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광추적기와 내부 비전센서를 이용한 수술도구의 3차원 자세 및 위치 추적 시스템
조영진(Young Jin Joe),오현민(Hyun Min Oh),김민영(Min Young Kim) 제어로봇시스템학회 2016 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.22 No.8
When surgical instruments are tracked in an image-guided surgical navigation system, a stereo vision system with high accuracy is generally used, which is called optical tracker. However, this optical tracker has the disadvantage that a line-of-sight between the tracker and surgical instrument must be maintained. Therefore, to complement the disadvantage of optical tracking systems, an internal vision sensor is attached to a surgical instrument in this paper. Monitoring the target marker pattern attached on patient with this vision sensor, this surgical instrument is possible to be tracked even when the line-of-sight of the optical tracker is occluded. To verify the system"s effectiveness, a series of basic experiments is carried out. Lastly, an integration experiment is conducted. The experimental results show that rotational error is bounded to max 1.32° and mean 0.35°, and translation error is in max 1.72mm and mean 0.58mm. Finally, it is confirmed that the proposed tool tracking method using an internal vision sensor is useful and effective to overcome the occlusion problem of the optical tracker.
북극해 퇴적 양상을 통한 제4기 중, 후기 서북극해 빙하역사 이해
조영진(Young Jin Joe),장광철(Kwangchul Jang),김정현(Jung-Hyun Kim),Leonid Polyak,Frank Niessen,Ruidiger Stein,Jens Matthiessen,Gerrit Lohmann,윤석훈(Seok-Hoon Yoon),우경식(Kyung Sik Woo),남승일(Seung-Il Nam) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
본 연구에서는 2015년도 쇄빙연구선 아라온호를 이용하여 수행된 북극탐사(ARA06C) 동안 서북극해 척치분지(수심 약 2300 m)에서 획득한 약 14 m 길이의 고해상도 점보피스톤코어 퇴적물 기록(ARA06C/04-JPC)과 해저지형자료를 분석하였다. 본 연구의 목표는 최근까지 보고된 북극해 퇴적물 시추코어기록을 종합하여 약 45만년(MIS 12) 동안 북극해의 시공간적인 퇴적율 변화와 빙하기와 간빙기에 일어났던 퇴적양상을 복원하는데 있다. 서북극해 퇴적층에는 캐나다 북극군도에서 기원하는 돌로마이트/쇄설성 탄산염 성분의 빙하기원 쇄설성 퇴적물이 쌓인 층(layers with iceberg rafted debris)이 빙하기/해빙기 층에서 반복적으로 나타나며, 이는 MIS 12 이후로 빙하기-간빙기 동안 로렌타이드 빙상의 성장과 후퇴가 반복되었음을 지시한다. 북극해에서 각 빙하기/해빙기의 평균 퇴적율은 MIS 7 이후 천년 단위로 mm 규모에서 cm 규모로 높아지는 경향을 보인다. 중앙 북극해 로모노소프 해령의 평균 퇴적율은 MIS 6/5 동안 1-2 cm/kyr로 증가하며, MIS 4/3 동안 최대 9 cm/kyr까지 높아진다. 동시베리아-척치 대륙주변부뿐만아니라 인접한 심해 분지에서는 MIS 12/11를 제외한 MIS 6/5와 MIS 4/3에 로모노소프 해령과 비슷하게 비교적 높은 퇴적율을 보인다. 특히, MIS 4/3 동안 동시베리아-척치 주변 해역은 20 cm/kyr 이상의 매우 높은 퇴적율을 보이는데, 이는 MIS 4 동안 발달된 동시베리아-척치해의 거대 해양기저빙하(marine-based glaciers)의 영향으로 많은 양의 퇴적물이 서북극해 심해저로 공급된 것으로 해석된다. 로모노소프 해령과 동시베리아-척치 주변해역 사이에 위치한 알파-멘델레프 해령에서도 MIS 4/3 동안 비교적 높은 퇴적율을 보이나, 이전의 빙하기/해빙기에서는 mm/kyr 규모의 매우 낮은 퇴적율이 나타난다. 최근, Batchelor et al . (2019)에서 제시한 북극해 빙하모델과 북극해 퇴적율의 변화를 비교해 본 결과, 로모노소프 해령에서 퇴적율이 증가하는 것은 유라시아 빙상과 동시베리아-척치 해역의 거대 해양기저빙하의 발달과 관련된 것으로 추정된다. 따라서 현재 남극대륙과 유사하게 북극해가 1 km 이상 두꺼운 빙붕(ice shelf)으로 덮였던 시기는 Jakobsson et al . (2016)이 제시하였던 MIS 6보다는 MIS 4으로 해석되며, 이는 동시베리아-척치 해역에서 거대빙하가 발달하였던 시기와 일치하는 것으로 보인다.
