• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.123-134
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• 2019

본 연구의 목적은 충격에 의한 모형 원형강관의 동적 반응을 조사하는 것이며, 선박충돌에 의한 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링을 위한 기초연구로써 수행되었다. 실내실험은 직경, 두께, 높이가 각각 30cm, 0.4cm, 90cm인 스테인레스 재질의 단본 모형 원형강관과 3개의 세그먼트를 볼트로 조립한 모형 원형강관으로 수행되었다. 각 세그먼트의 높이는 30cm이다. 대형원형강관이 해상에 설치된 것을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 가로, 세로, 높이가 각각 1m인 토조에 설치하였으며, 흙의 높이는 23cm로 하였다. 선박 충돌을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 해머로 타격하였으며, 토조 내의 수위를 25cm, 40cm, 55cm, 70cm로 변화시키면서 모형 원형강관의 동적 반응 특성을 비교하였다. 실험결과, 수위가 증가할수록 측정된 신호의 에너지가 감소하였으며, 단본의 모형 원형강관보다 볼트로 조립된 모형 원형강관이 더 큰 감소폭을 보였다. 주파수 특성의 경우, 단본 모형 원형강관에서 측정된 주파수 신호는 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하는 경향을 보였다. 볼트로 조립된 모형 원형강관의 경우도 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하였다. 하지만, 수위에 따른 우세 주파수의 감소폭이 상대적으로 작았으며, 수위가 상부 세그먼트에 접할 때 높을 때 급격한 감소를 보였다. 본 연구의 결과는 가속도계로 측정된 신호의 에너지와 주파수 변화 특성이 해상교량기초용 가물막이 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링에 유용하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.299-306
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• 2016

본 논문에서는 센서 네트워크를 이용하여 의사의 동작을 흉내 낼 수 있는 내시경 취급로봇의 형상 예측방법이 제안된다. 3축 지자기계와 3축 가속도 계로 이루어진 단위센서가 CAN버스 통신을 통하여 네트워크를 구성한다. 각각의 센서 유니트는 연성 튜브로 만들어진 로봇의 길이방향 위에 있는 점들의 각들을 검출하는 데 사용된다. 센서 네트워크로부터 수신된 신호들은 Butterworth lowpass filter를 이용하여 필터링 된다. 여기서 우리는 노이즈 제거를 위하여 버터워쓰 필터를 설계하였다. 최종적으로 로패스 필터에 의하여 노이즈가 걸러진 신호들을 처리하여 Euler 각이 추출된다. 이 Euler 각을 이용하여 sensor network 상에 있는 각 센서의 위치가 추정된다. 우리는 로봇 바디가 링크와 관절들로 구성되어 있다고 가정한다. 그러면 각 센서의 위치는 각 링크의 중심에 부착되어 있는 것으로 가정할 수 있다. Euler 각과 kinematics chain model로부터 링크의 위치를 결정할 수 있다. 각 링크를 매끈하게 연결할 수 있도록 하기 위해 각 센서의 위치사이에 보간이 수행되어 최종적으로 작동 중에 있는 내시경의 최종형상이 얻어진다. 실험 결과는 제시된 센서 네트워크에서 추정된 Euler angle과 kinematic chain model을 이용하여 추정된 serial link의 형상으로부터 내시경형상을 가시화 할 수 있음을 보여준다.

• 융합정보논문지
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• 제10권2호
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• pp.184-192
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• 2020

본 연구는 척추측만증 수술에 대한 객관적이고 정량적인 효과 평가 수단으로서 스마트 깔창을 이용한 보행분석 방법(시계열 분석 포함)을 제시한다. 실험 참가자는 척추측만증 환자이며 스마트 깔창을 착용하고 3분 보행검사를 4번(수술전, 수술 후 8일, 16일, 204일), 6분 보행검사를 1번(수술 후 204일) 받았다. 깔창에는 8개의 압력센서, 가속도 및 각속도 센서가 있고, 각각의 측정값을 저장하여 환자의 수술 전후 보행특성(운동역학 및 시공간 변수)을 비교하였다. 분석결과 수술 후 환자의 모든 보행변수가 개선된 것을 알 수 있었고, 6개월 후 추적검사에서 환자의 보행이 더욱 안정된 것을 확인할 수 있었다. 하지만 환자가 오래 걸으면 한쪽 다리의 swing 시간이 다른 쪽에 비해 미세하게 짧은 현상이 다시 나타났는데, 이는 검사를 수행하는 의사의 육안으로는 발견할 수 없는 preclinical한 문제였다. 우리는 이러한 분석 방법을 통해 환자의 개선 정도를 정량적이고 객관적으로 평가할 수 있었고, preclinical한 문제도 찾을 수 있었다. 향후 이러한 분석 방법은 특정 질병의 보행 패턴을 정의하고 감별하여 적절한 치료방법을 결정하는 연구로 이어질 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.85-94
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• 2011

