• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.910-917
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• 2018

본 논문은 무인차량 원격 제어 시 실재감과 안전성을 향상시키기 위한 기술 개발 내용을 설명한 것이다. 일반적으로 무인차량 원격 운용 장치의 경우 조이스틱 형태의 장치나 간이 조향 휠로 구성하는 것이 대부분이다. 또한 차량 또는 장비를 직접 운전하는 감성을 구현하거나 현재 주행 상황을 운용 장치로 피드백하지 않기 때문에 사용자 입장에서는 이질감을 느낄수밖에 없었다. 최근 무인화 연구가 활발해짐에 따라, 이질감과 함께 현재의 주행 상황을 운전자에게 피드백하지 않아 발생하는 위험까지 제기되었고, 이러한 문제점을 제거하기 위한 힘반향 햅틱제어 기술의 필요성이 대두되었다. 따라서 본 연구에서는 기존의 무인차량 운용 장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 차량의 주행 상태를 고려한 힘반향 햅틱제어 기술을 제시하였다. 고려되어진 차량 주행 상태는 첫째로 차체 옆미끄럼각(${\beta}$)과 요레이트(${\gamma}$)와 같이 상태변수와 차량 동적 거동을 나타내는 파라미터를 포함하며, 위험 구역 접근, 장애물에 의한 조향 제한 등을 나타낼 수 있는 파라미터를 포함한다. 또한 햅틱제어 기술은 크게 일반 주행 상황, 위험 구역 접근 상황, 장애물에 의한 조향 제한 상황, 제어권 전환 상황 별 알고리즘으로 구성되며, 각 상황 별 천이 과정이 자연스럽도록 알고리즘을 구성하였다. 이러한 알고리즘을 검증하기 위하여 차량동역학 해석 시뮬레이션 툴을 활용, CAN 통신으로 구성된 시뮬레이터 환경을 구축하였으며, 각 상황 별 알고리즘 동작을 평가해봄으로써 실현 가능성 및 성능을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.599-606
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• 2019

위험물질에 의한 제조물을 취급하는 설비와 시설은 대부분 고온, 고압으로 공정을 운전을 한다. 이로 인해 화재폭발로 인한 위험성이 증대되고 있다. 특히, 폭발 사고는 석유 화학 가스설비 등 위험물 시설의 가장 주된 위험요인으로 작용하고 있으며, 그 중, 프로필렌은 석유화학 플랜트의 기초 원료 및 첨가 중합반응에 의한 합성물질을 제조하는 현장에서 많이 사용되고 있다. 산소농도의 변화에 대한 폭발범위를 구함으로써 프로필렌을 사용하는 사업장에서 발생 될 수 있는 폭발을 예방하기 위하여 불활성 가스인 $CO_2$를 이용하여 온도와 압력의 변화에 따라 산소농도의 변화에 대한 폭발범위를 구하였다. 온도는 $25^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $200^{\circ}C$로 변화시켜 측정하였으며, 용기 내 압력을 $1.0kgf/cm^2.G$, $1.5kgf/cm^2.G$, $2.0kgf/cm^2.G$, $2.5kgf/cm^2.G$로 $CO_2$를 가압시켜 측정하였다. 폭발한계는 온도, 압력 및 산소농도와 관계가 있으며, 온도와 압력이 높아질수록 최소산소농도는 낮아지고, 산소농도가 낮아질수록 폭발범위는 좁아졌다. 또한, 최소산소농도 이하의 농도에서는 프로필렌의 증기와 점화원이 존재하여도 폭발이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.458-465
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• 2018

