• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.180-185
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• 2023

본 논문에서는 스프레딩된 SiC 섬유를 적용해 SiC_f/SiC를 제조하였을 경우, 섬유의 분산도가 복합소재의 내부구조 및 기계적 강도에 어떠한 영향을 주는지를 연구하였다. Spread SiC 섬유를 적용한 시편의 섬유 체적비는 non-spread 시편 대비 9%p 감소하였으며, 수지 슬러리가 섬유 사이로 더 원활히 함침되어 기지내 기공도 거의 발견되지 않았다. 각 시편의 섬유 분산도를 비교하기 위해, 복합소재 내 섬유간 이격거리를 수치화하고 평가하는 방법을 제안하였다. 그 결과 spread 시편의 섬유간 중심거리는 non-spread 시편 대비 2.23 ㎛ 증가하였으며, 섬유 표면 사이 거리는 42.6%로 대폭 증가하였다. 3점 굽힘시험을 통해 spread 시편의 굽힘강도가 non-spread 시편 대비 49.3% 가량 높으며, 시험 데이터의 편차도 더 균일함을 확인하였다. 따라서 복합소재 기지내 SiC 섬유의 분산도 향상이 SiC_f/SiC의 균일한 기지상 치밀화와 기계적 강도 증가에 매우 큰 영향을 미친다는 점을 알 수 있다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.162-169
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• 2024

본 논문에서는 습식 방사 공정을 통한 PAN(polyacrylonitrile)계 전구체 섬유의 형태학적 제어 및 2종의 흑연화 촉진제(Ca, Ni)가 도입된 PAN계 탄소섬유의 흑연화 거동을 조사하였다. 흑연화 촉진제는 습식방사된 PAN 계 전구체 섬유의 열수 연신시 형성된 기공으로 도입되었으며, 결정구조 및 라만 분석을 통해 흑연화 촉진효과를 검토하였다. 1500℃의 상대적으로 낮은 온도에서는 흑연화에 큰 영향을 주지 않은 반면에, 2400℃의 고온에 서는 흑연화 촉진제 미처리 섬유와 비교하여 I_D/I_G 비율이 최대 2배까지 감소하는(GF-AS 0.54: GF-Ni100 0.28) 경향을 나타냈다. 흑연화도(degree of graphitization)는 Ca 흑연화 촉진제와 비교하여 Ni 흑연화 촉진제가 더 큰 영향을 끼침을 I_D/I_G 비율을 비교하여(GF-Ca100 0.42: GF-Ni100 0.28) 확인할 수 있었다. 또한, 2D band의 존재로부터 흑연평면구조가 다층으로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 흑연결정의 결정면간거리(d₀₀₂)에 대한 흑연화 촉진제 효과는 미비하였으나, 특히 Ca 흑연화 촉진제 처리된 흑연섬유(GF-Ca100)의 경우 최대 ~5 nm 결정 크기가 증가함이 확인되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제55권4호
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• pp.381-388
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• 2017

