최근 수년간 컨테이너 기술은 클라우드 컴퓨팅 시스템에 광범위하게 적용되어 효율성, 유연성 및 경제적 타당성을 극대화하고 있다. 동시에 클라우드 컴퓨팅의 보안성을 확보하기 위한 연구도 병행되어 왔다. 이러한 연구들 가운데, 클라우드 컴퓨팅 시스템의 높은 민첩성과 유연성을 활용한 moving-target defense 기법이 주목받고 있다. moving-target defense(MTD)는 공격자를 혼란시키기 위해 보호 대상의 주요 속성을 사전에 적극적으로 변경함으로써 다양한 보안 위협을 미리 차단하는 기법이다. 그러나 기존의 MTD 기법들을 분석한 결과, 이들 기법이 공격자를 기만할 수는 있음에도 실제 클라우드 컴퓨팅 시스템에 적용할 경우 실용적인 한계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 한계에는 자원 낭비, 추가 기능 구현 및 시스템 도입으로 인한 관리 복잡성 증가, 그리고 공격 복잡성의 잠재적 상승이 포함된다. 이에 따라 본 논문에서는 기존 및 향후의 MTD 기법을 유연하게 적용하고 관리할 수 있는 소프트웨어 정의 MTD 시스템을 제안한다. 제안하는 소프트웨어 정의 MTD 시스템은 각 moving-target 기법에 대해 유효한 변이(mutation) 범위와 주기(cycle)를 올바르게 정의하고, 소프트웨어 정의 방식으로 시스템 자원 상태를 모니터링하도록 설계되었다. 그 결과, 제안된 방법은 소프트웨어 정의 접근을 통해 추가 하드웨어 없이 각 MTD 기법의 요구사항을 유연하게 반영할 수 있다. 또한 다중 MTD 기법을 적용함으로써 증가한 공격 복잡성은 해소될 수 있다.

미세입자상 물질(PM)은 호흡기 및 심혈관 질환의 위험 증가와 관련이 있다. 미세 PM은 상대습도가 높은 환경에서 수분 분자를 흡착하며, 그 결과 입자 크기가 증가한다. 이러한 흡습적 성장(hygroscopic growth)은 PM 농도를 모니터링할 때 큰 오차를 유발한다. 상대습도를 낮추기 위해 모니터는 간접 가열 장치를 사용하나, 이는 크고 많은 전력을 소모한다. 기존 입자 분리기의 문제점은 이들의 효율이 온도와 습도에 의존하며, 공기가 아래로 흐르도록 하는 전통적인 구조를 가진다는 점이다. 이에 본 논문은 이러한 문제를 해결하고, 동일한 문제로부터 자유로운 새로운 유형의 건조기(dryer)를 갖춘 PM 모니터를 제시한다. 제안된 모니터는 더 적은 에너지를 필요로 하며, 효율적인 제습기와 공기가 위로 흐르도록 하는 새로운 구조를 포함한다. 제시된 실험은 제안 장치를 정부 기관이 관리하는 기준 모니터와 비교하고, 제습기의 효과, 제안 장치의 상대 정밀도, 그리고 기준 모니터와의 상관성을 평가하기 위해 수행되었다. 실험 결과, 제안된 모니터는 미국 EPA의 3등급(class III) 모니터 지표를 충족하는 것으로 나타났다.

초미세먼지는 호흡기 및 심혈관 질환에 대한 위험성의 증가와 관련이 있다. 초미세먼지(PM2.5)의 농도는 시간에 따라 크게 변하기 때문에 연속적인 실시간 측정이 중요하다. 또한, 초미세먼지인 에어로졸은 높은 습도 환경에서 수분을 흡수하여 입경이 성장한다. 이러한 흡습성장은 초미세먼지 측정에 큰 오차를 발생시킨다. 상대습도를 낮추기 위해서, 대부분의 초미세먼지 센서들은 크고 전력을 많이 사용하는 간접 가열 방식을 사용한다. 이 논문은 실시간 연속 초미세먼지 측정기의 시스템 구조와 이것의 소형 습도 제어 장치의 구현 방식을 제안한다. 이 제안한 소형 습도 제어 장치는 작고 전력 효율이 좋아서 이동형 장치에 설치될 수 있다. 이 초미세먼지 측정기는 서버로 무선랜을 통해 데이터를 전송하는데, 클로닝 공격 및 위변조를 막을 수 있는 시간 토큰 제한 기법 및 해싱을 사용하여 데이터를 보호한다. 습도가 크게 변하는 30일 동안 우리가 구현한 센서 시스템은 측정한 데이터와 국립환경과학원 중부권 측정소에서 측정한 데이터를 비교한 결과 높은 정확도를 가지는 것으로 확인되었다.

