초록 ▼

□ 연구개발 목표
대변형 및 재료 비선형을 포함하는 구조물의 변형 및 응력을 실시간으로 해석하는 기법을 개발하고, 대상 물체에 하중 및 변위 부여와 계측 시스템 그리고 햅틱 피드백을 포함한 가시화 기술을 결합하여 증강현실을 구현하고자 한다. 실시간 유한요소 해석은 물체의 대변형을 고려할 수 있는 모델 축소 기법을 개발하고 다양한 하중 조건들에 대한 유한요소 해석 결과를 데이터로 구축한 다음 효율적인 기계 학습 (machine learning) 방법 등을 사용하여 빠르게 유한요소 결과를 얻는 방법을 개발하고자 한다. 결과적으로

□ 연구개발 목표
대변형 및 재료 비선형을 포함하는 구조물의 변형 및 응력을 실시간으로 해석하는 기법을 개발하고, 대상 물체에 하중 및 변위 부여와 계측 시스템 그리고 햅틱 피드백을 포함한 가시화 기술을 결합하여 증강현실을 구현하고자 한다. 실시간 유한요소 해석은 물체의 대변형을 고려할 수 있는 모델 축소 기법을 개발하고 다양한 하중 조건들에 대한 유한요소 해석 결과를 데이터로 구축한 다음 효율적인 기계 학습 (machine learning) 방법 등을 사용하여 빠르게 유한요소 결과를 얻는 방법을 개발하고자 한다. 결과적으로 실시간 유한요소 해석 기법을 사용하여 사용자가 물체의 변형과 응력 분포 등과 상호작용하면서 실제 이미지와 중첩하여 보여주는 가시화 증강 현실 시스템을 구축하고 검증하고자 한다.

□ 연구개발 내용
유한요소 해석을 빠르게 수행하기 위한 방법 중의 하나가 모델 차수 축소 기법을 이용하는 것으로 해석 결과들의 스냅샷을 근사하여 축소 모델에서 해석 결과를 구하게 된다. 본 연구에서는 다양한 하중 조건에서 구조물의 대변형 및 비선형 문제를 해석하고 축소 모델을 구성하여 offline 단계에서 training 데이터를 구축하고 새로운 하중 조건의 문제에 대하여 online 단계에서 내삽 및 근사를 통하여 효율적이고 실시간 유한요소 해석을 수행하는 기법을 개발하였다. 대변형 및 재료 비선형 문제의 경우 모델 차수 축소 기법만을 사용하면 실시간 유한요소 해석을 수행하기에는 어렵기 때문에 미리 계산된 유한요소 결과들을 축소 모델 관점에서 데이터를 정립하고 근사 기법과 기계학습 방법 등을 사용하여 유한요소 해석을 결과를 실시간으로 구하였다. 실시간 유한요소 해석 결과를 실제 이미지와 같이 중첩하여 실시간으로 가시화하기 위하여 데이터의 필터링 과정이 개발될 것이며 사용자와 물체의 변형에 대한 상호작용을 하면서 햅틱 피드백이 포함된 실제적인 증강현실을 구현하였다. 실제 물체에 대하여 하중 또는 변위를 부여하면서 위치 및 하중 정보를 실시간으로 계측해야 하고 사용자와 상호작용할 수 있는 하드웨어 시스템을 구축하여 실시간으로 변위 및 응력 분포를 증강현실에서 가시화 할 수 있으며 사용자 인터페이스를 통하여 대상물을 조작할 수 있음을 보였다.

□ 활용 계획 및 기대 효과
실시간 유한요소 해석 기반의 상호작용 증강현실 시스템이 개발되면 기계 시스템의 주요 부품의 변형과 응력 상태를 실시간으로 파악하면서 작동을 할 수 있고 건축물이나 교량 등의 주요 부품의 실시간 변형 및 응력 분포를 확인할 수 있을 것이다. 또한 인체 수술이나 성형 수술 등에서 실시간으로 장기나 피부의 현재 상태를 파악하면서 수술을 진행할 수 있을 것이다. 이와 같이 실시간 유한요소 증강현실 시스템이 구축이 된다면 다양한 분야에 활용되어 미래기술로 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 또한 IT 스마트 기술과 접목하여 상상 이상의 활용성이 나타날 수도 있을 것으로 기대하고 있으며, 이 연구를 통하여 전산역학, 인공지능 그리고 증강현실 분야의 첨단 인력이 양성 되었다.

(출처 : 국문 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ 연구개발 과제의 개요 ... 5
• 1. 과제개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 6
• Ⅱ 연구개발 내용 및 성과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 7
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 28
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 32
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 33
• Ⅲ 기 타 ... 34
• 1. 인력 현황 ... 34
• 2. 시설장비 구축 현황 ... 34
• Ⅳ 참고문헌 ... 35
• 끝페이지 ... 36