• 한국철도학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.333-340
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• 2011

본 논문은 유럽 TSI와 국내철도차량안전기준에 정의된 건널목 충돌사고시나리오에서 요구하는 성능의 대형 변형체 장애물의 유한요소 모델에 대하여 2가지 종류의 모델을 개발하여 한국형 분산형 고속철도 차량에 적용하고 평가하였다. 규정에서 요구하는 대형 장애물은 기존 강체모델에서 현재의 변형체모델로 변경되었으며 규정에 정의된 방법으로 변형체 강성 값이 검증되어야 한다. 여러 번의 시뮬레이션을 통해 기준을 만족하는 균일한 밀도와 강성의 솔리드 형 장애물 모델과 균일하지 않은 셸 형 장애물 모델 등 2가지를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 대형장애물을 사용하여 분산형 고속열차를 대상으로 규정의 대형장애물 충돌시뮬레이션을 수행하였고 그 결과를 평가하였다. 셸 형과 솔리드 형 장애물은 열차와 충돌 후 거동에 상당한 차이가 있었고, 셸 모델이 더 가혹한 결과를 나타내었다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2024년도 제69차 동계학술대회논문집 32권1호
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• pp.371-374
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• 2024

본 논문에서는 PBD(Position-based dynamics)를 이용한 옷감 시뮬레이션에서 페이스(Face) 및 에지(Edge)의 충돌/접촉을 처리할 때 나타나는 표면 떨림 문제를 SDF(Signed Distance Field) 접근법을 통해 안정적으로 해결할 수 있는 기법을 제안한다. 충돌 제약 조건을 이용한 충돌처리에서 나타나는 옷감 시뮬레이션의 떨림 현상을 개선하기 위해 본 논문에서는 페이스 및 에지 내부에 존재하는 충돌 지점의 속도를 충돌 법선 방향과 접선 방향으로 나누어 계산하는 과정을 거치며, 그 운동량을 페이스 및 에지에 포함된 연결된 정점(Vertex)에 전달한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 일반적인 SDF 기반 충돌 처리에서 나타나는 충돌 시 떨림 현상을 개선하며, 기존의 방법보다 안정적인 SDF 충돌처리가 가능하기 때문에 다양한 변형체 재질을 시뮬레이션 할 때 활용될 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1-7
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• 2010

본 논문에서는 큰 회전 변형이 일어나는 가는 막대를 실시간에 시뮬레이션하는 기법을 제안한다. 가는 막대는 로프나 머리카락과 같이 일차원적인 구조를 표현하는데 널리 사용될 수 있다. 시각적으로 사실적인 가는 막대의 애니메이션을 실시간에 생성하는 것은 컴퓨터 그래픽스분야에서 오랫동안 주요한 도전 과제였다. 본 논문에서는 연속체 역학에 기반한 지배방정식을 세우고 이를 실시간에 적분하는 가는 막대구조를 위한 모달와핑기법을 개발한다. 이와같은 새로운 시뮬레이션 기법은 삼차원 솔리드를 위해 개발된 종전의 모달 와핑 기법을 확장한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법은 매우 많은 정점으로 이루어진 가는 막대 구조의 큰 휨과 꼬임변형도 실시간에 사실적으로 생성할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.29-34
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• 2012

양질의 사면체 요소망은 유한요소법 기반의 변형체 시뮬레이션이나 사면체 기반의 유체 시뮬레이션 등에서 필수적이다. 본 논문에서는 옥트리 기반의 적응적 부호거리장을 이용하여 다각형 표면을 가진 물체의 내부를 양질의 이면각을 가진 사면체로 채우는 볼륨 요소망 구성 방법을 제안한다. 옥트리를 이용하여 물체 내부에서 표면까지 다양한 크기의 사면체를 이용하여 생성된 요소의 개수를 줄이며, 옥트리의 인접 셀들 사이의 레벨 차이를 제한하여 양질의 이면각을 가진 요소망을 얻는다. 옥트리 기반의 요소망 생성에 있어서 물체 표면까지의 부호거리를 구하는 것은 매우 중요한 연산이다. 본 논문은 하향식으로 생성한 옥트리의 꼭짓점들에서 부호거리장을 빠르게 구하는데 중점을 두고 있다. 본 논문에서 제안한 사면체 요소망 구성 방법은 실행 시간이 빠르고 안정적이며 구현이 쉬운 장점을 가지고 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.557-562
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• 2004

For constructing virtual environment it is more natural to model object as deformable body than as rigid body. High accuracy of simulation of model and low-latency computational cost for real-time simulation should be guaranteed. We pre-compute Green function through finite element analysis of deformable body and it is possible to simulate deformation of body in real-time environment using Capacitance Matrix Algorithm. Also, the capacitance matrix algorithm enables to construct the haptic rendering which serves the reaction force through a haptic device. The Newmark scheme is used for the more realistic haptic rendering and dynamic simulation in real-time.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.70-77
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• 2002

Since our physical world cannot be modeled as rigid body, deformable object models are important. For real-time simulation of elastic object, it must be guaranteed by its exact solution and low-latency computational cost. In this paper, we describe the boundary integral equation formulation of linear elastic body and related boundary element method(BEM). The deformation of elastic body can be effectively solved with 1ow run-time computational costs, using precomputed Green Function and fast low-rank updates based on Capacitance Matrix Algorithm.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.45-53
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• 2011

