VR 수술 시스템의 도입은 현대 의학 교육에 큰 의미가 있다. VR 수술 시스템은 의대생과 젊은 의사의 학습 효율을 크게 향상시키고 반복 훈련 목표를 달성하며 전통 의학 교육의 단점을 보완할 수 있다. 사회적 디지 털화가 심화됨에 따라 의료 분야의 VR 수술 시스템 구축이 시급해지고 있다. 본 논문은 의료에 적용되는 기능성 게임의 관점에서 VR 수술의 기능성게임 디자인을 연구한다. 먼저 사용자 경험 이론과 사용자 심리적 필요사항을 바탕으로 기능성 게임에 대한 사용자 경험과 기대치를 분석하였다. 그리고 사용자의 실제 필요사항과 게임 레벨 기능 디자인을 분석하고, 게임 디자인의 핵심 포인트를 강조하여 최적화하였다. 둘째, 3D MAX를 결합한 UE4 모델 구성의 주의할 점을 분석하였다. 마지막으로 위 연구를 바탕으로 흉강경 하에서 폐기포 VR 수술의 본격적인 게임을 설계하였다. 게임 디자인은 대상 사용자를 분석하여 내용을 결정한 후 이를 전문의에게 확인하여 이루어졌다. 첫째, 인간 가슴의 얇은 CT 이미지를 기반으로 3DS MAX를 이용 하여 가슴 모델, 수술 도구 및 수술 장면을 시뮬레이션 하였다. 둘째, UE4 게임 엔진을 사용하였다. 이 기술 은 3D 모델이 기능성 게임 시뮬레이션의 요구 사항을 충족하도록 만들고 UE4 장면을 디자인하며 C ++ 언 어를 사용하여 게임 기능을 개발하였다.

가상 현실은 몰입감과 존재감을 극대화시킬 수 있다는 장점이 있어 비디오 게임, 교육, 치료 목적을 가진 다양한 콘텐츠에 널리 활용되고 있다. 또한 GearVR, DayDream, Occulus Quest 2 등의 HMD 등이 개발됨에 따라 가상 현실은 널리 보급되었다. 그러나 이러한 장비들을 사용하면 사용자가 실제 물리적인 세계를 볼 수 없다는 단점이 있어 실제 물체와 충돌하거나 넘어지는 위험한 상황에 빠질 수 있다. 만약 사용자가 시스 루 HMD를 사용하면 실제 물리적인 세계를 볼 수 있으므로 물체를 피할 수 있고 이러한 위험을 피할 수 있 는데 이러한 시스루 HMD는 광학 기반 방식이나 비디오 기반 방식으로 분류된다. 이러한 광학 기반 HMD는 렌즈를 통과하는 물리적 물체들을 볼 수 있지만 비용 문제가 있으며 비디오 기반 HMD는 비용과 카메라의 원본 이미지에 다양한 가상 효과를 추가할 수 있다는 장점이 있다. 본 논문은 이러한 장점들을 활용하여 저 렴한 비용으로 게임에 활용될 수 있도록 개발된 시스루 HMD를 설명하였으며 해당 HMD를 활용하는 게임 을 설명하였다. 본 논문을 통하여 개발된 비디오 시스루 HMD를 통해 더 많은 사용자가 저렴한 비용으로 혼합 현실 기반 게임을 즐길 수 있을 것으로 예상된다.

The diaphragm is an important part because it plays an important role in changing the flow direction of hightemperature and high-pressure steam in the steam turbine. Because it is subjected to high pressure by high temperature steam, there should be great concerns about breakage of parts, runouts due to vibration by rotating parts, and deformation due to creep effect and fatigue breakage due to long-term use in high temperature environments. In order to ensure the safety of turbine components in such a harsh environment, structural analysis should be prioritized prior to manufacturing prototypes. In this study, in order to verify the design stability of the diaphragm, physical safety is checked through static analysis, vibration analysis, and fatigue analysis, and the fatigue life is predicted. The total deformation, equivalent stress, and strain are determined by static analysis, and the stress and total deformation by the harmonic response are obtained through vibration analysis, and the stability is judged by comparing it with the characteristic value. We intend to verify the safety of the design and propose a complementary diaphragm design.

