• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.126-133
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• 2023

고령화의 심화, 사회참여 욕구의 확대, 삶의 질 향상과 관련하여 장애인과 고령자를 위한 재활 로봇에 대한 관심이 커지고 있다. 최근 고령 및 장애 인구의 증가와 함께 간병인 또는 보호자의 감소 추세에 따라 더 관심이 증대되고 있다. 이에 이러한 변화에 맞는 경제적이면서도 효율적인 재활훈련이 가능한 능동형 보행훈련 로봇의 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 두 다리의 관절을 움직이는 근육 6 부위에서 근전도를 획득하고, 이를 분석하여 개인의 근육 상태를 고려하여 보행 재활이 가능한 운동 로봇 시스템을 제안하였다. 이를 통하여 단순히 자동으로 보행 운동이 제공될 때 환자의 의지가 반영되지 않아 운동의 효과가 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 개발된 시스템의 평가 결과 본 연구를 통해 제작된 보행 재활 로봇 시스템이 설계 요구사항에 적합한 성능을 갖추었음을 확인할 수 있었으며, 사용성 평가에서도 종합적으로 만족스러운 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 보행 재활에 어려움을 겪고 있는 환자들에게 큰 도움이 될 것으로 생각되며, 근전도 신호 기반 보행 로봇 시스템 개발에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 미래기술융합논문지
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• 제2권4호
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• pp.13-19
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• 2023

파리기후변화협약(UNFCCC, 2015) 체결에 따라 선진국뿐만 아니라 개발도상국을 포함하는 포괄적 참여를 통해 전 세계가 온실가스 감축 활동을 확대하고 있다. 세계 주요국은 탄소배출권 시장을 통한 탄소배출 총량규제의 효과에 많은 기대를 걸고 있다. 그러나 탄소배출권을 얻기 위해서는 정량적인 탄소저감량 데이터를 바탕으로 제3자 검증이 필요하다. 이에 본 논문에서는 탄소배출권용 AIoT 고효율 가로등을 개발하여 등기구의 광효율을 측정하는 성능분석 연구를 진행했다. 탄소배출권을 얻기 위해 고효율 LED PKG를 사용하며 고전압용 PFC를 자체 개발하고 통신이 가능한 고효율의 등기구를 개발했다. 통신을 위해 등기구와 Gateway간 2.4GHz LoRa 방식을 채택했다. 한국 도로공사 표준 가로등 Type A, B, C 시뮬레이션을 통하여 렌즈 설계를 진행했다. 가로등의 성능은 공인 성적기관의 광효율 측정을 통하여 기존 타제품 대비 고효율의 성능을 검증하였으며, 이를 통한 전기에너지 절감으로 탄소배출권을 획득할 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.113-119
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• 2023

인프라 구조물은 대부분 경제 성장기에 완공되었다. 이러한 인프라 구조물은 최근 들어 공용연수가 점차 증가하고 있어 노후 구조물의 비중이 점차 증가하고 있다. 이러한 노후 구조물은 설계 당시의 기능과 성능이 저하될 수 있고 안전사고로까지 이어질 수 있다. 이를 예방하기 위해서는 정확한 점검과 적절한 보수가 필수적이다. 이를 위해서는 우선 미세한 균열까지 정확히 탐지할 수 있도록 컴퓨터 비전과 딥러닝 기술에 수요가 증가하고 있다. 하지만 딥러닝 알고리즘은 다수의 학습 데이터가 있어야 한다. 특히 영상 내 균열의 위치를 표시한 라벨 영상은 필수적이다. 이러한 라벨 영상을 다수 확보하기 위해서는 많은 노동력과 시간이 필요한 실정이다. 이러한 비용을 절감하고 탐지 정확도를 높이기 위해서 본 연구에서는 mean teacher 방식의 학습 구조를 제안하였다. 이 학습 구조는 900장의 라벨 영상 데이터 세트와 3000장의 비라벨 영상 데이터 세트로 훈련되었다. 학습된 균열 탐지 신경망 모델은 300여장의 실험용 데이터 세트를 통해 평가되었고 탐지 정확도는 89.23%의 mean intersection over union과 89.12%의 F1 score를 기록하였다. 이 설험을 통해 지도학습과 비교하여 탐지 성능이 향상된 것을 확인하였다. 향후에 이러한 방법은 라벨 영상을 확보하는데 필요한 비용을 절감하는데 활용될 것으로 기대한다.

