Parameter identification and compensation of tendon-sheath system for control purpose

Hong, Junho Korea University 2017 국내석사

Tendon-sheath system is found in many applications, particularly in surgical robots, which require actuation through tortuous passages of the human body. The system consists of a cable referred to as “tendon” that is located inside a hollow, flexible coil spring, called the “sheath.” Pulling the tendon at the proximal end, allows the tendon to slide along the sheath, transmitting force to the distal end. The tendon-sheath system enables surgical robots at the distal end to be actuated by motors at the proximal end, regardless of distance. Due to the friction between the tendon and sheath, many undesirable characteristics such as hysteresis and non-linearity are inevitable. This thesis focused on the hysteresis between the input and output position of the tendon-sheath system, also called the “backlash-like hysteresis.” The relationship of input and output position of the tendon sheath system is similar to that of spur gears. When the direction of the rotation is changed in spur gears, dead band exists, due to its backlash. Although the dead band of the spur gear is constant in size in relation to the backlash, the mechanism of the dead band of the tendon-sheath system is not fully identified. The dead band of the tendon-sheath system varies in terms with the shape of curve, curvature, friction coefficient, stiffness, etc. Moreover, the curvature of the tendon-sheath system is arbitrary. It is desirable to know the output at the distal end, such as the joint angle and end effector force, but it is not always feasible to place sensors at the end effector. This thesis endeavors to find the direct cause and mechanism of this phenomenon and introduce a method to overcome the inevitable backlash-like hysteresis of the tendon-sheath system without sensory feedback at the distal end. Firstly, this thesis proposes that backlash-like hysteresis is due to sheath deformation. The proposed assumption can be easily inferred by observing the sheath move or vibrate during power transmission. A mathematical equation is proposed for the deformation with respect to the compressive force of the sheath and accumulated curve angle α. Secondly, prior to the validation of the mathematical model and parameter-identification of the equation, the relationship between the dead band and location of the curved section of the tendon-sheath system was examined. The sheath deformation model shows that dead band is dependent on the accumulated curve angle rather than the location of the curved section. To verify this assumption, experimental conditions, which have a identical curved section at intervals of 100mm, were set. Statistical analysis of the experimental results supports that dead band is independent to the location of the curved section. Thirdly, the sheath deformation model was validated and its parameters were identified through experiments. Known parameters such as the Young’s modulus and accumulated curve angle were entered into the equation. Unknown parameters of the tendon-sheath system were identified from experiments. The results show that the dead band exponentially increased when the accumulated angle increased. Meanwhile the dead band was directly proportional to the compressive force at the distal end when the radius of curvature was constant. Finally, this thesis presents a method to compensate the backlash-like hysteresis and its experimental results. Estimating the dead band was possible by limiting situations where the radius of curvature is constant, since the dead band is proportional to the compressive force at the distal end. Sinusoid wave and user-input imitated trajectory were set to verify the proposed method in conditions of known radius of curvature with unascertained accumulated curve angle. The dead band, estimated by measuring the compressive force of the sheath at the proximal end, was compensated when the desired trajectory changed its direction.

Quality assurance and quality control of geometric correction process for high resolution SAR imagery

