• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1421-1422
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• 2015

본 연구는 스트립 힘센서에 기반한 무구속 호흡측정에서 스트립센서 최적 위치를 고찰하는 것을 주목적으로 한다. 이를 위해 압전센서를 사용하여 스트립 힘센서를 제작하였으며, 머리, 흉부, 복부 아래에 위치시켜 호흡성분을 검출하였다. 호흡성분 측정 정확성은 온도센서를 사용하여 코에서 동시에 측정된 기준 호흡과, 각 위치에서 측정된 결과의 비교를 통해 분석하였다. 결과적으로, 12명의 피험자를 대상으로 실험을 수행한 결과, 스트립센서를 사용하여 측정된 호흡간격은 기준센서 대비 $1.3669{\pm}0.5639$ 초 (머리), $0.9844{\pm}0.6336$ 초 (흉부), $0.7133{\pm}0.5185$ 초 (복부)의 평균절대오차를 보였다. 이는 복부에서 검출된 호흡성분이 기준호흡과 가장 유사함을 보여준다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.95-103
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• 1998

접촉센서가 제공하는 tactile영상을 이용하여 접촉면의 형태를 인식할 때 영상의 모양은 접촉면에 가해지는 힘의 크기에 따라 변화된다. 따라서 많은 노력에도 부루하고 tactile 센서만을 이용하여 접촉면의 형태를 완전히 인식하는 것은 매우 어려운 일로 인식되고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 tactile 영상이 얻어지는 때의 힘을 동시에 측정하고 힘에 따라 변화하는 영상의 모양을 퍼지융합 알고리즘을 이용하여 인식하는 방법을 제안한다. 접촉센서의 tactile 영상은 eigen vector해석 방벅을 적용하여 장축과 단축의 길이로 표현된다. 이들은 접촉 시에 가해지는 힘의 분포에 따른 경계선의 변호를 측정하여 만들어진 소속함수에 의해 퍼지화되며 Averaged Minkowski's distance를 이용하여 융합된다. 제안된 알고리즘은 다중센서시스템에 구현하여 실험하였으며 측정 시에 가해지는 힘의 크기 및 측정면의 종류에 고르게 86% 이상의 인식률을 보여 주었다. 제안된 알고리즘은 복수개의 손가락을 갖는 로봇의 손에 구현하면 작은 힘에도 변형되는 물체의 정밀한 조자이나 인식에 응용될 수 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.80-85
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• 2011

본 논문은 인휠형 휠체어에 있어 휠 림에 걸리는 외력을 차량의 전압과 회전 속도를 통해 예측하고 이를 통해 각 바퀴에 사용자의 힘에 따라 차량의 방향 및 속도를 제어할 수 있도록 고안된 제어기 설계에 관한 논문이다. 최근 노인 인구의 증가로 인해 노인 및 장애인을 위한 이동기기에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 많은 수의 고령자들이 휠체어를 이용하고 있다. 하지만 고령자의 경우 수동 휠체어 사용 시 국내 지형상의 문제로 인해 구동에 어려움을 겪는다. 또한 전동 휠체어의 경우 조이스틱으로 구동하므로 하체 근력 약화로 인해 휠체어를 이용하는 고령자의 경우, 상체 근력 또한 약화될 수 있다. 이를 극복하기 위해 림(rim)에 힘이 가해지는 힘의 크기를 파악하여 이에 상응하는 모터를 구동시키는 힘 보조형 인휠 전동기에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 힘 보조형 인휠 전동기의 경우 힘의 크기를 측정하기 위한 센서 모듈이 장착되어야 하며 이를 위해 힘의 크기를 측정하기 위한 별도의 림을 설계해야 하는 등 기구적 장치가 요구된다. 이에 본 논문에서는 이러한 힘의 크기를 측정하기 위한 림 설계 대신에 모터의 수학적 모델을 기초로 모터에 전달되는 전압과 바퀴의 현재 속도를 토대로 인휠형 모터에 걸리는 외력을 추정하고 이를 토대로 사용자의 이동 속도와 방향을 추정하여 모터를 이동시킬 수 있도록 하였다. 본 논문은 제안된 수학적 모델을 기초로 사용자의 구동 의지력을 정확하게 측정할 있었다. 또한 이를 기초로 한 제어기를 적용할 경우 인휠 휠체어를 사용자의 의지에 따라 이동할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 대한안전경영과학회지
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• 제14권2호
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• pp.41-48
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• 2012