본 논문에서는 구조적으로 유연한 특성을 갖는 교량 구조물을 대상으로 외력에 의해 발생되는 진동을 실시간으로 제어하고자 준능동형 실시간 피드백 진동제어시스템을 구성하고, 이를 실험적으로 평가하였다. 여기서 진동제어를 위한 대상 교량 구조물은 서해대교를 약 1/200 크기로 규모화 하여 설계/제작한 모형 교량 구조물을 사용하였고, 실험실 여건을 고려해 규모화 된 El-centro 지진파형으로 구조물을 가진하였다. 또한, 교량 상판 중앙지점에는 전자석이 채용된 전단형 MR 댐퍼를 수직방향으로 설치하여 발생된 진동을 제어하도록 하였고, 동시에 변위계 및 가속도계를 설치하여 구조물의 응답(변위, 가속도)을 획득하였다. 이때 진동제어의 실험은 크게 비-제어, 수동 on/off 제어, Lyapunov 안정론 기반 제어 그리고, Clipped-optimal 제어조건으로 구분하여 실시간 피드백 진동제어실험을 수행하였고, 이때 진동제어의 효과는 상판 중앙지점에 대하여 각 실험방법 별 절대최대변위와 절대최대가속도 그리고, 인가전원의 소모량 등을 성능지수를 이용해 정량적으로 평가하였다. 진동제어실험의 결과로부터, Lyapunov 제어 및 Clipped-optimal 제어방법 모두 구조물의 발생 변위 및 가속도를 효과적으로 감소시켰으며, 특히 진동제어 시 요구되는 외부 인가전원의 소비를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성한 준능동형 실시간 피드백 진동제어시스템은 교량 구조물에 발생된 진동을 제어 관리하기 위한 적극 효율적인 방법으로 활용될 가능성이 있음을 확인하였다.

• 재활치료과학
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• 제6권1호
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• pp.35-43
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• 2017

목적 : 양측성 상지 활동의 대칭적, 비대칭적 양측성 상지훈련이 상지기능회복에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 연구방법 : 원주에 소재한 ${\bigcirc}{\bigcirc}$병원의 연구 뇌졸중 환자 15명을 무작위로 대칭적 움직임훈련 그룹과 비대칭적 움직임 훈련 그룹으로 나누었다. 중재는 하루 30분, 주5회, 4주 동안, 총 20회기를 받았다. 결과 : 양측 상지의 실제 사용량은 대칭적 움직임 훈련은 건측, 환측 모두 유의한 변화를 보였으며, 비대칭 움직임 훈련도 환측에서 유의한 변화를 보였다. 또한 환측에서 그룹 간 유의한 변화차이가 있었다. 두 훈련 그룹 모두 수행도와 만족도, 상지기능 변화는 그룹 내 유의미한 변화가 있었지만 그룹 간 차이는 없었다. 결론 : 대칭적 움직임 훈련은 비대칭 움직임 훈련보다 대칭적 움직임은 비대칭적 움직임 보다 운동수행에서의 향상을 보였지만, 보다 명확한 차이를 얻기 위해서는 fMRI와 같은 뇌신경학적 평가도구를 사용하는 것이 필요할 것이라 판단되며, 보다 명확한 훈련 프로토콜이 필요하고, 보다 많은 뇌졸중 환자를 대상으로 한 후속연구의 필요성이 제시된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권12호
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• pp.1067-1076
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• 2016