Hong, Seung-hwan Graduate School, Yonsei University 2017 국내박사

본 연구는 “SAR 영상의 위치정확도를 어떻게 평가할 것인가?”에 초점을 맞추어 QA/QC 개념을 기반으로 고해상도 SAR 영상에 대한 기하적 처리 기법들을 제안하였다. QA를 통해서 사용자들은 제품의 기하적 품질을 확률적으로 파악 가능했으며, QC를 통해서 사용자들은 제품의 기하적 품질을 추계론적으로 평가할 수 있었다. 특히, 기하보정이 SAR 영상의 위치정확도를 평가하고 향상시키는 가장 중요한 프로세스로써 분석하였다. 위성 궤도 정보와 시간-오프셋 파라매터에 대한 물리적 센서 모델 기반 기하보정 기법과 편위량 및 스케일 파라매터에 대한 통합 센서 모델 기반 기하보정 기법들이 적용되었다. 또한 기하보정 결과에 지상기준점 품질이 미치는 영향을 분석하였다. 기하보정에 대한 분석 결과, 보정 파라매터 뿐 아니라 분산-공분산 행렬이 QA/QC를 위한 중요한 정보로써 계산될 수 있었다. 특히, 지금까지 가장 많이 적용되어 온 위성 궤도 모델 기반 기하보정 기법 적용 시 지상기준점 정밀도가 센치미터 수준임에도 불구하고 보정 파라매터의 분산과 공분산 값이 매우 크게 나타남을 확인할 수 있었다. 한편 시간-오프셋 파라매터 기반 기하보정 모델이 가장 좋은 성능을 보였으며, 통합 센서 모델 기반 기하보정 기법들도 좋은 성능을 보였다. 보정된 파라매터들을 정사보정과 공간전방교회법에 적용하였을 때, 분산-공분산 행렬은 각 데이터 기하적 처리에 있어서의 QA/QC에 적용될 수 있었다. 기하 보정된 파라매터가 매우 큰 분산-공분산 값을 가졌음에도 IQA가 가능했으나, 그 결과가 약간 왜곡됨을 확인할 수 있었다. 이러한 경우에는 확인점을 활용한 EQC가 데이터 프로세싱 성능 평가에 있어 필수적 요소로 적용될 수 있었다. This research mainly focuses on the problem “How to qualify the geolocation accuracy of SAR imagery” and proposes the geometric processes for the high-resolution SAR imagery based on the concept of QA/QC. By the QA, users can probabilistically identify the geometric quality of a product. By the QC, users can stochastically predict and evaluate the geometric quality of a product. In particular, the geometric correction was analyzed as the most important process to qualify and improve the geolocation accuracy of SAR imagery. As the geometric correction models, the PSM-based models for orbit and time-offset parameters and the RSM-based models for shift and scale parameters were applied. Moreover, the influence of GCP quality on the geometric correction results was also analyzed. As a result of the geometric correction, not only the corrected parameters but also the variance-covariance matrix of the parameters can be calculated as an important information for the QA/QC. In particular, as a results of the QA of the orbit-based geometric correction which have been most popularly applied, the variance and covariance of the corrected parameters were extremely high even though the errors of GCP coordinates were just centimeter-level. On the other hand, the time-offset-based geometric correction had the highest performance and stability and the RSM-based geometric correction techniques also had reasonable performance. When the corrected parameters are applied to the rectification and space intersection, the variance-covariance matrix is also applied for the QA/QC of the processes. Even with the extremely high variance-covariance of the corrected parameters, the IQA of the geometric processes could be performed but the IQC results were slightly distorted. In this case, the EQC using ICPs is necessary to evaluate the performance of geometric processes.

Resource-aware distributed particle filtering for cluster-based object tracking in wireless camera networks

Hong, Kihyun UMI Dissertation Publishing ProQuest LLC 2014 국내박사

Metal-ligand crosslinking based gelation strategy for highly deformable electrochemical applications

