• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제20권10호
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• pp.534-542
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• 2014

멀티스케일 모델링은 시공간적으로 서로 다른 규모의 시스템을 다룰 수 있는 시뮬레이션 기법이다. 본 연구에서는 멀티스케일 모델링 연구의 일환으로 서로 다른 시뮬레이션 기법인 분자동역학과 확률회전동역학을 결합할 수 있는 방법을 제안한다. 분자동역학 프로그램 중 잘 알려진 오픈 소스인 LAMMPS를 기반으로 멀티스케일링 모델링을 구현하였으며 LAMMPS에서 정의한 제3자를 위한 표준 확장 방법을 따랐다. 제안된 방법에서는 확률회전동역학 모델을 기본으로 경계 영역은 분자동역학으로 해석 가능하게 하였고 심리스한 해석을 보장하기 위하여 중첩 영역과 정보 교환 영역을 함께 구현하였다. 예비실험을 수행한 결과, 제안된 멀티스케일 방법론이 기존 분자동역학 시뮬레이션 결과와 일치된 해석 결과를 보여주었으며 실행 시간 또한 단축시킬 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.70-75
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• 2021

본 논문은 단섬유 칩으로 구성된 Sheet Molding Compound(SMC) 복합재료를 실험적으로 관찰된 특징들을 바탕으로 메소스케일(meso-scale) 대표체적요소(RVE: Representative Volume Element)를 재구성하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 전산해석을 이용하여 SMC 복합재료의 비등방성 거동의 정확한 예측은 어려운 문제이다. 이를 극복하기 위해, SMC 복합재료를 위한 일련의 이미지 프로세싱 기술과 재구성 알고리즘 및 유한요소(FE: Finite Element) 생성기로 구성된 SMC RVE 모델을 개발하였다. 첫째, micro-CT 이미지 프로세싱은 SMC 물성에 직접적인 상관관계를 가지는 섬유칩의 배향 및 분산의 확률적 분포를 평가한다. 둘째, 해당 통계적 분포를 바탕으로 섬유칩 간의 겹침효과를 고려한 섬유칩 팩킹 재구성 알고리즘을 개발한다. 마지막으로, SMC 복합재료 멀티스케일 해석을 이용하여 매크로스케일(macro-scale)에서의 거동을 파악하고 실험데이터를 통해 검증을 수행한다.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.44-51
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• 2005

본 논문에서는 3차원 직교 직물 복합재료의 구성성분인 얀(Yarn)의 기하학적인 형상을 고려하여 직접수치모사(DNS) 모델을 개발하고 이를 이용하여 직교 직물 복합재료 평판의 저속충격 현상을 모사하였다. 미시구조를 보다 상세하고 정확하게 고려하기 위하여 토우 간격과 굴곡 등을 고려한 단위 구조를 제시하고 이를 이용하여 DNS 기반의 평판모델을 구현하였다. 정적 가상 실험을 통하여 얻은 DNS 모델의 거시적 등가 물성치를 바탕으로 한 거시기계학적 해석과의 비교하였고, DNS 모델을 이용하여 기존의 거시기계학적 모델에서 구현이 어려운 기하학적인 형상 차이에 따른 저속충격 현상의 영향을 고찰하였다. 그리고 보다 실제 실험에 가까운 가상 시편의 크기를 고려하고 해석의 효율성을 높이기 위하여 DNS개념에 기반한 멀티스케일 모델을 개발하여 거시/미시 해석 결과 특성을 함께 고찰하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.66-75
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• 2010

증강현실에서 3차원적 증강은 입력 비디오나 이미지로부터 3차원 구조 복원 및 추적을 필요로 한다. 이를 위해 제안된 기존의 방법들은 대개 정확한 3차원 모델을 사전에 구축해두고 실시간에 대조하는 방식을 취하였는데, 이 방식은 정확한 측정에 기반한 모델이 있어야 한다는 점과 대상물을 일일이 모델링해야 하는 문제점이 있다. 본 논문은 각 대상물별 정밀한 모델 없이 유형별로 일반화된(generic) 모델만을 사용하는 방식을 제안함으로써 층간 이동 등을 허용하는 광범위 이동형 실내 증강현실 응용 가능성을 제시하고자 하였다. 제안한 방법은 일반화된(generic) 모델을 변형(affine transformation)하여 주어진 장면에서 오류 임계치 이내의 정합을 이루는 모델 변형 값인 스케일, 위치, 회전 값을 찾아냄으로써, 그에 따라 정합된 3차원 공간구조에 관해 일관성 있게 증강객체가 배치될 수 있도록 하는 것이다. 이 방법은 정밀 모델링에 드는 시간과 노력 비용을 줄이며, 실험을 통해 크기나 디테일은 다르지만 유사 패턴이 반복되는 통로구조의 복원과 추적에 사용될 수 있음을 보였다.

