This work shows how to create an algorithm and implementation for motion and image matching between a vehicle simulator and Unity 3D based virtual object. The motion information of the virtual vehicle is transmitted to the real simulator via a RS232 communication protocol, and the motion is controlled based on the inverse kinematics solution of the platform adopting rotary-type six actuators driving system. Wash-out filters to implement the effective motion of the motion platform are adopted, and thereby reduce the dizziness and increase the realistic sense of motion. Furthermore, the simulator system is successfully designed aiming to reducing size and cost with adaptation of rotary-type six actuators, real driving environment via VR (Virtual Reality), and control schemes which employ a synchronization between 6 motors and 3rd order motion profiles. By providing relatively big sense of motion particularly in impact and straight motions mainly causing simulator sickness, dizziness is remarkably reduced, thereby enhancing the sense of realistic motion.

A design methodology for parametric design optimization of washing machine door is presented. We develop a motion simulator and a robotic door to simulate the various motion of washing machine doors. The motion of the washing machine door is related to hinge parameters. Springs and dampers are usually used in the hinge of washing machine door for controlling motion of the door. A physical simulator of the door motion is used for finding candidate parameters of the hinge and a robotic door whose motion is controlled algorithmically is used for consumer tests. Through the consumer evaluation on the robotic motion, the optimized parameters are determined. We find the optimal parameters as a function of angle and angular velocity of the door.

선박온실가스 규제를 위한 SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan) 기술 중 선박에너지절감을 위한 조치는 하드웨어 적인 장비를 선박에 탑재하여 구현하거나, 인적교육 및 운항패턴 개선 등과 같은 소프트웨어적인 방식으로 구현 가능하다. 선체저항개선을 위 한 기술 중 하드웨어적인 장비 개조를 통해 구현되는 기술은 현존선에 적용하는데 장비의 규모 등에 의한 제약이 발생한다. 반면 소프트웨어 적인 에너지절감기술의 구현은 저렴한 도입비용과 하드웨어적인 방식에 비해 높은 에너지 절감효과를 보이며, 선종에 크게 구애받지 않고 적 용이 용이하다는 장점을 가지고 있어 IT 기술을 이용한 선박에너지절감기술이 요구되어지고 있다. 본 논문에서는 IT 기반의 선박에너지절감 기술을 검증하기 위하여 대표적인 3개 선종에 대한 실선 모델링 기반의 선박조종시뮬레이터를 이용한 육상시험을 수행하였다. 시뮬레이터를 이용한 성능검증 방법은 6개의 다양한 환경조건에서 에너지절감기술 적용 전후의 운항결과로부터 에너지절감효과를 비교·분석하고, 해상상태 에 따른 구간별 비교결과를 통해 IT기반 에너지절감시스템의 성능평가를 수행하였다. 벌크, 컨테이너, VLCC 선종을 이용한 육상시험 결과 컨테이너선의 연료절감률이 가장 크게 나타났고, 육상시험 대상선박 모두 선박에너지절감시스템 사용전과 비교하여 연료절감효과를 보였다.

최근 수질 및 수문에 있어 도시화에 미치는 영향을 도시 지역 내 저영향개발 기법을 이용한 저감효율에 관하여 연구가 진행되고 있다. 하지만 저영향개발 기법의 정량적 효율성을 증명할 수 있는 방법이나 기준 설정과 관련한 논문은 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수문순환 체계를 재현 및 정량화할 수 있는 강우-유출 시뮬레이터를 개발하였고 실제 투수성 블록에 적용하였다. 이는 일반 블록과의 지표유출 및 중간유출 등 수문순환의 요소에 대하여 정량적으로 산정 및 비교함으로써 기기를 통한 투수성 블록의 효율성 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과로 투수성 블록의 경우 강우강도가 크고 지속시간이 길어질수록 지표유출량의 저감효과를 뚜렷이 확인할 수 있었으며, 50 mm/hr의 강우강도로 1시간동안 분사하여도 지표 유출이 전혀 발생하지 않도록 제어할 수 있었다. 그리고 본 연구에서 사용한 기기의 강우검증 과정을 통해 결과의 신뢰성을 높이고 투수성 블록뿐만 아니라 여러 LID 요소 효율성 검증에도 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 기기를 활용하여 저영향개발 요소기술별 유출의 저감효과 분석을 위한 효율성 검증의 표준화를 정립하는 기초 연구로 활용할 수 있다.