연구목적: 철도 안전에 영향을 미치는 콘크리트 궤도는 이미지분석 기술을 사용하여 균열을 감지 할 수 있으나 균열을 검출하기 위한 콘크리트 궤도 및 표면 오염의 조건이 균열검측에 방해되므로 이를 효과적으로 제거하기 위한 방법이 필요하다. 연구방법: 본 연구에서는 한국 철도의 균열을 효과적으로 감지하기 위한 이미지 분석 기법을 적용한 프로세스를 제안하고 실험 모듈을 통해 취득된 이미지를 분석하여 성능을 검증하였다. 또한, 우리는 제안된 Gabor Filter Bank 기법을 사용하여 철도 콘크리트 도상 이미지를 획득한 데이터 중 무작위로 선택된 2000개의 이미지를 개발된 프로세스를 통해 자동 균열 검측을 수행하여 타당성을 검토하였다. 연구결과: 연구에서 제안된 시스템으로 균열 검측 결과 탐지율이 약 94% 성능으로 검토되었으며 취득된 철도콘크리트도상이미지의 균열이 동일한 크기와 형식으로 일치하였다. 결론: Gabor Filter Bank를 사용한 균열 검측법은 한국 철도의 콘크리트 궤도도상에 노이즈를 포함한 균열 이미지에 효과적으로 분석되는 것을 확인 할 수 있었다. 이 시스템은 기존의 인간 위주의 철도 산업에서 자동화 된 유지 관리 시스템이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.523-531
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• 2018

축산부문 유기성 폐자원의 자원화사업은 퇴 액비화, 사료화, 바이오가스화, 고형연료화 등이 진행되고 있다. 본 논문의 목적은 축산부문 유기성 폐자원 자원화 정책의 우선과제 및 시사점을 도출하는 것이다. 이를 위해 관련 전문가를 대상으로 축산부문 유기성 폐자원의 자원화방안에 대하여 리커트 5점 척도의 중요도-만족도를 조사하였다. 축산 유기성 폐자원의 자원화에 대한 중요도와 만족도의 평균은 각각 3.63, 3.04점이며, 크론바하 알파값은 모두 0.7 이상으로 높은 신뢰성을 보이고 있다. 중요도와 만족도에 따른 가축분뇨 자원화 사업의 우선 시행순위는 퇴 액비화, 사료화, 바이오가스화, 고형연료화 순으로 나타났다. 가축분뇨 자원화 방안에 대한 IPA 분석결과 사료 품질 개선, 퇴 액비 수요처 확대, 지역단위 재활용시스템 구축, 생산비 절감 기술 개발, 수요자 연계 강화, 액비 품질인증 기준 제정 등은 중요도와 만족도에서 모두 높은 점수를 얻어 현 상태를 계속 유지해야 하는 것으로 나타났다. 악취저감기술 보급 촉진, 가축분뇨 바이오매스와 기타 바이오매스 통합 관리 등은 집중적인 지원이 필요한 것으로 나타났다. 발전차액지원제도 부활, 농부산물 사료화 촉진, 고형연료화 전과정 관리기준 설정, 위생안전기준 법제화, 에코비즈 개발 및 사료화 촉진 등은 중장기 대책으로 전환할 필요가 있다. 축산 부문 유기성 폐자원의 자원화 촉진을 위해 악취저감기술개발 지원 강화, 관련 부처간 협의기구 마련, 환경친화적 고형연료화 기술개발 및 정책적 지원, 신재생에너지 공급인증서 지원문제 해결을 위한 제도 정비 등이 요구된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.33-44
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• 2019

클링커층은 제주도와 같은 화산지대에 분포하는 독특한 지층구조로 용암이 분출하며 고결되는 과정에서 생긴 클링커가 암반층 하부에 퇴적된 지층을 의미한다. 클링커층은 용암 가스의 분출과정에서 동반되는 다량의 공극을 포함하고 있기 때문에 지층 내 존재할 시 지반의 전체적인 안정성을 저해할 가능성이 존재하며 이에 대한 대처가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 클링커층이 존재하는 00교의 시점 및 종점 부근에서 각 2공의 지반조사(총 4공)를 수행하였고, 지반조사결과를 토대로 얕은 기초 시공 시 거동을 수치해석적으로 검토하였다. 또한 클링커층의 약액주입공법을 통한 그라우팅 치환 시 개선된 얕은 기초 거동을 원지반에서의 얕은 기초 거동과 비교하고, 지층별 그라우팅 치환 효율을 분석하였다. 분석 결과, 클링커층보다는 기존 지반에 존재하는 퇴적층의 유무에 따라 지지력 및 치환 효율, 탄성 침하량에 차이가 발생하였으며, 이는 퇴적층이 상대적으로 클링커층보다 낮은 강성과 밀도를 가지고 있기 때문으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.372-378
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• 2021