수공구 사용시 과도한 힘은 작업성 근골격계 질환을 일으킬 수 있는 주요 원인중 하나이다. 이와 관련하여, 수공구 파지시 인체 내부에 부과되는 근력과 외적으로 작용된 힘 간의 비율을 이해하는 것이 중요하며, 이는 근육에 부과되는 과도한 힘을 최소화 시키고, 작업에 필요한 힘의 효율성을 극대화 시키는데 필수적이라 할 수 있다. 이러한 비율과 관련하여 많은 연구가 되어 왔으나, 대부분 수리적 인체역학적 모델과 같은 간접적 추정 방법에 의거하고 있는 실정이다. 이러한 인체역학적 모델을 검증하고 개선하기 위하여 해부용 팔 (cadaver)을 활용한 직접적인 근력과 악력 측정이 필수적이다. 본 연구에서는 이러한 해부용 팔을 이용하여 상지 굴근(hand flexor)을 자동으로 제어하고 근력과 함께 악력을 측정할 수 있는 Hand Motion Simulator를 개발하고, 이를 통하여 다양한 사이즈의 손잡이 파지시 요구되는 근력과 외적으로 적용된 악력을 비교함으로써 수공구 손잡이 사이즈에 따른 근력의 효율성에 대하여 측정을 해 보았다. 또한, 적용된 굴근 (FDP & FDS) 간의 힘 비율에 따른 파지법의 차이를 조사해 보았다. 내부에 주어진 근력은 외부로 작용된 악력보다 5.3배 높은 부하가 작용하였으며 이러한 수공구 손잡이 파지시 힘의 효율성 역시 FDP 와 FDS 간의 비율이 3:2 였을 때, 그리고 손잡이 크기가 작을수록 높은 결과를 보였다. 반대로 손잡이의 크기가 커질수록 힘의 효율성은 저하되었다. 또한, 손가락 관절 각도의 경우 FDP와 FDS간의 비율에 따라 상이한 자세를 나타내었다. FDP 굴근의 비율이 높을 경우 손가락 끝마디 관절 (DIP) 의 굴곡을 보였으며, FDS 굴근 비율이 높을 경우 손가락 두 번째 관절(PIP)의 굴곡을 보였다. 본 연구를 통한 결과는 추후 상지작업자에 대한 근골격계 질환 예방 기준안 마련 및 수공구 설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 보인다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 하계종합학술대회논문집
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• pp.259-262
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• 1998

로봇 손이 자율적으로 동작하는데 있어서 촉각 센서는 매우 중요한 역할을 한다. 지금까지 로봇 손가락을 위한 광촉감 센서 융합 시스템들이 제안된 바 있으나 대부분 복잡한 시스템 구조로 인한 물리적인 한계로 소형화가 어렵다는 점이 커다란 문제였다. 본 논문에서는 복잡한 구성의 힘/역각 센서를 대치할 수 있는 3점 힘센서를 구성하여 힘백터를 측정하는 기법을 제안한다. 이 센서는 힘/역각 센서보다 간단한 구성으로 경제적으로 제작할 수 있다는 장점이 있으며 소형화 할 수 있기 때문에 로봇 손을 정밀 작업 등에 응용할 수 있게 할 것이다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.167-177
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• 2013

원자 힘 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM) 탐침과 표면 사이의 좁은 틈에서 형성되는 나노미터 크기의 물 메니스커스는 AFM을 사용하여 측정하는 이미지에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 격자 기체 기반의 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 탐침의 곡률과 결합 에너지 특성이 메니스커스의 형상과 그로 인해 발생하는 모세관 힘에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 일반적으로 탐침의 곡률이 커질수록, 친수성이 작아질수록 메니스커스 폭은 좁아지고 모세관 힘이 줄어드는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권3호
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• pp.477-484
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• 1997