Hong, Seong Hyuk 서울시립대학교 일반대학원 2024 국내석사

Overcoming the trade-off between the mechanical robustness and conductivity of ionic conductors is a crucial challenge for deformable ionotronics. In this work, we propose a simple but effective gelation strategy for selectively improving the mechanical robustness of ionogels without compromising their ionic conductivity. To achieve this, we introduce dynamic metal-ligand coordination chemistry into the ionic liquid (IL)-insoluble domains of a physically crosslinked ionogel network structure. As a result, the overall mechanical property is remarkably improved with the aid of additional chemical crosslinking. This strategy does not require any additional heat/light (UV) treatments to induce chemical crosslinking. The homogeneous physically/chemically dual crosslinked ionogel films can be readily obtained by simply casting a solution containing Ni2+ sources, copolymer gelators, and ILs. The effects of adjusting fundamental parameters on the ionogel properties are investigated systematically. The optimized mechanically robust and highly conductive ionogels are successfully employed as deformable ionic electrodes in alternating-current electroluminescent displays, indicating their high practicality. Also, when producing ionogels using metal ions with different coordination numbers (i.e., Ag+, Zn2+ and Co3+), the mechanical strength is adjusted without altering the ionic conductivity. Overall, these results validate that exploiting metal-ligand coordination dynamic bonding is an extremely straightforward strategy for selectively improving the mechanical characteristics of conductive ionogels, which are promising platforms for deformable ionotronics. 이온성 전도체의 기계적 강건함과 전도도 사이의 트레이드 오프 관계를 극복하는 것은 플렉서블한 이온 소자를 구동하는 데에 중요한 과제이다. 본 연구에서 이온젤의 전도도는 감소하지 않고 기계적 강도만을 향상시키기 위한 효과적인 젤레이션 전략으로, 고분자의 이온성 액체에 녹지 않는 부분에 금속-리간드 배위결합을 도입하였다. 결과적으로 열이나 빛 처리 없이 단순히 고분자, 이온성 액체와 니켈 이온을 섞은 용액을 캐스팅하고 건조시키는 간단한 방법으로 기계적 강도만을 증가시켰다. 제작된 이온젤은 전계 발광 소자에 성공적으로 사용되었다. 또한, 배위수가 다른 여러 금속 이온들(예를 들어, 은, 아연, 코발트)을 사용하여 이온젤을 제작했을 때도 이온 전도도의 변화 없이 기계적 물성만을 조절하였다. 따라서 고분자의 이온성 액체에 녹지 않는 부분에 금속-리간드 배위결합을 형성하는 것은 간단하게 이온젤의 성능을 선택적으로 향상시킬 수 있고, 이는 디포머블 이온 소자를 위한 유망한 플랫폼으로 활용될 수 있다.

Nondegenerate n-type doping phenomenon on molybdenum disulfide (MoS2)