방탄조끼는 전투원의 안전과 생명에 직결되는 군수품으로서, 방탄성능에 대한 요구조건의 충족여부가 무엇보다 중요하다. 우리 군에서는 방탄조끼의 요구 성능을 미 법무성 사업연구소(National Institute of Justice, NIJ)에서 발간한 NIJ STD-0101.06에서 규정하는 Level IIIA 수준으로 요구하고 있으며, 매 로트마다 수락시험을 진행하고 있다. 방탄성능을 평가하는 요소로 사격 시 관통여부 뿐만 아니라, 미 관통 시에도 후면 지지재료의 후면변형 기준인 44 mm 이하에 대한 충족여부도 고려하여 요구 성능에 대한 일치/불일치를 평가하고 있다. 후면변형은 지지재료의 물리적 성질과 탄속에 따른 충격량의 변화 등과 같이 다양한 시험요인이 시험 결과에 영향을 미치게 되는데, 본 연구에서는 이러한 외부인자의 영향성을 제거하기 위한 데이터 처리 시 분산분석을 도입하여 동일한 조건을 갖는 데이터를 추출 하였고, 이를 통해 방탄성능에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과, 후면변형과 탄속, 환경처리 유/무 그리고 방호면적과의 상관관계를 확인하였을 뿐만 아니라, 로트별 후면변형 구간 추정을 통해서 양산 공정분석을 수행하였다. 이를 통해서 방탄성능평가에 대한 새로운 방법론을 제시하고, 향후 품질보증 관련 활동에 적용하기 위한 새로운 패러다임을 제시하고자 하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제20권1호
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• pp.174-192
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• 2021

카메라나 레이더에 비해 높은 인지 성능을 제공하는 라이다 센서는 높은 가격으로 의해 ADAS나 자율주행에 적용되기 어려웠으나, 최근 가격이 빠르게 낮아지고 있어 라이다를 활용한 기존 자율주행 기능 개선에 관한 기대가 높아지고 있다. 레벨3 자율주행자동차의 경우, 센서의 결함 또는 한계 등 인지시스템에 위험한 상황이 발생했을 때 운전자에게 수동모드로의 제어권 전환을 요청하며, 만약 이러한 요청에도 운전자가 반응하지 않을 경우 MRM 즉 최소위험기동을 구현하여야 한다. 본 연구에서는 이러한 배경을 바탕으로 인지 시스템에서 생기는 위험으로 인해 LKS의 정상작동이 힘든 경우에 대한, 라이다 기반의 MRM 알고리즘을 개발하였다. 본 논문의 LKS MRM 기술은 라이다에서 수집된 포인트 클라우드 데이터를 기반으로 객체 군집화를 통해 전방에 있는 차량의 이동 경로를 생성하고, 이를 자차량의 목표 경로점으로 변환하여, 카메라 기반의 LKS가 정상 작동을 할 수 없는 경우 라이다 기반의 경로 추종제어를 통해 최소위험기동을 수행한다. 제안된 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 HAZOP 기법을 사용하여 위험원을 식별하였고 이를 바탕으로 검증용 시나리오 3가지를 도출하여, 뵨 연구에서 구축한 시뮬레이션 환경에서 알고리즘 검증을 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 라이다 기반 LKS MRM 알고리즘이 여러 가능한 인지시스템의 위험 상황에 대해 차선이탈을 방지하고 이를 통해 교통사고를 방지하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.583-590
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• 2021

