• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.27-33
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• 2008

물리기반 레픽스 기술은 연기 물, 화염과 같은 자연현상을 계산 물리학으로 시뮬레이션하고 이를 가시화하는 기술이다. 본 논문에서는 시뮬레이션 된 다수의 파티클 유체데이터를 사각 스플렛을 이용하여 3차원으로 빠르게 가시화 하는 기법을 제안한다. SPH(Smoothed Paticle hydrodynamic) 기법을 사용하여 스플렛의 위치와 법선 벡터를 계산하고, 단적 현상을 줄이 기 위해 사각뿔 형상으로 스플렛을 재구성하고 가시화 한다. SPH 기법을 사용하는 유체 시뮬레이션 엔진에 적용하여 자연스러운 물의 유동 현상을 성공적으로 가시화 하였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제41권2호
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• pp.76-86
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• 2011

본 연구는 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 안면 입체영상을 재구성할 때 스캔각도와 횟수에 따른 입체영상의 정확도를 평가하고자 시행되었다. 사람의 얼굴형상을 한 두부 마네킹 10개를 대상으로 안면에 마커를 부착하고 비접촉식 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 정면, 정면에 대해 각각 좌우 20도, 45도, 60도 측방면을 스캔하고 좌우 20도 측방면을 스캔한 2가지 영상, 정면과 좌우 20도 측방면을 스캔한 3가지 영상, 좌우 45도 측방면을 스캔한 2가지 영상, 정면과 좌우 45도 측방면을 스캔한 3가지 영상, 정면과 좌우 60도 측방면을 스캔한 3가지 영상, 정면과 좌우 20도, 60도 측방면을 스캔한 5가지 영상 등 6가지 방법으로 3차원 역설계 소프트웨어 프로그램을 이용하여 재구성한 각 방법에 따른 입체영상에서 마커간 거리를 측정하고 마네킹에서의 실측치와 비교하였다. 마네킹 실측치에 대한 레이저 스캔영상 계측치의 확대율은 0.14 - 0.26%로 나타났다. 좌우 20도 측방면을 스캔한 경우, 정면과 좌우 20도 측방면을 스캔한 경우와 좌우 45도 측방면을 스캔한 경우는 여러 계측치가 실측치와 차이를 보인 반면, 정면과 좌우 45도 혹은 정면과 좌우 60도 측방면을 스캔한 경우와 정면과 좌우 20도와 60도를 스캔한 경우는 한 계측치 (Pn-Pg')를 제외한 모든 계측항목에서 실측치와 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 본 연구 결과는 스캔각도와 횟수가 안면 입체영상의 정확도에 영향을 미치는 것을 의미하며 정확한 재구성을 위해서는 좌우 45도 이상의 측방면을 스캔 하는 것이, 그리고 정면을 포함하여 최소 3개의 영상을 이용하여 합성하는 것이 바람직함을 시사하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.442-450
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• 2011

회전 블레이드의 모션을 측정하기 위해 스테레오 패턴 인식 (stereo pattern recognition, SPR) 기법을 적용한 측정 시스템을 구성하고 실험을 수행하였다. 시스템 요구사항을 만족시키는 스테레오 카메라를 확보하여 SPR 기반의 측정 시스템을 준비하였다. 시스템의 측정불확도를 계산하기 위한 일련의 실험을 통해, 본 SPR 시스템이 2m~4.2m의 측정 거리에서 0.2mm 이내의 표준불확도를 가짐을 확인하였다. 이를 이용하여 계산한 블레이드 모션의 합성표준불확도는, 리드-래그, 플래핑, 비틀림 운동에 대해 각각 0.296mm, 0.209mm, $0.238^{\circ}$ 이었다. 본 SPR 시스템을 한국항공우주연구원의 소형로터 시험장치에 설치하고 회전속도와 콜렉티브 피치각을 각각 360rpm, 589rpm, 그리고 $0^{\circ}$, $4^{\circ}$, $6^{\circ}$로 바꾸어가며, 지상 제자리비행 조건에서 블레이드의 모션과 탄성 변형을 성공적으로 측정하였다. Higher Harmonic Control Aeroacoustic Rotor Test -II 에서 사용한 측정 시스템과의 비교를 통하여 본 시스템의 장점을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.17-28
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• 2023