마지막 해빙기 이후 북극 스발바르 비데피오르드 퇴적 환경 변화
안영규(Youngkyu Ahn),조영진(Young Jin Joe),장광철(Kwangchul Jang),김정현(Jung-Hyun Kim),손영주(Yeong Ju Son),Matthias Forwick,홍성민(Sungmin Hong),남승일(Seung-Il Nam) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
북대서양과 북극 사이 관문에 위치한 스발바르 군도의 피오르드는 마지막 해빙기 이후 따뜻하고 염분도가 높은 북대서양 해류의 유입과 함께 최근 빠르게 진행되고 있는 지구온난화에 따른 대기온도 상승에 의해 조수 빙하가 빠르게 후퇴하면서 급격한 퇴적 환경 변화가 일어나고 있다. 스발바르 군도 중 가장 큰 스피츠베르겐 섬의 북부에 남북 방향으로 길게 뻗어 있으며 입구가 북극해와 맞닿아 있는 비데피오르드 빙해양 퇴적물에는 마지막 최대 빙하기 이후 빙하 작용 및 해빙의 영향에 의한 퇴적 과정의 변화가 잘 보존되어 있다. 본 연구에서는 마지막 해빙기 이후 비데피오르드의 퇴적 과정 변화를 연구하기 위해 2017년 노르웨이 탐사선 RV Helmer Hanssen을 이용하여 수행한 제 2차 한-노 국제 공동탐사동안 조수 빙하에 인접한 피오르드 head부터 북극해에 인접한 내대륙붕 해역에서 획득한 6점의 시추코어 퇴적물의 입도를 분석하여 입도 분포의 end-member (EM) 모델링을 적용하였다. EM 모델링은 퇴적물의 입도 분포 곡선에서 EM의 특성을 구분하여 퇴적 과정을 유추하는 방법으로 활용되고 있다. 비데피오르드 퇴적물에서는 모드 등의 입도 특징을 이용하여 네 개의 주요 EM (EMs1-4)을 분류하였다. 각각의 EM은 암상의 특징에 따라 구분된 6개의 퇴적상과 비교되어 퇴적 과정을 지시한다. EM1과 EM2는 단일 또는 이중 모드를 보이는데 EM1은 세립한 주요 모드(4.3-8.2 μm)를 특징으로 구분하였고 EM2는 조립한 주요 모드(11.9-55.3 μm)를 특징으로 구분하였다. EM1은 층리 구조가 우세한 암상 특징을 보이며, 이는 조수 빙하에서 유출되는 유빙수에 의해 재부유된 입자가 퇴적된 것으로 해석된다. 균질한 암상의 특징을 보이는 EM2는 융빙수보다 피오르드로 유입되는 해류에 의한 분급에 의한 것으로 보인다. EM1과 EM2는 각각 세 가지의 sub-EM으로 구분이 가능하다: EM1의 sub-EM은 융빙수의 세기, EM2의 sub-EM은 해류의 세기와 관련된 것으로 추정된다. 또한 본 연구에서는 EM2/EM1 비를 적용하여 시공간적으로 유입되는 해류와 유출되는 융빙수의 세기를 비교하였다. EM3와 EM4에서는 다중 모드가 나타나는데 EM3는 정형화된 입도 분포 곡선을 가지지 않은 반면, EM4는 분급이 매우 불량하게 나타난다. EM3는 유빙에 의해 운반된 입자가 퇴적된 것으로 해석되며, EM4는 조수 빙하 기저에서 퇴적된 것으로 보인다. 본 연구를 통해 비데피오르드에서 분석한 퇴적물 입도 분포의 EM 모델은 과거 빙하기-간빙기 동안 일어난 극지 피오르드 퇴적 과정을 이해하는데 활용할 수 있을 것으로 보인다.
성분별 네오디뮴 동위원소 비 차이를 활용한 스발바르 빙하 거동 복원 연구
장광철(Kwangchul Jang),안영규(Youngkyu Ahn),조영진(Young Jin Joe),손영주(Yeong Ju Son),김정현(Jung-Hyun Kim),남승일(Seung-Il Nam) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
퇴적물 내 자생성(authigenic) 네오디뮴 동위원소 비는 과거 해수순환 변화의 추적자로서 최근 20년간 널리 활용되어 왔다. 이들 연구는 일반적으로 풍화과정동안 모암과 풍화산물 간에 동위원소적인 분별작용이 없음을 전제로 하는데, 실제 극지방에서 수행된 필드연구에서는 이러한 가설과는 상반된 예외적인 결과가 몇 차례 보고된 바 있어 보다 면밀한 검증이 요구된다. 본 연구에서는 북극 스발바르군도 육상에서 채취된 암석과 피오르드에서 획득한 표층및 코어퇴적물에서 성분별(leached vs. residual phases) 네오디뮴 동위원소 비를 분석하여, 극지방에서의 독특한 풍화 과정이 모암과 풍화산물내 네오디뮴 동위원소 비에 어떠한 영향을 주는지 확인하였다. 암석 내 성분별 네오디뮴 동위원소 비는 대부분 1:1라인에서 벗어나는 디커플링 현상을 보였는데, 이는 광물 스케일에서 차별적 풍화(incongruent weathering)가 발생하는 경우 모암과 풍화산물 간 네오디뮴 동위원소 차이가 유발될 수 있음을 의미한다. 실제, 표층 퇴적물 내 자생성 네오디뮴 동위원소 비는 모든 경우 쇄설성(detrital) 네오디뮴 동위원소 비보다 높게 나타나고, 일부의 경우 주변 해수의 값에 비해서도 높게 관찰되기에 스발바르 내 차별적 풍화 현상은 실재하는 것으로 판단된다. 때문에, 스발바르 딕슨 및 우드피오르드에서 획득한 코어 퇴적물 내 성분별 네오디뮴 동위원소 비 차이 기록은 시간에 따른 차별적 풍화양상을 대변한다고 볼 수 있다. 차별적 풍화양상은 두 지역 모두에서 빙하가 확장하였던 시기 크게 증가하는 것을 관찰할 수 있었는데, 이는 빙하 침식에 따라 암석 표면에 노출된 labile한 광물들이 상대적으로 빠르게 풍화되며 나타난 결과로 해석된다. 따라서, 극지 피오르드 환경에서의 성분별 네오디뮴 동위원소 비 차이 변화는 빙하 거동을 복원할 수 있는 프록시로 활용될 수 있다.