• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.37.2-37.2
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• 2009

다이렉트 프린팅 방식에 대한 수요가 높아지면서 마이크로 노즐에 대한 수요도 높아지고 있다. 마이크로 노즐은 Nano particle deposition system (NPDS)에서 가장 중요한 부분으로 금속이나 세라믹 분말을 음속으로 가속시키는 역할을 한다. 또한 마이크로 노즐은 마이크로 스페이스 셔틀과 주사바늘이 없는 약물 주사 시스템 등의 많은 분야에서 사용 가능하다. 이러한 마이크로 노즐은 대부분 기계적 절삭법을 이용하여 알루미늄으로 만들어져왔다. 하지만 알루미늄으로 만들어진 마이크로 노즐은 경도가 낮아 세라믹 나노 입자를 적층하는 것에 적절치 못하며 사용가능한 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다. 또한 가장 큰 단점으로 노즐목을 1mm이하로 제작하는 것이 어렵다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 Si wafer를 Deep RIE 방식을 이용하여 3차원적으로 제작하였다. Deep RIE 방식 중 BOSCH process를 이용하였다. 이렇게 만들어진 마이크로 노즐은 다이렉트 프린팅 방식중 하나인 NPDS에 적용하였다. Si wafer로 만들어진 마이크로 노즐이 적용된 NPDS를 이용하여 graphite 분말을 가속하여 적층 실험을 실시하였다 이와 함께 전산 유체 역학(CFD)를 이용하여 마이크로 노즐일 이용한 초음속 가속 가능 여부를 판단하였다. 전산 유체 역학은 유한 요소법을 이용하여 유체의 거동을 시뮬레이션을 통하여 예측하는 것으로 마이크로 노즐 내에서 유체의 흐름을 예상할 수 있다. 실제 실험의 결과와 전산 유체 역학을 이용한 시뮬레이션 결과dml 비교 분석을 실시하였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.16-25
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• 2005

계산유체 역학 분야에서는 유체 시뮬레이션 계산에 있어 계산 시간과 컴퓨터 메모리의 한계를 뛰어 넘는 유효 해상도를 달성하기 위하여 다양한 형태의 적응적 메쉬 기법들이 제시되어 왔다. 특히 최근에 컴퓨터 그래픽스 분야에서는 팔진 트리 기반의 메쉬 구조를 사용하여 중요 지역에 높은 해상도를 적용하려는 유체 애니메이션 방법이 제시되었다 [1]. 본 논문에서는 계산시간과 메모리 사용량을 보다 절약하기 위해, 이러한 적응적 방법을 확장하여 카메라의 특성을 이용하여 보이는 지역에 상대적으로 높은 해상도의 메쉬를 적용해주는 시점의존 방법을 제시한다. 이와 함께 시뮬레이션 과정에서 동적으로 변하는 메쉬 구조를 효율적으로 구현하기 위하여 기존의 팔진 트리와는 다른, 단순한 형태의 가변 메쉬 구조를 제시한다. 또한 실제 구현을 통하여 본 논문이 제시하는 시점의존기법이 유체 시뮬레이션 결과의 질을 비교적 잘 유지하면서, 계산에 필요한 자원을 효과적으로 줄일 수 있다는 사실을 보이도록 한다.

• 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.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2024년도 제69차 동계학술대회논문집 32권1호
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• pp.379-382
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• 2024

