• 대한환경공학회지
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• 제33권3호
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• pp.191-195
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• 2011

본 연구의 목적은 낮은 전단흐름조건에서 편모 운동성이 박테리아의 거동 특성에 미치는 영향을 파악하는데 있다. 대다수의 미생물은 편모를 이용하여 수용액 내에서 운동할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 이러한 운동성은 수계나 수처리 시스템에서 미생물의 거동에 있어서 중요한 역할을 한다. 그러나 현재까지 병원성 미생물의 이동 현상과 관련된 연구에서 편모에 의한 운동성은 거의 고려되지 않고 있는 실정이다. 본 연구에서는 미세유체장치를 이용하여 전단흐름이 낮은 조건에서 E. coli의 거동 특성을 파악하고자 하였다. 실험을 통하여 유속이 작은 경우에 E. coli는 포물선의 형태의 궤적들을 그리며 이동하는 것을 알 수 있었으며, 벽면 근처에서는 상류로 헤엄쳐 올라간다는 것을 파악하였다. 또한 유속과 종횡비(aspect ratio)에 따른 궤적의 변화를 분석하였는데, 유속이 작을수록 포물선 형태의 궤적을 그리게 되며, 길이가 짧을수록 보다 작은 회전 반경을 그리며 운동하는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.25-31
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• 2020

본 연구에서는 국가대표 아티스틱 스위밍팀 선수들의 연기 및 동작 촬영 지원을 위해서, 수상 및 수중 카메라에서 생성된 영상을 실시간으로 하나의 통합 영상으로 재구성하는 아티스틱 스위밍 수상 수중 영상 통합 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 방수 처리가 된 4대의 USB 카메라(USB 2.0 카메라 2대, USB 3.0 카메라 2대) 와 1대의 노트북 컴퓨터를 이용하여 구현 되었으며, 수집된 영상의 처리를 위해서 LabVIEW 기반의 영상 합체 프로그램을 개발하였다. 구현된 장비를 이용하여 아티스틱 스위밍의 아크로바틱 동작을 관찰한 결과 협동 동작에서 발생하는 문제점 관찰 및 원인 파악이 가능하였으며, 현장에서 효과적인 동작 지도가 가능함을 확인 할 수 있었다. 개발된 장비는 현장 실험을 통한 성능 검증 후, 국가대표 아티스틱 선수들의 경기력 향상 지원에 활용되고 있다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 추계 학술대회논문집
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• pp.66-69
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• 2006

In the present study, we propose a virtual boundary method for simulation of massive inextensible flexible strings immersed in viscous fluid flow. The fluid motion is governed by the Navier-Stokes equations and a momentum forcing is added in order to bring the fluid to move at the same velocity with the immersed surface. A massive inextensible flexible string model is described by another set of equations with an additional momentum forcing which is a result of the fluid viscosity and the pressure difference across the string. The momentum forcing is calculated by a feedback loop. Simulations of several numerical examples are carried out, inlcuding a hanging string which starts moving under gravity without ambient fluid, a string swimming within a uniform flow and a uniform flow over two side-by side strings. The numerical results agree well with the theoretical analysis and previous experimental observations. Preliminary results of a swimming elongated fishlike body will also be presented.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.1-7
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• 2012

이 논문에서는 최소의 배터리를 소비하여 물고기 로봇을 구동하고, 물고기와 같은 유연한 운동을 할 수 있는 생체 모방(biomimetic) 물고기 로봇의 설계, 제작, 제어에 관하여 제안 하였다. 두 개 모터를 적용하여 물고기와 같이 유연하게 움직일 수 있는 방법을 제시 하였다. 중성 부력을 유지하는 방법과 빠르게 잠영하고, 방향을 전환 하기 위한 방법을 제시 하였다. 로봇 물고기의 꼬리는 유연한 움직임을 만들기 위하여 폴리머 재질을 사용하여 만들었다. 꼬리 내부는 관절과 강선으로 구성된다. 로봇 물고기에 척추에 해당하는 우레탄 골격과 관절을 이루는 핀에 연결된 강선을 당겨 꼬리에 정현파 명령을 주어 물고기와 비슷한 유영을 할 수 있도록 하였으며, 부력 조절 장치를 설치하였으며, 이 부력 조절 장치를 이용하여 물고기 로봇이 상승, 하강을 할 수 있도록 하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제10권6호
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• pp.501-515
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• 2012

We design and test a shape memory alloy (SMA)-based actuation system that can be used to propel a fish robot. The actuator in the system is composed of a 0.1 mm diameter SMA wire, a 0.5 mm-thick glass/epoxy composite strip, and a fixture frame. The SMA wire is installed in a pre-bent composite strip that provides initial tension to the SMA wire. The actuator can produce a blocking force of about 200 gram force (gf) and displacement of 3.5 mm at the center of the glass/epoxy strip for an 8 V application. The bending motion of the actuator is converted into the tail-beat motion of a fish robot through a linkage system. The fish robot is evaluated by measuring the tail-beat angle, swimming speed, and thrust produced by the tail-beat motion. The tail-beat angle is about $20^{\circ}$, the maximum swimming speed is about 1.6 cm/s, and the measured average thrust is about 0.4 gf when the fish robot is operated at 0.9 Hz.