본 연구에서는 화강암 시편을 대상으로 파쇄 유체의 점성과 주입 속도를 변화시키며 실내 수압 파쇄 실험을 수행하였고, 3D X-ray CT 촬영을 통해 파쇄 후 시편 내부를 관찰하였다. 이미지 처리에 탁월한 성능을 보이는 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기반 Nested U-Net 모델 구조를 활용하여 CT 이미지 내 수압 파쇄 균열 추출을 수행하였고, 복잡한 형상의 미세균열을 정교하게 추출할 수 있었다. CNN 기반 모델로 추출된 균열을 3차원으로 재구성하여 균열의 부피, 두께, 굴곡도, 균열면 거칠기를 분석하였다. 그 결과 파쇄 유체의 점성이 클수록 균열 부피와 두께가 증가하였고, 굴곡도와 균열면의 거칠기가 감소하는 경향을 보였다. 또한 균열면의 굴곡도와 거칠기 이방성이 존재함을 확인할 수 있었다. 본 연구는, CNN 기반의 균열 추출 모델을 활용해 전통적인 이미지 처리 방법보다 정교한 균열 추출을 수행하고, 이를 기반으로 수압 파쇄 균열의 정량 분석을 성공적으로 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.55-62
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• 2015

성형작약탄에 의해 발생되는 금속제트에 대전류 펄스가 인가되면 금속제트 내 외부에 전자기장이형성 되고 생성된 전자기장에 의해 전자기력이 작용하여 금속제트를 분산 및 산란시키게 된다. 대전류펄스 인가장치는 RLC 회로로 구성되어 있고 두 전극판 사이로 금속제트가 관통되어 진행할 때 대전류펄스가 흐르게 된다. 본 연구에서는 ALE 기법을 이용한 2 차원 축 대칭 해석을 통해 두 전극판을 통과할 때의 금속제트 단면 형상을 예측하고, 2 차원 해석 모델에서 얻어낸 금속제트 단면을 3 차원 유한요소 모델로 재구성하여 금속제트에 전류를 직접 인가하였다. 또한, 유한요소해석을 통하여 금속제트에 직접적으로 대전류 펄스를 인가시켜 금속제트의 변형된 형상과 발생하는 전자기력을 계산하였으며, 금속제트의 산란을 일으키는데 영향을 주는 대전류 펄스의 주요 설계변수 특성에 대하여 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.293-300
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• 2012

본 논문에서는 직교이방성 적층평판에서의 균열생성 및 전파로 이루어진 층간분리해석을 다룬다. 기존의 p-유한요소가 가지고 있는 요소의 강건성을 균열진전해석에 적용하여, 균열진전시 모델링을 재구성하지 않고, 균열 선단부에 해당되는 꼭지점 모드의 위치만을 이동하도록 하여, 요소망을 단순화시켰다. 이와 같은 층간분리해석에 대해서 이 논문에서의 주요 목적은 다음 두 가지이다. 첫째, 적층복합 재료의 층간분리해석 시, 일반적인 유한요소 모델과 비교하여 매우 간단한 요소망을 가지는 모델을 제안하는 것이다. 모델의 타당성을 평가하기 위해 적층 복합재료로 구성된 이중 외팔보 해석을 통하여, 기존 참고문헌 값과의 비교를 수행하였다. 둘째, 제안된 모델을 내부균열을 갖는 적층평판의 층간분리해석에 적용하여 여러 가지 거동 양상에 대한 평가이다. 이와 같은 목적을 수행하기 위하여 로바토 형상함수를 이용한 완전층별요소가 고려되었으며, 선형탄성파괴역학에 기초한 3차원 가상균열닫힘법을 이용하여 에너지 방출률을 산정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.451-463
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• 2022

수직갱도에서 붕괴사고가 일어났을 때, 붕괴현장의 위험도를 신속하게 평가하는 것은 매우 중요하다. 사고현장에서 추가적인 붕괴 위험 때문에 인력을 투입한 직접적인 조사는 불가능하다. 수백 미터 심도를 갖는 수직갱도에서는 무선 신호의 한계와 와류 때문에 고속 라이다 센서를 장착한 드론을 이용한 조사가 불가능하다. 기존 연구에서는 견인방식을 이용한 단일채널 Lidar 센서를 3차원 형상화 장비가 구현되어 적용되었다. 관성(IMU)센서 데이터를 바탕으로 탐사시 발생하는 회전 운동과 진자운동에 대한 보정이 이루어졌고, 인접 측정데이터 간의 유사성 검토를 통해 정밀 보정을 수행하였으나 탐사 깊이가 깊어질수록 오차가 누적되는 현상이 발견되었다(Kim et al.(2020)). 본 논문에서는 다중채널 Lidar 센서를 적용하여 견인장치에 의해 상승이동하면서 연속적인 단면데이터가 수집되었다. 다중채널 Lidar의 방사 특성 때문에 발생하는 데이터 중첩성을 이용하여 동일 심도의 측정데이터 간의 유사성을 통해 회전운동을 정밀 보정하기 위한 기법이 적용되었다. 180 m 심도의 수직갱도에서 구현된 탐사장비를 이용하여 0~165 m 구간이 조사하여 수직갱도의 형상이 3차원 그래픽으로 재구성되었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권6호
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• pp.515-522
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• 2003