This paper describes the build-up force measuring system of 9.9 MN capacity which consists of nine force transducers of each having 1.1 MN capacity. We have specially designed a force transducer for a build-up force measuring system to reduce the uncertainty of a build-up system and to accomodate the new test procedure for a build-up system. It reveals that the relative uncertainty of the force measuring system is less than 1.5*10$^{-4}$ in the ran9e of 1-4.5 MN irrespective of loading direction. The force measuring system may be used to calibrate a 10 MN force standard machine to be used as a large force standard in Korea.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권6호
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• pp.96-104
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• 2007

Calibration of the spring constants of atomic force microscopy (AFM) cantilevers is one of the issues in biomechanics and nanomechanies for quantified force metrology at pieo- or nano Newton level. In this paper, we present an AFM cantilever calibration system: the Nano Force Calibrator (NFC), which consists of a precision balance and a one-dimensional stage. Three types of AFM cantilevers (contact and tapping mode) with different shapes (beam and V) and spring constants (42, 1, 0.06 N $m^{-1}$) are investigated using the NFC. The calibration results show that the NFC can calibrate the micro cantilevers ranging from 0.01 ${\sim}$ 100 N $m^{-1}$ with relative uncertainties of less than 2%.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.391-398
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• 2019

본 논문에서는 Telos Device를 이용한 검사 시 인가한 daN 힘의 차이와 무릎의 안정성에 관여하는 근육들의 개인차에 따른 전방십자인대의 동요 정도에 대해 연구하고자 한다. Telos Device를 이용한 Lachman Test로 검사하였으며, 오른쪽과 왼쪽을 각각 0, 15, 30 daN, 운동부하 후 30 daN의 힘으로 변화하며 검사하여 전방십자인대의 변화를 측정하였다. 근육량 측정은 CT(Computed Tomography)를 이용하였으며, 힘줄(tendon)을 피해 근육을 측정하기 위해 무릎뼈(patella) 상방 8 cm의 위치를 검사하였다. 전방십자인대(Anterior Cruciate Ligament)의 변화 정도는 Piview의 Caliper 기능을 이용하여 측정하였으며, 근육량은 CT 단면 영상을 Image J 프로그램을 이용하여 지방을 제외한 뼈와 근육의 면적을 측정하였다. 측정값들은 SPSS Ver. 18을 이용하여 결과 값을 얻었다. Telos Device 로 인가하는 힘의 변화에 따라 전방십자인대의 동요 정도를 측정한 결과 오른쪽과 왼쪽 모두 15 daN과 30 daN의 힘을 인가하였을 때 통계적으로 유의한 무릎 동요의 차가 발생하였으며(p<0.05), 30 daN과 운동부하 후 30 daN에서의 동요 정도는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 근육면적의 차이와 전방십자인대의 동요 정도와의 상관관계에서 15 daN의 압력에서 오른쪽 r=-0.45, 왼쪽 r=0.44로 음의 상관관계를 보였다(p<0.05). Telos Device에 인가하는 힘의 정도에 따라 전방십자인대의 동요는 커지는 것으로 분석되며, 또한 개인의 근육량의 차이에 따라 전방십자인대의 동요 정도에도 차이를 보이는 것으로 분석된다. 따라서 개인의 근육량의 차이에 따라 Telos Device에 인가되는 힘도 변화되어야 하는 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.621-628
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• 2016

본 논문에서는 다축 로드셀의 특성을 평가할 수 있는 실하중 6분력 힘 및 모멘트 발생장치를 개발하였다. 정확한 힘과 모멘트를 발생시키고 각 분력 간의 상호 작용 오차를 최소화하기 위해 몇 가지 새로운 방법을 도입하였다. 제작된 힘/모멘트 발생장치의 신뢰성을 검증하기 위하여 상용 토크셀과 본 논문에서 고안하여 제작한 양단 고정보 형태의 측정장치를 이용하여 모멘트 발생 방법을 평가하고 하중 간의 상호 측정을 수행하였다.