• 한국정밀공학회지
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• 제16권10호
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• pp.209-216
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• 1999

일반적으로 힘 제어는 힘 센서의 사용 여부에 따라 능동적 힘 제어와 피동적 힘 제어로 분류시킬 수 있다. 능동적 힘 제어는 힘 세서를 이용하여 구속력을 목표한 힘에 근접하도록 제어한다. 유연 매니퓨레이터의 함수(위치, 속도, 가속도)를 이용하여 일정한 힘에 근접하도록 제어한다. 유연 매티퓨레이터에 있어서 링크 선단의 강성 증대는 힘 제어뿐만이 아니라, 링크의 진동을 크게 유발함으로서 위치 제어에 불리하게 작용한다. 주로 사용되고 있는 힘 센서는 많은 변형 게이지(strain gauge)로 구성되어 있다. 유연 매니퓨레이터 또한 링크 선단의 변형을 측정하기 위해 변형 게이지를 사용하고 있다. 본 논문에서는 이점에 착안하여, 유연 매니퓨레이터의 선단의 탄성 변형을 측정하기 위해 장착한 변형 게이지를 이용한 위치/힘 제어를 제안한다. 먼저, 유연 매니퓨레이터의 집중 정수 모델로부터 링크의 탄성 변형과 구속력 관계를 도출한 후 이 관계를 이용하여 3차원 실험 유연 매니퓨레이터를 실시간 위치/힘 제어 실험을 수행하였다. 또한 범용 동력학 해석 소프트웨어인 ADAMS FEM 을 이용하여 해석하였다. 마지막으로, 실험 결과와 해석 결과를 비교 분석하여 본 논문에서 제안한 유연 매니퓨레이터의 위치/힘 제어의 타당성을 입증시켰다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 가을 학술발표논문집 Vol.30 No.2 (2)
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• pp.727-729
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• 2003

본 논문에서는 외부의 힘에 의한 cavity 변형 객체의 안정적 형태 변형을 표현하기 위하여 형태유지 스프링을 이용한 변형 모델링 기법을 제안한다. 일반적으로 위나 풍선과 같은 cavity 변형객체는 전체 구성 노드의 수를 줄이기 위하여 표면 메쉬 구조로 모델링된다. 이 경우. 표면의 인접 노드만이 감쇠(damping) 스프링으로 연결되고, 모델의 체적정보의 부재로 인하여, 외부 힘이 일정시간 동안 지속적으로 주어지는 경우, 객체의 형태변형이 왜곡되고. 외부 힘이 제거된 후에도 초기 형태로의 복원이 불가능해진다. 본 논문에서는 전형적인 표면 메쉬 기반 변형 모델링 기법을 개선하기 위하여 형태 유지 스프링을 이용하여 체적 정보를 추가함으로써, 변형의 불안정성을 제거하고, 안정적인 초기형태로의 복원이 이루어지도록 하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권6호
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• pp.575-581
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• 2000

본 논문에서는 척추침생검 시뮬레이터에서 사용의 햅틱 디바이스인 PHANToM(sup)TM을 이용하여 사실적인 힘을 구현하는 방법을 보여준다. PHANToM(sup)TM은 툴의 끝부분에서 좌표축 방향으로만 힘을 낼 수 있는 단점이 있으며, 시스템의 구동장치의한계로 인하여 딱딱한 물체에 닿을 때 불안정한 특성을 보인다. 또한 좁은 영역 안에서 복잡한 조직들로 인한 급격한 강도 변화도 시스템의 불안정을 초래한다. 모사되는 힘은 두가지 성분으로 나뉜다. 하나는 바늘이 삽입될 때 바늘의 길이 방향으로 느껴지는 힘으로 생체 조직의 모델을 통해 값이 구해진다. 다른 하나는 바늘이 피부를 뚫고 지나간 이후에 바늘이 초기 삽입 방양을 유지 시켜주는 회전방향 힘으로 피봇을 이용하여 구현하였다. 불안정성 문제와 바늘이 튀어나오는 문제는 램핑 필터와 시간변수를 이용하여 제거하였다. 침생검 과정은 생체조직의 탄성 변형뿐 아니라 파괴가 일어나는 변형이므로 사실적인 힘을 구현하기 위해서 실험 데이터를 이용하여 삽입 깊이에 따라 탄성 계수와 마찰 상수가 변하는 모델을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.341-352
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• 2017

강구조물을 접합하는 대표적인 두 가지 방법으로는 용접접합과 볼트접합이 있다. 이중 잘 접합된 볼트접합은 지압메카니즘에 의한 강도상승과 연성거동을 기대할 수 있다. 이러한 볼트접합부의 연성능력을 충분히 활용하기 위해 본 연구에서는 합리적인 단일볼트접합부의 힘-변형관계 및 지압강도 산정식을 제안하고자 하였다. 볼트접합부의 경계조건 및 기하학적인 요소를 고려하여 체계적으로 단일볼트 실험을 수행하였다. 현행 설계기준의 볼트접합부의 지압강도 산정식의 모순점을 해결하기 위해 새로운 지압강도 설계식 및 변형한계 산정식을 제안하였다. 또한 접합부의 강성, 강도, 기하학적 조건 등을 반영할 수 있는 힘-변형관계식을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 지압강도식 및 힘-변형관계식은 현행설계기준보다 합리적으로 실험결과를 예측하였다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제15권5호
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• pp.143-152
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• 2015