Hong, Seongtaek Sungkyunkwan university 2016 국내석사

Characteristics of urban land-atmosphere interactions in Monsoon East Asia

Hong, Jewoo Graduate School, Yonsei University 2019 국내박사

산업혁명 이후 인류의 눈부신 발전은 도시화와 온실가스 배출을 바탕으로 이루어졌다. 전 세계 인구의 절반 이상은 육지의 3% 미만에 불과한 도시에 거주하고 있으며, 도시 거주 인구의 비율은 개발도상국가를 중심으로 계속해서 증가해 갈 것이라는 예측이 지배적이다. 지난 반세기동안 우리나라는 급격한 경제성장과 도시화 과정을 거쳤으며, 그 결과 2017년을 기준으로 90% 이상의 인구가 도시에 거주하고 세계 7대 이산화탄소 배출국가로 기록되었다. 건물의 평균 수명은 약 30년으로 도시 건물의 약 40%는 재건축 대상에 포함되어, 향후 도시 개발 및 재개발은 계속해서 이어질 것으로 보인다. 반면, 적절한 도시개발 계획 수립을 위한 도시 개발 및 재개발의 영향을 장기간 모니터링을 통해 실측하고 분석한 기초자료는 부족한 실정이다. 본 연구는 동아시아 몬순 지역에서 도시의 개발 및 재개발이 지면-대기 상호작용에 미치는 영향에 대하여 장기간 실측한 모니터링 자료를 바탕으로 다양한 주제에 대하여 분석을 시도하였다. 세부 연구 내용으로는 1) 도시 개발 수준에(도시, 근교, 농경지, 숲) 따른 지면 에너지 및 이산화탄소 플럭스를 평가하고, 2) 도시 개발/재개발에 따른 장기간의 온난화 및 도시열섬 경향을 분석하고, 3) 도시경계층 내에서 대기질의 변동성과 대기질이 지면-대기 상호작용에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대해서 살펴봤으며, 4) 관측자료를 활용하여 지면모델의 모의 성능을 평가해보았다. 도시 개발 수준을 통해서 지면 에너지 평형과 이산화탄소 배출량의 특징과 변동성이 변화할 수 있음을 확인하였다. 이러한 변화는 국지 기후(예, 도시열섬)의 변화를 유발하는데, 도시의 개발/재개발과 더불어 경제여건은 장기간의 변동성에 주요 인자였으며, 몬순의 영향과 기상의 변화는 계절변화 및 단기간의 변동성에 주요 인자로 작동하였다. 도시의 이산화탄소 배출에 대해서는 1) 지역 난방 체계가 이산화탄소 배출 저감에 효과적이고, 2) 향후 교통분야의 배출량 저감과 3) 재개발시 충분한 녹지 면적의 확보가 필수적임을 확인하였다. 대기경계층 고도의 변화를 이해하고 모니터링 하는 것은 도시 대기질을 분석하고 예측하는데 필수적인 정보를 제공하는데, 향후 도시대기경계층에 대한 연속적인 모니터링 체계의 구축과 예측 성능 향상을 위한 향후 연구가 지속되어야 할 것으로 보인다. Since the Industrial Revolution, the remarkable development of mankind was based on urbanization and emissions of greenhouse gas. More than half of the world's population lives in cities less than 3% of the land, and the proportion of urban residents is predicted to continue to grow mainly in developing countries. During the last half-century, Korea has undergone rapid economic growth and urbanization. As a result, more than 90% of the population resides in cities and is ranked as the world's seven largest carbon dioxide emissions countries. The lifespan of the building is about 30 years, and about 40% of urban buildings are included in the reconstruction. Therefore, urban development and redevelopment are likely to continue. On the other hand, the in-situ long-term monitoring data for the effects of urban development and redevelopment to establish an appropriate urban development plan is insufficient. The purpose of this study is to evaluate the impact of urbanization on land-atmosphere interactions in the East Asia monsoon region. Based on in-situ long-term monitoring data, a variety of topics are examined: 1) to assess the surface fluxes of energy and CO2 along an urban gradient (cities, suburbs, cropland, and forest sites), 2) to analyze long-term trends of warming and urban heat island due to the urban development/redevelopment, 3) to test the variability of air quality within urban boundary layer and how air quality can affect land-atmosphere interactions, and 4) to evaluate the performance of the land surface model. The urban development level defines the characteristics and variability of surface energy balance and CO2 emissions. These urbanization impacts can lead to changes in local climate (e.g., urban heat island). Urban development/redevelopment and local economic conditions are major factors for long-term variability, while monsoon influence and weather conditions were key factors for seasonal and short-term variability. Regarding urban carbon dioxide emissions, monitoring data demonstrated that 1) regional heating system is effective in reducing carbon dioxide emissions, 2) transportation area is a major source of current urban emissions, and 3) securing vegetated area is needed for less emission redevelopment. The evolution of the urban boundary layer provides key information to understand and predict urban air quality. Further research should continue to build a continuous monitoring system for the urban boundary layer and improve the performance of numerical modeling.

(A) study on the robust non-contact estimation method for hemoglobin and oxygen saturation using facial image