One of the best solutions for the deficiency of clean water, especially for developing countries, is rainwater disinfection. In the past decades a lot of studies have been made to develop photocatalytic processes using TiO2 determining the performance on their surface oriented photocatalysis. However, most of these researches failed to consider the economical aspect as well as the effectiveness on the disinfection to antibiotic resistance genes. On the other hand, due to the issues of climate change and increased impermeable layer in urban area, flooding prevention is the best solution in water management systems. To remedy these two problems, a roof-harvested rainwater storage system was designed. In addition, a breakthrough technique using a solar simulator with self-rotating TiO2 nanotubes, to apply a photocatalytic system in disinfecting storage rainwater harvested from roof, was established. Roof-harvested storage rainwater was analysed for TN, TP, SS and COD. Aside from these parameters, Escherichia coli (with multidrug resistant pB10 plasmid) was added to the sample. Samples were injected to the self-rotating TiO2 nanotube reactor system with exposure time of 0 to 360 min and 7 different setups. Results show that the developed system has increased disinfection properties compared to negative samples, though the presence of antibiotic resistant bacteria.

최근 국내에는 불규칙한 강우로 인해 수자원관리가 어려워 집중호우와 돌발홍수로 인한 피해가 급증하고 있는 상황이다. 이러한 피해를 최소화하기 위해 홍수 예경보 시스템구축을 위한 실시간 모니터링이나 강우-유출 모의 실험장치를 이용하여 모의 강우 적용 시 발생하는 유출량을 분석하여 그 대안을 찾고자 한다. 기존의 강우-유출 모의실험장치는 규모와 유지관리비용 측면에서 부담이 되는 실정이라 본 연구에서는 강우-유출 모의실험장치의 장단점을 보완한 소형강우모의장치의 설계와 개발 및 활용을 통해 인공강우 분사에 의한 시료의 포화와 지표 및 지하수 유출을 관측하였으며, TDR-300로 측정된 시료의 함수비는 강우강도를 112mm/hr로 설정하여 측정했고 실험 전, 후 차이를 비교 했을 때 모래의 경우 20.87% 증가하였고, 흙은 2.32% 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 물수지방정식으로 분석한 결과 총 유입량이 28891.5 cm3였고 모래의 경우 지표유출량이 발생하지 않았으며 침투량은 26941.5 cm3, 함수량은 1950 cm3 로 산정되었고 흙의 경우 지표유출량이 22080 cm3였고, 침투량과 함수량은 각각 3480 cm3, 3331.5 cm3 였다. 이를 통해 소형강우모의장치의 효용성을 평가하였다.

본 연구에서는 3D 인벤토리에서 구축된 3D 지형 및 구조물, 방재 시설등의 Data를 활용하여 도심지 및 산악지역의 토사재해 시뮬레이션 결과를 가시화 하여, 토사재해에 대한 전반적인 예측과 분석 및 검토를 용이하게 할 수 있는 프로그램을 개발 하는 것을 목표로 한다. 국내에서는 산사태 예측 지역을 지도형식으로 단하나의 최종 결과 값만 표현하여 서비스 하는 곳이 있으나, 3D 상에서 토사재해 상황을 시간별로 시뮬레이션하여 검토하는 기술은 따로 없는 상황이다. 따라서 이번 연구를 통하여 대학 기관들에서 개발된 토사재해 예측 시뮬레이터 솔버들과 연계하여 그 결과를 3D상에 시간별로 표출하여, 재해 상황에 대한 분석 및 예측이 가능하도록 한다. 또한 본 3D시뮬레이터는 2개의 솔버가 연계되는 상황에서 모델링 결과 표현까지 하나의 프로그램으로 통합한 One Stop Solution을 제공하여 사용자의 편의를 도모하며, 기술자를 위한 여러 종류의 가공된 해석 값의 다양한 표현과 일반사용자를 위한 실사에 가까운 표현으로 누구나 결과를 쉽게 알 수 있도록 한다.