본 논문에서는 양질의 이면각을 가진 사면체로 물체 내부를 채우는 볼륨 요소망 구성 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방법은 실행시간이 빠르고 안정적이며 구현이 쉬운 장점을 가지고 있다. 효율적인 공간 활용을 위해 옥트리를 사용함으로써 물체 내부에서 표면에 이르기까지 다양한 크기의 사면체를 활용할 수 있다. 최소 이면각을 최대화하고 최대 이면각을 최소화하는 양질의 요소망을 얻기 위하여 옥트리의 인접 셀들 사이의 레벨 차이를 제한하며, 옥트리 및 요소망 생성 속도를 높이기 위하여 정규 격자에서의 부호거리장을 사용한다. 본 논문에서 제안한 요소망 구성 방법은 유한요소법 기반의 변형체 시뮬레이션이나 사면체 기반의 유체 시뮬레이션 등에서 유용하게 활용될 수 있다.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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• 한국시뮬레이션학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.103-108
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• 2002

본 연구는 이산 사건 시스템 형식론(DEVS: Discrete Event System Specification)을 이용한 가상전장 모델링 및 시뮬레이션 방법론을 제안한다. 기존 군체계에 관련된 모델링 기술은 물리적 모델링, 비쥬얼 모델링, 또는 개념적 모델링 등 개별 기능중심의 단편적 플랫폼 모델링에 그치고 있으며, 무기체계 분석 시뮬레이션도 개별 단위체 중심으로 평가되어져서, 다양하고 종합적인 그리고 상호운영성과 재사용성 등을 고려한 통합 모델링 및 시뮬레이션 환경을 제공하지 못하는 단점을 갖는다. 따라서 본 논문에서는 개별 전투병력에서부터 첨단 무기체계에 이르는 다양한 전장 요소들을 계층 구조적으로 통합함으로써 장에서 발생될 수 있는 개별 전투병력의 미시적 행동 특성뿐 아니라 분대/중대/대대/사단급 단위의 거시적 전략/전술에 대한 묘사까지도 가능한 가상전장 모델링 및 시뮬레이션 환경을 제안한다. 제안된 방법론은 분대 단위의 가상 전장 환경에 대한 사례연구를 통해 검증하였으며, 향후 연구로는 대단위 가상전장에 대한 묘사를 위한 HLA 분산 시뮬레이션 기술의 적용에 대한 연구가 필요할 것이다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제15권5호
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• pp.143-152
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• 2015

일반적인 입자 기반 유체 폭발 시뮬레이션과는 다르게 탄성을 지닌 유체의 폭발을 시뮬레이션 하는 경우 물질의 사실적인 변형을 표현하기 위한 여러 가지 특수한 방법이 필요하다. 기존 입자 기반의 점탄성체 연구에서는 물체가 힘을 받아 압축이 되었을 때 한계치 이상의 힘을 받으면 변형되는 최대 변형에너지 이론과 물체의 부피가 일정 수준 이상 줄어들었을 때 변형되는 최대 전단응력 이론을 이용하여 진흙이나 페인트 같이 소성변형을 하는 물체의 변형을 다루었지만 실리콘이나 탄성이 강한 고무줄과 같이 한계치 이상의 힘을 받았을 때 여러 부분으로 쪼개지는 취성변형을 표현하지는 못하였다. 본 논문은 물체가 받은 힘을 변형된 길이나 부피로 표현한 기존의 입자 기반 시뮬레이션과 달리, 힘을 받았을 때 물체에 발생하는 최대응력이 물체의 파단응력에 도달하였을 때 항복이 일어난다는 취성 변형에 적합한 쿨롱-모어 이론을 제안한다. 쿨롱-모어 이론을 적용한 강한 탄성을 가진 반유동체가 힘을 받은 경계면이 파단응력에 도달하였을 때 물체가 현실감 있게 파괴되는 과정을 표현할 수 있음을 확인하였다. 반유동체가 지면에 부딪혀 힘을 받았을 때 쿨롱-모어 이론을 적용하여 물체의 파괴를 표현하였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제30권3호
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• pp.189-198
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• 2024

딥러닝 기반 모델과 물리 시뮬레이션을 결합한 연구는 의료 분야에서 중요한 발전을 이루고 있다. 이는 의료영상 데이터에서 필요한 정보를 추출하고, 물리적 법칙을 기반으로 골격 및 연조직의 변형에 대한 빠르고 정확한 예측을 가능하게 한다. 본 연구는 신경 방사 필드(NeRF), 위치 기반 동역학(PBD), 병렬 리샘플링을 융합하여 3D 볼륨데이터를 쉽게 생성하고 실시간으로 변형 및 시각화하는 시스템을 제안한다. NeRF는 2D 이미지와 카메라 좌표 정보를 사용해 고해상도 3D 볼륨 데이터를 생성하며, PBD는 물리 기반 시뮬레이션으로 획득한 데이터에 대한 실시간 변형과 상호작용을 가능하게 한다. 병렬 리샘플링은 사면체 메쉬와 GPU 병렬 처리를 통해 렌더링 효율성을 높인다. 이 시스템은 광선투사방식으로 렌더링 되어 빠른 실시간 시각화를 제공하며, 비싼 장비 없이 간단하게 3D 데이터를 생성하고 변형할 수 있어 공학, 교육, 의료 등 다양한 분야에서의 활용 가능성을 보여준다.