As nuclear decommissioning ventures become increasingly complex, the role of digitalization in facilitating and enhancing these operations is becoming indispensable. This transition to a more digitized approach presents a myriad of advantages, including: augmented avenues for data acquisition, analysis, and visualization to bolster dismantling strategies; simulations in virtual environments for operator training; precise forecasting of future waste emergence, culminating in refined cost estimations; and more immersive decommissioning visualizations for both operators and external stakeholders. Salient benefits conferred by the integration of digital technologies in decommissioning encompass improved collaboration, enriched knowledge transfer, clarity regarding present technological constraints, insights into key influencing factors, clearer criteria for technology selection, and a profound understanding of the potential challenges and merits of a broader incorporation of digital tools in decommissioning endeavors. Of paramount importance is the opportunity presented for superior workforce training and safety measures, exemplified by ALARAbased planning. Amidst the myriad facets of digital adoption, 3D modeling of nuclear facilities derived from laser-scanned point clouds stands out as a pivotal domain in the digitalization. The transformation of intricate point cloud data into a comprehensible 3D mesh remains the crux of this paper. The process of mesh generation, despite being simpler than its counterpart of converting to a 3D solid model, is crucial for multiple reasons. The resultant 3D mesh offers an enhanced visual representation compared to a sparse point cloud, paving the way for improved spatial perception. Furthermore, it serves as a rudimentary tool for approximating component volumes and the ensuing waste, thereby playing an instrumental role in waste manipulation strategies, notably in collision detection. This paper delves deep into the nuances of mesh generation, conducting an parametric study of mesh conversion algorithms, including down-sampling rates. Through this rigorous examination, we endeavor to shed light on optimal methodologies, hoping to catalyze advancements in the digitalization of nuclear decommissioning processes.

During the decommissioning of nuclear facilities, 3D digital model that precisely describes the work environment can expedite the accomplishment of the work. Thus, the workers’ exposure to radiation is minimized and the safety risk to the workers is reduced, while precluding inadvertent effects on the environment. However, it is common that the 3D model does not exist for legacy nuclear facilities as most of the initial design drawings are 2D drawings and even some of the 2D drawings are missing. Even in the case that all of the 2D drawings are intact, these initial design drawings need to be updated using asbuilt data because facilities get modified through years of operation. In those cases, 3D scanning can be a good option to quickly and accurately generate a structure’s actual 3D geometric information. 3D scanning is a technique used to capture the shape of an object in the form of point cloud. Point cloud is a collection of large number of points on the external surfaces of objects measured by 3D scanners. The conversion of point cloud to 3D digital model is a labor-intensive process as a human worker needs to recognize objects in the point cloud and convert the objects into 3D model, even though some of the conversion process can be automated by using commercial software packages. With the aim of full automation of scan-to-3D-model process, deep learning techniques that take point cloud as input and generate corresponding 3D model have been studies recently. This paper introduces an efficient scan simulation method. The simulator generates synthetic point cloud data used to train deep learning models for classifying reactor parts in robotic nuclear decommissioning system. The simulator is built by implementing a ray-casting mechanism using a python library called ‘Pycaster’. In order to improve the speed of simulation, multiprocessing is applied. This paper describes the ray casting simulation mechanism and compares the in-house scan simulator with an open source sensor simulation package called Blensor.

