• Composites Research
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• v.23 no.4
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• pp.1-6
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• 2010

The dynamicresponse of biomimetic composites mimicking nacre under low velocity impact is investigated. The composites have hierarchical structures with a staggered pattern consisting of a protein and a mineral. To analyze the impact response of the composites, the finite element method is used. The effects of the hierarchical structures of the compositeson the dynamic response are examined. It is shown that the maximum stress, displacement and contact force in the composite subjected to low velocity impact decrease as the level of structural hierarchy increases.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2012.06a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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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.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.12 no.5
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• pp.16-23
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• 2018

In the paper, a robot control technique by employing Biomimetics is described. Rhythmic movements of the diving beetle's leg were analyzed and the formulated equations on the motion were drawn by applying Fourier least mean square fitting method. Simple control parameters were defined by comparing the observed locomotion through a motion capture system and reproduced motions according to changes in the values in the equation. Subsequently, the correlation of each parameter was discovered and expressed in a parameter space. Apparently, it was confirmed that various bio-mimicking motions can simply be generated for controlling the robot. Additionally, robot designing based on adopting structural advantages which the living organism possess have been briefly introduced. The proposed bio-mimicking motion generating technique was observed to be applicable to robot system developments under various environmental conditions.

• 기계와재료
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• v.23 no.4
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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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• v.32 no.1
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• pp.50-55
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• 2019

In this study, we investigated the effect of fiber alignment in helicoidal structure on the mechanical properties of biomimetic fiber-reinforced composites. Using finite element analysis, circular biomimetic fiber composites were designed and studied. Various amounts of pressure loads were applied to a surface of the composites, and then bending and failure behaviors of the composites were analyzed. The results showed various failure morphologies according to the orientation of the fibers, and it turned out that the fiber alignment in helicoidal structure significantly improved the bending strength of the composite under pressure loading. This was because the fiber alignment in various directions for each layer dispersed effectively the fracture energy from the external load into multiple directions.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.16 no.6
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• pp.24-34
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• 2022

This paper investigates the capture of a 12U-sized CubeSat space object using a spider-web structure-based space net. The structural dynamics analysis program ABAQUS is used to simulate the shock-absorbing capability of the space net with a diagonal length of 2.828 m. The space object is modelled as a rigid body, and the space net is modelled using non-linear elastic beam elements. The simulations reveal that the spider-web structure-based space net outperforms the squared space net of the same structural weight in capturing the space object. The numerical simulations are conducted to examine the successful or unsuccessful captures of the space object in various cooperative and non-cooperative motions.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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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.

• Journal of Science Education
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• v.42 no.2
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• pp.95-105
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• 2018

The purpose of this study was to develop a digital textbook on 'structure and contraction mechanism of skeletal muscle' with the learning model for biomimicry-based convergence. The unit of 'structure and contraction mechanism of skeletal muscle' is a part of Life Science I in high school. The convergence learning model was designed with three phases of biomimicry-based convergence (Exploration-Design-Implementation) including 3D modeling & printing. The developed digital textbook was composed of 8 sessions which contains the following learning contents : Exploration of skeletal muscle, creative designing of skeletal muscle using sketch application and 3D modeling, convergent implementing of the designed using 3D printing, exploration of muscle contraction, creative designing of muscle contraction using sketch application and 3D modeling, and convergent implementing of the designed using 3D printing. Each session is also involved in the contents of gallery widgets, media widgets, keynote widgets, sketch widgets, the cloud, polling widgets, and review widgets for interactive and mobile learning. After administering the developed digital textbook to 20 high school students, it was shown a positive effectiveness on life science learning for high school students. Moreover, the digital textbook was evaluated as to promote student's abilities on creative designs and implementation related to biomimicry-based convergence. The digital textbook was also shown a favorable response on students' interest and self-directed learning on life science.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.29 no.11
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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.