• 감성과학
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• 제26권3호
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• pp.69-82
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• 2023

소비자의 감성과 다양한 섬유·패션 기술이 융합되는 하이테크 감성 섬유패션은 중요한 산업군이다. 섬유·패션 산업의 환경 변화로 인해 감성과학 분야에서 학제간 협업을 통해 타 분야를 이해하고 아이디어를 교류함으로써 창의적으로 실무에 적용할 수 있는 능력을 키우는 것이 중요하다. 학제간 연구와 협업을 통해 급변하는 미래사회에 필요한 창의적 융합형 지적 능력은 물론 타인과 공감하는 능력을 갖추어 4차 산업혁명 시대를 선도하는 인재를 양성하는 것이 필요하다. 이에 관련의 전문가 양성 방향을 수립하기 위하여 이를 모색하고자 기초 연구를 실시하였다. 국내외 감성섬유패션 산업의 현황과 교육 과정을 조사하였고 이를 바탕으로 융복합적으로 교육이 가능할 것으로 보이는 학습내용을 구상해보았다. 섬유패션 감성과학 전문가를 양성하기 위한 방법으로 기초과정은 섬유·패션산업 분야의 감성과학과 ICT 관련 내용 학습을 통해 기초지식을 습득하고, 심화로서는 감성을 바탕으로 한 PB방식의 아이디어 디자인의 도출부터 소비자 감성 분석 및 제품 개발까지의 과정을 스마트 키트 실습을 통해 체험할 수 있도록 하며, ICT 융합 제품 개발 과정에서 발생하는 지식재산권을 스타트업 및 신지식권으로 설정하는 다양한 방법들을 다루어 감성 섬유패션 기술에 대한 지식재산권을 확보하는 방안 내용을 제안하였다.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.429-434
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• 2023

본 연구에서는 기존 배관 가스 누출 감지에 사용되던 음향방출 센서가 실시간 모니터링에 적용될 때 발생할 수 있는 문제들을 개선하기 위해, Macro-fiber composite (MFC) 트랜스듀서를 음향방출 센서로 사용하여 가스 누출 감지 시스템에 적용하였다. 적용 전 MFC의 구조를 최적화하기 위해 구조해석을 진행하여 제작하였고, 그 결과 MFC가 가지는 유연성으로 굴곡진 배관에 잘 밀착되어 AE 신호를 문제없이 수신할 수 있었다. AE 신호 분석 결과 고압 누출, 저압 누출 모두 파라미터 값 변화에 유의미한 결과를 보였으며, 특히, FFT 그래프의 파라미터에서 고압 누출의 경우 누출이 없는 경우 대비 120~626%의 변화량, 저압 누출의 경우 9~22%의 변화량을 보였다. 또한, 누출 발생 부위에서의 거리에 따라, 거리가 멀수록 이러한 파라미터 변화량이 줄어드는 경향을 보여, 추후 파라미터 변화량 감지를 통해 누출 감지가 가능할 뿐만 아니라, 변화량으로부터 누출 발생 위치를 파악할 수 있을 것으로 보인다.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.435-440
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• 2023

본 연구에서는 기존 사용후핵연료(Spent nuclear fuel) 운반/저장 용기에 사용되는 중성자 흡수용 B₄C/Al 복합소재의 열전도도를 개선하기 위해 탄화붕소(B₄C)와 입방정 질화붕소(cBN)를 동시에 강화재로 사용한 알루미늄(Al) 기지 복합소재를 제조하고 평가를 진행하였다. 이를 위해서 교반주조 공정을 통해 복합재 잉곳을 제조하고 이를 압연하여 중성자 흡수용 소재를 성공적으로 제조하였다. 제조된 소재의 평가를 위해 cBN 첨가에 따른 열전도도와 중성자 흡수능 변화를 관찰하였다. 열전도도 측정 결과, B₄C 단일 입자만을 사용한 복합소재 대비 B₄C, cBN을 함께 사용한 복합소재가 동일 체적률 조건 하에서 약 3%의 열전도도 증가가 발생하는 것을 확인하였으며 중성자 흡수 단면적 계산을 통해 중성자 흡수능이 무시할 수 있는 수준으로 저하가 발생하는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로, 중성자 흡수 소재의 새로운 설계 방안을 제시하고 고성능 운반/저장 용기의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한심미치과학회지
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• 제32권2호
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• pp.54-68
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• 2023

디지털 방법을 사용한 무치악의 임플란트 치료계획은 surgical guide design으로 구체화된다. Surgical guide를 제작할 때, 우리는 먼저 최종 보철의 형태를 가상공간에 구현한 후 이를 바탕으로 식립 계획을 구체화하게 된다. 그러나 완전무치악 환자는 치아배열의 기준이 없고 악간관계가 정립되어 있지 않아 최종 보철의 형태를 짐작하기 어려워 surgical guide를 만드는 데 어려움이 있다. 이때 기존의 만족스러운 총의치나 부분의치, 잔존치 등이 존재한다면 그 치아배열이 가상적인 최종 보철의 reference가 될 수 있다. 만약 이러한 reference가 부재하거나 만족스럽지 못하다면, 진단용 목적으로 총의치를 제작하되 이를 구내에서 검증하는 과정이 필요하다. 이러한 과정을 통해 surgical guide를 제작할지라도 구내 상황에 따라 implant의 위치가 계획한 것과 다르게 식립될 수 있으며, 만약 guide의 positioning이 잘못된다면 그 오차는 모든 implant의 위치를 변위시킬 수 있으므로 guide 수술이 오히려 재앙으로 다가올 수 있다. 본 기고에서는 치아 배열의 reference가 될 수 있는 자료들을 적절한 시기에 채득하여 이를 디지털 공간에 이전 및 통일된 좌표계로 정렬하는 방법에 대해 논의하고, 또한 이렇게 수립된 식립계획을 현실의 구강에 적은 오차로 이전 및 정렬하는 방법에 대해 소개하여 일관적이고 체계적인 무치악 가이드 디자인의 프로토콜 정립에 대해 의견 개진하려 한다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제20권4호
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• pp.115-122
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• 2023