3D modeling is a technology for representing real objects in a virtual 3D space or modeling and reproducing the physical environment. 2D drawings for viewing the existing building structure have limitations that make it difficult to understand the structure. By implementing this 3D modeling, specific visualization became possible. 3D technology is being applied in a wide range of preevaluation work required for nuclear decommissioning. In Slovakia, 3D modeling was applied to determine the optimal cutting strategy for the primary circuit before dismantling the VVER type Bohunice V1. In Japan, the Decommissioning Engineering Support System (DEXUS) program has been developed that incorporates VRDose, a decommissioning engineering support system based on 3D CAD models. Through this, the cutting length of the work object and the quantity of containers for packaging waste are calculated, exposure dose calculations in various dismantling scenarios, and cost estimation are performed. Korea also used 3D technology to evaluate the decommissioning waste volume for Kori Unit 1 and to evaluate the optimal scenario of the decommissioning process procedure for the research reactor Unit 1. 3D technology is currently being used in various pre-decommissioning evaluations for VVER, PWR, and research reactors. Overseas, a program that matches various decommissioning pre-evaluation tasks with cost estimation has also been developed. However, most 3D technologies are mainly used as a support system for dose evaluation and amount of decommissioning waste calculation. In this study, 3D modeling was performed on the PHWR structure, and physical and radiological information about the structure was provided. The information on the structure can present the unit cost for the work object by confirming the standard of the applied unit cost factor (UCF). The UCF presents the unit cost for repeated decommissioning operations. The decommissioning cost of the work object can be obtained by multiplying the UCF by the number of repetitions of the work. If the results of this study are combined with the process evaluation and waste quantity estimation performed in previous studies, it is judged that it will be helpful in developing an integrated NPP decommissioning program that requires preliminary evaluation of various tasks. In addition, it is judged that a clear cost estimation of the object to be evaluated will be possible by matching the 3D work object with the UCF.

목적 : 본 연구는 렌즈를 향해 입사하는 광선의 구면수차를 제거하기 위해 광선추적법과 스넬의 법칙을 사용하 여 계산과정을 유도하여 렌즈를 설계하였다. 방법 : 스넬의 법칙을 활용하여 렌즈의 초점이 한 점으로 진행하도록 역산하여 설계하는 과정을 거친 후 광학 시뮬레이션 소프트웨어인 SPEOS를 활용하여 수치를 측정하였다. 결과 : 렌즈의 입사각에 따라 렌즈의 후면 곡률반경이 변화하였고, 일정 입사고에 도달하였을 때 렌즈 후면의 곡률반경이 구면수차 보정함으로 인해 일정 입사고 이전의 값에서 변화하는 구간이 발생하였다. 결론 : 본 연구를 통해 구면수차를 제거하는 렌즈를 스넬의 법칙과 광선추적의 방식으로 설계하여 광학 시뮬레 이션 소프트웨어를 통하여 구현하였다. 이를 통하여 스넬의 법칙을 이용한 광선 추적방식의 설계가 구면수차를 제 거한 비구면렌즈의 제작에 있어서 도움이 될 것으로 기대한다.

구조물의 『3차원 설계』는 성공적인 BIM(building information modeling) 정착을 위한 핵심 기술이다. 이를 위해 다양한 BIM 라이브러리들이 개발되고 있지만 선형기반으로 구조물이 가설되는 교통 인프라의 설계업무에 적용하기에는 한계가 있다. 상용화된 BIM 소프트웨어들이 지원하는 라이브러리를 계획된 선형을 기반으로 구조물이 가설되는 교통 인프라의 설계 업무에 적용하는 것은 사용성 측면에서 한계가 있다. 더욱이 조합을 고려하지 않고 개발된 라이브러리로 생성된 모델은 다양한 설계변경 상황에 대응하기가 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 교통인프라 구조물인 철도 교량을 대상으로, 유관 시설 또는 부재에 대한 3차원 객체를 설계변경에 효율적으로 대처할 수 있도록 매개변수 기법을 적용한 ‘BIM기반 3D 모델 생성 자동화 모듈’을 구축하였다. 모듈의 주요기능은 기준선형을 바탕으로 기준경로를 도출하고 다른 객체와의 조합을 고려하여 목표객체를 연장 및 배열하는 것이다. 또한 모듈의 조합으로 구성된 철도교량의 통합모델에 대하여 설계변수를 입력할 수 있는 사용자 인터페이스를 구성하여 설계변경 대응능력에 대한 적용성을 검증하였다.

