하천에서 각종용수의 취수를 목적으로 일정수위를 유지시키는 수공구조물을 보라 칭한다. 이는 수자원 확보 측면에서 상당한 장점을 가지고 있다. 그러나, 보로 인하여 상류부분 유속의 감소가 일어나며 이로 인해 보부분에 토사물의 퇴적이 발생 하게 된다. 이는 홍수시의 수위가 증가하는 원인이 되며, 토사물의 퇴적으로 안정적인 치수효과를 기대할 수 없다. 갈수기시 기존 직선형 보에서는 물의 흐름이 없이 고이기 때문에 퇴적 토사물의 부패가능성으로 수생태 환경에 악영향을 끼칠 수 있는 문제가 있다. 이와 같은 보의 단점을 개선하기 위해 마루형 래버린스 보, 톱니형 래버린스 보가 제안되어 왔다. 본 연구는 기존의 일반사다리꼴 래버린스 보(그림1.(a) 참조)의 형상에 추가적으로 보의 하단부에 천공을 통하여 역쐐기형 천공 사다리꼴 래버린스 보(그림1.(b) 참조)를 제안하였다. 이는 흐름의 연속성과 유사배제능력의 향상으로 유사흐름의 연속성을 확보할 수 있다. 수치모의를 통하여 확인 할 수 있으며, 수치모의는 3차원 자유수면 해석에 자주 사용되고 있는 FLOW-3D를 활용 하였다. 수치모의의 방법으로는 Particle을 이용하여 유사흐름의 연속성을 확인하였다. 수치모의에서 사용되는 Particle은 주문진 표준사의 평균 입경 0.32 mm로 적용하였으며, 래버린스 보의 높이는 0.1 m로 조건은 동일하게 적용하였다. 수치모의를 통한 변수로써 천공의 크기(내부6mm 외부10mm, 내부10mm 외부15mm) 2 Case 및 천공의 개수(3∼5) 3 Case를 변경함으로써 총 6 Case를 모의하여 보았다. 유사배제 능력과 치수안정성을 확인하기 위해 월류 사이의 관계를 통하여 효율성을 검토 해보았다. 보의 하단부를 천공함으로써 홍수시가 아닌 갈수시의 월류 수위에 도달하지 못하더라도 물의 지속적인 흐름을 통하여 수생태 환경을 보존할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 3차원 기반의 수방구조물에 대한 정보모델을 구축하기 위해 건설분야에서 대표적으로 활용되는 데이터 모델인 CIS/2, IFC, CityGML, LandXML을 소개하고 분석하였다. 또한 수방구조물의 특성을 잘 반영하기 위한 데이터 모델로 CityGML을 선정하였고 적용성 확인을 위해 예시 수방구조물의 정보모델을 구현하였다. 3차원 기반 수방구조물의 정보모델 구축을 통해 시설물 관리와 재해시 안전 관리의 측면에서 정보관리가 효율적으로 이루어질 것으로 기대한다.

오염물질의 이동 현상을 모의하기 위하여, 감쇠항이 있는 3차원 이송-확산 방정식의 수치모형이 개발되었다. 개발된 모형은 유한차분 모형으로서 시간단계의 가중치 α를 포함하는 음해법(implicit finite difference method)과, 반복법인 Gauss-Seidel SOR(successive over relaxation)이 사용되었다. 모형은 보다 단순화된 가정 하에서 존재하는 두 가지의 해석적인 해와 비교되었다. 그 결과 Peclet number가 5～20 이하에서는 수치 분산의 영향이 크지 않았고 작은 오차 범위 내에서 해석적인 해와 동일하였다. 또한 가중치 α의 변화에 대한 모형의 거동은 Crank-Nicolson 모형(α=0.5)이 fully-implicit 모형(α= 1)보다 해석적인 해에 접근함을 보여주었다. 모형의 검증과 실효성 제고를 위하여, mass balance를 검토하였다. 즉, 이송, 확산 및 감쇠항 각각에 대한 질량 이동을 산출하였으며, 그 결과 질량 이동의 계산 오차는 약 3% 이내였다. 본 모형은 감쇠 과정이 수반되는 3차원 이송-확산의 농도분포와 질량이동을 산출할 수 있으며 다양한 경계 조건을 설정함으로서 현장조건을 반영할 수 있다. 그러나 본 모형은 고정 격자를 기반으로 하는 유한차분 모형이므로 Peclet number가 비교적 작게 나타날 수 있는 토양 및 지하수계의 오염물질 이동 등의 문제에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

