• 정보교육학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.297-305
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• 2018

피지컬 컴퓨팅은 컴퓨팅을 인간과 환경, 사물의 영역으로 확장한 개념으로 하드웨어와 소프트웨어 통합한 물리적 산출물 기반의 프로그래밍 학습매체로 주목받고 있다. 본 연구에서는 기술적 자유도가 높은 피지컬 컴퓨팅의 특징을 활용한 인터랙티브 프로토타이핑 기반의 프로그래밍 학습 모형을 개발하고 실험연구를 통해 학습 효과를 분석하였다. 실험처치 효과 검증을 위해 초등학교 5학년 59명 학습자를 대상으로 실험집단과 통제집단으로 구성하고 실험집단에는 인터랙티브 프로토타이핑 프로그래밍 학습모형을 적용하고 통제집단에는 선형순차 프로그래밍 학습모형을 적용하였다. 실험처치 전 후 정보과학 창의적 성향 검사를 실시하였고 두 집단의 사전검사 점수를 공변량으로 처리한 공분산분석(ANCOVA) 결과 유의수준 .05에서 학습 효과가 있음을 증명하였다. 이를 통해 초등학교 5학년 학습자를 대상으로 피지컬 컴퓨팅 기반의 인터랙티브 프로토타이핑 프로그래밍 학습모형의 프로그래밍 학습에 적용 가능성을 시사한다.

• 한국해양공학회지
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• 제36권3호
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• pp.143-152
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• 2022

To reach a port, a ship must pass through a shallow water zone where seabed effects alter the hydrodynamics acting on the ship. This study examined the maneuvering characteristics of an autonomous surface ship at 3-DOF (Degree of freedom) motion in deep water and shallow water based on the in-port speed of 1.54 m/s. The CFD (Computational fluid dynamics) method was used as a specialized tool in naval hydrodynamics based on the RANS (Reynolds-averaged Navier-Stoke) solver for maneuvering prediction. A virtual captive model test in CFD with various constrained motions, such as static drift, circular motion, and combined circular motion with drift, was performed to determine the hydrodynamic forces and moments of the ship. In addition, a model test was performed in a square tank for a static drift test in deep water to verify the accuracy of the CFD method by comparing the hydrodynamic forces and moments. The results showed changes in hydrodynamic forces and moments in deep and shallow water, with the latter increasing dramatically in very shallow water. The velocity fields demonstrated an increasing change in velocity as water became shallower. The least-squares method was applied to obtain the hydrodynamic coefficients by distinguishing a linear and non-linear model of the hydrodynamic force models. The course stability, maneuverability, and collision avoidance ability were evaluated from the estimated hydrodynamic coefficients. The hydrodynamic characteristics showed that the course stability improved in extremely shallow water. The maneuverability was satisfied with IMO (2002) except for extremely shallow water, and collision avoidance ability was a good performance in deep and shallow water.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.65-77
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• 2005

최근 도심지 고층 구조물의 수가 증가하면서 수명이 오래된 구조물에 대한 재건축 수요가 증가하고 있는 실정이다. 기존 구조물을 철거하는 방법에는 기계식 해체 공법과 발파 해체공법이 있으나 10여층 이상의 고층건물일 경우 발파해체공법을 사용하는 겅이 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 발파해체공법을 사용할 경우, 발파에 앞서 미리 그 붕괴거동을 예측하는 일은 안전한 발파를 위해서 뿐만 아니라 발파해체의 실패를 방지하기 위해서 필수적으로 요구된다. 과거의 연구에서 이차원 입자결합모델을 사용하여 구조물 해체과정을 모사한 사례가 있었지만, 실제 발파붕괴 거동을 적절히 모사하는 데는 많은 제약이 있었다. 본 연구에서는 개별요소법을 기반으로 입자결합모델을 사용한 상용 프로그램인 PFC3D를 사용하여 구조물의 3차원 해체발파를 모사하였다. 삼차원 해석에서는 해석 시간이 오래 걸리는 단점으로 인하여 현실에 가까운 모사를 완성할 수 없었지만 몇 가지 입력변수를 바꾸어가며 그들의 효과를 관찰하였다. 보다 현실에 가까운 결과를 얻기 위해서는 입력변수의 설정과 부재 특성의 모사에 보다 많은 노력이 필요할 것으로 보인다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제22권8호
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• pp.585-589
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• 2016