Hong, Sanghoon Sungkyunkwan University 2023 국내석사

최근 의료 시장은 기존 치료 위주의 산업 구조에서 예방 위주의 산업 구조로 변화하고 있으며, 자가진단을 통해 개인의 상태를 스스로 분석하고 삶의 질을 높일 수 있는 정량화된 자아가 확산되고 있다. 이에 스마트 헬스케어 산업이 급부상하고 있으며, 국내외로 디지털 의료에 대한 규제를 크게 완화하고 있고, 관련 기술 개발을 독려하고 있다. 활력 징후 중 헤모글로빈과 산소포화도는 각각 빈혈과 저산소증을 진단할 수 있는 지표가 되며, 여러 증상과 질환에 원인이 되어 주기적으로 관리되어야 한다. 헤모글로빈은 적혈구에서 산소 운반을 담당하는 붉은 빛을 띠는 단백질을 의미한다. 대표적으로 채혈 또는 광 산란 측정방법을 이용하여 헤모글로빈을 측정한다. 기존 영상을 이용한 헤모글로빈 추정기술에는 눈 안쪽 점액층의 색상을 이용한 연구와 손가락의 색상을 이용한 연구 등이 있다. 하지만, 헤모글로빈 수치에 따라 얼굴색이 변하는 특징이 있음에도 불구하고 얼굴 영상을 이용하여 헤모글로빈 수치를 추정하는 연구는 부족하다. 산소포화도는 혈액 내 총 헤모글로빈에 대한 산소포화 헤모글로빈의 비율을 의미하며, 헤모글로빈과 산소포화도의 상관성을 입증하는 다수의 연구가 존재한다. 대표적인 산소포화도 측정기기로는 맥박 산소 측정기가 있으며, 동맥혈 내 산소포화도를 측정한다. 기존 산소포화도 추정기술에는 스마트기기 카메라에 왼손 검지를 부착하여 얻은 이미지를 이용한 연구와 얼굴 이미지에서 추출한 피부 색상을 이용한 연구가 있다. 하지만, 왼손 검지를 이용한 기존 연구의 경우 카메라 렌즈에 가하는 압력에 대한 손가락의 색상변화를 고려하지 않았으며, 얼굴 이미지를 이용한 연구의 대다수는 실외 환경에서의 실험 및 검증을 수행하지 않았다. 또한, 산소포화도와 상관성이 높은 헤모글로빈을 이용하여 산소포화도를 추정하는 연구는 부족하다. 이에 본 논문에서는 얼굴 영상을 이용하여 헤모글로빈 및 산소포화도의 강인한 추정 방법을 제안한다. 신호 및 영상처리기술과 회귀분석이 사용되며, 헤모글로빈 추정에는 얼굴 영상을 이용하고, 산소포화도 추정에는 얼굴 영상 및 본 논문의 제안 방법을 통해 계산된 헤모글로빈 추정치를 이용한다. 또한, 기존 연구의 문제점을 해결하고자 환경에 따른 밝기 차를 고려한 밝기 정보(채도 및 휘도)와 환경변화(실내, 야외 및 조명변화 등)에 강인한 색차 성분을 이용하며, 90% 이하의 산소포화도 추정을 위해 호흡 통제 데이터를 수집하여 실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안하는 방법에 따른 추정 헤모글로빈의 평균 오차율은 3.279%로 계산되었으며, 추정 산소포화도의 평균 오차율은 1.538%로 계산되었다. In recent times, the smart healthcare industry has prompted a shift in medicine from treatment-centered to prevention-focused. The rise of the quantified self, enabling self-diagnosis and improved quality of life, has been supported by relaxed regulations on digital healthcare, fueling the development of related technologies. Vital signs such as hemoglobin and oxygen saturation serve as indicators for diagnosing anemia and hypoxia, respectively. They can be the cause of various symptoms and conditions, necessitating regular monitoring and management. Hemoglobin is a red protein containing iron found in red blood cells, responsible for transporting oxygen. It is typically measured through blood tests or light scattering methods. There are existing techniques for estimating hemoglobin levels using images, such as studies that use the color of the inner mucosal layer of the eye and studies that use the color of the fingers However, despite the fact that changes in facial color are related to hemoglobin levels, there is a lack of research using facial images to estimate hemoglobin levels. Oxygen saturation (SpO2) is the ratio of oxygen-saturated hemoglobin to total hemoglobin in the blood. A pulse oximeter is a widely used device for measuring SpO2 levels in arterial blood. Existing methods for estimating SpO2 levels include using images captured by a smart device camera attached to the user's left index finger and using skin color extracted from facial images. However, existing studies that used the left index finger to estimate SpO2 did not take into account the color changes that can occur due to pressure on the camera lens. Furthermore, most studies that used facial images to estimate SpO2 did not conduct experiments or validations in outdoor environments. Additionally, there is a shortage of research that utilizes hemoglobin, which is highly correlated with SpO2, for the purpose of estimating SpO2. This paper proposes a robust non-contact estimation method of hemoglobin and SpO2 using facial images. The estimation of hemoglobin and SpO2 both utilize facial images and employ signal and image processing techniques as well as regression analysis. In particular, the SpO2 estimation uses the hemoglobin estimated by the proposed method. In addition, to address the issues of previous studies, brightness information (saturation and value) that considers brightness differences in different environments and color components that are robust to environmental changes (indoor, outdoor, and lighting changes) are used. To estimate SpO2 below 90%, respiratory control data was collected and experiments were conducted. As a result of the experiment, the average error rate of estimated hemoglobin in accordance with the proposed method was calculated to be 3.279%, and the average error rate of estimated SpO2 was calculated to be 1.538%.