최근 들어 비행정보에 대한 확인기술의 발달과 소형 드론의 지속적인 기술개발로 인하여 이동성과 안정성이 확보된 근접 항공촬영이 가능해졌다. 특히 GPS좌표를 활용하여 경로비행의 위치를 직접 지정함으로써 조사대상지에 대한 경 로비행의 정확성과 안정성이 확보되었으며, 이를 통해 일정한 고도를 유지한 상태에서 정사투영 촬영을 통한 분석이 가능하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 수목의 생육관리와 3D맵핑 시스템의 접목에 착안하여 정밀하고 체계적인 3D 맵핑 도면작성을 활용하여 수목의 시공과 관리측면에서 경제적이고 장기적인 차원에서 수목의 상태를 파악하기 위한 방안을 모색하고자 하였다. 특히 문화재로 지정된 수목의 경우처럼 고부가가치를 지닌 수목에는 활용도가 더 크다 하겠다. 항공사진 촬영에 이용된 UAV는 Mikrokopter사의 회전 익을 이용하였으며, 디지털 데이터의 취득은 Sony α5100을 활용하였다. 항공사진촬영 시 공간해상도를 고려하여 비행고도를 설정하였는데, 계획된 공간해상도 3Cm를 확보하기 위해 비행고도는 대상지를 기준으로 80m로 설정하였으며 촬영 시 종중복율(Endlap) 및 횡중복율(Sidelap)을 45%로 설정하여 항공사진촬영을 실시하였다. 그 결과 약 4개의 스트립 비행 경로를 따라 44개의 Waypoint가 설정되었으며, 비행고도와 속도는 80m, 약 3m/sec로 항공사진촬영을 실시하였다. 연구대상지인 광한루원의 항공사진 촬영을 결과를 살펴 보면 44개의 Wapoint 중 41개 지점에서 촬영되었으며, 취득된 디지털데이터에 비행로그데이터를 적용하여 잔차분 석을 통한 유효성을 검증한 결과 UAV에서 촬영된 41개의 디지털데이터 모두 유효한 데이터로 확인되었다. 3D맵핑 데이터제작 및 DEM분석은 Photoscan을 이용하 여 데이터를 추출하였다. 3D맵핑을 위한 데이터의 정합은 UAV 시스템에서 취득된 디지털영상데이터를 모두 이용하였으며, Photoscan의 자동영상매칭 기능을 이용하여 Point Cloud Data 형식의 데이터를 하나의 데이터로 정렬한 후 이를 바탕으로 Polygon Data 및 Texture로 변환하여 약4.5 ㎝급의 DSM을 생성하였으며, 정사투영 방식의 보정을 통해 약 3cm급의 정사영상데이터를 제작하였다. 취득된 디지털데이터를 통해 구축된 공간정보데이터의 보정 및 정확성 검토를 위해 UAV를 이용하여 취득된 영상과 GPS/INS데이터, 기상기준점 측정 데이터를 기반으로 정확성을 검토하였다. 지상기준점측량은 RTK(Real Time Kinematic)의 GRS80좌표 시스템을 이용하여 데이터를 취득하였으며, 측량지점은 3곳을 지상기준점으로 선정하였 다. 측정결과 RMSE는 ±5Cm 이내의 정확성을 가지는 것으 로 나타나 정사영상 데이터를 이용한 수목의 수관폭 등에 대한 평면데이터 구축에는 문제가 없는 것으로 파악되었다. 구축된 정사영상 데이터를 분석한 결과 총 25주의(산수 유4, 은행나무7, 소나무9, 단풍나무4, 모과나무1) 수목이 확인되었는데, 이중 산수유와 은행나무는 현장조사를 통해 수목의 종류를 확인하였다. 정사영상 데이터를 바탕으로 최종 생성된 DSM데이터를 살펴보면, 시설물 및 지형에 대한 수치데이터는 정확하게 분석되었으나 수목의 경우에는 총 25주의 수목중 약 50%에 해당하는 12주(단풍나무 3주, 소나무 5주, 산수유 4주)의수목에 대한 3D데이터가 추출되었다. 이러한 이유는 항공촬영을 통한 디지털데이터 구축에 있어 수직부감으로 촬영된 디지털데이터는 수목의 불규칙면에 대한 데이터 구축의 어려움과 수목 일부가 그림자와 중첩됨으로써 그림자로 인식되는 현상, 수목들 중첩되는 구간에 대한 3D데이터 구축이 어려운 것으로 판단되었으며 최근에 식재된 수목(은행나무(7)에서 3D데이터가 생성되지 않는 것으로 나타났다. 따라서 추후 항공촬영에 있어 디지 털 데이터 구축 시 45도 사선 촬영을 포함하여 항공사진촬 영 시간과 시기 등에 대한 보완이 필요할 것으로 판단되며, 3D데이터 구축에 필요한 위치좌표의 참고자료 구축을 위해 다양한 고도에서 항공사진촬영을 실시함과 동시에 지상 촬 영의 병행을 통해 수목개체군에 대한 종합적인 3D데이터 구축이 가능할 것으로 판단된다.

