 센서의 높은 에너지 소비를 실질적으로 필요로 한다는 점을 고려하여, 본 문서는 IoT 엣지 컴퓨팅에서 각 IoT 센서의 전송 주기를 자동적이고 적응적으로 제어할 수 있는 근접 정책 최적화(proximal policy optimization, PPO) 기반 자율 전송 주기 제어(proximal policy optimization-based autonomous transmission period control, PPO-ATPC) 시스템을 제안한다. 여기서 상태(state), 행동(action), 보상(reward)의 설계는 전례 없는 방식으로 구성되며, 또한 가장 효과적인 모델 프리(model-free) 딥 강화학습(deep reinforcement learning, DRL) 알고리즘 중 하나인 PPO가 완전히 활용되어 데이터 품질을 높게 유지하면서 데이터 볼륨을 유의미하게 단축할 수 있는 최적 또는 거의 최적의 정책을 달성한다. 제안된 PPO-ATPC의 장점은 실시간 환경 모니터링에서 수집된 서로 다른 3종의 센서 데이터에 대해 다른 대안적 접근법과의 정량적 비교를 통해 광범위하게 검증되었으며, PPO-ATPC의 효과에 대한 심층적 통찰 또한 다양한 관점에서 추가로 제시된다. 성능 결과는 각 데이터 세트에 대한 총 데이터 볼륨이 73.849%, 89.931%, 81.310%까지 감소할 수 있었고, 평균 제곱근 오차(root mean square error)는 각각 0.322, 13.896, 0.048로 나타났음을 보여준다.
https://doi.org/10.1109/jiot.2023.3293511
Computer science
Edge computing
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Cloud computing
Internet of Things
Volume (thermodynamics)
Transmission (telecommunications)
Distributed computing
Process (computing)
Real-time computing