• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권6호
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• pp.773-796
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• 2014

This paper deals with free vibration analysis of continuous grading fiber reinforced (CGFR) and bi-directional FG annular sector plates on two-parameter elastic foundations under various boundary conditions, based on the three-dimensional theory of elasticity. The plates with simply supported radial edges and arbitrary boundary conditions on their circular edges are considered. A semi-analytical approach composed of differential quadrature method (DQM) and series solution is adopted to solve the equations of motion. Some new results for the natural frequencies of the plate are prepared, which include the effects of elastic coefficients of foundation, boundary conditions, material and geometrical parameters. Results indicate that the non-dimensional natural frequency parameter of a functionally graded fiber volume fraction is larger than that of a discrete laminated and close to that of a 2-layer. It results that the CGFR plate attains natural frequency higher than those of traditional discretely laminated composite ones and this can be a benefit when higher stiffness of the plate is the goal and that is due to the reduction in spatial mismatch of material properties. Moreover, it is shown that a graded ceramic volume fraction in two directions has a higher capability to reduce the natural frequency than conventional one-dimensional functionally graded material. The multidirectional graded material can likely be designed according to the actual requirement and it is a potential alternative to the unidirectional functionally graded material. The new results can be used as benchmark solutions for future researches.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제39권
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• pp.351-378
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• 2006

매체의 발달과 함께 무형문화재에 대한 기록도 여러 가지 방법으로 시도되고 있는데, 과거에는 문자 기록에만 의존하던 것에서 최근에는 사진, 음원 및 영상 등을 많이 활용하게 되었고, 그 방식에 있어서도 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 이행하고 있는 추세이다. 이러한 변화의 과정에서 모션캡쳐를 이용한 무형문화재의 기록은 3차원적 기록을 필요로 하는 무용종목 등에서 주목을 받고 있다. 모션캡쳐란 움직이는 물체에 공간상의 위치를 표시하는 센서를 부탁시키고 시간의 흐름에 따라 센서의 위치를 컴퓨터의 좌표공간에 치환하여 기록하는 시스템으로, 모션캡쳐를 이용한 무형문화재의 기록은 형체가 없이 사람의 기예에 의해서 전승되고 있는 무형문화재의 신체적 표현을 디지털화 된 데이터로 나타내줌으써 무형문화재의 보존을 위한 과학적 자료를 제공해 준다. 국립문화재연구소는 멀티미디어 및 디지털 시대에 대응하기 위해 무형문화재에 대한 새로운 기록방안 개발을 목적으로 영화 및 게임 등의 CG제작 현장에서 널리 사용되고 있는 모션캡쳐(Motion Capture) 장비를 이용하여 국가지정의 중요무형문화재에 대한 기록 작업을 실시하고 있다. 본 사업은 복권기금을 사용하여 2005년부터 2007년까지 3개년에 걸쳐서 국가지정의 중요무형문화재 중 신체적 동작이 중요하게 표현되고 있는 무용 7개 종목 11건의 모션캡쳐 작업을 실시할 예정이다. 이미 1차 년도인 2005년에는 승무, 살풀이춤, 태평무 등 기술적 난이도가 낮은 독무(獨舞)를 중심으로 데이터 축적작업을 실시하였고, 2차 년도인 2006년에는 진주검무, 승전무, 처용무 등 군무(群舞)의 데이터를 축적할 예정이며, 3차 년도인 2007년에는 학연화대합설무의 데이터 축적과 함께 축적된 데이터를 이용한 무형문화재의 비교 분석 및 전승을 위한 교육용 프로그램과 대국민 서비스를 위한 3차원 콘텐츠 등을 개발할 계획이다. 본 보고서에서는 사업 초년도인 2005년도에 실시된 보유자 이매방, 이애주, 정재만의 승무, 이매방의 살풀이춤, 강선영의 태평무 등의 모션캡쳐 작업에 대하여 기술하고 있다. 이를 통하여 무형문화재에 대한 새로운 기록 방안을 모색하기 위한 시도를 소개하려고 한다. 이번 사업에서는 기술적으로 다음과 같은 두 가지 문제가 제기되었다. 첫 번째, 장시간(20~30분 가량)의 보유자의 춤을 끊김 없이 모션캡쳐 받을 수 있는가라는 문제였다. 수 차례의 사전 모의테스트를 통해 사업수행 적합성 판단을 마쳤고, 결국 사업수행을 무사히 마칠 수 있었다. 두 번째, 리타겟팅(RE-Targeting)이 없이 정확한 모션캡쳐 동작을 가공해 낼 수 있는가라는 문제였다. 모션캡쳐 데이터에서 국내 최초로 보유자의 골격구조 역추출 방식을 도입하여 최대한 정확한 보유자의 춤 동작을 구현해낼 수 있었다. 이번 작업에서는 이매방, 이애주, 정재만, 강선영 네 보유자의 전신 삼차원 스캔을 통해 정확한 삼차원 신체 모델링을 얻었고, 보유자 본인의 춤사위 동작을 그대로 모션캡쳐에 적용함으로써 최대한 정확도를 유도할 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
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• pp.449-454
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• 2000

