Today, high-speed trains enjoy wide acceptance as fast, convenient and environment-friendly means of transportation. However, increase in the speed of the train entails a concomitant increase in the aerodynamic noise, adversely affecting the passenger comfort. At the train speed exceeding 300 km/h, the effects of turbulent flows and vortex sheddding are greatly amplified, contributing to a significant increase in the aerodynamic noise. Drawing a biomimetic analogy from low-noise flight of owl, a method to reduce aerodynamic noise at inter-coach space of high-speed trains is investigated. The proposed method attempts to achieve the noise reduction by modifying the turbulent flow and vortex shedding characteristics at the inter-coach space. To determine the aerodynamic noise at various train speeds, wind tunnel testing and numerical CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation for the basic inter-coach spacing model are carried out, and their results compared. The simulation and experimental results reveal that there are discrete frequency components associated with turbulent air flow at constant intervals in the frequency domain
Bacterial cellulose based actuator with large displacement was developed for biomimetic robots. Bacterial cellulose has 3D nanostructure with high porosity which was composed of the nanofibers. Freeze dried bacterial cellulose was dipped into ionic liquid solution such as 1-butyl-3-methylimidazolium(BMIMCl) to enhance the actuation performance due to increase the ionexchange capacity and ionic conductivity. And Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly (styrnenesulfonate)(PEDOT:PSS) was used for the electrodes of both side of bacterial cellulose actuator by dipping and drying method. The FT-IR and XRD were conducted to examine the electrochemical changes of developed bacterial cellulose actuator. The biomimetic caudal fin was designed using bacterial cellulose actuator and PDMS to verify the possibility for biomimetic robot. The step and harmonic response were conducted to evaluate the performance of developed biomimetic actuator.
Biomimicry architecture has been highlighted in recent years for the innovative ideas from the nature have provided main developments in many areas. The related studies in Korean architecture is entering the first step and are needed close attentions for its vitalizations. This study starts with the acknowledgement of necessity to establish the architectural application process. First of all, it is named as a 'Passive Cycle' if a problem-solving or a project has been through the analysis of process complexity and biomimicry application process in other areas. Then, the basic frame is structured as a 'Process-Cooperation,' which integrates process complexation with process circulation. The cooperative relationship starts from the beginning of the design with not only professionalists related with architecture but also ones in various areas when it is issued a difficult problem or high environmental performance not found in common architectural design processes. To make the architectural application good progress, the characteristics of bio-mimetic architectural applications are categorized as three areas; the expected effect, the application level, and application method. As a result, the organic complexity should be prioritized to have bio-mimetic application effectively while accessing the principles. Therefore, the process for the architectural application of biomimicry is suggested as 'Organic Cycle-Cooperation.'
2차원 영상으로부터 3차원 정보를 추출하는 과정은 매우 중요한 단계로서 하나의 카메라를 이용하는 단안시법과 두 개의 카메라를 이용하는 양안 시법이 있는 후자를 일반적으로"스테레오 비전"이라고 한다. 요즘 많이 CCTV나 여러 매체에서 사용되고 있는 자동 물체추적 시스템에서 인간의 두 눈을 모방한 스테레오 카메라를 이용하여 현장의 상황이나 작업 전개를 보다 명확하게 알 수 있어 회피/제어 기동 및 여러 작업의 효율을 극대화할 수 있다. 기존의 2D 영상에서의 물체 추적시스템은 거리를 인식할 수 없어 전이를 인식할 수 없었으나 스테레오 영상의 시차를 이용하고 객체를 표시하여 관측자가 보다 효과적으로 제어할 수 있을 것이다.
자연에 존재하는 새나 곤충들은 양력 및 추력을 발생하기 위하여 평균캠버선의 형상을 변화시킨다. 기존의 비정상 박익 이론들은 주로 강체 플랩핑 에어포일에 관하여 유도되어 왔다. 생체형상가변익의 비정상 공력특성을 파악하기 위하여 변형 가능한 에어포일에 대한 확장된 비정상 박익이론이 필요하다. 생체형상가변익의 비정상 공력특성을 계산하기 위해 Theodorsen의 접근방법을 확장하였다. 에어포일의 평균 캠버선은 다항식으로 나타내었다. 형상 가변익에 작용하는 비정상 공력특성을 순환항 및 비순환항으로 나누어 나타내었다. 본 이론은 플래핑운동을 하는 생체형상가변 에어포일의 비정상 공력해석 및 모핑날개의 공탄성 해석에 적용가능하다.
