• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.1-11
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• 2013

FLIP 기반의 유체 시뮬레이션은 품질에 대비 높은 효율을 자랑하기 때문에 Visual Effect(VFX)산업에 널리 사용되고 있다. FLIP 기술에서는 바다와 같은 대규모의 물을 시뮬레이션 할 때 시각적으로 중요하지 않은 물의 안쪽까지도 파티클을 할당해야 하기 때문에 보이는 파티클보다 보이지 않는 파티클의 개수가 훨씬 많은 경우에는 시뮬레이션 작업의 효율성이 떨어진다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 레벨셋 (Level Set)과 Fluid Implicit Particle(FLIP) 기반의 유체 시뮬레이션 기법을 혼합(hybrid)한 효율적인 유체 시뮬레이션 기법을 제안한다. 파티클들을 물의 안쪽 표면 근처의 얇은 층에만 배치함으로써 사용되는 파티클의 갯수를 줄여서 결과적으로 시뮬레이션의 효율성을 크게 높일 수 있었다. 또한 [1]의 표면 재구성 기법과 moving least squares(MLS) [2] 기법을 결합한 새로운 유체 표면 재구성 기법을 적용하여 FLIP을 통해 격자(Grid) 기반 시뮬레이션에서 발생하는 수치적 소실을 줄이고 동시에 유체의 부드러운 표면을 유지할 수 있다. 본 논문의 혼합 시뮬레이션 기술은 높은 품질의 유체 시뮬레이션을 효율적으로 수행하여 다양한 규모의 유체를 표현할 수 있었다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부
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• pp.1120-1125
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• 2006

자연 현상에서 나타나는 물이나 바다와 같은 유체를 3 차원으로 시뮬레이션하는데 있어서 가장 중요한 요소는 실시간에 사실적으로 실행 가능하도록하는 것이다. 유체 모델은 특정 상황에 따른 다양한 방정식과 많은 파라미터값에 의해 제어되기 때문에 시뮬레이션하는데 많은 어려움이 따른다. 또한 복잡한 물리 수식을 기반으로 하기 때문에 유체 모델을 시뮬레이션하기 위해서는 많은 수행 시간이 소요된다. 본 논문에서는 실시간 유체와 강체(rigid body) 사이의 상호작용을 표현하기 위해 간략화된 유체 표면 모델(Fluid-Surface Model)을 제안하고, 개선된 계산과정을 통해 보다 빠르게 시뮬레이션하도록 한다. 또한 본 논문에서는 유체의 표면과 강체의 상호작용을 표현하는데 있어서 유체의 항력에 의해서 강체와 충돌시 발생하는 유체 표면의 움직임을 강체 모델의 제어를 통해 나타낸다. 본 논문에서 제안하는 자연스러운 유체 표면 모델은 유체역학적 방법을 사용하여 실시간에 사실적으로 표현된다. 그리고 이러한 유체 표면 모델을 PC 환경에서 사용자와 상호작용 가능하도록 재현하여, 게임이나 애니메이션에서의 유체 모델들에도 적용할 수 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.323-328
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• 2009

게임이나 가상현실 등에서 사용자들에게 사실성과 몰입 감을 주기 위해서 자연 현상들을 시뮬레이션하고 있다. 게임이나 가상현실에서 물이나 바다와 같은 유체를 3차원으로 시뮬레이션 하는데 있어서 중요한 요소는 실시간 처리와 사실성이다. 유체 모델은 특정 상황에 따른 다양한 방정식과 많은 파라미터 값에 의해 제어되기 때문에 시뮬레이션 하는데 많은 어려움이 따른다. 또한 복잡한 물리 수식을 기반으로 하기 때문에 유체 모델을 시뮬레이션하기 위해서는 많은 수행 시간이 소요된다. 본 논문에서는 실시간 유체와 강체(rigid body) 사이의 상호작용을 표현하기 위해 간략화 된 유체 표면 모델(Fluid-Surface Model)을 제안하고, 개선된 계산과정을 통해 보다 빠르게 시뮬레이션 하도록 한다. 또한 본 논문에서는 유체의 표면과 강체의 상호작용을 표현하는데 있어서 유체의 항력에 의해서 강체와 충돌 시 발생하는 유체 표면의 움직임을 나타낸다. 본 논문에서 제안하는 자연스러운 유체 표면 모델은 유체역학적 방법을 사용하여 실시간에 사실적으로 표현된다. 그리고 이러한 유체 표면 모델을 PC 환경에서 사용자와 상호작용 가능하도록 재현하여, 게임이나 애니메이션에서의 유체 모델들에도 적용할 수 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.445-450
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• 2009

본 논문에서는 물리기반 다상 유체 시뮬레이션의 정확성과 격자 크기 이하의 미세하고 사실적으로 아름다운 유체를 표현하기 위하여 이탈입자에 물리 기법을 추가하였다. 이탈 입자는 입자등위집합 기법에서 표시 입자들이 등위집합을 보정해 주고 남아 있는 입자들을 말하며, 본 논문은 이탈입자가 생성되는 방법을 기존과 다르게 하고, 미세한 공기방울을 표현한 양수의 이탈입자에서 견인력과 양력을 사용하여 유체 시뮬레이션을 확장하였다. 음수의 이탈입자는 또한 물방울과 스플래시 효과를 표현하였고, 등위집합의 음의 값과 합해지게 되면 그 노드의 속도에 영향을 주도록 설계하였다. 이렇게 양수의 이탈입자와 음수의 이탈입자를 사용하는 것은 유체 시뮬레이션에서 격자크기 이하의 상세함을 표현할 수 있고 역동적인 유체를 시뮬레이션 할 수 있게 한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1-5
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• 2008

