• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권8호
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• pp.59-65
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• 2024

본 논문에서는 삼각형 메쉬 기반 옷감 시뮬레이션에서 계산이 큰 자기충돌(Self-collision) 처리를 GPU 기반으로 가속화하는 방법을 소개한다. CUDA(Compute Unified Device Architecture) 기반 병렬 최적화를 위해, 본 논문에서는 1) GPU에서 BVH(Bounding Volume Hierarchy) 트리를 효율적으로 구축, 업데이트 및 순회하는 방법을 제안하고, 2) 삼각형 메쉬 기반에서는 R-Triangle(Representative-Triangle) 기법을 GPU에서 최적화하여 프리미티브 충돌 검사를 최소화한다. 결과적으로, 제안된 방법은 GPU 환경에서 옷감 시뮬레이션의 자기충돌과 객체 충돌을 CPU기반 알고리즘에 비해 빠르고 효율적으로 처리할 수 있으며, 다양한 장면에서 실험한 결과 5배~10배정도 빠른 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다. 본 논문에서 제안하는 방법은 BVH를 GPU에서 최적화했기 때문에 BVH를 기반으로 활용하는 다양한 알고리즘과 분야에 쉽게 통합이 가능하다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제7권1호
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• pp.25-32
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• 2018

변형물체 시뮬레이션은 강체 시뮬레이션에 비해 많은 연산량을 요구하기 때문에 효과적인 충돌 검사 방법을 필요하다. 그러나 CPU 기반의 충돌 검사 알고리즘을 그대로 GPU 환경에 적용할 경우 GPU의 성능을 제대로 사용할 수 없기 때문에 GPU 환경에 최적화된 충돌 감지 알고리즘과 자료구조가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 변형 물체 표현을 위해 널리 사용되고 있는 질량-스프링 시스템을 위한 GPU 기반의 병렬 충돌 감지 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방법은 AABB-옥트리 구조를 이용한 GPU 기반의 컬링 알고리즘을 통해 충돌 감지 비용을 줄이는 병렬 알고리즘과 자료 구조를 사용하였다. 본 연구에서는 모든 삼각형 쌍의 충돌을 병렬로 검사하는 기존 방법과의 비교실험을 통하여 제안 알고리즘의 효율성을 입증하였다. 실험결과, 제안된 방법은 기존의 방법에 비해서 평균 약 24%의 성능 개선을 보였다. 따라서 제안하는 방법을 통해서 변형 물체에 대한 실시간 시뮬레이션의 성능 개선이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.17-24
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• 2011

컴퓨터 그래픽스에서 입자 기반의 유체와 강체 모델과의 상호작용을 정확히 시뮬레이션 하는 것은 중요한 문제이다. 일반적으로 이러한 상호작용은 시간에 대해 연속적이지 않은 환경에서 시뮬레이션 되어왔다. 이로 인해 상호작용을 시뮬레이션하는 데 있어서 많은 오차가 있었다. 본 논문에서는 이러한 불연속적인 환경에서 발생하는 오차를 해결하는 방법을 제안한다. 강체 모델의 거리함수장인 음함수가 공간에 따라 연속적으로 증가하는 특성을 이용하여 입자 충돌을 예측하는 예측 기반 충돌 처리 기법을 제안한다. 유체입자와 강체 모델이 충돌할 때 정확한 충돌시점과 충돌 지점을 계산한다. 이를 통하여 유체와 강체가 실제 환경인 연속적인 환경에서와 같이 상호작용하도록 시뮬레이션 하였다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.53-62
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• 2018