A three-parameter model of viscoelastic damper, which has a non-linear spring as an element is incorporated into an oscillator. The behavior of the damper model shows non-linear hysteresis curves which is qualitatively similar to those of real viscoelastic materials. The motion is governed by three-dimensional non-linear dynamical system of equations. The harmonic balance method is applied to get analytic solutions of the system. The frequency-response curves show that multiple solutions co-exist and that the jump phenomena can occur. In addition, it is shown that separate solution branch exists and that it can merge with the primary response curve. Saddle-node bifurcation sets explain the occurences of such non-linear phenomena. A direct time integration of the original equation of motion validifies the use of the harmonic balance method to this sort of problem.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.19-30
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• 2012

최근 캠코더와 같은 영상 장비의 고성능화 및 대중화, 그리고 화상 처리(image procession) 기술의 발달 등으로 인하여 영상 기반의 구조물 동적변위 계측에 관한 연구가 활발하며, 이러한 연구개발의 결과로 관련 시스템의 사용성 및 정확도가 많이 개선되고 있다. 그러나 이러한 영상 기반 시스템의 경우 장비 측면에서 볼 때 영상 장비 자체의 진동에 의한 오차, 화상 처리 과정에서의 오차 등을 개선할 필요가 있으며, 또한 적용 측면에서 볼 때 교량의 수직 처짐이나 건축구조물의 수평변위 계측에 제한되어 있어 부유체의 파랑응답과 같은 3차원 운동을 하는 구조물에 대한 확장이 필요한 시점이다. 이 연구에서는 이러한 영상 기반 동적변위 계측방법을 3차원 문제에 적용하기 위하여 다중 표적(multiple target)을 사용한 방법을 제시하고, 또한 화상 처리 과정에서의 정량적 판단 기준을 제시함으로써 간접적으로 영상 기반 시스템의 계측 정확도를 평가하여, 영상 기반 방법에 의하여 계측된 동적변위 계측결과의 유효성을 판단할 수 있도록 하였다. 제안된 방법을 $50m{\times}30m{\times}5m$ 규모의 대형 부유체에 대한 실해역 파랑 응답 실험에 적용하여, 부유체의 동적변위를 계측하였으며, 그 결과를 기존의 RTK-GPS(Real Time Kinematics-Global Positioning System), MRU(Motion Reference Unit) 등의 장비를 이용한 계측결과와 비교함으로써 그 성능을 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제20권1호
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• pp.16-22
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• 2009

본 논문에서는 2차원 동영상을 normalized cut과 optical flow를 이용하여 3차원 동영상으로 변환하는 방법을 제안하였다. 이를 통해 특정 디스플레이 장치와 특정 동영상 포맷에 국한되지 않는 2차원 동영상의 3차원 동영상 변환 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 2차원 동영상의 3차원 변환을 위하여 먼저 영상을 객체로 분할하고, 분할된 객체의 깊이를 추정하는 방법을 사용하였다. Normalized cut은 영상분할의 한 방법으로, 본 연구에서는 연산속도 향상을 위하여 기존 방법에 watershed 알고리즘을 적용하였고, 정확도 향상을 위하여 가중치에 optical flow를 추가하였다. Normalized cut을 이용하여 분할된 영상의 깊이 정보를 추정하기 위하여 optical flow를 이용하였다. Optical flow의 차이를 통해 정의할 수 있는 가려진 영역의 분할 영상 변화를 통해 순서적 깊이 정보를 추정한다. 추정된 순서적 깊이를 보정하기 위해 optical flow의 절대적 크기를 이용해 운동시차로 상대적 깊이를 추정하였다. 최종적으로 추정된 깊이 정보는 순서적 깊이와 상대적 깊이의 곱을 평균 optical flow로 나누어, 순서적 깊이의 차이를 보정하였다. 제안한 방법의 검증을 위하여 2차원 동영상을 3차원 동영상으로 변환하여 깊이 정보가 추정됨을 확인하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제26권3호
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• pp.151-155
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• 2005

