본 논문에서는 MC의 알고리즘을 이용하여 등가면 추출시간을 단축할 수 있는 방법을 제안한다. 각 복셀 꼭지점의 밀도값을 비교하여 등가면이 형성될 수 있는 셀을 선택한다. 등가면이 형성되지 않는 빈 셀은 알고리즘을 진행하지 않고, 선택된 셀에 대해서만 등가면을 형성하기 위한 연산을 수행한다. 이때, 등가면 형성을 위한 꼭지점은 해당 모서리상에서 중앙점 보간으로 찾는다. 이러한 방법으로 형성된 등가면의 정보를 저장하는 객인 테이블을 효과적인 탐색이 가능하도록 개선함으로써 기존의 연구되다 빠르게 등가면을 추출하고 형성할 수 있다.
본 논문에서는 GPU(Graphic Processing Unit) 연산을 활용하여 BCC(Body Centered Cubic) 볼륨 데이터로부터 실시간으로 메시 형태의 등가면을 추출하는 개선된 마칭 사면체(Marching tetrahedra) 기법을 제안한다. 본 기법은 고전적인 방법과 비교하여 메모리 사용량은 다소 높지만 더 좋은 성능을 보인다. 본 기법은 다섯 단계로 구성되어 있다. 첫 번째 단계는 단 한번만 수행되는 단계로, 빈 공간을 생략하여 성능을 향상 시키기 위해 최소/최댓값 블록(Min/max block)을 생성한다. 두 번째 단계에서는 등갓값(Isovalue)을 포함하고 있는 유효한 블록을 추려낸다. 이후 두 단계에서는 등가면(Isosurface)을 포함하는 셀(Cell)과 엣지(Edge)를 추출하고, 마지막 단계에서 삼각형 메시(Triangle mesh)를 생성한다. 본 기법은 5123 이상의 고해상도 볼륨 데이터(Volume dataset)에 대한 등가면 추출 시, 삼각형 집합 형태의 등가면을 추출하는 고전적인 마칭 사면체 기법에 비해 최대 5배 정도의 속도 향상을 보인다.
본 논문에서는 삼각형 집합(triangle soup)형식의 등가면(isosurface)을 추출하는 기존의 마칭큐브 기법을 개선하여, 연결된 메시(connected mesh)형식으로 추출하는 실시간 기법을 제안한다. 이를 통해 기존에는 불가능했던 다양한 렌더링 기법을 사용하여 동적으로 변하는 등가면을 렌더링할 수 있고, 등가면의 위상(topology)과 기하(geometry) 정보 등을 추출할 수 있다. 또한 지오메트리 셰이더 (geometry shader) 에서 사용하는 인접 삼각형 형태의 구조 (GL_TRIANGLES_ADJACENCY)를 생성하여 보다 다양한 셰이딩 기법을 지원한다. 본 기법은 기존 마칭큐브에 삼각형들을 연결하는 후처리 과정을 추가한 기법에 비해 300% 정도의 향상된 등가면 추출 속도를 보인다.
본 논문에서는 Marching Cubes(MC)의 알고리즘을 이용하여 3차원 모델을 빠르게 복원하기 위한 방법을 제안한다. MC 알고리즘은 대용량의 데이터를 복원하기 때문에 많은 수의 복셀로부터 등가면을 추출하는데 오랜 시간이 걸린다. 또한 많은 수의 삼각형 패치 생성은 빠른 렌더링을 수행할 수 없다는 단점이 있다. 본 논문에서는 등가면 추출 및 형성시간을 단축하고 형성된 등가면을 통한하는 과정을 동해 실행시간과 렌더링 시간을 단축할 수 있는 방법을 제안함으로써 MC의 문제점을 해결한다.
MRI 나 CT 스캔에 의해 생성된 볼륨 데이터는 일반적으로 설러 샘플 지점에서의 이산적인 수치 데이터 일뿐 데이터 상호간의 함수적 연속성은 제공되지 않고 있다. 이러한 데이터로부터 우리가 원하는 임계값(threshold)에 의한 등가면(isosurface)을 렌더링하는 방법은 보통 Marching Cube에서처럼 많은 다각형을 생성해서 렌더링 하는 방법에 의존해 왔다. 그러나 원하는 등가면을 직접 표현할 수 있는 함수가 존재할 경우 많은 양의 다각형을 추출하고 보관해야 하는 시공간적 부담이 없게 된다. 본 논문에서는 각 Cube별로 정의되는 Tri-linear Interpolation 함수를 기반으로 하여 Interval Method 에 의한 등가면 렌더링 알고리즘을 제안한다.