본 연구는 아날로그 3D펜의 디지털화에 대한 연구이다. 디지털은 항상성과 변형가능성, 결합성, 재생산성 그리고 보관의 편리성 등의 특징이 있다. 이런 디지털 특성과 생산을 융합한 장치가 3D프린터인데 낮은 생산성과 재료, 물리적 특성의 한계로 산업적 활용이 제한적이다. 특히 3D프린터를 사용하기 위하여 필요한 모델링 소프트웨어 및 프린터 장치에 대한 전문기술로 인하여 사용자 접근성이 떨어지는 등의 개선 점이 있다. 이것을 보완한 3D펜은 휴대성과 사용용이성이 뛰어난 반면 디지털화가 불가능하다는 한계점이 있다. 따라서 디지털화 능력과 사용편이성을 확보하고 프린팅공정 중 유해성 논란이 있는 프린팅 재료의 안전성을 확보하기 위하여 푸드를 결합하여 연구문제와 대안을 도출하였으며 개발한 3D펜을 통하여 디지털화를 실증하였다. 3D펜의 디지털화를 위하여 구조화된 장치를 통하여 아날로그적 3D펜의 움직임을 감지하는 센서를 특정하고 이 움직임을 공간해석 알고리즘을 통하여 3차원 데이터인 X,Y,Z 좌표값으로 변환하였다. 이를 증명하기 위하여 Meshlab v1.3.4을 이용하여 시각화하고 유사성을 확인하였다. 향후 이 장치(푸드펜)을 통하여 청소년 교육 및 시니어헬스케어 프로그램에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 환경영향평가
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• 제29권6호
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• pp.430-440
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• 2020

본 연구는 미국 외부공간의 지속가능성 인증지표 가운데 물과 토양 및 식생 평가항목의 필수 및 핵심지표를 심층적으로 검토하여 우리나라의 관련 법 제도적 지침과 기준의 관점에서 비교, 고찰함으로써 실제적인 적용을 위한 관련 내용과 절차, 시사점을 도출하였다. 미국 외부공간의 지속가능성 인증시스템의 경우에 관련된 법제도적 지침 및 기준과 연계되어 있으나 시행의 절차는 민간차원의 독립된 평가시스템으로서 생태계 서비스의 핵심요소인 물과 토양+식생 평가항목의 경우 자연지반의 보전을 전제로 지속가능한 물 순환 및 자생식물의 보전과 활용을 위한 표준화된 정량적 기준의 적용이 특징적이었다. 반면 우리나라의 경우 국가차원의 법 제도적 절차에 따른 녹색건축의 인증기준의 한 부문으로서 생태면적율 제도는 인공녹지의 조성을 통한 어메니티자원 확보 차원, 그리고 물 순환관리시스템의 미흡 등으로 매우 제한된 역할에 머물러 있는 수준이었다. 따라서 국가차원에서 다양한 토지의 용도 및 개발사업 유형에 따른 물순환과 자연지반의 토양 및 식생의 조성관리를 기반으로 한 통합적이고 실효성 있는 외부 공간의 지속가능성 평가체계 구축이 매우 시급한 것으로 판단되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.137-149
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• 2021

장교는 공공성이 매우 높은 사회기반시설물로 운용 중 안전성 확보가 필수적이며, 붕괴 또는 파손 시 신속한 대처가 필요하다. 사장교의 붕괴 또는 파손을 야기시킬 수 있는 원인은 크게 자연재난과 사회재난으로 분류할 수 있다. 이 중 사회재난에 속하는 충돌사고는 차량이 교량 하부구조인 교각에 충돌하는 사고, 항공기의 결함으로 인한 추락사고 등이 있을 것이며, 해상교량의 경우 주탑 하단에서의 선박 충돌사고가 있을 것이다. 본 연구에서는 수치해석적 접근법을 기반으로 항공기 충돌에 대한 사장교의 구조거동을 평가하는 절차를 제안하고, 충돌해석을 수행하여 절차의 타당성을 보였다. 제안된 절차에는 1) 적절한 항공기 충돌 시나리오 설정, 2) 사장교의 복잡한 거동 메커니즘을 고려한 구조 모델링, 3) 충돌해석을 통한 구조거동 평가가 포함된다. 해석 결과, 본 연구에서 설정한 시나리오는 대상 교량에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났지만, 향후 다양한 시나리오를 통한 충돌해석을 수행한다면 교량에 심각한 손상을 일으키는 하중 위치 및 임계 하중 수준을 결정할 수 있을 것으로 판단한다. 본 연구에서 수행한 충돌해석 절차를 바탕으로 사장교에서 발생하는 항공기 충돌에 대한 간접적인 평가가 가능할 것으로 기대된다.