Interspinous spacers have been developed as an alternative surgical treatment for laminectomy or fusion with pedicle screws and rods for the treatment of lumbar spinal stenosis. However, its biomedical efficacies are well not known. In this study, we evaluated kinematic behaviors of the surgical and the adjacent levels before and after inserting interspinous spacers. Three porcine lumbar spines were prepared. On each specimen, an interspinous spacer was inserted at the L4-L5. Flexion-extension moments (0, 2.5, 5.0, 7.5, 10Nm) were applied. A stereophotogrammetric set-up with DLT algorithm was used to assess the three-dimensional motions of the specimen where three markers $({\square}0.8mm)$ were attached to each vertebra. Results showed that extension motion decreased by $15-24\%$ at the surgical level (L4-L5) after insertion of interspinous spacer. At the adjacent levels, the range of motion remained unchanged. In flexion, no significant changes in motion were observed regardless of levels. Therefore, our experimental results demonstrated the interspinous spacer is very effective in limiting the extension motion that may cause narrowing of the spinal canal and vertebral foramen while maintaining kinematic behaviors at the adjacent levels. Further, these results suggested that the use of interspinous spacer may be able to prevent lower back pain at the surgical level and to lower the incidence of degenerative changes at the adjacent levels.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.1167-1172
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• 2015

This paper describes the implementation of wearable AHRS for an electromagnetic motion capture system that can trace and analyze human motion on the principal nine axes of inertial sensors. The module provides a three-dimensional (3D) attitude and heading angles combining MEMS gyroscopes, accelerometers, and magnetometers based on the extended Kalman filter, and transmits the motion data to the 3D simulation via Wi-Fi to realize the unrestrained movement in open spaces. In particular, the accelerometer in AHRS is supposed to measure only the acceleration of gravity, but when a sensor moves with an external linear acceleration, the estimated linear acceleration could compensate the accelerometer data in order to improve the precision of measuring gravity direction. In addition, when an AHRS is attached in an arbitrary position of the human body, the compensation of the axis of rotation could improve the accuracy of the motion capture system.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제4권3호
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• pp.341-348
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• 2011

The study of bacterial flagellar swimming motion remains an interesting and challenging research subject in the fields of hydrodynamics and bio-locomotion. This swimming motion is characterized by very low Reynolds numbers, which is unique and time reversible. In particular, the effect of rotation of helical flagella of bacterium on swimming motion requires detailed multi-disciplinary analysis. Clear understanding of such swimming motion will not only be beneficial for biologists but also to engineers interested in developing nanorobots mimicking bacterial swimming. In this paper, computational fluid dynamics (CFD) simulation of a three dimensional single flagellated bacteria has been developed and the fluid flow around the flagellum is investigated. CFD-based modeling studies were conducted to find the variables that affect the forward thrust experienced by the swimming bacterium. It is found that the propulsive force increases with increase in rotational velocity of flagellum and viscosity of surrounding fluid. It is also deduced from the study that the forward force depends on the geometry of helical flagella (directly proportional to square of the helical radius and inversely proportional to pitch).

• 한국해양공학회지
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• 제25권6호
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• pp.9-16
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• 2011

The feasibility of wave energy extraction from a heaving truncated cylinder and the corresponding response of the linear electric generator (LEG) composed of spring, magnet, and coil has been investigated in the frame of three-dimensional linear potential theory. The heaving motion of a circular cylinder is calculated by means of the matched eigenfunction expansion method. Further, the analytical results are validated by numerical results using the ANSYS AQWA commercial code. By the action of a heaving circular cylinder, the magnet suspended by a spring can slide vertically inside the heaving cylinder. The mechanical power is extracted from the magnet motion relative to the coil/stator which is attached to the cylinder. The coupled ODE of a heaving cylinder and LEG system in waves is derived to obtain the magnet motion relative to a cylinder. To maximize the relative motion of the magnet, both the buoy draft and the LEG system parameters (spring stiffness, damping) should be selected properly for generating the double resonance considering the peak frequency of the target spectrum.

• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제12권1호
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• pp.60-65
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• 2012

This paper presents a method for occluded object based motion estimation and tracking system in dynamic image sequences using particle filter with 3D reconstruction. A unique characteristic of this study is its ability to cope with partial occlusion based continuous motion estimation using particle filter inspired from the mirror neuron system in human brain. To update a prior knowledge about the shape or motion of objects, firstly, fundamental 3D reconstruction based occlusion tracing method is applied and object landmarks are determined. And optical flow based motion vector is estimated from the movement of the landmarks. When arbitrary partial occlusions are occurred, the continuous motion of the hidden parts of object can be estimated by particle filter with optical flow. The resistance of the resulting estimation to partial occlusions enables the more accurate detection and handling of more severe occlusions.