본 논문은 고령자를 위한 하이브리형 전동 휠체어의 개발에 대해서 서술하였다. 개발된 하이브리드형 휠체어는 기존 전동 휠체어에 비해 기구적 및 제어적 특징을 가지고 있다. 기구적 특징으로써 인체공학적 등받이 브레이크 메커니즘을 새롭게 고안하였고, 이로부터 고령자들이 몸동작을 이용하여 손쉽게 제동을 할 수 있도록 하였다. 제어적 특징으로써, 휠 토크 보조, 마찰/관성보상, 중력보상 및 한 손 구동과 같은 다양한 동력보조 기능을 융합하여 고령 탑승자의 근력 부담을 현격히 감소시켰다. 휠 토크의 보조를 위해 핸드림에 스트레인게이지를 부착하여 탑승자가 가하는 휠 토크를 측정하였으며, 마찰보상과 관성보상을 위해 바퀴와 시트에 각각 자이로스코프와 가속도센서를 부착하였다. 또한, 중력보상을 위해 기울기 센서를 추가적으로 부착하였으며, 편마비 환자들과 같이 한 손 만을 사용할 수 있는 사용자들 위해서 시트 밑면에 부착된 압력 센서로부터 휠체어의 주행 방향을 인식하고 자이로스코프를 이용하여 반대편 휠의 각속도를 제어하는 한 손 주행 알고리즘을 새롭게 고안하였다. 최종적으로 본 연구에서 고안한 운동 보조 알고리즘의 성능을 각종 실험으로부터 검증하였다.

• 한국전문물리치료학회지
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• 제25권4호
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• pp.9-18
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• 2018

Background: Leg length discrepancy (LLD) leads to many musculoskeletal disorders and affects daily activities such as walking. In the majority of the population, mild LLD is a common condition. Nevertheless, it is still controversy among researchers and clinicians on the effects of mild LLD during gait, and available studies have largely overlooked this issue. Objects: The purpose of the present study is to investigate the effects of mild LLD on the gait parameters and trunk acceleration. Methods: A total of 15 female and male participants with no evidence of LLD of >.5 ㎝ participated in the present study. All participants walked under the following two conditions: (1) The non-LLD condition, where the participants walked in shoes of the same heel height; (2) A mild LLD condition induced by wearing a 1.5 ㎝ higher heel on the right shoe. The GAITRite system and tri-axial accelerometer were used to measure gait parameters and trunk acceleration. To compare the variation of each variable, a paired t-test was performed. Results: Compared to the non-LLD condition, step time and swing phase were significantly increased in the mild LLD condition, while stance phase, single support phase, and double support phase significantly decreased in the short limb (p<.05). In the long limb of the mild LLD condition, single support phase significantly increased, while swing phase significantly decreased (p<.05). Furthermore, significant decrease in the gait velocity and cadence in the mild LLD condition were observed (p<.05). In the comparison between both limbs in the mild LLD condition, the step time and swing phase of the short limb significantly increased compared with the long limb, while step length, stance phase, and single support phase of the long limb significantly increased compared with the short limb (p<.05). Additionally, trunk acceleration of all directions (anterior-posterior, medial-lateral, vertical) significantly increased in the mild LLD condition (p<.05). Conclusion: The results of the present study demonstrate that mild LLD causes altered and asymmetrical gait patterns and affects the trunk, resulting in inefficient gait. Therefore, mild LLD should not be overlooked and requires adequate treatment.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.246-252
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• 2020

국내외적으로 케이블지지 교량에서 케이블의 착설 및 잔설 등이 낙설됨에 따라 안전사고가 발생하고 있다. 낙설에 의한 직접적인 피해뿐만 아니라 교통사고 등 추가적인 2차 피해가 발생하고 있어, 이에 대한 대책 마련이 필요하다. 이를 예방하기 위한 다양한 방안들이 제시되고 있지만, 안전성과 실용성에서는 여전히 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존 방법 중 능동적인 잔설 제거 방법 중 하나인 케이블 로봇을 활용하고자 하였고, 잔설 제거의 효율을 높이기 위하여 로봇의 등반 능력을 높이는 다양한 방법이 적용되었다. 교량 케이블의 다양한 직경에 적용할 수 있도록 로봇의 가용 범위를 유동적으로 조절할 수 있게 하였다. 또한, 케이블 잔설 제거 로봇의 활용성을 높이기 위하여 케이블의 표면 상태를 실시간으로 점검할 수 있도록 고해상도 카메라를 설치하고, 장력 측정을 위하여 3축 가속도계와 장력 변환 알고리즘을 추가하여 잔설제거 뿐만 아니라 겨울철 이외에도 케이블 점검 로봇으로 활용될 수 있도록 개발하였다. 성능 검증을 위하여 실내 및 현장 실험을 수행하였고, 향후 점검 로봇에 대한 개선사항에서 대해서도 제안 하였다.