Recently, the robotic assist system for cardiovascular intervention gets continuously growing interest. The robotic cardiovascular intervention systems are largely two folds, systems for cardiac ablation procedure assist and systems for vascular intervention assist. For the systems, the clinician controls the catheter inserted through blood vessel to the heart via a master console or master manipulator. Most of the current master manipulators have structure of joystick-like pivoting 2 degree of freedom (DOF) handle in the core, which is used in parallel with other sliding switches and input devices. It however is desirable to have customized and optimized design manipulator that can provide clinician with intuitive control of the catheter motion fully utilizing the advantage of the use of robotic structure. A 6 DOF kinematic mechanism that can capture the motion control intention of the clinician in translational 3 DOF and rotational 3 DOF is proposed in this paper. Also, a master-slave motion relationship specially designed for the cardiac catheter manipulation motion is proposed and implemented in an experimental prototype. Design revision for implementation of more efficient motion and experiment in combination with an experimental slave robot system for catheter manipulation are underway.

• Ocean Systems Engineering
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• 제6권3호
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• pp.265-287
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• 2016

The change of the global performance of a turret-moored FPSO (Floating Production Storage Offloading) with DP (Dynamic Positioning) control is simulated, analyzed, and compared for two different internal turret location cases; bow and midship. Both collinear and non-collinear 100-yr GOM (Gulf of Mexico) storm environments and three cases (mooring-only, with DP position control, with DP position+heading control) are considered. The horizontal trajectory, 6DOF (degree of freedom) motions, fairlead mooring and riser tension, and fuel consumptions are compared. The PID (Proportional-Integral-Derivative) controller based on LQR (linear quadratic regulator) theory and the thrust-allocation algorithm which is based on the penalty optimization theory are implemented in the fully-coupled time-domain hull-mooring-riser-DP simulation program. Both in collinear and non-collinear 100-yr WWC (wind-wave-current) environments, the advantage of mid-ship turret is demonstrated by the significant reduction in heave at the turret location due to the minimal coupling with pitch mode, which is beneficial to mooring and riser design. However, in the non-collinear WWC environment, the mid-turret case exhibits unfavorable weathervaning characteristics, which can be reduced by employing DP position and heading controls as demonstrated in the present case studies. The present study also reveals the plausible cause of the failure of mid-turret Gryphon Alpha FPSO in milder environment than its survival condition.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.283-289
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• 2014

본 논문에서는 능동형 대퇴의지 시스템의 설계 및 최적화에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 능동형 대퇴의지 시스템은 무릎부의 1 자유도를 통해 슬관절의 움직임을 모사하는데, 실제 다리의 기능을 대체하는 것이므로 사람의 다리 무게와 최대한 유사해야 하며, 경량화가 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 3-링크 구조의 능동형 의지 시스템의 문제점을 보완하기 위해 기어 구동 방식의 능동형 대퇴의지 시스템을 설계 및 제작하였고, 사용자의 만족감 향상 및 피로도 저감을 위해 최적화를 통한 경량화를 진행하고 유한요소해석을 통해 응력 및 변위 특성을 분석하고 안정성을 검증하였다. 또한 능동형 의지 시스템이 사용자의 보행 의도에 맞추어 작동하기 위해 의지의 인공 발에 스트레인 게이지를 부착하여 보행시 발의 앞, 뒷부분에 각기 다르게 가해지는 하중을 측정, 보행 주기를 판단할 수 있도록 한다. 이 때 스트레인 게이지는 미세한 변형에도 민감하게 반응하므로 유한요소해석을 통해 적절한 부착위치를 결정하고, 실제 제작 및 실험을 통해 안정성 및 보행주기 판단 여부를 검증한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권3호
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• pp.274-279
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• 2010