최근 세계적으로 증가하고 있는 이상홍수나 기후변화로 인하여 국내에서도 댐이나 대용량저수지에 비상대처계획을 법령으로 지정하여 필수적으로 수립하게 하고 있다. 하지만 이는 정보의 특성상 일반 시민이나 수방시설물 운영자에게 접근성이 떨어지며, 정보에 접근할 수 있다 하여도 가시성이 낮다는 단점이 있다. 본 연구는 소방방재청 자연재해저감기술개발사업단 과제의 일환으로 3차원 BIM 기술을 활용한 수방시설의 능동형 재난관리체계를 구축 사업을 통하여 이루어지고 있으며, 현재까지 의정부시의 pilot test 지역을 대상으로 수리·수문학적 홍수량 분석을 진행하였으며, 강우 사상의 발생과 저수지 붕괴 시의 피해예상범위를 예측하였다. 또한 연구과정에서 발생하는 모든 정보를 BIM 기술과 연계하기 위하여, 수방시설에 적용되는 정보항목들을 분류하고 표준화 기술 연구를 수행중이다. 또한 BIM 기반으로 지형을 모델링 하여 가시성을 높이고 있으며, 재난상황 발생 시 대피 시뮬레이션을 적용함으로서 본 과제를 수행중이다.

본 연구는 흉부 CT 검사 시 늑골 골절 환자를 대상으로 3차원 체적 재구성 기법의 유용성에 대해 알아보고자 하였 다. 임상에서 주로 이용 하는 재구성기법인 다평면재구성(MPR), 3차원 체적 영상 기법(VRT)을 적용하여 영상데이터 를 각 각 정량적 방법과 정성적 방법으로 비교 분석하였다. 재구성 영상의 분석 및 평가결과 늑골 골절 환자의 흉부 CT 검사 시 조영 전 원 자료를 이용하여 3차원 체적영상으로 재구성 하는 것이 보다 더 인공 음영을 최소화 시켰으며, 늑골 골절 판단 및 3차원 체적 영상 재구성 소요시간이 단축 됨을 알 수 있었다.

The characteristics of circulation in the coastal area of Jeju Harbor in Korea was examined using the Princeton Ocean Model(POM) with a sigma coordinate system. The result of numerical analysis well corresponded to the observed current data. The velocity at offshore was stronger compared to coastal area during the both period of in maximum flood and maximum ebb of spring tide. According to mean wind velocity, the tidal velocity at the shallow area of Jocheon was slightly increasing during maximum ebb. The effect of wind on the circulation was stronger in shallow area and showed rapid change with depth.

In this paper, we suggest a new camera capturing and synthesizing algorithm with the multi-captured left and right images for the better comfortable feeling of 3D depth and also propose 3D image capturing hardware system based on the this new algorithm. We also suggest the simple control algorithm for the calibration of camera capture system with zooming function based on a performance index measure which is used as feedback information for the stabilization of focusing control problem. We also comment on the theoretical mapping theory concerning projection under the assumption that human is sitting 50cm in front of and watching the 3D LCD screen for the captured image based on the modeling of pinhole Camera. We choose 9 segmentations and propose the method to find optimal alignment and focusing based on the measure of alignment and sharpness and propose the synthesizing fusion with the optimized 9 segmentation images for the best 3D depth feeling.

최근의 기후변화로 인해 도시지역에서 홍수의 빈도 및 홍수량의 증가로 인한 피해가 증가되고 있는 실정이며, 이에 따라 도시지역에서 홍수피해 저감을 위한 방재계획이 필요하다. 본 연구에서는 도시지역 내 도로 합류부에서의 3차원 수치모형을 이용하여 홍수흐름 특성에 대해 모의하였다. 적용된 수치모형은 ANSYS CFX(v.13) 모형으로 Workbench에서 구동되는 범용 유동해석 모듈이며 빠르고 정확한 해석결과를 제공하는 전산유체역학 도구로서 국내외에서 이용되고 있다. 본 연구에서는 Mignot 등(2008)이 수행한 실험모형 자료를 이용하여 모의를 수행하였으며, 지점별 실측자료와 2차원 유한체적모형에 의한 결과와 비교 분석하였다.