일반적인 입자 기반 유체 폭발 시뮬레이션과는 다르게 탄성을 지닌 유체의 폭발을 시뮬레이션 하는 경우 물질의 사실적인 변형을 표현하기 위한 여러 가지 특수한 방법이 필요하다. 기존 입자 기반의 점탄성체 연구에서는 물체가 힘을 받아 압축이 되었을 때 한계치 이상의 힘을 받으면 변형되는 최대 변형에너지 이론과 물체의 부피가 일정 수준 이상 줄어들었을 때 변형되는 최대 전단응력 이론을 이용하여 진흙이나 페인트 같이 소성변형을 하는 물체의 변형을 다루었지만 실리콘이나 탄성이 강한 고무줄과 같이 한계치 이상의 힘을 받았을 때 여러 부분으로 쪼개지는 취성변형을 표현하지는 못하였다. 본 논문은 물체가 받은 힘을 변형된 길이나 부피로 표현한 기존의 입자 기반 시뮬레이션과 달리, 힘을 받았을 때 물체에 발생하는 최대응력이 물체의 파단응력에 도달하였을 때 항복이 일어난다는 취성 변형에 적합한 쿨롱-모어 이론을 제안한다. 쿨롱-모어 이론을 적용한 강한 탄성을 가진 반유동체가 힘을 받은 경계면이 파단응력에 도달하였을 때 물체가 현실감 있게 파괴되는 과정을 표현할 수 있음을 확인하였다. 반유동체가 지면에 부딪혀 힘을 받았을 때 쿨롱-모어 이론을 적용하여 물체의 파괴를 표현하였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.7-13
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• 2004

본 논문에서는 cavity 변형 물체의 전역적 변형 형태는 유지하면서 계산 복잡도를 줄이기 위하여 모델의 다중해상도적 표현 기법 및 서로 다른 상세 레벨간 물리적 특성변수에 대한 적응기법을 제안한다. 또한, 객체의 안정적 변형을 지원하기 위한 형태유지 스프링을 제안한다. 일반적으로 위나 풍선과 같은 cavity 변형객체는 전체 구성노드의 수를 줄이기 위하여 표면 메쉬 구조로 모델링 된다. 이 경우, 표면의 인접 노드만이 감쇠(damping) 스프링으로 연결되고, 모델의 체적정보의 부재로 인하여 외부 힘이 일정시간 동안 지속적으로 주어지는 경우, 객체의 형태변형이 왜곡되고, 초기형태로의 복원이 불가능해진다. 본 논문에서 제안하는 형태유지 스프링은 외부힘에 의한 변형 후 초기형태로의 복원을 보장함으로써, 복잡한 계산과정 없이 간접적으로 객체의 볼륨유지 효과를 제공하고 변형의 불안전성을 제거한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 봄 학술발표논문집 Vol.27 No.1 (B)
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• pp.592-594
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• 2000

변형모델(deformable model)은 볼륨의료영상(volumetric medical image)으로부터 복잡한 인체기관의 3차원적 경계를 분할해내기 위해 효과적인 방법을 제공한다. 그러나, 기존 변형모델은 초기와 의존성, 오목한 경계(concavity) 분할의 비적합성, 그리고 모델내 요소간 자체교차(self-intersection)의 제한점을 가지고 있었다. 본 연구에서는 이러한 제한점을 극복하고, 오목한 구조를 포함하는 복잡한 인체기관의 경계를 분할하기에 적합한 새로운 변형모델을 제안하였다. 제안한 변형모델은 볼륨영상 피라미드(pyramid)를 기반으로 다해상도(multiresolution)의 모델 정제화(refinement)를 수행한다. 다해상도 모델 정제화는 전역적 시셈플링(global resampling) 및 지역적 리샘플링(local resampling)를 통하여 저해상도의 모델로부터 점차 고해상도의 모델로 이동하면서 객체의 경계를 계층적으로 분할해가는 방법이다. 다해상도 모델에 의한 계층적 경계 분할은 초기화 조건에의 의존성을 극복할 수 있게할 뿐 아니라, 빠른 속도로 원하는 객체의 경계에 수렴할 수 있게 한다. 또한 지역적 리샘플링은 모델 구성요소의 정규화를 수행함으로써 객체의 오목한 부분을 성공적으로 분할할 수 있게 한다. 그리고, 제안 모델은 기존 변형모델에서 포함하는 내부 힘(internal force)과 외부 힘(external force)외에 자체교차방지 힘(non-self-intersection force)을 추가함으로서 효과적으로 모델내의 자체교차를 방지할 수 있게 하였다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제14권6호
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• pp.49-58
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• 2014