최근 컴퓨터 하드웨어의 성능이 증가함에 따라, 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라 개인 컴퓨터에서도 더 사실적인 컴퓨터 그래픽 물체들을 생성하고 보여줄 수 있게 되었다. 이러한 이유로, 컴퓨터 그래픽을 포함한 디지털 콘텐츠는 더 계산적 비용이 높은 사실적인 가상의 물체들을 다양한 기기에서 실시간으로 표현하는 것을 요구한다. 멀티-플랫폼에서 구동되며 컴퓨터 그래픽을 포함한 게임, 애니메이션 등의 콘텐츠의 제작을 돕기 위해서는 유니티와 언리얼 엔진과 같은 기술들이 주로 사용된다. 시뮬레이션에서 더 사실적인 가상의 물체의 움직임을 표현하기 위해서는, 가상의 물체는 다른 물체들과 충돌해야 하며 현실세계와 비슷한 반응을 보여야 한다. 하지만, 다이나믹 시뮬레이션은 많은 계산 비용을 요구하나, 대부분의 휴대용 기기들을 이러한 다이나믹 시뮬레이션을 실시간으로 제공하지 못한다. 본 논문에서는 GPGPU 계산을 이용하여 구형 물체와 실시간으로 충돌 및 반응을 수행하는 천 시뮬레이션을 제안한다. 제안된 방법이 사실적인 디지털 콘텐츠에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.181-190
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• 2007

본 논문에서는 지능형 선박의 실시간 장애물회피를 위한 충돌회피시스템을 논한다. 다른 무인자율항체들의 충돌회피시스템과는 달리 지능형 선박의 충돌회피시스템은 목적지까지의 합리적이고 안전한 경로를 통한 충돌회피뿐만 아니라 해양을 항해하는 모든 선박이 준수해야하는 국제해상충돌예방규칙(COLRECs, International Regulations for Preventing Collisions at Sea)을 반영해야한다. 목적지까지의 합리적이고 안전한 경로를 통한 충돌회피라는 일반적인 충돌회피시스템의 목표를 달성하기 위해 BK-곱에 기반한 휴리스틱 탐색기법을 채용하며, 또 다른 목표인 COLREGs의 준수를 위해 충돌회피를 위한 규칙을 적용하는 지식기반시스템을 채용한다. 제안된 충돌회피시스템의 성능검증을 위해 COLREGs에 명시된 여러 가지 조우상황을 설정한 시나리오를 이용하여 최적성과 안정성 관점에서 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 $A^{\ast}$ 탐색기법과 비교한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 충돌회피시스템이 지능형 선박의 실용적이고 효율적인 실시간 충돌회피시스템으로 적합함을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.125-127
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• 2014

본 논문은 선박의 일대다 충돌상황에서 국제해상충돌예방규칙(COLREGs, International Regulations for Preventing Collisions at Sea, 1972)을 만족하도록 피항경로를 생성하는 충돌회피 알리고즘의 개발과 적용에 관해 기술한다. 본 연구에서 제안하는 알고리즘은 조우선박의 상대 방위각, 충돌위험정도 및 상호시계와 제한시계의 시계상태에 따라 피항동작을 분류하고, 규칙기반형태의 전문가시스템인 CLIPS(C Language Integrated Production System)를 이용하여 국제해상충돌예방규칙에 따른 피항행동공간을 생성한다. 검증을 위하여 Izuma problems의 3가지 충돌상황을 가정한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, 다양한 충돌상황에 대하여 안전한 충돌회피경로가 생성됨을 확인 할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.402-408
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• 2021

