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베이스 스펙트럼을 이용한 바다 상태 변화 시뮬레이션 방법

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

베이스 스펙트럼을 이용한 바다 상태 변화 시뮬레이션 방법

보유기관 및 연구자 : 박세길 연구원 / 한국해양과학기술원 선박해양플랜트연구소

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: • 바다 상태 변화를 베이스 스펙트럼(base spectrum)을 이용하여 추가적인 샘플링 없이 빠르고 부드러운 바다 상태 변화를 시뮬레이션 할 수 있는 방법에 관한 기술

기술개발배경: • 바다는 매우 넓고 불규칙한 표면을 가지고 있기 때문에 바다를 시뮬레이션 하는 것은 어렵고 컴퓨터 그래픽 분야에서 다양한 해상 시뮬레이션 기법이 연구되어 옴
• 정확하고 사실적인 바다 상태를 구현하기 위해선 많은 시간과 자원, 사전 샘플링, 리소스 등이 필요하였음
• 이전의 바다 시뮬레이션 연구들도 다양한 바다 상태를 재현했지만 런타임에 바다 상태를 변경하는 연구는 찾기 어려움

비즈니스 아이디어: • 선원의 교육 및 해상교통 안전진단, 해상교통 안전성 향상 연구 등에 활용
• 발전에 따라 더욱 사실적으로 구현되는 게임이나 영상물에 적용하여 실제 바다 상태를 구현가능

시장동향: • 4차산업혁명 시대에 교육산업은 더욱 성장할 것으로 전망된 가운데, 특히 VR․AR을 활용한 미래형 교육의 성장성이 매우 높을 것으로 예상됨
• 글로벌 교육 시장 총 지출액은 ’25년 7.8조 달러, 30년 10조 달러에 이를 것으로 예상되며, 그 중에서도 VR·AR을 활용한 교육 지출은 ‘25년 126억 달러로 전망됨

특장점

기존기술 한계: • 정현파 또는 Gerstner파를 합성하여 표현하는 접근법은 성분파 수에 제한이 있어 상세함이 부족함
• 푸리에 영역 접근법은 표현 파장의 범위는 넓어졌지만 변화되는 바다 상태에 대한 실시간 샘플링이 어려움
• 해양파 스펙트럼을 샘플링하는 접근은 구성 요소파를 사전 샘플링해야 하는데 이는 소요되는 시간, 메모리,리소스 등의 소모 자원이 많고 실시간 바다 상태 변화 재현이 어려운 문제점이 있음

개발기술 특성: • 바다 상태 변화를 베이스 스펙트럼을 이용하여 목표 바다 상태의 스펙트럼에 대한 추가적인 샘플링 없이 빠르고 부드러운 바다 상태 변화를 시뮬레이션 할 수 있음
• 푸리에 영역 접근법을 사용하여 사실적인 시뮬레이션을 하고, 성분파의 재샘플링을 필요로 하지 않는 베이스 스펙트럼을 사용하여 실시간 바다상태 변화를 시뮬레이션 가능