우리나라는 국토의 70 %가 산지로 구성되어 있고 토심이 얕은 지형이 많아 토사재해 발생 위험지역이 많이 분포되어 있다. 이에 급격한 강우가 발생하게 되면 토사재해 발생 확률은 급격하게 증가하게 된다. 특히, 인구 밀집도가 높은 도심지에 토사재해 발생을 대처하지 못해 인명피해와 재산피해가 증가하지만 토사재해를 관리하는 연구는 아직 미흡한 실정이다. 기존 토사재해 거동을 해석하는 수치모의 시뮬레이터는 주로 외국기술에 의존하여 국내지형에 적용하기에는 적합하지 못한 부분이 있다. 본 연구는 도심지 대상 토사재해 해석을 수행하기 위해 천수방정식을 활용한 동수역학 기반 방정식을 유도하여 흐름 해석을 수행하였다. 실제 토석류 흐름을 잘 반영하는 흐름조건을 찾기 위해 9개의 흐름저항관계식을 적용하여 모의를 수행하였다. 모의를 검증하기 위해 Ritter solution으로 해석한 정확해와 비교하여 이상유체 거동과 비슷한 경향을 보이는 것을 확인하였다. USGS에서 Iverson(1994-2012)이 수행한 토석류 수리모형 실험 결과 값과도 비교·검증하여 실제 토석류 흐름과 비슷하게 모의를 하는지 확인하였다. 또한 상용 프로그램과 개발된 시뮬레이션을 비교하기 위하여 토석류 해석을 하는데 가장 많이 이용되고 있는 FLO-2D 수치모의 프로그램과 USGS 토석류 실험과 비교·검증을 수행하였다. 차후 정수압 가정, Non-Newtonian 유변학 모형, 추가 유입 토사 등을 고려하여 개선할 예정에 있으며, 최종적으로 토석류의 이송, 퇴적 과정을 정확히 모의하여 도심지 내 토석류로 인한 토사재해의 거동과 규모를 예측하려고 한다.

본 연구에서는 지형 형상을 고려할 수 있는 토석류의 유동현상에 대한 지배방정식을 유도하였다. 지배방정식은 연속방정식과 힘평형 방정식에 대한 깊이적분을 수행하였으며, 토체의 두께와 흐름방향의 평균속도를 주변수로 채택하여 흐름이 없는 해석영역에 대한 수치적 안정성을 확보하였다. DG기법에 의한 가중행렬을 산정하고 유동방향을 고려한 불연속 시험함수를 이용하여 Petrov-Galerkin 수식화를 수행하였다. 시간적분과 Newton의 반복과정을 근사화를 통하여 해석결과의 수렴성과 안정성을 개선하였으며, 토석류의 유체 및 토립자의 특성을 동시에 고려할 수 있는 역학적 구성모델을 제시하였다. 또한 단일경사 사면에서 사면경사, 토사 유발량, 저면 마찰 저항이 토석류 흐름특성에 미치는 영향과 수치해석을 통한 사면 하부에 설치된 제방의 영향을 비교분석하였다. 개발된 해석프로그램을 활용하여 토석류 발생예상 지역의 다양한 위험인자에 대한 평가를 수행하고, 피해를 최소화하기 위한 시설물의 설계 및 시공방안에 대한 제안할 수 있을 것으로 판단된다.