• 방송공학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.608-620
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• 2021

최근 딥러닝 기반의 얼굴 초해상화 연구는 일반적인 영상에 대한 초해상화 연구와 달리 인간의 얼굴이 가지는 구조적 혹은 의미론적인 특성을 반영한 안면 랜드마크 정보, 주요 영역 딕셔너리와 같은 사전 및 참조 정보를 사용하여 우수한 초해상화 결과를 보였다. 그러나 얼굴에 특화된 사전 정보를 사용할 시 추가적인 처리 소요 시간과 메모리를 요구하는 단점이 존재한다. 본 논문은 앞서 언급한 한계점을 극복하고자 지식 증류 기법을 활용한 효율적인 초해상화 모델을 제안한다. 주요 얼굴 영역 기반의 딕셔너리 정보를 사용하는 선생 모델에 지식 증류 기법을 적용하여 추론 시 랜드마크 정보와 부가적인 딕셔너리 사용이 필요 없는 학생 모델을 구축하였다. 제안하는 학생 모델은 특징맵 기반의 적대적 지식 증류를 통해 얼굴 주요 영역 딕셔너리를 가지고 있는 선생 모델로부터 학습을 진행하였다. 본 논문은 제안하는 학생 모델의 실험 결과를 통해 정량 및 정성적으로 우수함을 보이며 선생 모델의 연산량에 비해 90% 이상 절감되는 효율성을 증명한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3176-3183
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• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권5호
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• pp.461-467
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• 2012

$500{\mu}m$의 수력직경을 가진 마이크로 채널에서 유동 비등 시 물에 대한 마찰 압력 강하를 측정하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 열 유속 $100-400kW/m^2$, 증기건도 0-0.2 그리고 질량 유속 $200-600kg/m^2s$의 범위에서 이루어졌다. 유동 비등 시 마찰 압력 강하는 두 가지 모델을 사용하여 예측된다. 즉, 두 상의 속도가 동일하다고 가정한 균질 모델과 두 상 사이에 서로 다른 속도를 가지는 분리류 모델로 분류된다. 실험결과 이상 마찰 승수는 질량 유속이 증가함에 따라 감소한다는 것을 알 수 있었다. 측정된 압력 강하 데이터는 매크로 스케일과 미니/마이크로 스케일에서 제안된 기존의 여러 상관식들과 비교하였다. 균질 모델은 본 연구에서 고려한 실험 조건에서 29.4 %의 평균 오차내에서 마찰 압력 강하를 예측하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.29-37
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• 2021

본 논문에서는 안저영상의 다중 스케일 정보를 다루기 위한 딥러닝 기반의 망막 혈관 분할 모델을 제안한다. 제안 모델은 이미지 분할 딥러닝 모델인 U-Net과 선택적 커널 합성곱을 통합한 합성곱 신경망으로 안저영상에서 눈과 관련된 질병을 진단하는데 중요한 정보가 되는 망막 혈관의 다양한 모양과 크기를 갖는 특징 정보를 추출하고 분할한다. 제안 모델은 일반적인 합성곱과 선택적 커널 합성곱으로 구성된다. 일반적인 합성곱 층은 같은 크기 커널 크기를 통해 정보를 추출하는 반면, 선택적 커널 합성곱은 다양한 커널 크기를 갖는 브랜치들에서 정보를 추출하고 이를 분할 주의집중을 통해 적응적으로 조정하여 결합한다. 제안 모델의 성능 평가를 위해 안저영상 데이터인 DRIVE와 CHASE DB1 데이터셋을 사용하였으며 제안 모델은 두 데이터셋에 대하여 F1 점수 기준 82.91%, 81.71%의 성능을 보여 망막 혈관 분할에 효과적임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2006

적층 복합재료에 가해지는 저속충격에 의한 동적 거동 및 손상의 예측은 복합재 구조물의 설계에 중요한 문제가 되고 있다. 특히 저속충격에 의한 손상을 기술하기 위하여 적층판 내의 면내응력 뿐만 아니라 층간응력이 중요한 역할을 하는데, 기존의 전통적인 접근 방법은 이들을 효과적으로 기술하지 못하는 단점이 있다 본 논문에서는 이러한 동적거동 및 손상을 기술하기 위한 수치해석 모델로서 내부 미시구조를 고려한 직접수치모사(DNS)방법을 이용하여 DNS 모델을 구성하였다. 그리고 이를 저속충격 문제에 적용하여 저속충격에 의한 동적 거동 및 재료내의 층간응력 해석을 미시적으로 접근하였다. 이때 기존의 거시적인 접근 방법에 따른 균질모델의 결과와 비교 해석을 보였다. 한편 복합재료 적층판의 효율적인 저속충격해석을 위하여 DNS 개념을 적용한 멀티스케일 모델을 개발하여 기존의 균질화된 모델에서 보일 수 없었던 충격 부위의 국부적인 동적 거동을 효과적으로 기술하였다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.16-24
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• 2023

본 논문에서는 복합재료의 섬유와 기지사이의 경계면 손상을 고려한 멀티스케일 점진적 피로 손상 모델을 제안한다. 먼저 점진적인 경계면 손상을 고려하기 위해 서로 다른 4개의 경계면 상태를 정의한 미소구조 모델을 도입하였다. 각각의 상태에 대한 부피분율은 피로 하중의 사이클 수가 증가함에 따라 온전한 상태의 계면에서 완전 박리 상태의 계면으로의 전환이 일어난다. 손상된 경계면의 에쉘비 텐서(Eshelby's tensor)를 계산하기 위해 선형 스프링 모델이 사용되었으며 균질화 방법을 통해 복합재료의 유효 물성을 얻었다. 또한 복합재료의 피로거동을 묘사하기 위해 교번 응력에 대한 섬유, 기지, 그리고 섬유-기지 간의 계면 각각에 대한 손상 변수들이 정의되었고 이를 chaotic firefly 알고리즘을 통해 손상 변수를 특성화 하였다. 제안된 모델은 유한요소해석프로그램 ABAQUS의 UMAT subroutine으로 구현되어 AS4/3501-6 복합재료의 단일방향 라미네이트(unidirectional laminate) 시편들([0]₈, [90]₈,[30]₁₆)을 통해 성공적으로 검증되었다.