태양광 패널 등가모델을 결합한 태양광 발전 패널 모의 장치(SAS)는 정확도 면에서 많은 장점이 있다. 특히 SAS에서 사용되는 등가회로 모델은 주변 환경에 맞게 빠르게 변하는 I-V 출력특성을 추출할 수 있어야 하며, 추출시간이 짧을수록 좋다. 본 논문은 태양광 등가회로 모델의 파라미터를 빠르게 추출하여 I-V 특성곡선을 모사할 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 모델은 실시간으로 변화하는 태양광 패널의 출력 특성을 빠르게 모사하기 위해 미분을 사용해서 등가회로의 파라미터를 추출한다. 제안 모델의 타당성 검증은 기존의 사용하는 방법들과의 비교를 통해 진행하였고, 그 결과 정확도는 기존의 사용하는 방법과 비슷하게 유지하면서 속도는 향상됨을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 접지면에 스파이럴 형태로 식각된 패턴을 갖는 DGS (Defected Ground Structure) 전송선로가 제시되었다. 제시된 스파이럴 DGS 회로에 대한 새로운 등가회로 모델을 제안하였고 등가회로의 각 파라미터는 EM-시뮬레이션과 DGS의 공진 특성 조건식으로부터 유도하였다. 스파이럴 DGS의 등가회로는 λ/2 단락 전송선로와 병렬로 연결된 인턱터로 구성된 비교적 간단한 구조로 제시되었다. 등가회로의 각 파라미터를 추출하고 기존의 아령 형태의 DGS 회로와 특성을 비교하여 장단점에 따른 그 응용성을 고찰하였다.
DGS 구조의 RF 소자 부품 개발에 응용하기 위해서는 DGS 구조의 대한 정확한 모델링과 등가회로 파라미터의 추출방법에 대한 연구가 선행되어야 한다. 기존의 연구에서는 집중정수소자 모델링 방법이 연구되어 필터, 스위치 통과 같은 RF 및 마이크로파대 부품에 대한 응용사례가 발표되었다. 그러나 다른 부품들과 결합되는 복합적인 DGS구조를 이용한 소자의 개발 시 기존에 제시되었던 집중정수 소자를 이용한 2-포트 등가 모델링 방법의 적용은 위상이나 전기적 길이의 정보와 같은 물리적인 의미를 표현하기에는 부족한 단점이 있었다. 또한 집중정수 소자를 이용한 2-포트 모델의 단점 중 하나는 등가모델로부터 DGS 식각면의 물리적 크기를 결정하기가 어렵다는 점이다. 물론 특정기판의 정보를 갖는 DGS 구조의 식각의 크기의 변화에 따른 반복적 전자장 시뮬레이션의 결과 데이터로부터 식각 치수의 결정이 가능하나 시간 및 많은 노력이 필요하였다. 따라서 본 논문은 다른 부품과의 결합에 따른 DGS 접지면의 전기적 특성 정보의 추출과 다른 주파수 대역에서의 등가회로 응용성에 대한 문제점을 해결하기 위해서 DGS의 구조적 접근 방법으로 새로운 모델링 방법을 제안하였다.
태양광 패널 등가모델을 결합한 태양광 발전 패널 모의 장치(SAS)는 정확도 면에서 많은 장점이 있다. 특히 SAS에서 사용되는 등가회로 모델은 주변 환경에 맞게 빠르게 변하는 I-V 출력특성을 추출하며, 추출시간이 짧다. 이러한 방법을 이용하려면 제어기를 주목해야하는데, 보통 전압 또는 전류 제어기 하나만 사용한다. 하지만 Fill factor가 높은 패널인 경우, 전압 또는 전류제어기 하나만 사용하여서는 제어가 잘 되지 않기 때문에 본 논문에서는 전압과 전류제어기 모두 사용하되, 필요에 따라 스위칭 하여 사용하는 하이브리드 제어기법을 제안한다. 이러한 기법을 통하여 모두 제어가 가능한 기법을 제안한다.
본 논문은 개구면 결합 공진기 급전 마이크로스트립 패치 안테나에 대하여 간결하면서도 정확한 등가회로 모델을 추출하기 위한 일반적인 전자기 이론을 제안하였다. 그리고 등가회로는 이상적인 트랜스, 어드미턴스, 그리고 전송선으로 구성된다. 관련소자들의 값은 복소전력 개념, Fourier 변환, Fourier 급수, 그리고 spectral-domain immittance-approach를 적용하여 계산된다. 본 논문에서는 이 방법을 이용하여 안테나의 입력 임피던스를 구하고, 기존 논문에서 발표된 계산값, 그리고 측정값들과 비교하였다. 기존의 연구 결과와의 정확한 일치는 본 논문이 제안한 등가회로 모델의 간결성과 정확성을 입증해 준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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