Analyzing the observational data of volcanic activities around the northern part of Korean peninsula, the odds of volcano eruption increases continuously. For example, the cumulative seismic moment and frequence observed near Mt. Baekdu show a sudden increased values. In this study, predicting the diffusion of volcanic ash for two cases were carried out by using interactive realtime simulator, which was developed during last 2 years as a research and development project. The first case is Sakurajima volcano (VEI=3) erupted in August 2013. The second case is assumed as the volcanic eruption at Mt. Baekdu (VEI=7) under landing circumstance of typhoon Maemi (August 2003) in Korean peninsula. The synoptic condition and ash diffusion for the two cases were simulated by WRF(Weather Research and Forecast) model and Lagrangian dispersion model, respectively. Comparing the simulated result of the first case (i.e., Sakurajima volcano) with satellite image, the diffusion pattern show acceptable result. The interactive realtime simulator can be available to support decision making under volcanic disaster around East Asia by predicting several days of ash dispersion within several minutes with ordinary desktop personal computer.

본 연구에서는 시각적 동요를 기반으로 하는 선박운항 시뮬레이터(ship handling simulator)에서 시뮬레이터 멀미 설문(SSQ, simulator sickness questionnaire)과 압력 중심(COP, Center Of Pressure)을 이용하여 시뮬레이터 멀미(simulator sickness)를 계측할 수 있는 기법을 제안한다. 실험을 위하여 선박운항시뮬레이터에서 피실험자가 시각적 동요에 노출되도록 하였고 해상상태(sea state)를 3단계로 바꾸어 가며 실험을 수행하였다. 시각적 동요 노출의 직후에 피실험자는 SSQ를 통하여 실험동안의 자각증상에 대한 설문을 작성하였고, 시각적 노출 중에는 지면반발력계를 이용하여 피실험자의 COP를 측정하였다. 시각적 동요, SSQ, 그리고 COP의 데이터 분석을 통하여 시뮬레이터 멀미와 피실험자의 COP 사이의 연관성을 고찰하였다. 실험 및 분석을 통하여 해상상태에 따른 SSQ 점수와 피실험자 COP에 대한 각각 관계식을 제 시하였고, 피실험자의 종방향 COP가 시뮬레이터 멀미 계측을 위한 지수로 활용될 수 있음을 보였다.

시뮬레이터는 다양한 형태와 기능을 갖춘 여러 장치들로 구성되어 있으며, 이 장치들이 네트워크로 연동된 복잡한 구조를 이루고 있다. 이러한 이유로 시뮬레이터 개발 및 유지보수 과정에 많은 시간과 비용이 소요된다. 시뮬레이터의 성공적인 개발을 위해서는 관련 전문 가들이 협력하고 업무를 분담하여 병렬적으로 수행하는 것이 이상적이지만 업무의 상호 의존성이 이를 어렵게 한다. 본 논문에서는 시뮬레이 터 개발 업무를 알고리즘 구현과 이를 제외한 시스템 구현으로 나누어 두 업무의 상호 의존성을 낮추고 전문가를 지원하는 방안을 검토하였 다. 특히 알고리즘 구현을 담당하는 도메인 전문가의 요구 사항을 분석함으로써 시뮬레이터 개발 지원 도구를 설계하고, 이를 활용한 시뮬레 이터 개발 절차를 제안하였다. 또한 도메인 전문가의 알고리즘 개발 지원과 유연한 데이터 관리를 위해 데이터셋 개념을 도입하였고, 시뮬레 이터 장비들이 유연하게 재구성될 수 있도록 네트워크 구조를 설계 하였다. 시뮬레이터 개발 지원 도구를 통해서 도메인 전문가는 알고리즘 개발에 전념할 수 있고, 효율적인 협업이 가능할 것으로 기대된다. 또한 개발 절차가 체계화 되고 더 명확해지기 때문에 개발 계획 및 관리가 용이해질 것으로 예상 된다.