인두는 구강과 식도, 비강과 폐의 중간에서 능동적으로 구강을 통해 섭취되는 음식물과 비강을 통해 흡입되는 공기의 통로역할을 하는 주요한 기관이다. 본 연구는 유한요소기법을 이용한 인두의 3차원 구조의 재구성 과정을 거쳐 인두의 생체역학모델을 구현하였으며, 연하곤란환자의 인두근육의 주요부분에 대한 구조적 변형특성을 3가지로 분류하여 유한요소기법을 이용하여 인두내의 압력에 대한 형상의 변형을 관찰 후 최적화 과정을 거쳐 각 부분에서의 추정 압력 구배를 측정하여 연하과정에서 내부에 생성되는 압력의 연속적인 압력분포를 추정하였다. CT에 의한 인두의 변형 형상을 추정하여 임의 압력에 의한 인두구조의 변형 형상을 유한요소 해석에 의해 계산한 후 비교하여 실제 인두강 내에 형성되는 압력을 추정하였다. 재료적 특성은 인두의 기능이상 시 근조직경화가 발생, 즉 stiffness 가 증가하는 것으로 가정하여 응력-변형률 관계에 있어서 각각 $25\%,\;50\%,\;75\%$씩 증가시켜 분석하였다. 이러한 인두의 생체역학모델은 인두기능장애를 가진 환자의 치료 계획 수립에 도움이 되는 유용한 자료를 제공 할 것으로 생각된다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.106-119
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• 2012

암석 절리면의 거칠기는 대부분 2차원 프로파일의 기하학적 특징에 초점을 맞추어 기술되어 왔다. 그러나 거칠기를 합리적으로 평가하기 위해서는 수직 및 전단하중하에서 실제 접촉 상태에 놓여 발현되는 유효 거칠기 특성을 적절히 반영할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 편마암 인장 절리의 복제 시험편에 직접전단시험을 수행하고 전단 방향에 따른 강도 및 거칠기 특성을 고찰하였다. 이 과정에서 절리면의 3차원 형상을 삼각형 요소의 집합으로 재구성하고, 각 요소의 거칠기를 전단 방향에 따른 활성, 비활성 미세거�s각을 이용하여 정의하였다. 수치적 알고리즘을 이용하여 최대전단강도 발현 시 접촉면의 위치와 면적을 예측한 결과, 접촉면의 분포는 미세 거�s각의 분포와 밀접한 관계를 보였으며, 활성거�s각을 갖는 요소만이 전단 거동에 주도적인 역할을 수행하였다. 따라서 활성거�s각의 분포 특성을 모사할 수 있는 확률밀도함수를 제시하고, 이 과정에서 얻어지는 활성거칠 기계수 $C_r$을 암석 절리면의 새로운 거칠기 정량화 계수로 제안하였다. 각 시험편에 대한 전단방향에 따른 $C_r$과 실험 결과를 비교한 결과, $C_r$이 절리면의 거칠기를 정량화하고 전단 강도를 예측하는 데 있어 매우 유용한 파라미터임을 확인하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권4호
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• pp.423-429
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• 1998

인두는 구강과 위장, 비강과 폐의 중간에서 능동적으로 구강을 통해 섭취되는 음식물과 비강을 통해 흡입되는 공기의 통로역할을 하는 주요한 기관이다. 본 연구는 유한요소기법을 이용한 인두의 3차원 구조의 재구성 과정을 거쳐 인두의 생체역학모델을 구현하여 각단면에서의 단면적을 유한요소모델의 시뮬레이션 결과에 의한 변위를 이용하여 산출하여 최적화 과정을 거쳐 인두의 기능시 내부에 생성되는 압력의 연속적인 압력분포를 추정할 수 있었다. 즉 인두내의압력에 대한 형상의 변형을 관찰하여 각 단면에서의 단면적을 산출하고 이를 실제의 CT영상자료와 비교하여 최적화 고장을 거쳐 각 부분에서의 추정 압력구배를 구하였다. 모델 시뮬레이션 결과 추정된 압력구배는 10-55 mmHg범위에 분포되어 있으며 전체 인두부 가운데 상부의 4레벨의 압력분포는 아부의 그것과 다른 형태를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 인두의 생체역학모델은 인두기능장애를 가진 환자군에 적용하여 비교 분석할 경우 임상자료로서 유용할 것으로 사료된다.