플래시 기반 저장장치는 디스크 저장장치에 비해 상대적으로 빠른 속도와 작동 안정성으로 인해, 가혹한 환경에서도 지속가능한 사물인터넷(IoT) 플랫폼을 위한 사실상의 저장 모듈로 간주된다. 디스크 기반 기계식 저장장치보다 성능이 상당히 빠르긴 하지만, 읽기 및 쓰기 지연 시간은 여전히 랜덤 액세스 메모리(RAM)의 그것에 따라잡지 못한다. 따라서 RAM은 시간에 민감한 IoT 응용을 위한 저장 장치 또는 시스템으로 활용될 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고, RAM 기반 저장 시스템은 휘발성 저장장치라는 특성 때문에 지속가능한 IoT 장치에 사용하기에는 제한이 있다. 이 문제의 해결책으로, 본 논문은 새로운 읽기 인터페이스를 보강한 내구성 하이브리드 RAM 디스크를 제시한다. 제안된 내구성 하이브리드 RAM 디스크는 높은 읽기/쓰기 성능뿐만 아니라 데이터 내구성도 요구하는 지속가능한 IoT 장치를 위해 설계되었다. 이 시스템은 두 가지 성능 향상 방안을 포함한다: 빠른 초기화에 의한 신속한 복구(rapid resilience)와 직접 바이트 읽기(direct byte read, DBR)이다. 빠른 초기화에 의한 신속한 복구는 내구성 하이브리드 RAM 디스크를 초기화하는 데 필요한 긴 부팅 시간을 단축한다. 새로운 읽기 인터페이스인 DBR은 RAM 기반 저장장치에서의 오버헤드인 디스크 캐시를 우회할 수 있게 하여, 내구성 하이브리드 RAM 디스크가 디스크 캐시를 bypass하도록 한다. DBR은 바이트 범위 I/O를 수행하는 반면, direct I/O는 블록 범위 I/O를 요구하므로, direct I/O보다 더 효율적인 인터페이스를 제공한다. 제시된 방안과 장치는 Linux 커널에서 구현되었다. 실험 평가는 블록 수준부터 파일 수준까지 다양한 벤치마크를 사용하여 수행되었다. 읽기와 쓰기가 혼합된 워크로드에서, 내구성 하이브리드 RAM 디스크는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 자체에 비해 15배 더 우수한 성능을 보였다.

산업제어시스템(ICS)에서 원격 제어, 운영 효율성 향상, 실시간 빅데이터 모니터링을 가능하게 하는 최신 기술 중 하나가 IIoT-Cloud ICS이다. IIoT-Cloud ICS는 산업 사물인터넷(IIoT)과 클라우드를 ICS에 통합한다. ICS는 IIoT와 클라우드를 적용함으로써 비용 절감, 효율 개선, 실시간 모니터링 측면에서 이점을 얻을 수 있지만, 이러한 기술을 ICS에 적용하는 일은 단말 장치를 외부 세계에 노출시킨다는 점에서 전례 없는 보안 위험을 초래한다. 공격자는 트래픽 분석을 통해 송신자, 수신자, 피크 시간 슬롯에 관한 정보를 수집하고, 이를 다음 공격을 위한 핵심 요소(링크핀)로 활용함으로써 ICS에 잠재적 위협을 가할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 우리는 ICS의 특성과 기존 NTOS 모델의 한계로부터 도출된 요구사항을 바탕으로 IIoT-Cloud ICS를 위한 네트워크 트래픽 난독화 시스템(NTOS)을 설계하였다. 트래픽의 양 감소가 트래픽 분석을 용이하게 하거나 패킷 전송 속도를 저하시켜 분석을 어렵게 하지 못하는 문제를 해결하기 위한 전략으로, 전송 전에 패킷을 여러 조각으로 분할하여 네트워크 분석을 난독화하는 패킷 스크램블링 기반 NTOS를 제안하였다. ICS의 수정과 가동 중단 시간을 최소화하기 위해, 제안한 NTOS는 에이전트 기반 모델을 사용하여 설계되었다. 또한 NTOS가 적용된 환경에서 ICS 네트워크 트래픽 분석기가 정상적으로 동작할 수 있도록, 실제 트래픽 흐름을 규칙을 인지하는 장치에만 알려주고 공격자에게는 차단되도록 하는 규칙 기반 NTOS를 채택하였다. 실험 결과, 서버가 초당 수신하는 요청 수가 감소하더라도 패킷 스크램블링 기반 NTOS를 적용함으로써 응답에 필요한 동일한 시간과 분석의 난이도 수준이 유지됨이 검증되었다. ICS의 네트워크 트래픽 분석기는 사전에 통신된 NTOS 규칙을 사용하여 패킷 흐름을 포착할 수 있다. 아울러 에이전트 기반 모델을 이용해 NTOS를 설계함으로써 ICS에 대한 영향이 최소화되어 시스템을 짧은 가동 중단 시간으로 적용할 수 있었다.