• 대한지역사회영양학회지
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• 제21권6호
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• pp.520-532
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• 2016

Objectives: The objective of this study was to assess energy expenditure and metabolic cost (METs) of walking activities of college students and to compare treadmill based walking with self-selected hallway walking. Methods: Thirty subjects (mean age $23.4{\pm}1.6years$) completed eight walking activities. Five treadmill walking activities (TW2.4, TW3.2, TW4.0, TW4.8, TW5.6) were followed by three self-selected hallway walking activities, namely, walk as if you were walking and talking with a friend: HWL (leisurely), walk as if you were hurrying across the street at a cross-walk: HWB (brisk) and walk as fast as you can but do not run: HWF (fast) were performed by each subject. Energy expenditure was measured using a portable metabolic system and accelerometers. Results: Except for HWF (fast) activity, energy expenditures of all other walking activities measured were higher in male than in female subjects. The lowest energy expenditure and METs were observed in TW2.4 ($3.65{\pm}0.84kcal/min$ and $2.88{\pm}0.26METs$ in male), HWL (leisurely) ($2.85{\pm}0.70kcal/min$ and $3.20{\pm}0.57METs$ in female), and the highest rates were observed in HWF (fast) ($7.72{\pm}2.81kcal/min$, $5.84{\pm}1.84METs$ in male, $6.65{\pm}1.57kcal/min$, $7.13{\pm}0.68METs$ in female). Regarding the comparison of treadmill-based walking activities and self-selected walking, the energy expenditure of HWL (leisurely) was not significantly different from that of TW2.4. In case of male, no significant difference was observed between energy costs of HWB (brisk), HWF (fast) and TW5.6 activities, whereas in female, energy expenditures during HWB (brisk) and HWF (fast) were significantly different from that of TW5.6. Conclusions: In this study, we observed that energy expenditure from self-selected walking activities of college students was comparable with treadmill-based activities at specific speeds. Our results suggested that a practicing leisurely or brisk walking for a minimum of 150 minutes per week by both male and female college students enable them to meet recommendations from the Physical activity guide for Koreans.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.137-144
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• 2015

본 논문은 하지의 움직임을 측정하고 분석할 수 있는 관성센서 기반 보행분석 시스템에 관한 것이다. 본 시스템 구현을 위해 자이로스코프, 가속도계 및 지자계 신호를 이용한 자세 방위 측정장치 모듈을 일체형으로 개발하였으며, 다수의 모듈을 환자의 분절에 부착하여 공간상에서 각 분절의 방위각을 제공할 수 있도록 하였다. 또한 재활과 관련된 많은 응용에 있어 중요한 생체역학 측정값인 신체 분절간의 관절각을 추출하는 알고리즘을 제안하였다. 개발한 자세 방위 측정장치 모듈의 성능을 평가하기 위하여 3차원 공간상의 변위 및 방위를 밀리미터 해상도로 제공할 수 있는 Vicon을 참조 측정 시스템으로 이용하였으며, yaw와 pitch에서 1.08, 1.72도의 평균 제곱근 오차를 얻을 수 있었다. 보행 분석 시스템의 성능 검증을 위하여 7개의 AHRS 모듈을 하지에 부착하고 고관절, 무릎, 발목에 대한 관절각을 계산하여, Vicon과의 비교 실험을 수행하였다. 실험 결과 본 연구에서 개발한 시스템은 뇌졸중 후 회복단계 동안 사지 및 보행 동작을 실시간으로 분석, 제공함으로서 재활의 효과, 난이도 조절 및 피드백 요소를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.