• 재활복지공학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.161-168
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• 2015

본 논문은 자체 개발한 관성측정장치의 가속도, 각속도, 지자기계 데이터를 이용하여 보행거리를 측정하는 시스템 개발에 관한 것이다. 관성센서들의 오프셋 및 이득 오차를 최소화하기 위하여 9축의 자유도를 갖는 지그를 제작하였으며, 이를 이용하여 캘리브레이션을 수행하였다. 보행거리의 정확한 측정을 위하여, 기울기 하강법을 이용하여 가속도계의 중력성분 제거 및 보행패턴 분석을 통한 드리프트 성분을 제거하였다. 최종적으로 보정된 가속도 데이터의 이중적분을 통하여 보행거리를 측정하였다. 시스템의 성능 평가를 위하여, 실내 직선 10m 직선 보행에 대하여 캘리브레이션 전, 후 오차 개선 비율를 비교하였으며, 간단한 보행에 대해 Vicon과의 비교 실험을 수행하였다. 직선 보행에 대해서는 x, y, z축 각각에 대하여 $31.4{\pm}14.38%$(mean${\pm}$S.D.), $78.64{\pm}10.84%$ 및 $69.71{\pm}26.25%$ 개선이 되었음을 확인하였으며, Vicon과의 비교 실험 결과 x, y, z축 각각에 대하여 0.1m, 0.16m, 0.12m의 오차를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권9호
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• pp.825-837
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• 2017

본 논문에서는 하지 보행 장애를 가진 환자가 사용하는 크러치에 로봇 기술이 적용된 새로운 타입의 착용식 족형 보행 재활 로봇에 대해 서술하였다. 개발된 로봇의 주된 특징은 크게 세 가지로 나뉜다. 첫 번째, 착용 방식의 특징으로서, 팔꿈치에 착용하여 환자를 보조하는 엘보 크러치와 달리 환자의 가슴부에 족형 로봇을 착용함으로써 보행 시 넓은 가슴 면적으로부터 하중을 분산시키고 팔에 작용하는 집중 하중을 제거하였으며, 팔과 손의 움직임을 자유롭게 하였다. 두 번째, 사용자의 보행 의지를 파악하는 방법으로서, 족형 로봇의 발에 부착된 3축 힘센서를 이용하여 지면 반발력의 크기와 방향으로부터 사용자의 보행의도를 추정하는 알고리즘을 제안하였고 이에 따라 가슴 착용형 로봇을 보행시켰다. 마지막으로, 계단 보행을 위한 근력 강화 방법으로서, 둔턱을 오르내리는 근력 훈련이 가능하도록 바닥 높낮이에 따라 상하 운동 궤적이 변화할 수 있는 둔턱 보행 기능을 구현하였다. 최종적으로 개발된 로봇이 보행 의도를 인지하고 로봇 다리로부터 보행 보조를 효과적으로 수행할 수 있다는 것을 실험을 통하여 확인하였고, 하지 근전도 측정을 통하여 보행 시 로봇이 하지 근력을 보조하는 성능을 정량적으로 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.174-180
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• 2020

본 논문에서는 대공무기체계의 DC 전동기에 적용 가능한 타코 제너레이터의 개발 내용을 담고 있다. 일반적으로 DC 전동기의 제어를 위한 피드백 장치로 타코 제너레이터, 리졸버, 아날로그 홀 이펙트 센서 등의 장치가 사용되는데, 이 중 대공무기체계 운용 특성에 맞추어, 충격 부하와 진동에 견고한 특성을 지닐 뿐만 아니라, 운용 온도 범위가 넓은 타코 제너레이터를 개발하였다. 개발 목표 성능은 현재 운용 중인 타코 제너레이터의 제원 및 요구성능을 토대로 설정하였으며, 이를 바탕으로 타코 제너레이터의 구성품인 모터의 축에 결합되는 회전자와 모터의 하우징에 결합된 고정자를 설계 및 제작하였다. 개발 제품의 시험결과, 일반적인 전기적 특성인 인덕턴스는 31.0 mH, 단자저항은 147.7 Ω로 기준을 충족하였으며, 회전 측도 인자는 9.500 ± 0.475 V/krpm의 기준에 대하여 일반 운용 및 최고속도 이후 운용 조건하에서 모두 충족하였다. 아울러 적용 장비에 대한 환경적 적합성은 단위 온도 변화율을 통해서 확인하였는데, 모두 0.03 %/℃ 이내로 온도 특성이 우수함을 알 수 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.271-277
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• 2017

본 연구에서는 사용자의 자세에 따라 실시간으로 제공되는 진동모터에 의해서 촉각 피드백이 구현되는 골반교정 및 자세균형능력 증진을 위한 균형의자(balance chair)를 개발하고 그 유효성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 MC Nylon을 이용하여 몸체을 제작하고 사용자 인터페이스를 위한 터치 TFT와 아두이노를 사용한 주 제어모듈, 사용자 자세판별을 위한 9축 가속센서, 촉각피드백을 위한 진동모듈을 내장하고 사용자의 편안한 착석감을 위한 쿠션으로 외부를 둘러싼 균형의자 시제품을 제작하였다. 제작된 시제품을 이용한 자세균형 훈련시스템의 유효성을 확인하기 위해 여성 피험자 10명을 대상으로 척추움직임의 주요근육인 좌우 요장늑근에 대한 근활성도(%MVIC)를 측정하였고 자세균형능력 평가장비인 Spine Balance 3D를 이용하여 훈련 전후의 균형능력을 측정하였다. 균형의자를 통한 운동 및 자세균형 유지 시 진동을 통한 피드백 방법에 의해 사용자의 좌우 요장늑근이 균형적으로 활성화되고 또한 이를 통한 훈련 전후 균형능력이 증진되는 결과를 얻었다. 향후 본 연구는 다양한 자세균형 제품 개발에 기초 연구로 활용 가능하다고 사료된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권9호
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• pp.712-722
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• 2018