Windows 기반 시스템을 매우 오랜 기간 사용하는 경우 성능이 저하되며, 오류 발생률도 증가하는 경향이 있다. 이러한 현상은 일반적으로 시스템 노화(system aging)라고 한다. 시스템 노화의 원인을 규명하기 위해 운영체제 커널부터 사용자 애플리케이션에 이르기까지 다양한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 시스템 성능 저하의 정확한 원인을 찾는 일은 여전히 어려운 연구 주제이다. 본 연구에서는 시스템을 ‘소프트웨어 설치 전(before software installation)’, ‘소프트웨어 설치 후(after software installation)’, ‘소프트웨어 제거 후(after software removal)’로 구분하여 시스템 모니터링을 수행하였다. 그 결과, 시스템에 설치된 소프트웨어를 제거하더라도 저장장치 및 메모리 등 다양한 시스템 요소가 소프트웨어 설치 이전 수준으로 복원되지 않는다는 점을 확인하였다. 이에 따라, 반복적인 소프트웨어 설치/제거 작업으로 인한 컴퓨터 시스템 성능 저하에 관한 가설을 설정하고, 시스템 노화와 반복적인 소프트웨어 설치/제거 작업 간의 상관관계를 조사하였으며, 시스템 노화의 원인을 분석하기 위한 시스템 노화 분석 프레임워크를 제안하였다. 제안된 시스템 노화 분석 프레임워크에서는 시스템 강제 노화 모듈(system forced aging module)을 활용하여 소프트웨어 설치/제거 작업을 반복함으로써 Windows 기반 시스템을 강제로 노화시키고자 한다. 또한 프레임워크는 시스템 성능 추출 모듈과 시스템 구성요소 스냅샷 모듈을 통해 추출한 시스템 시계열 데이터에 대한 차분 데이터(differential data) 분석을 수행함으로써 시스템 성능에 영향을 미치는 요소를 식별한다. 따라서 본 연구에서 제시한 시스템 노화 분석 프레임워크는 시스템 노화를 연구하는 데 있어 지표(index)로서 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

일반상대론과 그 변형 이론들은 양자역학을 설명할 수 없으며, 암흑물질이나 중력의 기원 역시 설명하지 못한다. 본 논문은 뉴턴의 중력이 입자의 수준에서 어떻게 기원하는지, 그리고 입자가 중력을 어떻게 유도하며 중력의 근원에 어떻게 반응하는지를 기술하는 이론을 제시한다. 본 논문은 중력에 대한 더 깊은 이해를 제공하고, 입자의 수준에서부터 뉴턴 중력을 완전히 유도하며, 일부 입자들이 질량이 없는 것처럼 거동할 수 있으면서 뉴턴 중력을 따르지 않는 경우를 보여준다. 또한 본 논문은 급격한 시공간 곡률을 결정하는 새로운 방법과 은하 중심에 대한 새로운 양상을 제공한다. 개기일식 동안의 빛 휨에 대한 과거 측정 결과는 제안된 이론과 일치한다.

