• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.1-6
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• 2010

진주조개를 모방한 생체모방 복합재료의 저속충격 하에서의 동적 거동에 대해 연구하였다. 이러한 복합재료는 단백질과 미네랄 층이 계층구조를 이루고 있다. 유한요소해석을 사용하여 복합재료의 충격거동을 해석하였다. 복합재료의 계층구조가 동적 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. 생체모방구조물은 계층구조의 차수가 높아짐에 따라 저속충격에 대해 충격지점에서 구조물이 받는 최대 응력과 변위, 접촉하중을 감소시킨다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(A)
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• pp.274-275
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• 2012

생체모방로봇은 인간을 비롯하여 새, 곤충, 물고기 등 동물들의 기본구조, 행동원리 및 메커니즘을 모방한 로봇이다. 정찰, 수색, 테러진압 등 군사작전에서부터 인명구조까지 생체모방로봇은 인간의 눈과 발을 대신하여 인간이 접근할 수 없는 오염 지역을 면밀히 탐지하는 데에도 유용하리라 예상된다. 이와 같은 생체모방로봇이나 MAV 등을 실시간으로 원격에서 모니터링하고 제어할 수 있는 DAQ 시스템의 중요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 생체모방로봇인 가오리를 원격 관제 센터에서 RF무선통신을 이용하여 안정적인 제어 및 모니터링이 가능한 DAQ(Data AcQuisition) 시스템을 제안한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.412-412
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• 2012

갈륨비소(GaAs)는 수직공진표면방출레이저, 발광다이오드, 태양전지 등과 같은 광전소자에 널리 사용되는 물질이다. 그러나 높은 굴절률을 갖는 갈륨비소는 표면에서 30% 이상의 반사율을 갖기 때문에 광손실로 인해 소자의 성능이 저하된다. 따라서 표면 Fresnel 반사율을 낮출 수 있는 효율적인 반사방지막이 필요하다. 최근, 열적 불일치, 물질 선택, 접착력 저하의 단점을 가지고 있는 기존 다중박막을 대체하는 생체모방 서브파장 나노구조가 활발히 연구되고 있다. 이러한 구조는 공기(air)부터 갈륨비소까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖는 유효 단일박막과도 같기 때문에 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 더욱이, 자연계의 나방의 각막과 나비의 눈의 구조 형태를 모방한 반도체 생체모방 복합 눈(compound eye)은, 즉 마이크로 렌즈모양과 서브파장 나노격자구조의 복합적 형태, 표면에서 우수한 반사방지 특성을 나타낸다. 본 연구에서는, 포토리소그래피와 유도결합플라즈마 식각법을 이용하여 GaAs 기판 표면에 마이크로 렌즈 모양의 패턴을 형성한 후, 스핀코팅을 이용하여 나노 크기를 갖는 실리카 구를 도포하여 건식 식각함으로써 복합 눈 구조를 갖는 갈륨비소 반사방지막을 제작하였다. 제작된 샘플의 표면 및 식각 형상은 전자현미경(scanning electron microscope)을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 반사율을 측정하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권5호
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• pp.16-23
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• 2018

본 논문에서는 생체모방기술을 적용한 로봇제어방법에 대해 기술한다 물방개의 유영동작을 모방하고 발생시키기 위해 푸리에 최소자승기법을 적용하여 일반식을 정립하였다. 일반식의 계수의 값을 조정하여 관측된 물방개의 유영동작과 발생시킨 모방동작의 비교를 통해 제어 파라미터가 정의되었으며 각 파라미터들의 상관관계를 밝히고 이를 파라미터 공간상에 표현하여 다양한 생체모방 동작을 쉽게 발생시킬 수 있음을 확인하였다. 추가로, 생물체의 구조적인 장점을 반영한 로봇설계에 대해 간략히 소개하였고 제안한 생체모방 발생기법은 다양한 환경에서의 로봇시스템 개발에 적용 가능함을 확인하였다.

• 기계와재료
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• 제23권4호
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• pp.36-44
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• 2011

생체모방 경량 나노복합 에코소재기술은 자연계에 존재하는 물질의 구조를 모방하여 저온 저에너지 소모공정을 통하여 고경량 및 고강도를 갖는 나노복합체를 제조하는 친환경 신소재 기술이다. 고효율 저공해 성능에 초점을 맞추어 $CO_2$ 배출 및 지구온난화를 억제하고 웰빙사회에 적합한 차량을 개발하는 것이 현재 전세계 자동차회사들의 주된 관심사이다. 이러한 상황에 생체모방기술은 에너지 환경산업분야의 소재로 응용하는 원천기술로 기대된다. 이 생체모방기술은 자연 친화적 재료를 개발하여 하이브리드/전기 자동차의 내/외장재, 고효율 건축자재, 첨단 항공우주 신소재에도 응용이 가능하다. 최근에 보고된 생체모방 경량 나노 복합 에코소재 기술을 조사하였다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.50-55
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• 2019