입자 기반 유체 시뮬레이션에서 유체와 완전탄성체의 중간 형태인 점탄성체는 유체와는 달리 물질의 변형에 대한 항복응력(yield stress)이 필요하다. 기존 입자 기반의 점탄성체 연구에서는 폰 미제스(von Mises) 항복조건을 사용해 점탄성체의 변형을 표현하였으나 폭발을 표현하지는 못하였다. 본 논문은 물체가 받는 수많은 방향의 힘을 계산해야 하는 폰 미제스의 항복조건과는 달리 최대 주응력과 최소 주응력의 차를 이용해 쉽게 근사 할 수 있는 트레스카(Tresca)의 항복조건을 변형한 이상적 점탄성체 항복조건을 제안한다. 폰 미제스의 항복조건을 쉽게 근사화하기 위해 물체가 받는 힘을 변형된 길이로 표현한 기존 입자 기반의 시뮬레이션과 달리, 본 논문은 트레스카의 항복조건을 바탕으로 2차원 물체가 힘을 받아 변형된 넓이를 주응력으로 가정한다. 가장 큰 힘을 받는 순간을 최대주응력, 가장 적은 힘을 받는 순간을 최소 주응력으로 근사 화하여 차이를 계산한다. 점탄성체의 경계면이 이상적 항복 조건 이상으로 줄어들 때 물체가 한계응력을 이기지 못하고 현실감 있게 폭발하는 과정을 표현할 수 있음을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제29권2호
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• pp.266-272
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• 1997

오이, 무우, 마늘 생강 및 감자의 가식부위를 일정크기$({\Phi}\;5\;mm{\times}H\;5\;mm)$로 만든 후, 힘을 가할 때와 제거할 때 발생하는 힘-변형 곡선의 관계로부터 압축 및 비압축 특성을 살펴보고 성분함량 및 세포특성과의 관계를 살펴보았다. 힘을 가하는 초기에 변형의 증가속도가 컸지만 그 이후에는 감소하였으며, 힘을 제거할 때는 압축시와 반대의 결과를 보였다. 9 N에 도달하는 시간과 변형은 감자가 컸으며 마늘이 작았다. 압축 및 비압축시 모든 시료가 분명한 이력현상을 보였으며, 힘(y)과 변형(x)은 y=exp(a+b log(x))의 관계가 있었다. 힘을 가할 때에는 감자가 $3.888{\sim}5.099{\times}10^{-3}\;J$의 많은 일을 하였으며, 그 다음으로는 오이, 무우 순이었으나 힘을 제거할 때에는 마늘이 $2.09{\times}10^{-3}\;J$로 많은 일을 하였다. 비회복성 일은 오이, 무우, 감자가 $76{\sim}96%$이었으며, 마늘이 $36{\sim}42%$로 작았다. 힘을 가할 때 변형은 감자가 컸으며, 마늘이 작았다. 탄성도는 마늘이 압축속도 별로 각각 0.777 및 0.756로 컸으며, 감자와 무우는 $0.301{\sim}0.465$로 작았다. 압축 및 비압축 특성치는 수분함량, 즙액의 점도, 세포의 크기, 조밀도 및 규칙성과 높은 상관이 있었다.

• 유변학
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• 제2권1호
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• pp.46-52
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• 1990

배추의 조직감 특성을 기계적으로 측정하는 방법을 수립하기 위하여 여러 가지 형 태의 탐침에 의한 침투 및 절단시험에서 나타난는 힘-거리 곡선을 비교분석하였으며 그 결 과를 배추잎의 미세구조와 관능적특성과 연관하여 해석하였다. 배추잎의 침투심험에서 탐침 의 선단각, 선단면적 및 둘레에 따라 힘-거리 곡선의 형태는 크게 달라지며 선단면적과 둘 레가 커질수록 파열력이 크게 증대되었다. 절단시험에서는 표피와 내부유관속 조직을 절단 하는 세 개의 특징적인 피크를-나타내었다. 배추잎의 염장에 의하여 침투시험의 최대 변형 력은 크게 감소된 반면 파열력은 크게 증대되어 최대 변형력에 대한 파열력의 비(a/c) 는 증가되었으며 이것은 탐침의 선단면적과 둘레가 큰경우에 더욱 두드러지게 나타났다. 염장 에 의하여 탄성한계까지의 변형거리가 커졌으며 최초 변형에서의 탄성치(a/l)는 감소하는 경 향을 나타내었다. 절단시험에서는 염장에의하여 외피의 절단력이 상대적으로 증가하였다. 배 추 및 절인배추의 아삭아삭한 정도는 침투시험의 최대변형력과 a/l의 변화와 밀접한 관계가 있으며 질긴 정도는 침투시험의 파열력과 a/c 절단시험의 절단력과 관계가 있으며 아작아작 한 정도는 침투시험의 a/c와 관계가 있는 것으로 판단되었다.