This study aimed to create 3D-printed insoles for flat-footed senior men using 3D systems. 3D systems are product-manufacturing systems that use 3-dimensional technologies like 3D scanning, 3D modeling, and 3D printing. This study used a 3D scanner (NexScan2), 3D CAD programs including Rapidform, AutoCAD, SolidWorks, Nauta+ compiling program, and a 3D printer. In order to create insoles for flat-footed senior men, we analyzed horizontal sections of 3D foot scans We selected 20 flatfooted and 20 normal-footed subjects. To make the 3D insole models, we sliced nine lines on the surface of the subjects’ 3D foot scans, and plotted 144 points on the lines. We calculated the average of these 3D coordinates, then located this average within the 3D space of the AutoCAD program and created 3D sole models using the loft surface tools of the SolidWorks program. The sole models for flat feet differed from those of normal feet in the depth of the arch at the inner sideline and the big toe line. We placed the normal-footed sole model on a flat-footed sole model, and the combination of the two models resulted in the 3D insole for flat feet. We printed the 3D modeled insole using a 3D printer. The 3D printing material was an acrylic resin similar to rubber. This made the insole model flexible and wearable. This study utilized 3D systems to create 3D insoles for flat-footed seniors and this process can be applied to manufacture other items in the fashion industry as well.

효과적인 광물자원 탐사 기술을 개발하기 위하여 광물자원의 포텐셜 지도 구축 연구를 수행하였다. 대상 지역은 광상 성인모델이 알려진 가곡광산으로 선정하였다. 성인모델을 바탕으로 관계화성암, 단층, 탄산염암 등의 지질학적 요인들을 평가 인덱스로 선정하였다. 각 요인들과 광체간의 공간적 상관관계를 분석하여 각 지질 구조 들로부터의 거리에 따른 가중치를 해석, 가곡광산에 대한 포텐셜 지도를 구축하였다. 해석된 포텐셜 지도는 현재 알려진 광체의 위치에서 높은 포텐셜 값을 갖으며, 높은 포텐셜 영역의 패턴 역시 광체 패턴과 유사하게 나타나고 있다. 이 결과는 추후 수행될 자원 탐사 시 현재 알려진 광체와 유사한 지질환경을 갖는 영역을 효과적으로 제시할 수 있기 때문에 그 효용성이 높다 할 수 있다.

