• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2001년도 추계학술발표논문집 (상)
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• pp.631-634
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• 2001

가상 현실이나 게임 제작 분야에서는 움지임에 따른 변형을 실시간으로 처리하는 것이 요구되고 있다. 변형 처리를 위한 일반적인 모델은 질량-스프링(mass-spring) 방법을 이용한 것으로, 그 구현이 쉽고 처리 속도가 빨라 대화형 시스템(interactive system)에서 실시간 처리를 위한 모델로 주목되고 있다. 반면에, 이 모델은 외부의 제어에 대하여 super-elastic한 문제를 내포하여 그 적용이 제한되어 있다. 본 논문에서는 스프링 모델의 근본적인 문제인 super-elastic 문제를 극복하기 위한 근사 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 하이브리드 접근 방식으로, 이산 점 사이의 내부 힘들을 선처리(pre-processing)하여 elastic한 성분을 나누어 처리한다. 선처리 과정에서는 변형 물체의 물리적 속성에 따라 늘어나는(elongation) 성분과 굽어지는(bending) 성분을 따로 처리함으로써, 극심히 늘어나는(super-elongation) 문제를 극소화할 수 있다. 본 논문의 결과로는 빈번한 제어에 대응되는 움직임을 빠르게 생성할 수 있음을 보이며, 안정적이면서 그럴 듯한 움직임을 생성할 수 있음을 보인다.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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• 한국시뮬레이션학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.143-146
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• 1999

수술 시뮬레이션은 의학 교육, 수술 훈련, 수술 계획과 정확한 수술을 위해 그 중요성이 더해지고 있다. 본 논문은 물리적 모델을 기반으로 3차원 객체의 변형을 인터액티브하게 수행할 수 있는 인체 내장 기관에 대한 수술 시뮬레이터의 개발을 목적으로 한다. 물리적 모델은 컴퓨터 애니매이션과 컴퓨터 그래픽 모델에 대한 새로운 시도로써 많이 연구되고 있으며, 본 논문에서는 심장에 대한 3차원 자료를 매스-스프링 모델로 구현 및 변형을 수행하였다. 본 연구의 결과는 일차적으로는 심장 수술 시뮬레이션에 적용 가능하며 나아가 다른 내장 기관의 수술 시뮬레이션 및 non-rigid한 객체에 대한 변형에 적용 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.1813-1818
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• 2014

햅틱 시스템에는 사용자인 인간이 항상 포함되므로, 인간 임피던스에 의한 시스템 안정성 분석이 필요하다. 특히, 일차 홀드 방식의 햅틱 시스템에 대한 인간 임피던스의 안정성 영향 분석이 미진하다. 본 논문에서는 선형 2차 시스템으로 모델화된 인간의 임피던스 모델을 포함하는, 일차 홀드 방식의 햅틱 시스템에 대한 안정성을 루드-후르비쯔 (Routh-Hurwitz)안정성 판별법을 이용하여 해석했다. 가상 벽 모델인 가상 스프링 상수 ($K_w$)의 안정성 영역과 인간 임피던스의 질량 ($M_h$), 댐핑 ($B_h$),그리고 스프링 상수 ($K_h$)와의 관계를 루드-후르비쯔 안정성 판별법을 이용하여 분석한 결과, 스프링 상수 ($K_h$)가 일정할 때 가상 스프링 상수 ($K_w$)는 인간 임피던스의 질량 ($M_h$)과 댐핑 ($B_h$)의 제곱근에 비례했다. 또한 인간 임피던스의 질량 ($M_h$)또는 댐핑 ($B_h$)가 일정할 때 가상 스프링 상수 ($K_w$)는 스프링 상수 ($K_h$)의 0.48배만큼 감소했다. 이를 종합하여 $K_w{\leq}54413{\sqrt{(M_h+M_d)(B_h+B_d)}}-0.486K_h$의 모델을 제안했고, 이론 값들과 제시된 모델로부터 계산된 값을 비교한 결과 평균적인 상대오차가 0.5%로 작게 나타났다. 제시된 모델이 인간 임피던스 모델과 가상 스프링 상수와의 관계를 비교적 잘 표현하고 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.610-616
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• 1990

본 연구의 주요 목적은 표면균열의 상호간섭 효과를 선 스프링 모델을 이용하 여 해석하여 그 결과를 비교, 검토하는 것이다. 먼저 선 스프링 모델의 이론적 배경 을 설명하고 이를 바탕으로 개발된 ABAQUS 유한요소 프로그램을 이용하여 평판구조물 에 표면균열이 한개 존재하는 경우에 대한 해석을 수행하여 이 방법의 타당성을 확인 해 보고자 한다. 또한 평판 구조물 및 원통형 구조물에 2개의 표면 균열이 존재하는 경우에 대하여 해석을 수행하여 표면균열의 상호간섭 효과를 밝혀보고자 한다.