최근 골프 시뮬레이터의 급성장과 함께 체감형 스포츠 시뮬레이터에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리는 가상현실 기술을 이용하여 초보자 대상의 스노우보드 시뮬레이터를 개발하고자 한다. 본 논문은 스노우보드 훈련을 위해 상호작용하는 가상코치와 현실감 높은 가상의 스포츠 훈련환경을 제안한다. 가상코치는 5가지 기본동작에 대한 직관적인 안내와 맞춤형 코칭 피드백을 제공한다. 가상 훈련환경은 보다 사실적인 훈련 상황을 생성하기 위하여 입체영상 시스템과 모션플랫폼을 이용한다. 우리는 가상현실이 태권도, 야구, 양궁 등의 많은 스포츠 종목에서 훈련 지원을 위해 이용될 것으로 기대된다.

최근 도시화 및 기후변화에 의한 홍수피해의 증가로 인하여 이에 대응하는 방안으로 저영향개발(LID) 요소기술에 관하여 다양하게 개발이 되고 있다. 하지만 이러한 요소기술에 대한 효율을 검증할 수 있는 표준화된 검증방법 및 기기는 부재한 실정이다. 본 연구에서는 LID 기법에 대한 물순환의 효율성 검증이 가능한 강우-유출 모의장치를 개발하였다. 소유역 내 강우가 균등하게 분사될 수 있도록 강우공간분포실험 및 유입유량-유효우량 관계 실험을 통하여 강우를 검증하고 유입되는 강우와 이로 인해 발생되는 침투 및 지표유출 관계 실험을 실시하였다. 그 결과 노즐의 종류에 따른 적정유량범위와 RPM의 관계를 정리하였으며 강우-유출 모의장치를 이용한 실험을 통해 투수면과 불투수면에서의 강우 시의 수문학적 물순환(지표유출, 중간유출, 침투량)의 관계를 정량적으로 검증하였다.

According to the analysis of volcanic observation data around Korean peninsula, the activities of volcano increase continuously. For example, the volcanic eruption of Mt. Sakurajima is an example, and Mt. Baekdu can be another example potentially. In these regards, developing unified system including realtime prediction and 3D visualization of volcano ash are important to prepare the volcanic disaster systematically. In this technical report, an interactive simulator embedding dispersion algorithm and 3D visualization engine is developed. This system can contribute to the realtime prediction of volcanic disaster scientifically.

3D modeling and rendering technologies are getting more attention from landscape planners and architects because the virtual reality based on 3D graphic technology could give more realistic experience to landscape simulation users and boost promotional effects. The 3D landscape simulation, however, not only requires a lot of cost and time in production, but also demands efforts to distribute to consumers due to various computing environment of them. The purpose of this study is to suggest a process for developing an interactive 3D landscape simulator with low-cost, which can support multi-platform functionality in high quality through reviewing related current software and web services. We select GIMP for 2D image texturing, SketchUpfor 3D modeling, Unity for real-time rendering, and Google Earth for terrain modeling considering price and workability and apply the developed process for Windows, Web, and Android versions to test the applicability for Sangji-ri, Gosam-myeon, Gyeonggi-do, Korea.

An integrated orbit and attitude control algorithm for satellite formation flying was developed, and an integrated orbit and attitude software-in-the-loop (SIL) simulator was also developed to test and verify the integrated control algorithm. The integrated algorithm includes state-dependent Riccati equation (SDRE) control algorithm and PD feedback control algorithm as orbit and attitude controller respectively and configures the two algorithms with an integrating effect. The integrated SIL simulator largely comprises an orbit SIL simulator for orbit determination and control, and attitude SIL simulator for attitude determination and control. The two SIL simulators were designed considering the performance and characteristics of related hardware-in-the-loop (HIL) simulators and were combined into the integrated SIL simulator. To verify the developed integrated SIL simulator with the integrated control algorithm, an orbit simulation and integrated orbit and attitude simulation were performed for a formation reconfiguration scenario using the orbit SIL simulator and the integrated SIL simulator, respectively. Then, the two simulation results were compared and analyzed with each other. As a result, the user satellite in both simulations achieved successful formation reconfiguration, and the results of the integrated simulation were closer to those of actual satellite than the orbit simulation. The integrated orbit and attitude control algorithm verified in this study enables us to perform more realistic orbit control for satellite formation flying. In addition, the integrated orbit and attitude SIL simulator is able to provide the environment of easy test and verification not only for the existing diverse orbit or attitude control algorithms but also for integrated orbit and attitude control algorithms.