본 논문은 유체 시뮬레이션의 격자 내 상세도를 와류입자법(Vortex Particle Method)를 사용하여 향상시킬 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 비압축 Navier-Stokes 방정식을 풀어 낸 속도장(Velocity Field)으로 유체의 거시적인 움직임을, 와류입자법으로 생성한 와도장(Vorticity Field)으로 유체의 미세한 움직임을 표현한다. 이 기법은 고해상도 격자에서 선형시스템을 풀지 않기 때문에 고해상도 유체 시뮬레이션을 효율적으로 할 수 있고, 강한 난류 효과를 만들어 낼 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.485-488
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• 2011

현재 증강현실은 산업, 상업, 게임, 의료, 제조, 모바일, 건축뿐만아니라 교육까지 매우 광범위하게 사용되고 있다. 본 논문에서는 증강현실을 위한 라이브러리인 ARToolkit을 이용하여 Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) 방법을 적용한 유체 시뮬레이션을 증강현실에 적용하였다. 유체 시뮬레이션을 증강현실로 구현함으로써 OpenGL로만 구현하였을 때보다 유체 시뮬레이션의 흐름을 보다 쉽게 파악 할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.19-30
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• 2008

유체 시뮬레이션은 영화나 게임에 등장하는 물, 연기, 불, 폭발, 모래 등과 관련된 애니메이션을 생성하기 위해 유체운동 방정식을 풀어 형상화하는 컴퓨터 그래픽스 기술이다. 본 리뷰 논문은 유체 시뮬레이션에 대한 최근의 연구 동향을 영화를 중심으로 분석한다. 이를 위해 먼저 컴퓨터 그래픽스 분야에서 유체 시뮬레이션을 하는 방법과 이와 관련된 효율적 속도, 사실적 형상화 등의 기술적 이슈들을 격자 방법과 입자방법으로 분류하여 설명한다. 다음으로 2008년 Sci-Tech 오스카상을 수상한 유체 시뮬레이션 연구자 및 개발자들의 업적을 중심으로 그들이 제작한 영화 속에 사용된 기술의 특징을 설명한다. 이 과정을 통해 향후 영상 콘텐츠 분야의 유체 시뮬레이션 연구개발의 발전방향을 짚어보면 유체와 변형체나 고체사이의 상호작용, 상변이에 의한 위상 변화 표현, 유체 기반 크리쳐 생성과 크리쳐와 유체 상호작용 표현 기술이 주목을 받을 것으로 예상한다.

• 디지털융복합연구
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• 제16권6호
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• pp.197-204
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• 2018

3D 컴퓨터그래픽에서 유체를 이용한 사실적인 시각효과(Visual Effects)는 영상의 질적 완성도를 높이는데 중요한 요소로 작용한다. 유체의 각 속성을 제어하여 물, 불, 폭발 등의 사실적인 움직임을 생성시키는 과정을 유체 시뮬레이션(Fluid Simulation)이라 한다. 일반적으로 유체 시뮬레이션의 제작은 주 시뮬레이션(Main simulation) 작업단계에 집중되지만, 이를 위한 사전준비 단계(Initial set up)인 초기 방출자에 대한 효과적인 생성방법이 중요하다. 이에 본 연구의 목적은 유체의 초기 방출 운동과 형태에 관여하는 요소들을 분석하고 이를 초기 제작공정에 적용할 수 있는 효과적인 방법을 제시하고자 한다. 이를 위한 연구의 전개는 첫째, 기존 관련 연구에 대해 분석 및 문제점을 제기하고, 둘째, 보다 효과적인 유체효과 시뮬레이션 진행을 위해, Dynamic Fluid Emitter Creation과 User Design Type Emission Velocity Solution에 대한 두가지 실험을 진행한다. 본 연구를 통해, 사용자 설계형의 방출 제어 솔루션을 통해 효율적인 초기단계의 유체 시뮬레이션 제작방법을 제시한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.48-54
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• 2013

최근 영화나 CF등에 사용되는 컴퓨터 그래픽스(Computer Graphics, 이하 CG)분야의 유체 시뮬레이션에서는 CPU와 GPU를 혼합하여 사용하는 기술들이 소개되고 있다. 본 논문에서는 유체 시뮬레이션 수행을 위한 투영 단계에서 멀티쓰레드를 이용하여 기존의 CPU와 GPU 간의 작업을 순차적으로 수행하던 방식을 개선하여 CPU와 GPU 간의 작업을 병렬처리 방법을 제시하였다. 제시된 방법을 통해 많은 계산량을 필요로 하는 유체시뮬레이션의 효율성을 높일 수 있었다.

• 한국차세대컴퓨팅학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.51-61
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• 2019

이 논문에서는 유체 시뮬레이션 기술을 사용해서 비유체인 토사를 시뮬레이션하는 방법을 구현했다. 굴착 작업 등에 의해 생성되는 토사를 표현하기 위해 널리 사용되는 NVIDIA 사의 FleX를 사용하였다. FleX는 SPH(Smoothed-particle hydrodynamics) 기법과 위치 기반 동역학 (Position Based Dynamics) 기법을 결합한 입자 기반 물리 시뮬레이션 라이브러리로서 이를 이용하면 유체를 실감 있게 표현할 수 있다. 그러나 토사는 유체의 성질뿐만 아니라 비유체의 성질도 가지고 있기 때문에 기존의 FleX가 제공하는 기능만으로 시뮬레이션하기 어렵다. 본 연구에서는 기존 Flex를 이용하여 비유체의 행태를 시뮬레이션하기 위한 기법을 추가하였다. 이를 통해 적은 비용으로 효과적인 결과 개선이 이루어질 수 있다.