본 논문에서는 곤충 모방 날갯짓 비행체의 가장 중요한 설계 변수 중 하나인 날개에 대한 파라메트릭 연구에 대해 서술하였다. 추력, 피칭모멘트, 소비전력, 추력 대 전력비의 비교 및 분석을 통해 날개 형상에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 힘과 모멘트는 2축 밸런스를 이용하여 측정되었으며 날갯짓 주파수는 홀센서를 이용하여 측정되었다. 날개 형태는 겹 날개 형태를 채택하였으며 이를 통해 Clap and fling 효과를 구현하였다. 기준 날개 형상으로 잠자리의 날개를 선정하였고, 이를 기준으로 가로세로비 및 면적에 대한 실험을 진행하였다. 결과적으로, 가로세로비와 면적이 증가할수록 추력, 피칭모멘트, 소비전력이 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 일정 수준 이상의 가로세로비 혹은 면적을 가지는 날개를 메커니즘에 적용하였을 때 메커니즘이 정상적으로 구동되지 않는 것을 확인하였다. 최종적으로 날개 형상 선정은 필요한 최소추력을 만족시키는 날개 중에서 추력 대 전력비를 비교함으로써 이루어졌다. 하지만 추력선과 무게중심의 불일치로 인한 모멘트의 발생으로 안정성을 확보할 수 없었다. 이에 안정성을 확보하기 위해 상단과 하단에 댐퍼를 부착한 실내 비행 시험을 통해 날개의 파라메트릭 연구 결과에 대한 간접적인 성능 검증을 수행하였다.

• 지질공학
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• 제7권3호
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• pp.191-205
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• 1997

백제 시대의 대표적인 문화재들이 다수 출토된 무령왕릉을 포함한 송산리 고분군에 대한 고분벽체의 거동을 장기적으로 계측하여 분석하였다. 본 연구는 송산리 고분군의 안정성을 판단하여 보존대착을 수립하기위한 목적으로 이루어졌으며, 각 고분의 중요지점에 총 11개의 2축 경사변화측정센서를 설치하고 매 20분마다 자동계측하여 약 15개월 동안 (1996년 7월 14일~1997년 9월 30일) 관측을 실시하였다. 무령왕릉의 벽체거동은 연도입구의 호벽이 최대거동을 보여 직각변위(N-S Tilt) 성분이 2.3mm/m/yr로 남쪽방향인 전실쪽으로 거동하고 있는 것으로 밝혀졌다. 무령왕릉 현실 서측벽의 남쪽 등 상감 상부의 벽돌이 1971년 발굴 이후 남쪽으로 기울어진 병형을 보이며 고분구조가 남쪽 방향으로 거동함을 증명하고 있다. 현실 동측벽의 거동 또한 1.523mm/m/yr로 현실 내부로의 거동이 심한편이다. 더구나 우기에는 그 변위가 약 2배에 달하는 것으로 판단되어 고분군 주위의 지반이 침투수에 노출되는 우기에는 고분의 구조안전에 심각한 문제가 있는 것으로 판단된다. 5호분은 전체적으로 벽체의 전후방향 거동이 벽체의 전단방향 변위보다 크게 나타난다. 또한 틸트의 급격한 불연속은 없고 일정한 방향으로 계속적인 미약한 변동을 보이고 있다. 6호분 역시 건기의 최대 거동 수치가 8.8mm/m/yr로써 다른 고분의 우기시의 거동수치를 훨씬 초과한다. 고분벽체의 대.소의 변형 사건은 강수 및 온도변화와 밀접한 관련성이 있는 것으로 밝혀졌다. 온도변화에 의한 벽체거동의 영향은 고분내의 온도가 급격히 상승할 때는 온도가 일정하게 유지될 때보다 거동 비율이 훨씬 크다. 상승했던 온도가 다시 하강되면 벽체는 온도가 상승하기 전의 상태로는 돌아가지 않고 잔여변형을 발생시켜 영구변형으로 남게 되는 이력현상을 보이고 있다. 또한, 무령왕릉 주변의 지하수위 관측 결과 현재 고분축조부지의 배수체계가 원지반보다 불량함을 의미하여, 불량한 배수체계는 고분의 구조안전에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 이와같이 고분군에 발생한 모든 변위들은 발굴 후 인위적인 환경변화와 지속적인 강우침투의 영향과 배수불랴으로 인한 주변지반 및 내벽의 물성치의 저하로 인하여 고분의 내벽에 상당량의 변위가 발생한 것으로 판단된다. 무령왕릉 벽체거동 특성 분석 결과 무엇보다 강우침투 및 지아수유입을 막는 차수대책이 시급하며, 고분내에 있는 제습기에 의한 상승효과흐 제거하여야 할 것으로 판단된다.