기계 설계를 기반으로 제작한 자동차에 의한 사고 발생 시 차량 공학적인 분석은 심도 있게 조사하지 않고 조사자의 주관적인 경험 지식을 토대로 분석하는 경우가 있다. 본 연구는 실제 발생한 중앙선 침범 사고 자료를 토대로 캐드(CAD) 프로그램을 이용하여 현장 상황을 도면화하고, 도면화 한 자료를 시뮬레이션 프로그램(PC-Crash)에 적용하여 250번의 충돌 상황을 반복적으로 수행하여 최종 정지 위치 및 최종 정지 자세와 부합하는 충돌 속도, 진행 자세, 조향 작동 여부 및 제동 여부 등의 상관 관계를 분석했다. 충돌 속도가 낮을수록 이탈각의 영향을 크게 받지 않고 속도가 높은 차량의 속도에 영향을 크게 받고 충돌 이후에는 유효 충돌 속도와 같이 속도가 낮은 차량은 높아지고, 속도가 높은 차량은 낮아진다. 본 연구의 시뮬레이션 결과는 마이티가 중앙선을 넘은 자세로 오르막 좌커브 구간을 진행하다가 마주오던 포터를 인지하고 자기 진행 차로로 복귀하는 과정과 포터의 전면 좌측면이 충돌하여 포터가 우대각선 방향으로 밀려나 전면이 약 11시 방향을 향해 최종 정지하는 것을 규명하였다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제14A권5호
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• pp.255-262
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• 2007

물리 기반의 헬리콥터 시뮬레이션은 항공학, 항공역학 등의 분야에서 많이 연구되어 오고 있으나, 복잡한 수식, 많은 계산량 등으로 인해 사실성과 속도를 동시에 추구하는 컴퓨터 그래픽스 분야에는 적용하기 어려웠다. 본 논문에서는 컴퓨터 그래픽스 분야에 적용할 수 있도록 구현하기 쉽고, 실시간 헬리콥터 시뮬레이션을 가능하게 하는 헬리콥터 회전 깃(rotor blades)의 역학적 모델을 제안한다. 헬리콥터는 회전 깃과 공기의 충돌로 발생한 힘을 통해 운동하는데, 이는 유체와 강체가 충돌해서 발생하는 충돌력으로 설명할 수 있다. 이를 근거로 근사화한 회전 깃의 역학적 모델을 도입하면, 기존의 강체 시뮬레이션 방법으로 유체와 강체가 충돌하는 헬리콥터의 움직임을 실시간 시뮬레이션 할 수 있다. 본 논문에서는 실시간 계산이 가능하도록 뉴턴의 양력 계산법을 응용하여 회전 깃의 움직임으로 발생하는 힘을 구한다. 본 논문이 제안하는 방법에 따라 구현된 프로토타입 시스템은 실제와 유사한 헬리콥터 시뮬레이션을 실시간에 처리할 수 있음을 보였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (D)
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• pp.91-93
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• 2006

RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 RF 신호를 사용하여 물품에 부착된 전자 태그(tag)를 식별하는 비접촉자동인식 기술이다. 이런 RFID 기술의 확산을 위해서는 리더가 다수의 태그를 빠른 시간 안에 인식하는 다중 태그 식별 문제를 해결 해야만 한다. 지금까지 이 문제를 해결하기 위한 충돌 방지(anti-collision) 알고리즘이 많이 개발되었다. 본 논문에서는 이런 충돌 방지 알고리즘 중에서 18000-6 Type A, Type B와 Type C로 새롭게 채택된 EPCglobal Class1 Generation2, 그리고 Query Tree Protocol에 대한 시뮬레이션 시스템의 구조를 소개하고 실제 시뮬레이션 했을 때의 각 알고리즘에 대한 간단한 성능 평가를 한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 봄 학술발표논문집 Vol.30 No.1 (B)
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• pp.208-210
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• 2003

컴퓨터 그래픽스에서 물리기반 모델링을 사용한 다관절체의 움직임을 구하는 것은 중요한 문제이다. 다관절체가 움직이는 동안 충돌이 발생했을 때 충돌반응 시간이 많이 걸린다면 그만큼 시뮬레이션이 자연스럽지 못하다. 본 논문에서는 충돌반응에서 중요한 선형방정식의 해를 구하는 시간을 단축시킴으로써 짧은 시간안에 다관절체의 충돌을 처리할 수 있는 방법을 제시한다. 이러한 결과는 게임이나 그래픽 툴 등에서 적용이 가능하다.