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A Hybrid Simulation for Opaque Ice Formation

1. 요약

본 연구에서는 혼합기법을 이용하여 불투명한 얼음을 생성하는 시뮬레이션을 소개한다. 기존의 연구들이 온도에 따라 고체에서 액체로 상태가 변화하는 현상에 중점을 두었던 반면, 우리의 연구에서는 얼음 내부의 불투명한 영역을 표현함으로써 사실적인 얼음 생성 시뮬레이션을 수행할 수 있다

 
 
2. 물이 얼음으로 변화하는 과정

물 내부에는 산소와 수소 외에도 나트륨, 질소와 같은 불순물이 녹아있다. 산소의 경우, 용매에서 쉽게 떨어져 나오는 성질을 가지고 있다. 물은 차가운 공기가 맞닿는 외부에서 내부로 성장하며, 물 내부에서 상태 변화가 발생할 때 용매에서 떨어진 산소들은 점차 물의 중심부로 이동을 하게 된다. 따라서 물이 완전히 얼음으로 변화했을 때, 얼음의 중앙에는 다수의 공기방울 입자가 존재하게 된다.


   



 
 
3. 기술적 이슈

1) 얼음 내 공기방울의 표현
우리의 연구에서는 입자에 용존산소량 개념을 도입하였고 상태변화에 따른 용존산소의 이동을 통해 얼음 내부의 공기방울을 표현하였다. 또한, 용존산소 필드를 생성하여 얼음 내에 존재하는 작은 크기의 무수히 많은 공기방울을 표현함으로써, 연산에 소모되는 오버헤드를 줄였다. 또한, 얼음 내 공기방울은 빙결속도에 따라 바늘형태 혹은 계란형태의 공기방울 모습을 보여준다. 우리의 알고리즘은 빙결속도에 따라 다르게 나타나는 공기방울의 형태를 타원체 방정식을 이용하여 표현하였다.

2) 다양한 형태의 모델에서 빙결시뮬레이션 수행
기존의 연구에서 불투명한 얼음은 정사각형의 모델에서만 수행이 가능하였다. 우리의 연구는 거리장 함수를 이용하여 다양한 형태 모델에서 빙결 시뮬레이션이 수행이 가능하다

 
 
4. 결과

   



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