• 유변학
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• 제7권3호
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• pp.211-224
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• 1995

묽은 고분자 용액의선형 점탄성과 완화시간 스펙트럼에 대하여 비드수, 유체역학적 상호작용, 배제 부피와 비선형 스프링들의 영향을 비드-스프링 모델을 통하여 연구하였다. Fixman의 모델을 개량하였고, 비선형 스프링개념을 도입한후 선형점탄성에 관한 식들을 유 도하였다. 그중에서 주로 복고 점도의 크기와 위상차에 대한 BSM 파라미터들의 영향을 살 펴보았다. 실험데이터에서 진동수에 따른 위상차의 평평한 부분의 길이로부터 비드수를 Mark-Houwink 식의 지수 값으로부터 유체역학적 상호작용 파라미터를 그리고 fitting 파라 미터로써 배제 부피 파라미터와 비선형 스프링 파라미터의 함수형태로 표현되는 동적 확장 파라미터를 결정할수 있었다. 또한 광산란 실험등으로부터 배제 부피 파라미터를 결정하게 된다면 이로부터 비선형 스프링 파라미터도 결정할수 있음을 알수 있었다. 한편 불연속적인 현태인 BSM의 완화시간 스펙트럼에 미치는 BSM 파라미터들의 영향을 분석함으로써 각 파람터의 효과와 차이점을 분명히 알수 있었다. 본논문에서는 BSM에 비드수, 유체역학적 상호작용 배제 부피 그리고 비선형 스프링 효과를 동시에 적용하는 방법을 제시하였으며 이 방법을 통하여 묽은 고분자 용액의 선형 점탄성 실험 데이터를 정량적으로 설명할 수 있었다.

• 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.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제65차 동계학술대회논문집 30권1호
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• pp.341-344
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• 2022

본 논문에서는 삼각형 메쉬 기반에서 변형률 기반 동역학(Strain-based dynamics, SBD)을 안정적으로 표현할 수 있는 굽힘 스프링 구조와 감쇠 기법에 대해 설명한다. SBD는 삼각형 메쉬의 에지 길이(Edge length) 기반의 에너지 대신 변형률(Strain)을 활용하여 에너지를 모델링한다. 하지만, 비정상적인 삼각형(Degenerate triangle)인 경우 변형률이 불안정하게 계산되어 잘못된 방향으로 늘어나는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 효율적으로 처리할 수 있는 굽힘 스프링(Bending spring) 구조에 대해 소개한다. 결과적으로 본 논문에서 제안하는 기법은 안정적으로 SBD를 처리할 수 있기 때문에 다양한 재질의 옷감 시뮬레이션을 안정적으로 표현할 수 있도록 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.243-250
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• 2018

본 논문에서는 복합재 판 스프링의 설계 최적화를 위해 유전자 알고리즘을 사용한 적층 최적화 과정을 제시하였다. 다목적 소형 승합 자동차 판 스프링을 유한요소모델로 구성하여 초기 설계를 검증한 이후, 유전자 알고리즘을 통해 복합재료의 적층수와 적층각도를 최적화하는 과정을 기술하였다. 최적화 과정을 통해 판 스프링의 하중 감소과정, 반복수에 따라 강 구조의 해석 결과와 비교하였다. 더불어 유전자 알고리즘을 통해 최적화된 적층 시퀀스를 구조에 적용하여 구조의 건전성을 검증하기 위해 유한요소 모델로 구성하여 안전여유를 계산하였다. GA를 적용할 때, 복합재료 판 스프링의 적층 두께와 적층 각을 획득하였으며, 이는 적절한 강도와 강성으로 최소 무게를 달성하는데 기여한다. 동일한 설계 매개 변수 및 최적화 조건에서 강철된 판 스프링을 복합재 판 스프링으로 교체하면 65.6%의 중량이 감소한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.320-328
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• 2017

철도차량에 폭 넓게 적용되고 있는 축상고무스프링의 노화에 따른 탈선안전도 영향을 분석하고자 노화 축상고무스프링 시료를 대상으로 특성시험을 수행하였다. 그리고 축상고무스프링 노화가 탈선 안전에 미치는 영향을 분석하기 위하여 주행 동특성 해석을 수행하였다. 사용연수 17년이 지난 롤고무 축상스프링 시료를 대상으로 한 상하방향 특성시험결과, 고무 노화로 인하여 변위 복원기능이 저하되었고 스프링강성이 현저히 증가하였다. 그리고 EN14363규격 적용 twist궤도 주행 시를 모사한 주행동특성 해석결과, 정상 차량모델(Case1)에 비하여 노화 축상스프링 특성을 적용한 차량모델(Case2)의 탈선계수와 윤중감소가 증가하여 탈선안전도는 저하하였다. 특히 급격한 선형 변동이 발생하는 천이구간 주행 시 윤중감소로 인한 탈선안전도는 취약하게 나타났다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.27-33
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• 1999

본 논문은 유연한 비정형 물체의 애니메이션을 위한 효율적인 기법을 제안한다. 비정형 물체를 표현하기 위해 질량-스프링 모텔이 사용되었다. 지금까지 많은 기법들이 부드러운 객체의 사실적인 애니메이션을 생성하기 위해 질량-스프링 모델을 사용하였다. 질량-스프링 모텔의 애니메이션을 수행하기 위한 가장 손쉬운 접근법은 명시적 오일러 방법 (explicit Euler method)인데, 이 방법은 '불안정성 문제'라는 잘 알려진 문제가 발생한다는 단점을 가지고 있다. 이 불안정성 문제를 해결하기 위한 해법으로 암시적 적분법이 사용될 수 있다. 그러나, 이 암시적 방법의 가장 결정적인 약점은 대규모의 선행 시스템을 풀어야 한다는 것이다. 본 논문은 암시적 방법의 근사(approximation)를 이용하여 질량-스프링 모델을 빠른 시간에 애니메이션 할 수 있는 기법을 제시한다. 제안된 기법은 n 개의 질점이 O(n) 개의 스프링으로 연결되어 있을 때, 각 질점의 상태를 O(n) 시간에 안정적으로 갱신할 수 있다. 본 논문은 사실적인 결과를 위해 비정형 물체와 공기와의 상호 작용도 고려하였다.