최근 수년간 컨테이너 기술은 클라우드 컴퓨팅 시스템에 광범위하게 적용되어 효율성, 유연성 및 경제적 타당성을 극대화하고 있다. 동시에 클라우드 컴퓨팅의 보안성을 확보하기 위한 연구도 병행되어 왔다. 이러한 연구들 가운데, 클라우드 컴퓨팅 시스템의 높은 민첩성과 유연성을 활용한 moving-target defense 기법이 주목받고 있다. moving-target defense(MTD)는 공격자를 혼란시키기 위해 보호 대상의 주요 속성을 사전에 적극적으로 변경함으로써 다양한 보안 위협을 미리 차단하는 기법이다. 그러나 기존의 MTD 기법들을 분석한 결과, 이들 기법이 공격자를 기만할 수는 있음에도 실제 클라우드 컴퓨팅 시스템에 적용할 경우 실용적인 한계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 한계에는 자원 낭비, 추가 기능 구현 및 시스템 도입으로 인한 관리 복잡성 증가, 그리고 공격 복잡성의 잠재적 상승이 포함된다. 이에 따라 본 논문에서는 기존 및 향후의 MTD 기법을 유연하게 적용하고 관리할 수 있는 소프트웨어 정의 MTD 시스템을 제안한다. 제안하는 소프트웨어 정의 MTD 시스템은 각 moving-target 기법에 대해 유효한 변이(mutation) 범위와 주기(cycle)를 올바르게 정의하고, 소프트웨어 정의 방식으로 시스템 자원 상태를 모니터링하도록 설계되었다. 그 결과, 제안된 방법은 소프트웨어 정의 접근을 통해 추가 하드웨어 없이 각 MTD 기법의 요구사항을 유연하게 반영할 수 있다. 또한 다중 MTD 기법을 적용함으로써 증가한 공격 복잡성은 해소될 수 있다.

미세입자상 물질(PM)은 호흡기 및 심혈관 질환의 위험 증가와 관련이 있다. 미세 PM은 상대습도가 높은 환경에서 수분 분자를 흡착하며, 그 결과 입자 크기가 증가한다. 이러한 흡습적 성장(hygroscopic growth)은 PM 농도를 모니터링할 때 큰 오차를 유발한다. 상대습도를 낮추기 위해 모니터는 간접 가열 장치를 사용하나, 이는 크고 많은 전력을 소모한다. 기존 입자 분리기의 문제점은 이들의 효율이 온도와 습도에 의존하며, 공기가 아래로 흐르도록 하는 전통적인 구조를 가진다는 점이다. 이에 본 논문은 이러한 문제를 해결하고, 동일한 문제로부터 자유로운 새로운 유형의 건조기(dryer)를 갖춘 PM 모니터를 제시한다. 제안된 모니터는 더 적은 에너지를 필요로 하며, 효율적인 제습기와 공기가 위로 흐르도록 하는 새로운 구조를 포함한다. 제시된 실험은 제안 장치를 정부 기관이 관리하는 기준 모니터와 비교하고, 제습기의 효과, 제안 장치의 상대 정밀도, 그리고 기준 모니터와의 상관성을 평가하기 위해 수행되었다. 실험 결과, 제안된 모니터는 미국 EPA의 3등급(class III) 모니터 지표를 충족하는 것으로 나타났다.

초미세먼지는 호흡기 및 심혈관 질환에 대한 위험성의 증가와 관련이 있다. 초미세먼지(PM2.5)의 농도는 시간에 따라 크게 변하기 때문에 연속적인 실시간 측정이 중요하다. 또한, 초미세먼지인 에어로졸은 높은 습도 환경에서 수분을 흡수하여 입경이 성장한다. 이러한 흡습성장은 초미세먼지 측정에 큰 오차를 발생시킨다. 상대습도를 낮추기 위해서, 대부분의 초미세먼지 센서들은 크고 전력을 많이 사용하는 간접 가열 방식을 사용한다. 이 논문은 실시간 연속 초미세먼지 측정기의 시스템 구조와 이것의 소형 습도 제어 장치의 구현 방식을 제안한다. 이 제안한 소형 습도 제어 장치는 작고 전력 효율이 좋아서 이동형 장치에 설치될 수 있다. 이 초미세먼지 측정기는 서버로 무선랜을 통해 데이터를 전송하는데, 클로닝 공격 및 위변조를 막을 수 있는 시간 토큰 제한 기법 및 해싱을 사용하여 데이터를 보호한다. 습도가 크게 변하는 30일 동안 우리가 구현한 센서 시스템은 측정한 데이터와 국립환경과학원 중부권 측정소에서 측정한 데이터를 비교한 결과 높은 정확도를 가지는 것으로 확인되었다.