파라메트릭 송파 방식을 공기중에서의 음향 변환기에 적용시키기 위한 검토로써, 비교적 공진 주파수가 낮은 기중 초음파 발생 소자를 이용하여 파라메트릭 송파기를 제작하였다. 실험에서는 송파기로서 공진주파수 38.6kHz를 갖는 음원을 제작하여 이용하였다. 비선형 왜곡으로부터 파라메트릭 어레이에 의한 차주 파수가 발생함을 알아보기 위하여 1kHz의 차주파수를 갖도록 38.1kHz와 39.1kHz의 1차파를 신호발생기로부터 인가하고 마이크로폰을 사용하여 수신하였다. 공기중에서 파라메트릭 효과의 확인을 통하여 파라메트릭 송파기에서 방사되는 1차파와 전파경로중에서 생성하는 2차파의 거동을 이론면에서 고찰하고, 실험 결과와의 비교 검토를 행하여 기중 파라메트릭 송파기 개발의 가능성을 검토하여 보았다.
본 연구에서는 장주형 해양구조물의 횡방향 진동에 대한 파라메트릭 가진 효과를 고찰하였다. 먼저, 장주형 해양구조물의 횡방향 운동에 대한 4계 편미방지배방정식을 비선형 Mathieu 방정식으로 유도하였다. 비선형 mathieu 방정식의 해를 구하여 장주형 해양구조물의 동적 반응 특성을 해석하였다. 유체 비선형 감쇠력은 불안정 조건하에 있는 파라메트릭 진동의 반응크기를 제한 하는데 중요한 역활을 한다. 파라메트릭 진동의 경우 가장 큰 반응크기는 Mathieu 안정차트의 첫번째 불안정 구간에서 일어난다. 반면에, 파라메트릭 진동과 강제진동의 결합 진동인 경우, 가장 큰 반응 크기는 두번째 불안정 구간에서 발생된다. 파라메트릭 가진으로 인한 장주형 해양구조물의 횡방향 운동은 동적조건에 따라 subharmonic, superharmonic 또는 chaotic 운동이 되기도 한다.
치열한 경쟁 환경 하에서 빠른 시간 안에 고객이 원하는 제품을 생산해야 하는 즉, 시장 출시까지의 시간 (time to market) 단축의 필요성이 더욱 높아짐에 따라, 제품 설계 시에 협업(collaborative) 설계와 편집(configuration) 설계의 중요성이 커지고 있다. 이를 위해서 효율적인 부품 검색 방법이 필요하고, 그 방법의 하나로써 전자 카달로그 (e-Catalog)가 많이 사용된다. 편집설계를 통한 설계 모델 재사용을 위해서는 파라메트릭 정보가 필수적이다. 따라서 전자 카달로그는 파라메트릭 (parametric) 정보가 포함된 CAD 모델 라이브러리를 제공해야 한다. 그러나 제품의 구성에 따라 무수히 많은 조합이 존재하기 때문에, 기존의 방법으로는 파라메트릭 CAD 모델 라이브러리를 구축하기가 어렵다. 예를 들어, 몰드베이스 종이 카달로그의 한 페이지에는 8000만개 이상의 조합이 존재한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 논문에서는 파라메트릭 CAD 모델 자동 생성을 위한 테이블 파라메트릭 (table parametric) 방법을 제안하고, 테이블 파라메트릭 모델을 선정하는 방법과 설계 파라메트릭 세트를 구성하는 방법에 대해서 설명한다. 테이블 파라메트릭 방법을 적용하게 되면, 전자 카달로그 시스템의 분류체계와 테이블 파라메트릭 모델의 설계 파라메터 세트 (design parameters set) 와의 매핑을 통해, 모든 조합의 몰드베이스 CAD 모델을 자동으로 생성할 수 있다.
최근 많은 건축가들이 파라메트릭 디자인 도구에 관심을 가지고 형태에 대한 다양한 실험을 하고 있는 것과는 달리, 구조 엔지니어들은 이에 적절하게 대응하지 못하고 있다. 현재 파라메트릭 모델과 구조해석 프로그램사이의 자료교환을 가능하게 하는 인터페이스가 없는 것이 주된 원인이다. 따라서 구조 엔지니어들도 자유롭게 파라메트릭 방법론의 장점을 활용한 모델을 생성하고, 그것을 구조해석에 바로 사용할 수 있도록 하는 일이 오늘날 구조계가 당면한 과제이다. 본 연구에서는 파라메트릭 모델로부터 구조해석 모델을 자동으로 생성하는 인터페이스의 실무 적용가능성을 살펴보기 위하여, 파라메트릭 디자인 도구의 특성과 확장성을 검토하고, 라이노를 기반으로 하는 구조해석 모델 생성 플러그인을 개발하였다.
본 연구는 파라메트릭 디자인 기반의 3D프린팅 패션제품이 늘어나고 있는 가운데, 3D프린팅 파라메트릭 패션제품의 조형성을 탐구하는 것을 목표로 한다. 연구방법으로, 이론적 고찰을 실시하고 3D프린팅 파라메트릭 패션제품의 조형성을 도출한뒤, 3D프린팅 파라메트릭 패션제품의 사례를 수집하여 의류, 신발, 악세사리 총 3가지 유형으로 살펴보았다. 연구결과, 형태적으로는 자연물을 모티브로한 형태를 확인할 수 있었고, 구조적으로는 경제적인 최적구조와 어셈블리구조, 자연물 구조를 확인하였으며 소재의 경우는 복잡형상 구현을 위한 정밀소재를, 색채의 경우는 단색, 무채색 계열과 자연색조합을 사용한다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 3D프린팅 파라메트릭 패션제품의 조형성에 대한 이해를 통해 파라메트릭 기반 패션제품의 확산과 조형적 흐름을 이해하는데 기초자료로 사용되기를 기대한다.