본 논문에서는 위치기반 동역학(Position based dynamics, PBD)을 기반으로 하는 프레임워크를 활용하여 풍선 내 공기로 의한 표면의 회전과 변형을 효율적으로 표현할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 기존의 경우 볼륨 형태인 다면체 메쉬(Tetrahedral mesh)를 활용하여 표면 내부를 모델링 하거나 입자 기반의 유체 시뮬레이션을 통하여 공기역학을 계산해야 되지만, 각각의 동역학뿐만 아니라 상호작용까지 고려해야 되기 때문에 계산양이 커서 다양한 분야에서 활용하기 어렵다. 본 논문에서는 이 문제를 효율적으로 풀어내기 위해 공기의 움직임을 파악하기 위한 유체 시뮬레이션을 계산하지 않고도, 풍선 내 바람에 의한 표면 수축 및 확장을 PBD기반으로 풀어내고, 공기가 빠질 때 나타나는 표면의 회전을 효율적으로 계산할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 방법은 정점(Vertex)의 개수가 많은 모델에서도 실시간 처리되는 결과를 보여 줄 수 있기 때문에 게임뿐만 아니라 실시간을 요구하는 물리기반 가상환경 구축에 활용될 수 있다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제14A권5호
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• pp.255-262
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• 2007

물리 기반의 헬리콥터 시뮬레이션은 항공학, 항공역학 등의 분야에서 많이 연구되어 오고 있으나, 복잡한 수식, 많은 계산량 등으로 인해 사실성과 속도를 동시에 추구하는 컴퓨터 그래픽스 분야에는 적용하기 어려웠다. 본 논문에서는 컴퓨터 그래픽스 분야에 적용할 수 있도록 구현하기 쉽고, 실시간 헬리콥터 시뮬레이션을 가능하게 하는 헬리콥터 회전 깃(rotor blades)의 역학적 모델을 제안한다. 헬리콥터는 회전 깃과 공기의 충돌로 발생한 힘을 통해 운동하는데, 이는 유체와 강체가 충돌해서 발생하는 충돌력으로 설명할 수 있다. 이를 근거로 근사화한 회전 깃의 역학적 모델을 도입하면, 기존의 강체 시뮬레이션 방법으로 유체와 강체가 충돌하는 헬리콥터의 움직임을 실시간 시뮬레이션 할 수 있다. 본 논문에서는 실시간 계산이 가능하도록 뉴턴의 양력 계산법을 응용하여 회전 깃의 움직임으로 발생하는 힘을 구한다. 본 논문이 제안하는 방법에 따라 구현된 프로토타입 시스템은 실제와 유사한 헬리콥터 시뮬레이션을 실시간에 처리할 수 있음을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제66차 하계학술대회논문집 30권2호
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• pp.557-558
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• 2022

본 논문에서는 인공신경망을 통해 화면에 투영된 거품입자를 효율적으로 생성할 수 있는 기법에 대해 소개한다. 유체 시뮬레이션 기반으로 바다거품을 계산하기 위해서는 유체역학과 수치해석학에 대한 이해가 필요하며, 유속의 유기물, 풍속 등 다양한 물리적 요소를 고려해야하기 때문에 복잡하고 계산양이 커진다. 오일러리안(Eulerian)접근법에서는 격자의 해상도가 커지게 되고, 라그랑지안(Lagrangian)접근법에서는 입자의 개수가 많아지기 때문에 이 문제를 다루기 쉽지 않은 문제이다. 이러한 문제를 완화하기 위해 본 논문에서는 인공신경망을 이용한 분류 모델 학습을 통해 3차원 유체 시뮬레이션으로부터 투영된 2차원 스크린 이미지로부터 거품이 생성될 위치를 예측한다. 결과적으로 물의 스크린에 투영된 물 입자의 깊이와 가속도로부터 거품의 생성 위치를 예측함으로서 복잡한 수치해석학 없이 학습을 통해 효율적으로 거품을 표현하는 결과를 보여준다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2012년도 추계학술발표대회
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• pp.200-203
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• 2012

슈퍼 컴퓨터 시스템의 가용 계산 자원이 증가하면서 시뮬레이션 대상의 길이와 시뮬레이션 시간의 스케일을 확장할 수 있는 멀티스케일 모델링에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 분자동역학과 전산 유체 역학을 결합하는 멀티스케일 모델링을 대상으로 두 분야의 대표적인 시뮬레이션 소프트웨어를 하나로 조합한 프로토타입의 개발 과정과 고려 사항을 소개한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.980-980
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• 2012