터널시공 중 혹은 완공 후 발생할 수 있는 붕괴사고를 방지하기 위해서는 실제 시공과정을 고려한 안정성 평가가 대단히 중요하다. 터널 굴착에 따라 발생하는 응력, 변형, 주변지반의 거동은 터널의 형상, 심도, 무지보 굴착길이, 지반 및 지보조건, 그리고 굴착패턴에 따라 다양한 양상을 보인다. 터널 굴착시 막장근처에는 종방향 및 횡방향 아치 거동에 의하여 응력과 변형이 3차원적으로 발생하며 이러한 효과는 막장 후면으로 가면서 점차 작아지며 막장에서 충분히 떨어진 곳에서는 소멸된다. 따라서 터널의 거동을 정확히 모사하기 위해서는 3차원 수치해석을 시행하는 것이 바람직하나, 평면변형률 상태인 터널단면에 대해 3차원 수치해석을 수행하는 것은 매우 비경제적이다. 일반적으로 2차원 해석에 3차원 거동을 모사하는 방안으로 하중분담율을 산정하여 적용하는 기법이 이용되고 있다. 그러나 현재 널리 이용되고 있는 하중분담율 산정기법은 3차원적으로 진행되는 터널 시공단계를 충분히 반영하지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 실제 시공과정을 고려한 3차원 수치해석으로부터 도출된 하중분담율의 산정방법에 대하여 새로운 접근법을 제시하고자 한다.

1992년 신행주대교가 시공 중 붕괴되었고, 1994년 성수대교가 공용 중 붕괴되면서 많은 인명피해가 발생하였다. 그 이후 주요 사회시설물의 시공중 및 공용중 안전을 확보하고자 1995년 시설물의 안전관리에 관한 특별법이 제정되었다. 이 후 사회기반시설 중에서 사용이 빈번하고 지역적 랜드마크의 역할을 하는 교량구조물에 대한 유지관리 활동은 꾸준히 증가하고 있다. 특히 사장교와 현수교 같은 특수 구조물 중에서 사회·경제적 중요도가 높은 서해대교, 영종대교, 인천대교, 거가대교 등에는 교량의 유지관리를 위한 전산시스템이 구축되어 있다. 이 시스템은 교량 점검에서 발생되는 손상을 도면이미지에 기록하여 정보를 저장하고 체계적으로 관리하는 데 그 목적이 있다. 하지만 손상 정보를 생성하기 위해서는 대상 구조물에 대한 전개도를 구성하고, 그 전개도에 손상 정보를 입히는 과정이 요구된다. 이러한 일련의 과정에서 점검자는 다수의 2차원의 전개도 상에서 실제 3차원 구조물의 손상 위치를 정확하게 정의하여 기록하기가 어려울 뿐만 아니라 자료의 체계적인 관리도 쉽지 않다. 본 논문에서는 2차원적인 전개도가 아닌 실제 구조물의 형상을 반영하는 3차원 객체 모델을 활용하여 교량의 유지관리에 사용할 수 있는 방법에 대한 연구 내용를 제시하였다. 본 연구에서는 구조물 설계 시 일반적으로 이용되는 2차원 Cad 파일을 활용하여 3차원 객체모델을 구성하여 교량 유지관리에 활용하고자 하였다. 3차원 객체 모델을 이용하여 구조물에서 발생된 손상을 기록하고, 점검이력을 관리하고, 운영자의 업무를 보조하도록 일정 및 점검 경로의 관리도 가능하다. 유지관리에서 가장 중요한 구조물의 손상 정보를 체계적이고 시각적으로 표시하는 것도 가능하도록 개발하고 있다. 또한, 본 연구에서 개발된 방법을 활용하여 부재의 점검 진행 상태 여부를 확인할 수 있으며, 구조물 점검 후 손상 등급에 따른 구성 부재의 색상을 달리함으로써 부재의 상태 및 전체 상태에 대한 종합적인 확인이 가능하다. 그리고 전체구조계는 물론 세부 부재에 대하여 시설물의 현장과 동일한 정밀도로 탐색할 수 있도록 하여 손상에 대한 정보를 쉽게 확인하고 공유할 수 있다.

