한국기술교육대학교 전기ㆍ전자ㆍ통신공학부 목표 로드맵

본 연구는 전력전자회로 설계와 시뮬레이션 기반 코일 최적화를 통해 고가의 의료기기인 rTMS 시스템을 소형화 및 저비용화하는 구체적인 공학적 해법을 제시했습니다. 이는 첨단 신경 조절 기술의 접근성을 높여 정신 질환 치료의 대중화에 기여할 수 있는 가능성을 탐구했다는 점에서 의의가 있습니다.

기존 rTMS(경두개 자기 자극술) 장비는 크고 비싸 환자 접근성이 낮다는 문제가 있었습니다. 이 연구는 낮은 전압과 최적화된 소형 코일을 적용하여 이 문제를 해결하고자 소형 rTMS 시스템을 개발했습니다. 시스템은 전압을 높이는 부스트 회로, 순간적으로 에너지를 방출해 자기장을 만드는 펄스 발생 회로, 그리고 이를 제어하는 모니터링 회로로 구성됩니다. 특히, 다양한 코일 사양을 시뮬레이션하여 치료에 가장 효과적인 코일을 설계함으로써 시스템의 성능과 소형화를 동시에 달성했습니다.

이 연구는 정전용량 변화 원리를 실제 산업 문제 해결에 적용하여, 저비용 부품과 시뮬레이션 검증을 통해 기존 접촉식 센서의 내구성 한계를 극복하는 실용적인 비접촉식 시스템을 설계 및 구현했다는 점에서 공학적 의의를 가집니다.

이 강의는 천장형 에어컨의 접촉식 수위 센서가 부식으로 자주 고장나는 문제를 해결하기 위해, 정전용량 변화를 이용한 비접촉식 센서를 개발한 사례입니다. 이 센서는 물 높이에 따라 변하는 정전용량을 슈미트 트리거 발진 회로로 주파수 신호로 변환하고, 아두이노가 이 주파수를 측정해 수위를 계산합니다. 계산된 수위가 설정값에 도달하면 펌프를 자동으로 제어하여 물을 배수하며, 전자기장 시뮬레이션을 통해 설계의 타당성을 검증하고 저비용으로 구현했습니다.