본 연구에서는 생체모방 섬유강화 복합재에서 섬유의 나선형 구조의 배열이 복합재의 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 유한요소해석을 이용해 원형의 생체모방 섬유강화 복합재를 구성하였고, 다양한 크기의 압력하중을 복합재 면에 적용시켜 굽힘과 파괴 거동의 결과를 분석하였다. 섬유의 정렬 방향에 따라 파괴 형상이 다르게 나타났고, 복합재에서 섬유의 나선형 구조 배열이 압력하중하에서 복합재의 굽힘 파괴강도를 크게 향상시키는 것으로 나타났다. 이는 섬유가 각 층별로 여러 방향으로 정렬되어 외부하중에 의한 파괴에너지가 여러방향으로 분산되는 것에서 기인한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.24-34
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• 2022

본 연구에서는 우주 그물의 우주 물체 포획 성능을 향상시키기 위하여 충격 흡수의 이점을 가지는 거미집 구조의 생체 모방 우주 그물을 이용한 우주 물체 포획 시뮬레이션을 수행하였다. 포획 시뮬레이션은 비선형 구조 동역학 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였다. 우주 물체는 12U 크기의 CubeSat을 강체로 모델링하였다. 거미집 구조의 우주 그물은 대각선 길이가 2.828 m이며, 탄성보 요소를 이용하여 구현하였다. 동일 중량의 정사각형 우주 그물의 포획 시뮬레이션 결과와 비교하여 생체 모방 우주 그물의 포획의 우수성을 확인하였다. 또한, 거미집 구조의 우주 그물을 이용하여 우호적 및 비우호적으로 운동하는 우주 물체를 포획하는 수치 시뮬레이션을 수행하였으며, 우주 물체의 포획 성공 및 실패 사례를 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.128.1-128.1
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• 2014

잠자리, 벌 등 곤충과 새우, 가재 등 갑각류를 포함하는 절지동물류에서 발견되는 겹눈(compound eye)구조는 볼록한 형태이기 때문에 일반 단일렌즈(single lens)형 눈에 비해 매우 넓은 시야각을 가지며, 깊은 심도를 갖는 특징이 있다. 기존 카메라가 갖기 어려운 겹눈의 독특한 장점으로 인해, 곤충의 눈을 모방하는 연구는 많은 사람들의 주목을 받고 있다. 겹눈구조는 일반적으로 수백에서 수만개의 홑눈(ommatidium)이 모여 다발을 이루고 있으며, 각 홑눈은 겉에서부터 마이크로렌즈 형태의 각막, 수정추, 감간(rhabdom)형태로 이루어져 있다. 따라서 이러한 겹눈구조를 모방하기 위해서는 인공홑눈을 제작하고 이를 반구형으로 배열하는 것이 필수적이다. 그러나 실리콘 반도체를 기반으로 하는 이미지 센서는 딱딱하고 편평하여 굴곡진 형태로 배열이 어렵기 때문에 곤충눈을 모방한 형태의 구조물은 몇몇 연구그룹에서 개발된 사례가 있으나, 이미징이 가능한 곤충눈 시스템의 개발은 보고된 바가 없었다. 본 발표에서는 최근에 연구가 진행되고 있는 플렉서블 전자소자에 기반한 곤충눈을 모방한 이미징 시스템에 대해서 다루고자 한다.

• 과학교육연구지
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• 제42권2호
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• pp.95-105
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• 2018

이 연구의 목적은 생체 모방 기반 융합 학습 모델을 이용하여 골격근의 구조 및 수축 메커니즘에 대한 디지털 교과서를 개발하는 것이다. 골격근의 구조 및 수축 메커니즘 단원은 고등학교 생명과학I에 포함된 내용이다. 융합 학습 모델은 3D 모델링 및 프린팅을 포함하는 3단계의 생체 모방 기반 융합 학습(Exploration-Design-Implementation)으로 설계되었다. 개발된 디지털 교재는 8차시로 구성되어 있는데, 골격근 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 골격근 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현, 근수축의 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 근수축 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현 등으로 구성되었다. 각 차시는 대화 형 및 모바일 학습을 위해 갤러리 위젯, 미디어 위젯, 프레젠테이션 위젯, 스케치 위젯, 클라우드, 설문 위젯 및 평가 위젯의 컨텐츠를 포함하고 있다. 개발 된 디지털 교과서를 고등학생 20 명에게 투입한 결과 학생들의 생명과학 학습에 효과가 긍정적인 것으로 나타났다. 또한 이 연구에서 개발된 생체 모방 기반 융합 학습 디지털 교재는 학생들의 창의적 설계 및 구현 능력의 향상에서 효과적인 학습자료로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때 디지털 교재는 학생들의 흥미와 생명과학에 대한 자기주도적 학습에 유용한 자료임을 보여주었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권11호
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• pp.1245-1255
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• 2012

Effective elastic constants of biomimetic multilayer structures with hierarchical structures are evaluated based on the potential energy balance method. The effective anisotropic elastic constants are used in analyzing low-velocity impact of biomimetic multilayer structures consisting of mineral and protein. It is shown that displacements of biomimetic multilayer structures strongly depend on the volume fraction of mineral and hierarchical level. The effect of the volume fraction of mineral and hierarchical level on the contact force and stresses at the impact point are also discussed.