기존 홍수시각화 기법은 홍수위 분석 결과를 지형자료 기초로 단순히 침수위를 표현하는 방식으로 홍수 분석결과를 시각적으로 표출하는 일차원적 기법으로 홍수상황 대응을 위한 의사결정을 지원하기에는 다소 부족한 실정이다. 이를 개선하기 위해서는 정밀지형 자료를 근간으로 하도내에서 유체의 흐름 특성을 사실적으로 시뮬레이션 할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 홍수 시뮬레이션 기술은 고성능 컴퓨터를 활용하여 실좌표계를 기반으로 정밀 하천지형, 하도구성, 홍수시 유체흐름 표현 등에 필요한 데이터 필터링 및 융합처리, 하상생성 기법, 지형자료의 변환 및 가공 등의 처리 가능한 기법을 적용한다. 본 연구에서는 침수영향에 대해 정밀지형을 근간으로 홍수 시뮬레이션을 통해 의사결정을 지원할 수 있는 기반을 제공하고자 하였으며, 홍수시뮬레이터에는 하상지형 처리 및 생성 모듈, 홍수 시뮬레이션 모듈 등으로 구성된다. 또한, 하천 상황의 3차원 표현을 위한 지형 및 시뮬레이션 처리 기법 개발으로 랜더링 처리 기법, 유체 표현 기법을 개발하였다. 이에 따라, 본 연구에서 개발 적용된 홍수 시각화 기법은 홍수분석 결과에 대해 유체의 흐름, 유량, 유량의 전파 속도 등 유체 역학적인 흐름 특성을 사실적으로 표현하는 기법이다. 본 연구의 성과물 도출을 통해 물관리시스템에 반영하여 홍수관리에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.1-2
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• 2003

본 논문에서는 액체와 기체가 상호작용 하는 현상들에 대한 새로운 유체 애니메이션 기법을 액체 속 공기방울의 예를 사용하여 제시한다. 기존의 자유표면 시뮬레이션 기법들과는 달리 액체와 기체를 함께 시뮬레이션 할 경우에는 기체의 유동과 액체의 유동을 동시에 다루어야 하며 비중 차에 의한 부력과 경계면에서의 표면장력 등을 추가적으로 고려해야 한다. 유체의 토폴로지 변화를 쉽게 다루면서도 수치적 분산을 막기 위하여 유체 역학 분야의 VOF (Volume of Fluid) 기법과 프론트 추적 (Front-tracking) 기법을 혼합하여 사용하였다. 액체와 기체의 경계면은 마칭 큐브즈 알고리즘을 사용하여 폴리곤으로 복원된 후 버텍스 쉐이더 기술들을 사용하여 액체-기체 경계면의 광학적인 특성을 표현할 수 있었다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.17-27
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• 2012

본 논문에서는 영화 '7광구'에서 사용된 유체 시뮬레이션 적용 사례를 분석하고 구현된 기법들을 소개한다. 영화에 적용된 장면 중 상세한 유체 움직임을 표현하기 위하여 대형 수조에서 물이 터지면서 나오는 장면은 물의 미세한 움직임을 표현하기 위해 smoothed particle hydrodynamics(SPH) 기법을 사용하였고, 잠수정 유리를 깨고 바닷물이 쏟아지는 장면에서는 파티클과 레벨셋의 혼합 시뮬레이션 기술을 적용하였다. 영화의 주요 캐릭터인 괴물이 불타는 장면을 실감나게 연출하기 위해 높은 정교함을 보여주는 detonation shock dynamics(DSD) 화염 시뮬레이션 기법을 사용하였으며, 이때 높은 와동력을 가하더라도 유체의 비압축성을 유지하기 위해 무발산 와동 입자기법을 적용하였다. 또한, 효율적인 영상제작을 위해 업샘플링 기법을 사용하였다. 결과적으로 고품질의 영상을 국내 기술로 제작할 수 있었다.