A60 급 갑판 관통 관은 선박과 해양플랜트에서 화재사고가 발생할 경우 화염의 확산을 방지하고 인명을 보호하기 위해 수평구조에 설치되는 방화장치이다. 본 연구에서는 다양한 대리모델과 다중 섬유전자 알고리즘을 이용하여 A60 급 갑판 관통 관의 방화설계에 대한 이산변수 근사최적화를 수행하였다. A60 급 갑판 관통 관의 방화설계는 과도 열전달해석을 통해 평가하였다. 근사최적화에서 관통 관의 길이, 지름, 재질, 그리고 단열재의 밀도는 이산설계변수로 적용하였고, 제한조건은 온도, 생산성 및 가격을 고려하였다. 대리모델 기반의 근사최적설계 문제는 제한조건을 만족하면서 A60 급 갑판 관통 관의 중량을 최소화할 수 있는 이산설계변수를 결정하도록 정식화 하였다. 반응표면모델, 크리깅, 그리고 방사기저함수 신경망과 같은 다양한 대리모델이 근사최적화에 사용되었다. 근사최적화의 정확도를 검토하기 위해 최적해의 결과는 실제 계산 결과와 비교하였다. 근사최적화에 사용된 대리모델 중 방사기저함수 신경망 모델이 A60 급 갑판 관통 관의 방화설계에 대해 가장 정확한 최적설계 결과를 나타내었다.

전 세계적으로 환경오염 문제로 국제해사기구인 IMO(International Maritime Organization)에서는 이산화탄소 배출량과 관련된 지수인 EEDI(Energy Efficiency Design Index)를 만들어 새로 건조되는 선박들에 대한 규제를 적용하고 있다. 본 연구에서는 158k 원유운반선의 선형과 프로펠러 후류를 분석하여 새로운 형태의 에너지 저감 장치인 ring stator를 제안하였다. 최근의 선박들은 반류가 적은 즉 선미부 유속이 빠른 경향으로 발전되고 있어 덕트가 포함된 ESD(Energy Saving Device)는 저속비대선이라도 컨테이너선처럼 적용하기가 어렵다. 본 연구에서 제안한 ring stator는 이러한 점을 고려하여 새로이 개발된 장치로써 자항 성능 향상 뿐 아니라 저항 성능의 최소화를 목표로 설계를 진행하였다. Star-CCM+의 상용 프로그램을 활용하여 CFD 해석을 통해 설계한 ring stator의 성능을 확인하였고 최종 제시한 설계안에 대해 약 3.4 %의 추진 효율 개선 효과가 있음을 확인하였다. 설계된 ring stator에 대한 실험과의 비교 등을 통해 성능 검증 및 보다 정도 높은 최적화에 대한 연구를 추후 수행할 계획이다.

With the recent development of autonomous driving technology, many researchers have studied autonomous mobile robots. Accordingly, they are developing diverse mobile robot actuators. However, most actuators mainly use reducers made of chains, belts, multi-stage gears, etc. So the volume and size of the actuators increase, and power transmission efficiency tends to be relatively low. Therefore, this study has proposed the reducer of the mobile robot actuator using a complex planetary gear train with small volume and high power transmission efficiency, and has confirmed the stability of the proposed reducer through finite element analysis.

Electronic textiles promise to provide an intelligent platform to enlarge the scope of wearable electronic applications. Therefore, the combination of flexible energy storage devies into wearable systems is a key for operating these electronic textiles during bending, knotting, and rolling. Nonetheless, the application of fibrous supercapacitors consisting of a gel-electrolyte and carbon fiber electrode is still obstructed by low capacitance, low rate-performance, and poor cycling stability owing to the inefficient interface between the gel-electrolyte and electrode. Here, a fibrous supercapacitor is obtained using an optimized gelelectrolyte that improves the ionic diffusion capability. The optimized fibrous supercapacitor shows a superior electrochemical performance, including high specific capacitance of 41 mF cm−2 at current density of 2.0 μA cm−2, high-rate performance with 17 mF cm−2 at a current density of 15.0 μA cm−2, and outstanding cycling stability (88% after 3,000 cycles at a current density of 200.0 μA cm−2). The excellent energy storage performance is mainly attributed to the optimzied interface between the gelelectrolyte and electrode material, leading to an improved ionic diffusion capability.

Weight-based exercise equipment is unreasonable because of its large weight or volume and has limitations in use at home. On top of that, it is not easy to control the weight of domestic muscular exercise devices such as dumbbells and latex bands. This study proposes a new type of exercise equipment that can be used at home by modifying the exercise equipment used in fitness centers. Home training exercise equipment has been optimized by replacing the weight of strength training equipment, which is the core of weight control, with electric motors. For optimal design, process integration and design optimization (PIANO), a commercial PIDO tool, was analyzed in conjunction with DAFUL, a multi-body dynamics analysis program. When formulating the optimal design, the objective function was to minimize the weight, and the shape of the pinwheel and pulley used in exercise equipment was proposed considering the stress of cables as design constraints. As a result of optimization, design proposals were derived while meeting the design requirements and reduced by 5% compared to the initial model. In this work, we have miniaturized the shape of exercise equipment compared to conventional exercise equipment by optimizing its shape.