3D 모델링 및 렌더링 과정에서 모델의 컬러를 재현하기 위해 사용되는 RGB 컬러 정보는 특정 사물의 단순한 컬러 재현에는 용이하나 광원 효과나 주변의 다른 환경요인에 의해 컬러가 변화되는 경우에 대한 렌더링 시 가상공간에서 실제의 컬러를 재현하기에는 한계가 있다. 실제 컬러는 광원의 스펙트럼이 물체에 반사되어 인간의 시각 시스템에 인지되는데, 이때 3개의 필터를 통해 스펙트럼 정보가 걸러지고 각필터의 출력값이 컬러로 인지된다. 따라서 주변광원이나 물체의 반사율에 의해 두개의 스펙트럼이 다르더라도 인간 시각에는 동일하게 인지되는 조건등색 현상이 발생할 수 있으며, 또한 조명과 물체의 스펙트럼 특성에 의해 인지되는 컬러를 단순한 RGB 데이터만으로 재현하기에는 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 3D모델에서 컬러 정보를 포함하고 있는 RGB 기반의 텍스쳐맵이 아닌 스펙트럼맵을 사용한 컬러렌더링 기법을 제안한다. 스펙트럼 기반 카메라 특성화를 통해 획득된 영상의 스펙트럼 정보를 3D 모델링 및 렌더링에 사용하기 위한 스펙트럼맵으로 생성하고 고속렌더링에 적용하기 위해 이를 최적화하였다. 스펙트럼맵을 사용하여 광원 및 주변환경에 의한 컬러 변화에 대한 스펙트럼 렌더링이 가능하게 되었다.

캐릭터 애니메이션 생성을 위해서는 대용량의 기하 모델 데이터와 모션 데이터 처리를 요구한다. 본 연구에서는 이러한 캐릭터 애니메이션 데이터를 다기종 컴퓨터 환경에서 교환하여 사용할 수 있는 방법에 대해서 기술한다. 캐릭터는 일반 그래픽스 도구를 이용하여 H-Anim ISO/IEC JTC1 SC24 표준화 그룹과 Web3D Consortium에 의해 제정된 국제표준인 H-Anim 기반에서 새로 확장된 구조로 제작한다. H-Anim은 현재 인간형 캐릭터 구조의 전송이나 저장에 필요한 계층적 데이터 구조를 X3D 기반으로 정의하고 있으나 캐릭터의 움직임 표현이나 전송을 위한 애니메이션 데이터에 대해서는 정의되어 있지 않다. 본 연구에서는 H-Anim 표준에 애니메이션에 필요한 추가적인 기능을 새로 제공하여 캐릭터 애니메이션 데이터가 호환성을 가질 수 있도록 데이터 형식을 정의하고, 이 때 H-Anim 구조를 만족시키도록 해주기 위한 캐릭터 모델링의 조건과 제작 방법을 설명한다.

We developed a 3D simulation model of microstructure evolution of vertically aligned porous structure due to phase separation during film growth. The model proves its validity by reproducing the results of previous researches which are topological features of the microstructures and effects of varied processing parameters. The model will be extended by including bulk diffusion effect and elastic effect.

3D스캔-인체 및 의복 모델링-시뮬레이션-패턴 제작 및 검증의 전체 3D 의복제작 프로세스를 원활히 활용할 수 있도록 하기 위하여 3D 그래픽과 CAD 시스템 그리고 3D-2D 직접 패턴 전개 시스템을 이용해야 하는 데 이 때 장애가 되는 것은 3D 시뮬레이션한 가상의복으로부터 정확한 패턴을 추출하는 것이 어렵고, 전반적 과정의 호환이 쉽지 않다는 것이다. 이에 본 연구에서는 인체에 정확히 밀착된 부분과 드레이프가 있는 비대칭형 드레스를 대상으로 전체 프로세스를 원활하게 구동할 수 있는 방법을 모색하였다. 연구 방법으로는 3D 스캔 데이터를 이용하여 Maya로 범용성 3D 인체 모델을 만들고 이 3D 바디 모델에 맞는 3D 드레스를 디자인하고 모델링한 후, Rapidform, 2C-AN 프로그램과 YukaCAD를 이용하여 정확한 2D 패턴을 제작하는 과정의 호환성을 해결하며 진행하였다. 이 과정에서 도출한 패턴을 실제 의상으로 제작하여 착의 시킨 후 3D 의복 모델과의 여유분 분포를 3차원 측정 기술로 검증하였고 실물 드레스의 드레이프의 모양과 시뮬레이트된 드레스의 모양을 검토하였다. 그 결과 제시한 방법을 활용하면 전반적으로 만족스럽게 정량적인 3D 의복 제작 프로세스를 운영할 수 있음을 확인하였다.