Early school leaving in the EU : the case of Spain

Hong, Sung-eun Hankuk University of Foreign Studies. Graduate Sch 2014 국내석사

유럽연합의 학교조기자퇴 (Early school leaving) 문제에 대한 연구 : 스페인 사례를 중심으로 글로벌 시대에 접어들면서 세계 각국은 지식 기반 사회로 향하고 있다. 지식이 중요한 재산으로 여겨짐에 따라 그러한 지식을 획득할 수 있는 교육에 대한 중요성도 높아졌다. 유럽연합은 세계화에 발맞추기 위하여 2000년부터 리스본 조약을 통해 지식기반 경제를 위한 노력에 박차를 가하고 있다. 하지만, 2008년 세계 경제 위기로 인해 많은 문제점들이 수면 위로 드러났다. 문제 해결을 위해 2010년 유럽연합 회원국들은 ‘유럽 2020 (Europe 2020)’을 발표하였다. 5가지 주요 목표 중 하나로 ‘학교조기자퇴 (Early school leaving, ESL) 비율을 10% 미만으로 줄이는’ 것이 선정되었는데, 이것은 조기 자퇴 문제가 심각한 사회∙ 경제 문제로 제기되고 있음을 의미하는 것이다. 젊은 층은 경제 위기로 인한 문제에 가장 많이 영향을 받았다. 특히, 낮은 교육 수준을 가진 사람들은 노동시장에서 높은 교육 수준의 인력보다 더 많은 영향을 받았으며, 일자리가 있다고 하더라도 낮은 수준의 임금을 받으며, 대우 또한 다르게 받는다. ‘학교조기자퇴자 (Early school leavers)’ 들은 낮은 교육 수준의 그룹에 포함된다. 이들을 18-24세의 중등의무교육 이후 교육을 받지 않은 계층으로써, 중등의무교육을 마치기 이전에 교육을 포기한 사람들 또한 이 범주에 속한다. 학교를 자퇴하는 이유는 개인의 결정이 가장 크지만 그 결정에는 여러 가지가 사회∙ 경제적 원인이 복합적으로 작용한다. 개인의 성격, 가정환경, 정신적•육체적 장애, 이민자 아동, 교육 제도의 불안정, 학교 환경 등의 요인을 원인으로 꼽을 수 있다. 이 문제는 나라별, 지역별로 다르게 나타난다는 특징을 가지고 있다. 학교에서 조기 자퇴한 이들은 낮은 교육 수준으로 인해 노동시장에서 고용되지 못할 위험이 특히 높고, 일자리를 찾더라도 낮은 수준의 임금을 받게 된다. 이에 따라 그들의 생활 수준 또한 낮을 수 밖에 없으며, 민주적 절차에 대한 관심 또한 낮음으로써 사회에서 소외된 계층이 될 가능성이 더 높다. 이러한 현상은 경제 위기 속에서 더 심화된다. 유럽연합 회원국 중 스페인의 조기자퇴 비율은 24.9% (2012) 로 가장 높은데, 스페인의 실업률 또한 높은 수준이다. 특히, 청년 실업률도 높은 것으로 나타났는데, 교육 수준이 낮은 젊은 층이 경제 위기로 인한 타격을 가장 많이 받았다. 2000년대 들어오며 이민자가 대폭 증가하였고, 이민자 자녀들이 학교 조기 자퇴비율의 많은 부분을 차지하고 있다. 또한 1970년대 이후 잦은 교육법 개혁과, 정치 변화에 따른 교육 제도의 변화들은 시민들의 교육에 대한 혼란을 초래하였다. 2008년 들어오면서, 유럽연합의 정책에 맞추어 학교조기자퇴자들에 대해 관심을 가지며 구체적인 정책이나 프로그램들이 개발되었다. 학생들에게 더 융통성 있고 다양한 교육적 기회를 제공하기 위하여, ‘기초기술자격 프로그램 (Initial Vocational Qualification Programme, PCPI)’을 만들고, 스페인 학생들이 기피하는 기술교육으로의 진학을 장려하는 여러 프로그램을 개설했다. 또한, 장학금 제도를 통해, 또는 유럽사회기금 (European Social Fund, ESF)을 통해 어려운 환경의 학생들에게 더 많은 교육의 기회를 제공하려 하였다. 학교조기자퇴의 가능성이 높은 학생들을 대상으로는 PROA 프로그램 (Reinforcement, Guidance and Support Programme, Plan PROA)을 통해 지원하기도 하였다. 그럼에도 불구하고 스페인은 여전히 유럽연합 내에서 높은 수준의 학교 조기 자퇴 비율을 보이고 있다. 최근에는 학교 조기 자퇴 비율을 낮추는 것을 주요 목표로 한 ‘교육개선법 (The Organic Law for Improving Education Quality, LOMCE)’이 통과되었다. 하지만 이 법과 함께 발표된 교육비 지출에 대한 공공 비용 삭감 등의 정책과 새로운 법의 내용에 대한 비판이 계속 이어지고 있다. 다른 유럽연합 회원국들과 스페인의 학교 조기 자퇴 해결을 위한 정책들 및 프로그램들 비교해 보았을 때, 스페인은 교육수준이 전반적으로 낮은 사회이기 때문에 지식 기반 경제를 위해서는 더 많은 교육에 대한 투자가 필요하다. 하지만 스페인 정부는 이와 반대로 교육에 대한 지출을 삭감을 발표하였고, 이는 미래의 사회 경제에 대한 우려를 낳고 있다. 또한 여전히 정확한 조기자퇴자들에 대한 모니터링 시스템의 부족 및 기술교육 (Vocational education and training, VET)에 대한 제도 등도 비교적 부족한 편이다. 교육 정책 적용의 효과는 단시간 내에 보이는 것이 아니므로, 지속적인 정책의 적용과 계속적인 관심을 통해 관찰되어야 한다는 특징을 가지고 있다. 그러므로, 장기적이고 정확한 학교 조기 자퇴에 대한 모니터링 및 분석을 통해 나라별, 지역별로 적합한 정책들을 적용하여 효율적인 정책 집행이 이루어 질 수 있도록 하는 것이 중요하다.