현재 바이오 분야에서 분리에 대한 수요가 급증함에 따라, 투과율 및 결합능 측면에서 높은 성능을 띠는 막크로 마토그래피가 수지 크로마토그래피의 대체 분리 공정으로 부상하고 있다. 실증을 기반으로 하여 막 소재가 결정되는 기존 분 리막 공정과 달리, 막크로마토그래피의 경우 분리하고자 하는 목표 물질에 적합한 분리 메커니즘 이해 그리고 이를 기반한 공정 설계가 필요하다. 본 논문에서는 생특이성을 활용하여 선택적으로 거대 분자를 포집하는 친화성 작용, 전하를 활용하여 생분자와 결합하는 이온 교환 작용 그리고 소수성을 활용하여 생분자와 결합하는 소수성 작용과 같은 막크로마토그래피 주요 분리 메커니즘들에 대해 다루고자 한다. 또한 본 논문에서는 단계적 측면에서 또는 소재 측면에 막크로마토그래피 기술 설계 시 고려해야할 변인들에 대해서 다루고자 한다.

본 연구에서는 개발된 자주식 무 수확기의 인발성능 평가와 그 향상을 위한 전처리부 설계에 관한 내용을 제시하였다. 무 수확기는 주행부, 주수확부, 동력전달부, 적재부 등으로 구성되었으며, 무 줄기를 협지한 후 인발하여 수확하는 인발식 차륜형 무 수확기이다. 구체적으로는 주수확부 설계요인에 따른 시작기의 인발성능평가, 우리나라 무 품종에 따른 재배작형과 물리적 특성 분석 및 시작기의 인발성능 향상을 위한 전처리부 설계를 수행하였다. 수확기 설계를 위한 기초 자료로 활용하기 위해서 우리나라 계절별 품종들(여름무: 청황무, 가을무: 청두무, 토광무)에 대해 수확시기의 물리적 특성을 조사하였다. 무의 크기를 품종별 평균값으로 나타냈을 때 3가지 품종에 있어서 줄기 너비는 43㎝ ~ 82㎝, 뿌리의 최소 지름은 5.5㎝ ~ 8.5㎝, 최대 지름은 8㎝ ~ 13㎝ 범위로 나타났으며, 수직인발력은 평균 77.8N ~ 122.3N으로 다양하게 나타났다. 인발각도, 속도비를 인발성능 요인으로 고려한 인발성능 평가에서는 인발각도 30°, 수확기 주행 속도 0.25㎧, 걷어올림장치 속도 1.56㎧일 때의 속도비 6.24에서 인발률 82.0%, 이송률 90.0%, 손상율 0.6%로 인발성능이 가장 높게 나타났으나, 보다 향상된 무 인발성능을 확보하기 위해 국내 무의 형태적 특성을 고려하여 걷어올림장치, 도복유인장치 그리고 진입유도장치로 구성된 전처리부를 전장 39㎝, 전폭 42㎝, 전고 17㎝의 치수로 제시하였다.

본 연구는 다양한 차종의 승용 자동 변속기 변속 성능 및 내구성 평가를 위한 시험 장비 설계를 위하여 수행되었다. 다양한 차종의 주행 중 변속 특성을 시험 장비에서 구현하기 위하여 가장 작은 배기량을 갖는 차량과 가장 큰 배기량을 갖는 차량의 엔진 성능 곡선, 차량 총 중량, 총 기어비를 분석하였다. 분석된 결과를 바탕으로 하여 차량의 총 중량에 의한 관성이 변속기 후단에 전달되었을 때의 등가 관성을 각각 계산하였다. 다양한 차종의 엔진 관성과 성능 곡선을 만족시키기 위해서 입력 동력원은 정격 출력 440㎾, 정격 토크 146.7 kg·m, 관성모멘트 1.76 kg·m2으로 선정한 후 차종에 따라 3가지의 증속기(2.1:1~4.2:1)를 선택할 수 있으며 추가적인 기계 관성을 증속기 후단에 장착할 수 있도록 설계한다. 출력 동력원은 정격 출력 520㎾, 정격 토크 500kg·m, 관성모멘트 5kg·m2로 선정한 후 2:1 감속기와 추가적인 기계 관성을 장착할 수 있도록 설계한다. 다양한 차종의 자동 변속기 변속 특성 및 내구성을 간단한 장치 변경을 통하여 하나의 시험 장비에서 시험할 수 있는 방법을 대상 차량의 엔진 및 관성 정보를 분석하여 제안하였다. 이러한 시험 장비를 활용한다면 자동변속기 개발 및 성능 향상을 위한 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있을 것이라 판단된다.