본 논문에서는 원 형상에 비해 20% 축소 설계된 수평 핀을 부착한 전투기의 외부 연료 탱크의 정적인 세로 안정성을 해석하고 투하궤적을 분석하였다. 얇은 에어포일의 공력 자료를 이용하여 연료 탱크의 정적 피칭 안정성을 해석한 결과는 풍동 실험 결과와 거의 일치하였다. 연료탱크의 6자유도 운동방정식에 대한 수치적인 모사에서 얻은 낙하 궤적을 실제 모델의 투하 실험 궤적과 비교 분석한 결과 투하 시 항공기의 자세가 연료 탱크의 수직 이동 궤적에는 영향을 미치지 않지만 수평 이동 궤적에는 상당한 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다. 이와 같은 이론 해석 및 실험 결과의 분석을 통해 재설계 핀을 부착한 외부 연료 탱크를 비행 중 항공기로 부터 분리할 때 비행운용 규범을 기준으로 수행한다면 항공기의 안전성을 보장할 수 있음이 검증되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.397-405
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• 2014

본 연구에서는 적층복합 T형 보의 휨 해석을 위해 전단에 유연한 보 요소를 제안한다. 1차 전단변형 보 이론을 사용해 유도된 보 요소는 ? 전단변형과 재료의 비등방성 성질에 따른 모든 연계성을 고려한다. 지배방정식의 해를 구하기 위해 절점 당 7개의 자유도를 갖는 2절점, 3절점, 4절점의 세 가지 보 요소를 제안한다. 제안된 보 요소의 활용성과 정확성을 검증하기 위해 등분포하중과 집중하중을 받는 대칭 및 역대칭 앵글프라이 복합 T형 보에 대해 수치해석을 수행한다. 다른 적층순서에 대해 화이버 각과 전단변형의 영향을 조사한다. 적층 복합 T형 보의 휨 해석에 대해 3절점과 4절점 보 요소의 유효성을 입증하였다.

• 전기학회논문지
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• 제60권7호
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• pp.1417-1426
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• 2011

Radiofrequency ablation through cardiac catheterization is one of minimally invasive intervention procedures used in drug resistant arrhythmia treatment. To facilitate more accurate and precise catheter navigation, systems for robotic cardiac catheter navigation have been developed and commercialized. The authors have been developing a novel robotic catheter navigation system. The system is a network-based master-slave configuration 3-DOF (Degree-Of-Freedom) robotic manipulator for operation with conventional cardiac ablation catheter. The catheter manipulation motion is composed of the translation (forward/backward) and the roll movements of the catheter and knob rotation for the catheter tip articulation. The master manipulator comprises an operator handle compartment for the knob and the roll movement input, and a base platform for the translation movement input. The slave manipulator implements a robotic catheter platform in which conventional cardiac catheter is mounted and the 3-DOF motions of the catheter are controlled. The system software that runs on a realtime OS based PC, implements the master-slave motion synchronization control in the robot system. The master-slave motion synchronization performance tested with step, sinusoidal and arbitrarily varying motion commands showed satisfactory results with acceptable level of steady state error. The developed system will be further improved through evaluation of safety and performance in in vitro and in vivo tests.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권3호
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• pp.173-180
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• 2022

드론의 운항 방식 및 교통환경은 기존의 항공교통이나 지상교통과는 상이하다. 드론의 안전 운항을 위한 교통 관리 체계 정립의 필요성이 대두되고 있다. 이에 따라 드론이 비행 중에 조우할 수 있는 위험 상황에 대하여 시뮬레이션에 의거하여 분석하고 대책을 수립하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 드론이 도심 환경에서 운항할 때 건물 사이로 발생하는 외풍에 영향을 받을 수 있으며, 이러한 외풍의 영향성을 예측하고 위험도를 분석하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 외풍 환경에서 비행 임무의 안전도를 평가하는 방법을 제시하였다. 외풍 조건을 입력할 수 있는 정밀 6자유도 비행 시뮬레이션을 구현하여 비행 임무 수행 중 외풍으로 인한 경로의 이탈, 자세각의 변화 등 그 영향성을 예측하였다. 비행 임무 실패 확률에 대해 정량화하는 방법을 제시하였다.