최수민 연구실
기계공학부 최수민
최수민 연구실은 기계공학부 소속으로, 고차 보 이론을 기반으로 한 박판 구조 해석 및 소프트 로봇 기술 개발에 특화된 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 박판 구조물의 정밀 해석, 최적 설계, 그리고 실제 산업 현장에 적용 가능한 혁신적 구조 설계 방법론을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 특히, 박판 박스 빔과 같은 경량 고강성 구조물의 좌굴, 진동, 정적 해석 등 다양한 기계적 특성을 고차 보 이론을 통해 정확하게 예측하고, 위상 최적화 기법을 활용하여 구조물의 경량화와 강성 증대를 동시에 달성하고 있습니다.
또한, 본 연구실은 소프트 로봇 및 공압 기반 연성 구동기 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 실리콘 고무, 천 등 유연 재료를 활용한 소프트 구동기 및 그리퍼를 설계하고, 이를 식물공장 자동화, 산업용 로봇, 의료 분야 등 다양한 응용 분야에 적용하고 있습니다. 기존 소프트 구동기의 한계를 극복하기 위해 구조적 변형을 유도하는 혁신적 설계와 메타 모델 기반의 최적 설계 기법을 도입하여, 낮은 압력에서도 높은 출력을 구현할 수 있는 새로운 구동기를 개발하였습니다.
연구실의 주요 연구 성과는 SCI급 국제 저널 논문, 국내외 특허, 다양한 정부 및 산업체 연구과제 수행 등으로 이어지고 있습니다. 박판 구조 해석 분야에서는 고차 보 이론을 기반으로 한 다중 조인트 구조물, 테이퍼드 박판보, 복합재 박판보 등 실제 산업 구조물에 적용 가능한 해석 및 설계 기법을 개발하였으며, 소프트 로봇 분야에서는 식물공장 자동화 시스템, 원터치 툴체인저 등 실용적 장치를 개발하여 산업 현장에 적용하고 있습니다.
이와 더불어, 본 연구실은 다양한 학술대회 및 국제 컨퍼런스에서 연구 성과를 발표하며, 국내외 연구자들과의 활발한 교류를 통해 최신 기술 동향을 선도하고 있습니다. 또한, 미래형 수송기기, 스마트 팩토리, 인간-로봇 상호작용 등 차세대 융합기술 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다.
앞으로도 최수민 연구실은 고차 보 이론 기반 구조 해석 및 소프트 로봇 기술 분야에서 세계적인 연구 성과를 창출하고, 산업계와의 협력을 통해 실질적인 기술 혁신과 사회적 가치를 실현하는 연구실로 성장해 나갈 것입니다.
Higher-Order Beam Theory
Thin-Walled Beams
Soft Robotics
고차 보 이론 기반 박판 구조 해석 및 최적 설계
본 연구실은 고차 보 이론(Higher-order Beam Theory, HoBT)을 기반으로 한 박판 구조물의 해석 및 최적 설계에 중점을 두고 있습니다. 박판 구조물, 특히 박판 박스 빔(thin-walled box beam)은 항공, 자동차, 건축 등 다양한 산업 분야에서 경량화와 고강성을 동시에 요구받는 핵심 구조체입니다. 기존의 단순 보 이론으로는 박판 구조물의 왜곡, 워핑, 디스토션 등 복잡한 변형을 정확히 예측하기 어렵기 때문에, 본 연구실에서는 고차 보 이론을 도입하여 실제 구조물의 거동을 정밀하게 해석하고 있습니다.
고차 보 이론을 적용한 연구에서는 단면의 다양한 변형 모드를 체계적으로 유도하고, 이를 바탕으로 박판 구조물의 좌굴, 진동, 정적 해석 등 다양한 기계적 특성을 예측합니다. 특히, 다중으로 연결된 박판보 조인트, 테이퍼드 박판보, 복합재 박판보 등 다양한 실제 구조물에 대한 해석 기법을 개발하고, 유한요소해석(FEA)과의 비교를 통해 이론의 정확성과 실용성을 검증하고 있습니다. 또한, 박판 구조물의 위상 최적화(Topology Optimization) 연구도 활발히 진행하여, 경량화와 강성 증대를 동시에 달성할 수 있는 혁신적 설계 방법론을 제시하고 있습니다.
이러한 연구는 자동차 차체, 항공기 구조, 대형 플랜트 등 실제 산업 현장에 적용되어 구조물의 성능을 극대화하고, 설계 및 생산 비용을 절감하는 데 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 고차 보 이론을 기반으로 한 박판 구조 해석 및 최적 설계 분야에서 세계적인 연구 성과를 창출하고, 산업계와의 협력을 통해 실질적인 기술 혁신을 이끌어 나갈 것입니다.
소프트 로봇 및 공압 기반 연성 구동기 개발
본 연구실은 소프트 로봇 및 공압 기반 연성 구동기(Soft Pneumatic Actuator) 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 소프트 로봇은 실리콘 고무, 천 등 유연한 재료를 활용하여 비정형 환경에서 높은 적응성과 인간과의 안전한 상호작용을 실현할 수 있는 차세대 로봇 기술입니다. 본 연구실에서는 소프트 그리퍼, 소프트 뉴매틱 엑츄에이터 등 다양한 소프트 로봇 부품을 설계 및 제작하고, 이를 식물공장 자동화, 산업용 로봇, 의료 분야 등 다양한 응용 분야에 적용하고 있습니다.
특히, 공압 기반 소프트 구동기의 강성 및 출력 한계를 극복하기 위한 혁신적 설계 방법론을 개발하고 있습니다. 기존의 소프트 구동기는 유연 재료의 특성상 큰 힘을 내기 어렵고, 좌굴 등 의도하지 않은 변형이 쉽게 발생하는 문제가 있었습니다. 본 연구실에서는 강성이 취약한 부분의 재료를 제거하거나, V자 형상 등 구조적 변형을 유도하는 설계를 통해 낮은 압력에서도 높은 출력을 구현할 수 있는 새로운 구동기를 제안하였습니다. 또한, 메타 모델 기반의 최적 설계를 도입하여 구동기의 성능을 극대화하고, 유한요소해석 및 실험을 통해 설계의 타당성을 검증하였습니다.
이러한 연구 성과는 특허 출원 및 실제 산업 현장 적용으로 이어지고 있습니다. 예를 들어, 소프트 그리퍼를 활용한 식물공장 자동화 시스템, 원터치 타입의 툴체인저 등 다양한 혁신적 장치를 개발하여, 스마트 팩토리, 자동화 생산라인, 의료 및 재활 로봇 등 다양한 분야에서 실질적인 기술 혁신을 실현하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 소프트 로봇 및 연성 구동기 분야에서 창의적이고 실용적인 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.
1
Time Efficiency Improvement in Quadruped Walking with Supervised Training Joint Model
최수민
APPLIED SCIENCES-BASEL, 2023
2
Hierarchical derivation of orthogonal cross-section modes for thin-walled beams with arbitrary sections (vol 161, 107491, 2021)
Kim, J (Kim, Jaeyong), Choi, S (Choi, Soomin), Kim, YY (Kim, Yoon Young), Jang, GW (Jang, Gang-Won)
THIN-WALLED STRUCTURES, 2021
3
Higher-order beam bending theory for static, free vibration, and buckling analysis of thin-walled rectangular hollow section beams
최수민
COMPUTERS & STRUCTURES, 2021
2
소프트 인공 근육의 설계 및 제어를 위한 1차원 실시간 유한요소해석 모델 개발