This study utilized a discrete element method (DEM) simulation, as one of the virtual field trials, to predict the impact of tillage depth on the rotary blade shaft during rotavator tilling. The virtual field for the simulation was generated according to soil properties observed in an actual field. Following the generation of particles for the virtual field, a sequence of calibration steps followed to align the mechanical properties more closely with those of real soil. Calibration was conducted with a focus on bulk density and shear torque, resulting in calibration errors of just 0.02% for bulk density and 0.52% for shear torque. The prediction of the load on a rotary tiller's blade shaft involved a three-pronged approach, considering shaft torque, draft force, and vertical force. In terms of shaft torque, the values exhibited significant increases of 42.34% and 36.91% for every 5-centimeter increment in tillage depth. Similarly, the vertical force saw substantial growth by 40.41% and 36.08% for every 5-centimeter increment. In contrast, the variation in draft force based on tillage depth was comparatively lower at 18.49% and 0.96%, indicating that the effect of tillage depth on draft force was less pronounced than its impact on shaft torque and vertical force. From a perspective of agricultural machinery research, this study provides valuable insights into the DEM soil modeling process, accounting for changes in soil properties with varying tillage depths. These findings are expected to be instrumental in future agricultural machinery design studies.

• 박물관보존과학
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• 제30권
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• pp.101-126
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• 2023

조선시대 복전총통은 문헌 기록이 없고 비교적 근래 실물로 알려진 총통이다. 그간 상세하게 언급되지 못했던 복전총통 12점의 제원, 형태, 명문, 성분 등을 비교하여 복전총통의 구조와 재료적 특징을 검토하였다. 복전총통은 제원과 형태에 있어 일정한 규격을 가지고 있었고, 제원과 문헌자료를 비교하여 발사체의 수도 추정하였다. 모병부에는 총통 명칭과 함께 외곽선이 양각으로 새겨져 있는데, 명문 외곽선은 다른 총통에서 볼 수 없는 복전총통의 가장 큰 특징이기도 하다. 따라서 이를 토대로 제작 과정 속 시문 원리도 살펴보았다. 한편 복전총통의 재료는 구리와 주석이 주성분이며 주석의 함량은 6wt%였다. 기 조사된 조선 청동 화약 무기의 평균 성분과 매우 유사하며, 중세 유럽의 청동 화포(Gun-metal)와도 유사한 경향임을 확인하였다. 이와 같은 결과는 화약 무기에 필요한 재료적 특성을 고려한 결과로 총통 재료는 합금 비율에 따른 기능을 우선한다고 볼 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.905-918
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• 2023

본 연구에서는 목감천 유역에서 투수성포장(PP)과 빗물저류조(RB)의 설치에 의한 유출량 저감 성능 분석 및 유역 내 설치 우선순위를 결정했다. PP와 RB의 설치를 통한 최대 유출 저감 성능 도출을 위해 최적 설계인자를 결정했고, 최적 설계인자를 반영한 PP와 RB의 우수 유출 저감 성능을 비교했다. 유출량의 시계열 변화로부터 첨두유출량 발생 전에는 PP가, 첨두유출량 발생 후에는 RB가 유출량 저감에 더 우수한 성능을 나타냈다. PP와 RB의 설치에 따른 소유역 별 총 유출량, 첨두유출량 저감 성능을 비교한 결과, PP의 경우 유역면적이 큰 소유역에서 RB보다 더 높은 우수 유출저감 성능을 나타냈고 RB는 불투수면적 비율이 높은 지역에서 더 높은 성능을 나타냈다. PP와 RB의 우수 유출 저감 성능 평가 결과를 통해 목감천유역 내 두 시설의 설치 우선 순위를 결정했다. 그 결과, PP와 RB 모두 유역면적, 불투수면적 비율이 높은 소유역에서 높은 우선 순위가 나타났다. 또한 우수 유출 저감 성능 평가 순위와 유역특성 간 상관관계를 비교한 결과, 상위 25%의 우수 유출 저감 성능을 나타낸 소유역에서는 불투수면적외에도 유역의 형상 인자와 높은 상관관계를 보였다. 이를 통해 기존 도심 지역에 우수유출저감시설 설치 우선 순위 결정 시 불투수면적 비율과 함께 유역의 형상 인자를 함께 고려해야 함을 알 수 있다.