Graphene-based materials for electronic applications : optoelectronics, energy storage and sensing devices

Wee, Boon Hong Incheon National University 2016 국내박사

The Real-time Physically-based Simulation using GPU for Unity3D and OpenGL

Hongly Va 순천향대학교 일반대학원 2023 국내박사

Physically-based simulation in computer graphics aims to produce visually plausible results with high resolution and rich detail. However, it can be challenging as it requires significant computing power to model and calculate the dynamic behavior of a system over time, especially for high-resolution models. Deformable objects, including soft bodies, fluids, and fabrics, pose many challenges to simulation behavior due to their complex physical properties. These objects tend to have non-linear and dynamic properties, which make it challenging to model them accurately with conventional techniques and require a significant amount of computing resources. This study introduces a novel approach, the parallel conjugate gradient algorithm, to solve significant sparse linear system problems. Additionally, we aim to develop a stable and effective cloth simulation and deformable object simulation based on a parallel algorithm. To accelerate the performance of the simulation, we utilize a general-purpose graphics processing unit (GPGPU). The proposed algorithms were designed on the compute shader in Unity3D and OpenGL, which runs outside the standard rendering pipeline in the graphics processing unit (GPU) to utilize the massive parallel process to accelerate the performance of the simulation. The method of a mass-spring model (MSM) and Position-based Dynamic (PBD) are used as the primary algorithm of our proposed cloth simulation and deformable object simulation. To address the issue of the trade-off between accuracy and performance, we proposed parallel constraint enforcement, adaptive constraint activation & deactivation (ACAD), and parallel PBD for cloth simulation. Similarly, we proposed a parallel algorithm of volume preservation constraint based on MSM and PBD for the general deformable object simulation. The experimental findings indicate that the parallel sparse linear solving algorithms proposed in this study, when tested on eight sparse matrices, yielded significantly faster results with the GPU-based linear