This paper is to introduce the development of a LCD monitor-based pilots' ship handling simulator installed in the office of Korea Maritime Pilots Association. This simulator is composed of hardware which includes working server array, operation PC, monitor array, rudder, thruster and telegraph peripheral devices, and software which includes ship mathematical model software, ship conning software, image supporting software and so on. In this simulator, MMG mathematical model is used to create thirteen(13) ship models, which are based on sea trial data & pilots' opinion. According to requirements of pilots, virtual scenes of different port areas are built, and some required additional functions are also developed. By using this simulator, pilots can fulfill all kinds of training exercises, design of channel approaching ports, traffic safety analysis, prevention of accident research and other tasks, so as to grasp the characteristics of different ships, and accumulate experience for piloting.

현재 개발되어있는 저영향개발(LID) 요소 기술들은 산재되어 있으나, 실제 시공에 적용하기 위한 효율성 검증기술 개발은 세계적으로도 미비한 실정이다. LID 효율성 검증기술은 실제로 LID 기술의 실용성, 상업성 및 파급성에 막대한 영향을 줄 수 있다. 이러한 필요성에 따라 선제적인 효율성 실험동 구축을 통한 검증 기술 획득과 시공평가 기술의 선정 전략이 필요하다. 본 연구에서는 저영향개발(LID)기법을 검증할 수 있도록 설계된 Smart LID/NPS Simulator를 이용하여 시료에 따른 수문학적 물수지분석이 가능한지 판단여부를 평가하였다. 실험 방법으로는 2×5(m) 크기의 Runoff Plot 중앙을 구분하였다. Runoff Plot의 한 면에 스펀지를 이용하여 불투수면과 투수면을 구분하였으며, 두 CASE의 강우(10mm/h, 30mm/h)에 각각 1×1×0.1(m) 규격의 스펀지 1단과 2단으로 구분하여 30분간 강우를 모사하였다. 그리고 강우 종료 후 30분간 대기하여 지표유출 및 지하수 유출이 모두 종료 할 때 까지 대기하였다. 각각의 CASE별 결과로 먼저 10mm/h 강우강도에서는 스펀지를 이용한 투수면의 지표유출량이 불투수면보다 지표유출이 59%가량 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 강우강도가 4.5배 증가한 45mm/h에서는 불투수면과 투수면에서의 지표 유출은 큰 차이가 나타나지 않았다. 또한 스펀지 2단에서의 지하수 유출량은 1단을 사용한 Case 보다 감소하는 것으로 나타났으며, 스펀지 내 함수량은 증가하는 것으로 나타났다. 향우 본 검증기기를 이용하여 효율성이 높은 LID 기술요소를 개발 할 수 있을 것이라 사료된다.

A simulated network protocol provides the capability of distributed simulation to a generic simulator. Through this, full coverage of management of data and service handling among separated simulators is achieved. The distributed simulation environment is much more conducive to handling simulation load balancing and hazard treatment than a standalone computer. According to the simulated network protocol, one simulator takes on the role of server and the other simulators take on the role of client, and client is controlled by server. The purpose of the simulated network protocol is to seamlessly connect multiple simulator instances into a single simulation environment. This paper presents the development of a simulated network (simNetwork) that provides the capability of distributed simulation to a generic simulator (GenSim), which is a software simulator of satellites that has been developed by the Korea Aerospace Research Institute since 2010, to use as a flight software validation bench for future satellite development.