지구온난화의 주범인 온실가스 중 이산화탄소 농도 증가에 따라 현재 전 세계적으로 사회적, 환경적, 경제적으로 피해가 나타나고 있다. 그래서 CCS연구를 적용하여 이산화탄소를 포집하는 연구가 활발하게 진행 되고 있으나 분리, 수송, 저장 등의 추가적인 비용이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문은 생체촉매효소를 이용하여 이산화탄소를 포집하는 연구를 하였다. 반응온도, pH, 이산화탄소 농도 등의 변수를 이용한 생체촉매효소의 활성평가, 반응속도, 광물화의 특성에 관하여 연구하였다.
셀룰로오스 EAPap 작동기는 생체 모방형 작동기의 하나로 생체적합하고 가볍고 비교적 낮은 전압에서도 큰 변위를 발생시킨다는 장점을 가지고 있다. 셀룰로오스를 재생하면서 셀룰로오스 파이버를 배열함으로써 압전 종이를 만들었다. 한편 셀룰로오스에 탄소나노튜브, 산화금속 나노분말, 전도성 고분자, 이온성 유체등을 물리적, 화학적으로 결합시켜 다양한 하이브리드 나노복합재를 만들었다. 본 논문에서는 셀룰로오스 EAPap 의 제조공정 및 이를 응용한 바이오센서, 화학센서, 유연트랜지스터, 그리고 작동기의 응용 디바이스에 대해 소개한다. 또한 셀룰로오스 EAPap 을 무선으로 구동하는 기술에 대해 소개한다. 이는 생체모방로봇, 정찰 등에 활용될 수 있다.
무선센서 네트워크(WSNs)는 일반적으로 수많은 센서노드들이 배치되어 데이터를 전송하며, 불필요한 데이터 전송으로 인해 에너지 낭비를 초래한다. 기존의 연구들은 주로 에너지 소모문제를 해결하는데 집중되었다. 하지만 실시간으로 정보전송이 필요한 어플리케이션에 대해서는 지연 보장 역시 고려되어야 한다. 본 논문은 생체시스템을 모방하여 무선센서망에서 에너지의 소모와 연시간을 줄이기 위한 BISA(Bio-inspired Scheduling Algorithm)를 제안한다. BISA는 에너지 효율성이 높은 라우팅경로를 탐색하고 다중채널을 이용해 데이터 전송경로를 다중화함으로써 데이터 전송을 위한 에너지소모와 지연시간을 최소화한다. 실험결과를 통해 제안한 알고리즘의 기존방식 보다 적은 에너지를 사용하며 동시에 요구지연 시간을 보장함을 확인한다.
사회가 발달하여 감성사회로 접어들면서, 섬유산업도 새로운 감성소재를 개발하기 위한 연구를 추구하고 있다. 이러한 분야의 연구수단으로 생체모방(Biomimetics)을 활용하는 연구개발이 활발히 진행되고 있는데, 이중 미래지향적인 차세대 섬유로 Morphotex(R)를 이용한 Morpho 직물이 있다. 감성소재분야에서 '구조발색섬유'라고 불리어지는 독특한 색미를 가진 섬유소재인 Morphotex$^{(R)}$는 남미의 MORPHO 나비 날개의 구조적 발색원리를 모방하여 만든 광발색섬유로 염료와 안료를 사용하지 않는 친환경섬유이면서 고기능성과 쾌적성을 겸비한 소재로 요즘 많은 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 구조발색 소재를 이용하여 제직한 감성의류소재 직물의 감량조건에 따른 감성특성을 비교.분석해보았다. 먼저 구조발색 소재로 제직 된 직물의 감량공정특성에 따른 구조발색 소재 직물의 인장 인열 특성을 분석하였으며 또한 KES-FB system으로 구조발색 소재 직물의 역학특성을 측정하고 측정한 역학특성으로부터 감성태를 평가해 보았다.
본 논문의 수중로봇 도미(Domi) ver1.0는 관상어용 물고기 로봇 개발을 목표로 연구 개발되었다. 물고기 로봇은 머리, 1단, 2단 몸체와 꼬리 부분과 2개의 구동 관절로 구성되어있다. 물고기 로봇의 추력에 적합한 구동부 선정을 위하여 물고기 로봇 모델링과 유영 해석을 통하여 관절 구동부가 설계되었다. 또한 물고기 로봇의 유영알고리즘은 Lighthill 운동학 해석을 기초로 생체 모방의 유영 근사화 방법을 적용하였다. 설계된 물고기는 수동유영 및 자율운영모드로 동작된다. 수동유영모드는 RF 송수신기를 이용하여 운용되며, 자율유영모드는 머리 부분에 부착된 PSD센서, 마이컴 제어부, 서보 구동장치에 의하여 구현된다. 본 설계된 물고기 로봇 도미 ver1.0은 수중 현장시험 평가를 통하여 추력, 내구성, 방수성 등의 성능이 우수함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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