목적: 지르코니아는 소결 과정에서 3차원적으로 수축이 일어나기 때문에, 원하지 않는 체적 변화에 따른 오차가 존재하여 완전 소결된 지르코니아를 밀링하여, 오차를 줄이려는 노력이 있었으나, 재료의 단단함으로 인해 밀링 시간이 오래 걸리고, 밀링기구에 손상이 생길 수 있고, 기공 과정 중 칩 생성이 있을 수 있다. 삭제된 치아의 평균값을 구하여 제작된 맞춤 지르코니아 블락은 이러한 단점을 극복 할 수 있을 것이다. 재료 및 방법: 삭제된 치아들을 모델화하여 스캔 후 얻어진 STL file을 이용하여, 치아 크기를 분석하였다. Mimics 및 포토샵을 사용하여 각각의 치아의 횡단면, 전두면, 시상면, 세 면을 기준면으로 정하여, 각각의 면에 3D volume을 투영 후 외곽의 크기는 외곽 접선을 통해, 내곽의 크기는 내부 홀의 상단 부 변곡점에 접선을 구하여 각각 치아의 크기를 분석하였다. 결과: 측정에서 보여준 삭제된 전치군(N = 57) 치아의 평균 치관 길이는 $6.60{\pm}1.05mm$, 근원심 $2.98{\pm}0.73mm$, 협설 $2.04{\pm}0.73mm$이고, 소구치군(N = 15) 치아의 평균 치관 길이는 $5.37{\pm}1.49mm$, 근원심 $4.10{\pm}1.78mm$, 협설 $5.86{\pm}1.55mm$, 대구치군(N = 13) 치아의 평균 치관길이는 $5.11{\pm}1.29mm$, 근원심 $6.80{\pm}1.18mm$, 협설 $7.34{\pm}1.40mm$이다. 결론: 한국인의 전치부, 소구치부, 대구치부 치아의 삭제량과 치아 크기 값의 평균값을 구함으로써 그 값을 이용하여 맞춤형 지르코니아 블락을 만들 수 있다.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권2호
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• pp.99-107
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• 2009

연구목적: 악구강계의 건강을 심미적, 기능적으로 유지 및 증진시키는 것을 목적으로 치아의 형태 이상이나 결손 등을 갖고 있는 환자들에게 고정성 보철 술식이 보편적으로 시술되어 오고 있다. 환자 스스로의 관리 부족과 더불어 부적절한 기공 과정으로 인해 보철물과 연관된 합병증이 발생할 수 있다. 이를 해결하고자 고정성 보철물의 장기간의 임상 상태 조사에 많은 노력을 기울여 왔으나 자료 수집에 어려움이 많았다. 이에 본 연구에서는 고정성 보철물의 임상적 상태를 조사하여 보철물의 치료 계획과 생존율을 높이는 guideline에 기여하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 2007년 4월에서 9월까지 6개월간 부산대학교병원 치과 보철과에 내원한 초진 환자 중 고정성 보철물을 장착하여 사용 중인 환자를 대상으로 보철물과 관련한 종합적인 상태를 조사하였다. 결과 및 결론: 1. 전체 고정성 보철물의 추정 수명은 10.0년이었고, 평균 장착 기간은 $8.6{\pm}0.6$년이었다. 2. 부위별 추정 수명은 차이가 없었으나(P>.05), 성공률은 하악과 구치부 보철물에서 높았고(P<.05), 전치-구치 혼합형 보철물에서는 실패율이 높았다(P<.05). 3. 재료별 추정 수명은 금속관이 14.0년으로 가장 길었고, 금합금관(10.0년), 귀금속 도재관(10.0년), 비귀금속 도재관(8.0년) 순이었다(P<.05). 그러나 금속관은 실패율이 높았고, 성공률은 금합금관과 귀금속 도재관에서 높았다. 4. 크기별 추정 수명은 차이를 보이지 않았으나(P>.05), 성공률은 단일관에서 높았고(P<.05), 실패율은 3-유닛 이상에서 높았다(P<.05). 5. 대합치 조건별 추정 수명은 차이가 없었으나(P>.05), 고정성 및 가철성 국소 의치가 대합치인 경우 실패율이 높았고, 자연치일 경우 성공률이 높았다(P<.05). 6. 고정성 보철물의 합병증은 치아 우식증(23.0%), 치주 질환(19.3%), 치수 질환(16.9%) 순이었고, 기계적 문제점은 변연 결함(28.2%), 보철물 파절(6.7%), 유지력 상실(4.8%) 순이었다. 보철물을 제거한 후 잔존 치질은 고정성 보철물의 합병증으로 인하여 30.1%가 수복 불가능한 상태였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제36권5호
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• pp.643-650
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• 2007