최근 국내에서는 산업의 발달에 따른 농경지의 도시화, 택지개발 및 농업용수 사용량 감소의 영향으로 매년 50∼150개 정도의 보가 폐기되고 있는 실정이며, 미국의 경우 기능을 상실한 보 또는 소규모 댐을 철거하여 어류의 생태 통로를 복원하고 수질을 개선하고 있는 추세이다(한국건설기술연구원, 2008). 또한, 보 하류부에 입경이 작은 토사가 퇴적되고, 굵은 입경은 보 상류에 퇴적되어 하천의 유사연속성이 유지되고 있지 못하고 있다. 이러한 보 하류부의 퇴적부는 점차로 그 용적이 증가하고, 육지화되는 특성을 나타낸다. 이러한 현상은 하도육역화 현상으로 정의하고 관련 관리 기술을 개발하고 있다(현대건설, 2011). 이와 관련하여 본 연구에서는 기능을 상실한 보를 개선하거나 대체하고 유사연속성을 유지하면서 생태적으로 하천의 종적연결이 가능하도록 퇴적방지용 하상구조(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1). 본 연구에서는 퇴적방지하상구조의 홍수안정성과 유사연속성에 대한 효과를 분석하고 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 이용하여 수리특성을 모의하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며 경계조건으로는 상류수심을 0.04, 0.08, 0.10, 0.15, 0.20 m로 적용하였으며, 하류경계조건은 Out flow로 설정하였다. 또한 상류수심이 0.15 m인 경우에 대해 퇴적방지용 하상구조의 폭을 0.74 m, 0.64 m, 0.54 m 로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 퇴적방지용 하상구조의 폭이 수로 폭과 같은 경우 상류 수심이 증가할수록 운동에너지 및 총 에너지가 감소하는 것으로 나타났다. 퇴적방지용 하상구조 수리특성은 속도수두의 감소율과 흐름방향 와(vorticity)를 주요인자로 채택하여 분석하였다. 속도수두 감소율의 수치모의를 비교분석한 결과, 속도수두의 감소율 범위는 그림 2에 나타난 바와 같이 38.9%에서 73.1%로 나타났으며 상류측 수위가 증가할수록 감소율은 작아지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 퇴적방지 하상구조에 의해 속도수두가 저감되어 하천의 홍수 안전성에 유리할 것으로 판단되었다. 흐름방향 와(vorticity)의 수치모의를 비교분석한 결과, 그림 3에 나타난 바와 같이 (-)방향(반시계방향) 와(vorticity)는 도수 현상에 의해 증가하는 것으로 나타나 상류에서 유입되는 부유사가 퇴적방지용 하상구조 형상에 의해 발생하는 와(vorticity)에 의해 교란되어 부유하게 되어 유사배제의 가능성이 높을 것으로 분석되었다. 이러한 결과, 퇴적방지용 하상구조가 홍수 안전성 확보와 유사배제에 효과가 있는 기술로 적용되는데 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 향후, 수리모형실험이나 실제적용에 의한 모니터링 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료가 도출되어 퇴적방지용 하상구조의 상용화가 가능할 것이다.

철근콘크리트 보의 휨 및 전단파괴 예측을 위한 철근콘크리트 부재의 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 다축구속응력 하에서의 콘크리트의 연성거동을 보다 정확히 예측하기 위해 변형률 공간에서의 콘크리트 파괴기준을 제시하였다. 3축하에서의 콘크리트 균열거동을 위해 균열발생 후 인장연화거동, 골재맞물림 및 다우얼효과를 고려한 균열면 전단전달특성을 고려토록 하였다. 휨 및 전단 파괴 양상을 갖는 보 시험체와의 비교 연구를 통하여 본 유한요소 모델은 저보강보의 연성 휨 파괴 뿐만 아니라 전단보강되지 않은 철근콘크리트 보의 취성 전단 파괴 양상을 갖는 부재의 거동 예측에도 유효한 것으로 판단되었다.

스카른 Zn-Pb-Cu 복합광석을 구성하는 주요 구성 광물의 정량분석을 목적으로, 마이크로 포커스 X-ray 단층촬영 장비를 이용한 스카른 복합광석의 3차원 비파괴검사를 수행하였다. X-ray 단층화상의 화상결함을 감소시키고자 제안된 화상보정법을 이용하여 화상들을 보정한 후에 3차원으로 재구성하였다. 주사전자현미경(SEM)에 의한 표면분석과 보정된 X-ray 단층화상을 비교하여 주요광물에 대한 CT 값의 범위를 결정하였다. 재구성화상 내 전체 광물의 체적비율을 분석한 결과, 황화광물 20.5%, 맥석광물 79.5%로 평가되었다. X-ray 3차원 단층화상 정량분석법은 광석 내 유용광물의 부존형상과 회수율 분석에 유용하게 적용될 것으로 기대된다.

In this paper, a hybrid semi-3D path planning algorithm combining Virtual Tangential Vector(VTV) and fuzzy control is proposed. 3D dynamic environmental factors are reflected to the 2D path planning model, VTV. As a result, the robot can control direction from 2D path planning algorithm VTV and speed as well depending on the fuzzy inputs such as the distance between the robot and obstacle, roughness and slope. Performances and feasibilities of the suggested method are demonstrated by using Matlab simulations. Simulation results show that fuzzy rules and obstacle avoidance methods are working properly toward virtual 3D environments. The proposed hybrid semi-3D path planning is expected to be well applicable to a real life environment, considering its simplicity and realistic nature of the dynamic factors included.