solving system than the CPU-based linear solving system. The average computing time recorded with the GPU-based system was 0.64ms, while that with the CPU-based system was 15.37ms. The parallel technique for cloth simulation can process 589K vertices of cloth and achieve a frame per second (fps) of 49.47 fps in Unity3D and 171.3 in the OpenGL platform. The VPC method proposed for deformable object simulation can handle 82K vertices at 29.8 fps. However, the implementation in OpenGL can run up to 655K vertices with an average fps of 101. The parallel PBD technique can solve the constraint with 17K vertices and 50 iterations. In Unity3D, it has an average fps of 74.24, while in OpenGL, it has a higher fps of 167.5. 컴퓨터 그래픽에서 물리 기반 시뮬레이션은 높은 해상도와 풍부한 세부 정보로 시각적인 결과를 도출하는 것을 목표로 한다. 특히 고해상도 모델의 경우 시간이 지남에 따라 시스템의 동적 움직임을 모델링하고 계산하는 데 상당한 컴퓨팅 능력이 필요하기 때문에 어려움이 있다. 연질체, 유체 및 천을 포함한 변형 가능한 물체는 복잡한 물리적 특성으로 인해 시뮬레이션 동작에 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 물체는 비선형 및 동적 특성을 갖는 경향이 있으며, 이로 인해 기존 기술로 정확한 모델링이 어렵고 상당한 양의 컴퓨팅 자원이 필요하다. 본 연구에서는 sparse linear system을 해결하기 위해 새로운 접근법인 병렬 Conjugate gradient 알고리즘을 소개한다. 또한 병렬 알고리즘을 기반으로 안정적이고 효과적인 옷감 시뮬레이션과 변형 가능한 물체 시뮬레이션을 개발하는 것을 목표로 한다. 시뮬레이션의 성능을 높이기 위해 범용 그래픽 처리 장치(GPGPU: General-Purpose Graphics Processing Unit)를 사용한다. 제안된 알고리즘은 그래픽 처리 장치(GPU: Graphics Processing Unit)의 표준 렌더링 파이프라인 외부에서 실행되는 Unity3D와 OpenGL의 컴퓨터 셰이더에 설계되어 대규모 병렬 프로세스를 하여적용하여 시뮬레이션의 성능을 높였다. 질량 스프링 모델(MSM: Mass-Spring Model)과 위치 기반 동적(PBD: Position-based Dynamic)의 방법이 제안된 옷감 시뮬레이션과 변형 물체 시뮬레이션의 주요 알고리즘으로 사용되었다. 정확도와 성능 사이의 상충 문제를 해결하기 위해 옷감 시뮬레이션을 위한 병렬 제한 적용, 상황에 따른 제한 활성화 및 비활성화(ACAD: Adaptive Constraint Activation & Deactivation) 및 병렬 PBD를 제안한다하였다.. 마찬가지로 일반 변형 물체 시뮬레이션을 위해 MSM과 PBD를 기반으로 한 부피 보존 제약제한의 병렬 알고리즘을 제안한다. 실험 결과, 본 연구에서 제안한 병렬 희소 선형 해결 알고리즘은 8개의 희소 행렬에 대해 테스트했을 때 GPU 기반 선형 해결 시스템에서 CPU 기반 선형 해결 시스템보다 훨씬 빠른 결과를 나타냈다. GPU 기반 시스템에서 기록된 평균 컴퓨팅 시간은 0.64ms인 반면 CPU 기반 시스템에서 요구된 평균 컴퓨팅 시간은 15.37ms이다. 옷감 시뮬레이션의 병렬 기법은 589K의 정점들로 구성된 옷감을 처리할 수 있으며, Unity3D에서 49.47fps, OpenGL 플랫폼에서 171.3fps를 얻을 수 있었다. 변형 물체 시뮬레이션을 위해 제안된 부피 제한 방법(VPC: Volume~)방법은 29.8fps로 82K 정점을 처리할 수 있다. 반면에 OpenGL에서의 구현은 평균 101fps로 최대 655K 정점을 실시간으로 실행할 수 있다. 병렬 PBD 기법은 17K 정점과 50회 반복으로 제약제한을 해결할 수 있다. Unity3D에서는 평균 74.24fps의 속도이고 OpenGL에서는 167.5fps로 OpenGL에서 더 높은 것을 확인할 수 있다.