오랜만에 지난 작업들을 뒤돌아 볼 기회가 생겼습니다. 누구에게나 인생의 큰 흐름에 영향을 미치는 사건이 일어나기 마련인데요, 저의 경우는 지난 근 십년간 함께 해온 파라메트릭 디자인을 접하게 된 일이 그러한 사건들 중 하나였다고 생각이 됩니다. 그런 의미에서 트레이싱지 위에 로트링펜으로 선을 처음 그었던 그 강렬했던 기억 이후로 건축 설계를 해오면서 가장 기억에 남는 한 사건을 꼽으려고 한다면 단연히 Cornell 건축 대학원 재학 당시 처음 접하게 되었던 GenerativeComponents 수업을 이야기 하고 싶습니다. 연재를 시작하면서 잠시 언급한 바가 있었던 것 같은데요, 파라메트릭 디자인이라는 미지의 영역을 알게 해준 것이 바로 Bentley 사에서 만든 GenerativeComponents 라는 파라메트릭 디자인 툴 입니다. Microstation은 Autocad와 함께 건축설계 시장에서 많은 사용자층을 확보 하였던 캐드 툴 중 하나 이었으며 자체적으로 BIM 및 파라메트릭 툴을 위한 패키지가 Rhino의 Grasshopper의 출현 이전부터 존재하여 왔을 정도로 발전된 자동화 설계 플랫폼이었습니다. 현재도 특정 건축사사무소들이 Microstation을 꾸준히 사용하고 있으며 특히 Infra structure, plant나 civil engineering 등의 건축 외 설계 분야에서는 여전히 폭넓은 사용자층을 확보하고 있습니다. 하지만 건축 시장에서는 Rhino를 바탕으로 하는 플러그인 패키지 및 Autodesk의 건축설계 통합 패키지 등에 밀려서 사용자층이 얇아진 편입니다.
음파의 비선형 현상을 통해 수행되는 파라메트릭 송파 방식을 공기 중에서의 음향 변환기에 적용시키기 위해 비교적 공진 주파수가 낮은 기중 초음파 발생 소자들을 배열시켜 기중 지향성 음원을 제작하였다. 이 송파기를 이용하여 비선형 왜곡이 발생함을 알아보기 위하여 2kHz의 차주파수를 갖도록 37.12kHz와 39.12kHz의 메인 주파수 음파를 신호발생기로부터 인가하고 이를 방사한 후 마이크로폰을 통해 수신하였다. 공기 중에서의 파라메트릭 효과의 확인을 통하여 파라메트릭 송파기에서 방사되는 메인 주파수 음파와 전파 경로 중에서 생성되는 차주파수 음파의 거동을 고찰하고, 실험 결과로부터 기중 파라메트릭 송파기 개발의 가능성을 검토하여 보았다.
완전연결신경망은 다양한 문제를 해결하는데 널리 사용되고 있다. 완전연결신경망에서 비선형활성함수는 선형변환 값을 비선형 변환하여 출력하는 함수로써 비선형 문제를 해결하는데 중요한 역할을 하며 다양한 비선형활성함수들이 연구되었다. 본 연구에서는 완전연결신경망의 성능을 향상시킬 수 있는 결합된 파라메트릭 활성함수를 제안한다. 결합된 파라메트릭 활성함수는 간단히 파라메트릭 활성함수들을 더함으로써 만들어낼 수 있다. 파라메트릭 활성함수는 입력데이터에 따라 활성함수의 크기와 위치를 변환시키는 파라미터를 도입하여 손실함수를 최소화하는 방향으로 최적화할 수 있는 함수이다. 파라메트릭 활성함수들을 결합함으로써 더욱 다양한 비선형간격을 만들어낼 수 있으며 손실함수를 최소화하는 방향으로 파라메트릭 활성함수들의 파라미터를 최적화할 수 있다. MNIST 분류문제와 Fashion MNIST 분류문제를 통하여 결합된 파라메트릭 활성함수의 성능을 실험하였고 그 결과 기존에 사용되는 비선형활성함수, 파라메트릭 활성함수보다 우수한 성능을 가짐을 확인하였다.
본 논문에서는 파라메트릭 어레이를 이용한 공기 중 디지털 통신의 특성을 측정해 보았다. 2차 오더의 비선형 현상인 파라메트릭 어레이를 구현하기 위하여, 고출력, 고효율의 음파 발생이 가능한 요철 트랜스듀서가 사용되었다. 1차 음파 (primary wave)의 주파수는 트랜스듀서 공진 주파수에 맞추어 83 kHz, 122 kHz 로 결정하였고, 이를 통해 발생되는 39 kHz의 차음 (difference frequency wave)을 통신 신호로 이용하였다. 통신 변조방법으로 On-Off Keying 방식을 이용하였다. 실험은 파라메트릭 어레이를 이용한 디지털 통신의 특성을 측정하기 위하여 파형 분석을 하였고, 거리, 각도에 따른 SNR을 측정해 보았다. 실험 결과 파라메트릭 어레이를 이용한 디지털 통신은 3m이내의 근거리 영역에서 적합함을 알 수 있었고, 빔폭 (-3 dB)은 $14^{\circ}$로 측정되어 고지향성 통신이 가능함을 확인하였다. 위의 실험 결과를 통해 파라메트릭 어레이를 이용한 공기 중 음향 통신에 대한 가능성을 확인하였고, 고지향성 통신 특성은 다중경로 문제나 보안 문제에 강점이 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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