PSC 박스 교량의 시공 중 거동 특성을 고려하기 위하여 뼈대 요소를 이용한 시공단계의 설계가 수행되고 있다. 그러나 PSC 박스 교량 중 곡선 램프교 등의 경우는 교량의 외측 및 내측의 변위 및 응력 값이 현저히 다르다. 따라서 PSC 박스 교량의 텐던량 및 시공 중 긴장력이 외측 및 내측에서 다르게 산정되어야 함에도 불구하고 현실적으로는 계산이 불가능하여 같은 양의 텐던과 부적절한 긴장력을 사용하고 있어 시공 중 항상 안전사고에 노출되고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 3차원 해석이 필수적으로 요구 되고 있으며 본 연구에서는 PSC 박스 교량의 해석 기법에 필요한 가정된 변형률 PSC 쉘 요소를 제안하고자 한다. 본 쉘요소에 사용된 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 재료 모델은 ACI 코드를 사용하였으며, 이 모델을 이용하여 3차원 시공단계해석을 수행하고 그 결과를 뼈대 요소와 비교하였다.

본 논문에서는 기상 위성으로부터 수신된 2차원 영상들을 구름 모델링 기법을 이용하여 3차원 입체 영상으로 재구성하는 구름 애니메이션 방법을 제안한다. 먼저 위성 영상들에 다수의 제어점을 분포시킨 후, 박판 스플라인 워핑 해석을 통하여 구름의 움직임을 모델링한다. 이에 더하여 가시채널과 적외채널 영상으로부터 구름의 양과 높낮이 정보를 추출하여 입체감을 가진 3차원 구름을 모델링한다. 구름 가시화를 위하여 적은 수의 볼륨데이터 슬라이스로도 우수한 품질의 영상을 빠르게 얻을 수 있는 선적분 볼륨 렌더링 방식을 사용한다. 제안 기법으로 2차원 위성 영상으로부터 적절한 속도와 화질을 갖는 3차원 구름 애니메이션이 가능하다.

파랑의 문제에서 진행파 성분 이외에 Laplace 방정식의 또 다른 해인 소멸파 성분은 주로 수심이 급하게 변화할 때 파랑의 변형에 영향을 미친다. 본 연구에서는 고유함수전개법을 사용하여 3차원 함몰 지형에서 파랑의 변형에 대한 소멸파 성분의 영향을 검토하였다. 먼저, 구간의 수와 소멸파 성분의 수에 변화를 주면서 수렴성 검사를 하였으며 다음으로 소멸파 성분을 고려하면서 3차원 함몰지형에서의 파랑변형을 연구하였다.

This paper describes an algorithm that improves 3D reconstruction result using a multi-sensor fusion disparity map. We can project LRF (Laser Range Finder) 3D points onto image pixel coordinates using extrinsic calibration matrixes of a camera-LRF ( ) and a camera calibration matrix ( ). The LRF disparity map can be generated by interpolating projected LRF points. In the stereo reconstruction, we can compensate invalid points caused by repeated pattern and textureless region using the LRF disparity map. The result disparity map of compensation process is the multi-sensor fusion disparity map. We can refine the multi-sensor 3D reconstruction based on stereo vision and LRF using the multi-sensor fusion disparity map. The refinement algorithm of multi-sensor based 3D reconstruction is specified in four subsections dealing with virtual LRF stereo image generation, LRF disparity map generation, multi-sensor fusion disparity map generation, and 3D reconstruction process. It has been tested by synchronized stereo image pair and LRF 3D scan data.

본 연구는 경부고속철도(대구~부산) 도심통과 노반신설 공사중 기존 부산지하철 1호선 및 부산지하철 2호선 구간에 대한 안정성에 관한 연구로서 현장조사를 실시하여 대상시설물의 외관상태, 품질상태 및 내구성능 등을 평가하고 MIDAS/GTS를 이용한 수치해석을 통해 대상시설물 및 본선터널의 안정성을 검토하는데 그 목적이 있다. 지하수위 하에서 터널이 시공되는 기본 메카니즘과 3차원 유한요소해석 응력-간극수압 연계해석을 수행한 후 라이닝 작용하중, 막장안정성, 지표침하 등 지하수와 터널굴착의 상호관계를 고찰하였다. 수치해석의 결과 1, 2호선의 최대침하, 부등침하, 라이닝응력 등은 허용치 이내이며 손상정도는 무시할 수 있는 정도의 경미한 것으로 나타나고 있다. 그러나 실제 터널 시공시 막장거동을 최소화하기 위하여 필요시 Pre-Grouting을 시행하여 터널 굴착시 터널내 유출수를 최소화하는 것이 필요할 것으로 판단된다.