• Wind and Structures
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• 제37권1호
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• pp.1-13
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• 2023

Due to the irregular shape and the deviation of stiffness center and gravity center, buildings always suffer from complex surface load and vibration response under wind action. This study is dedicated to analyze the surface wind load and wind-induced response of an irregular building, and to discuss the possibility of top swimming pool as a TLD to diminish wind-induced vibration of the structure. Wind tunnel test was carried out on a hotel with irregular shape to analyze the wind load and structural response under 8 wind incident angles. Then a precise numerical model was established and calibrated through experimental results. The top swimming pool was designed according to the principle of frequency modulation, and equations of motion of the control system were derived theoretically. Finally, the wind induced response of the structure controlled by the pool was calculated numerically. The results show that both of wind loads and wind-induced responses of the structure are significantly different with wind incident angle varies, and the across-wind response is nonnegligible. The top swimming pool has acceptable damping effect, and can be designed as TLD to mitigate wind response.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권6호
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• pp.375-382
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• 2016

This paper realizes control of the motion of a swimming robot fish in order to implement an underwater robot fish aquarium. And it implements positional control of a two-axis trajectory path of the robot fish in the aquarium. The performance of the robot was verified though certified field tests. It provided excellent performance in driving force, durability, and water resistance in experimental results. It can control robot motion, that is, it recognizes an object by using an optical flow object-detecting algorithm, which uses a video camera rather than image-detecting sensors inside the robot fish. It is possible to find the robot's position and control the motion of the robot fish using a radio frequency (RF) modem controlled via personal computer. This paper proposes realization of robot fish motion-tracking control using the optical flow object-detecting algorithm. It was verified via performance tests of lead-lag action control of robot fish in the aquarium.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권1호
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• pp.36-42
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• 2007

This paper presents mechanical design, fabrication and test of a biomimetic fish robot actuated by a unimorph piezoceramic actuator, LIPCA(Lightweight Piezo-Composite curved Actuator.) We have designed a linkage mechanism that can convert bending motion of the LIPCA into the caudal fin movement. This linkage system consists of a rack-pinion system and four-bar linkage. Four types of artificial caudal fins that resemble caudal fin shapes of ostraciiform subcarangiform, carangiform, and thunniform fish, respectively, are attached to the posterior part of the robotic fish. The swimming test under 300 $V_{pp}$ input with 0.6 Hz to 1.2 Hz frequency was conducted to investigate effect of tail beat frequency and shape of caudal fin on the swimming speed of the robotic fish. At the frequency of 0.9 Hz, the maximum swimming speeds of 1.632 cm/s, 1.776 cm/s, 1.612 cm/s and 1.51 cm/s were reached for fish robots with ostraciiform, subcarangiform carangiform and thunniform caudal fins, respectively. The Strouhal number, which means the ratio between unsteady force and inertia force, or a measure of thrust efficiency, was calculated in order to examine thrust performance of the present biomimetic fish robot. The calculated Strouhal numbers show that the present robotic fish does not fall into the performance range of a fast swimming robot.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.415-420
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• 2007

Creatures in nature flap their wings to generate fluid dynamic forces that are required for the locomotion. Small-size creatures do not use flapping wings. Thus, it is questionable at which Reynolds number the propulsion using the flapping wings are effective. In this paper, the onset conditions of the thrust generation from the combined motion of flat plates (heaving, pitching in the motion and also tandem, biplane in the array) is investigated using a Lattice Boltzmann method. To solve the pitching motion of the plate on the regularly spaced lattices, 2-D moving boundary condition was implemented. The present method is validated by comparing the wake patterns behind a oscillating circular cylinder and its hydrodynamic characteristics with the CFD results. Present method can be applied to the design of micro flapping propulsors for biomedical use.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.415-420
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• 2010

PC 성능의 향상 및 컴퓨터 그래픽스 기술의 발달로 인해 사회 각 분야에서 고품질의 컴퓨터 애니메이션이 점차 증가하고 있다. 본 연구에서는 해저의 풍경을 표현함에 있어 가장 핵심이 되는 어류 객체의 역동적이고 자연스러운 움직임을 표현하는 과정을 모핑 기법을 통하여 구현하기 위한 기준점 적용 보간법을 제안한다. 어류 객체의 꼬리 움직임에 적용시킴으로써 기존 모핑 기법이 가지고 있던 부자연스러운 속도감을 해결하고, 단조로운 움직임을 탈피한 현실감 있는 유영 방식을 구현한다.