본 실험에서는 한방 재료를 이용한 건강 기능성 식빵의 제조 가능성을 알아보고자, 우선 보혈제의 기본 처방인 사물탕을 첨가하는 경우 식빵의 품질에 어떤 영향을 끼치는 지 검토고자 하였다. 사물탕은 당귀, 백작약, 숙지황 및 천궁을 각각 4.68 g씩 혼합하여 $120^{\circ}C$에서 3시간 동안 탕재하였다. 식빵 반죽 시 첨가하는 물의 25%(S-I), 50%(S-II), 75%(S-III) 또는 100%(S-IV)를 사물탕으로 대체하여 4종의 사물탕 첨가 식빵을 제조하였다. 본 실험 결과, 식빵 반죽의 pH는 사물탕 첨가로 유의하게 낮아졌는바, 식빵 반죽의 발효에 보다 적합한 환경을 제공한 것으로 판단된다. 식빵 반죽의 젖은 글루텐 함량은 사물탕 첨가로 유의하게 높아져 역시 식빵 적성을 개선하는 효과를 보였다. 식빵 반죽의 색도에 있어, 명도는 사물탕 첨가로 점차 유의하게 낮아진 반면에 적색도와 황색도는 유의하게 높아졌다. 식빵 반죽의 무게와 식빵의 무게는 사물탕 첨가에 따른 유의한 영향을 받지 않았으며 따라서 식빵의 굽기 손실율도 영향을 받지 않았다. 식빵의 모양 및 부피와 비용적 등 식빵의 형태적 특성은 사물탕 첨가로 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 식빵의 수분함량은 사물탕 첨가로 유의한 차이를 보이지 않았으나, 단백질과 회분함량은 유의하게 높아졌다. 사물탕 첨가는 반죽의 색도뿐만 아니라, 식빵의 속 색도에도 유의한 영향을 끼쳤다. 즉, 사물탕 첨가로 식빵 속의 명도는 낮아졌고 황색도와 적색도는 높아졌다. 텍스쳐 측정 결과, 사물탕 첨가는 식빵의 경도를 증가시켰으나 부착성, 탄력성 및 응집성에는 영향을 끼치지 않았다. 저장 3일과 5일에 식빵의 수분함량은 유의성은 없었으나, 사물탕 첨가 식빵은 감소 정도가 작았다. 식빵의 X-선 회절도는 사물탕의 첨가에 따른 영향을 보이지 않았다. 관능평가 결과 사물탕 첨가는 식빵의 대칭성, 맛, 경도 및 기공성에는 영향을 끼치지 않았으나, 식빵의 겉과 속의 색을 어둡게 하였고, 이취를 높였으며, 부피감과 점착성을 유의성있게 증가시켰다. 그러나 부피감과 점착성의 향상은 물론 어두운 색과 이취는 긍정적으로 평가되어 전체적인 기호도는 물의 50%를 사물탕으로 대체한 식빵이 가장 높았다. 본 연구결과는 물 대신 사물탕을 사용해 식빵을 제조하는 경우 제빵 적성 및 식빵의 품질을 개선시킬 수 있고 기호성을 향상시킬 수 있음을 시사한다. 따라서 혈액순환과 조혈기능을 촉진하는 건강 기능성 식빵으로서의 개발 가능성이 있다고 판단된다.

• 한국식품조리과학회지
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• 제21권3호
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• pp.301-310
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• 2005

본 연구에서는 빵의 재료로 열량이 낮고 단백질이 우수하고 지방이 적은 탈지 대두분의 이용 효과를 극대화시켜 이를 이용한 기능성 제빵을 제조하기 위해 탈지 대두분을 첨가하여 제빵을 제조하여 제빵 적성 및 품질 특성을 살펴본 결과는 다음과 같다. 입도 분포는 전반적으로 밀가루와 탈지 대두분이 $45\~75{\mu}m$에 속하였다. 일반성분 분석은 밀가루는 수분함량 $13.12\%$, 조지방 $2.24\%$, 조단백 $12.91\%$, 회분 $0.49\%$이었고 탈지 대두분은 수분 $8.68\%$, 조지방 $0.75\%$, 조단백 $47.7\%$, 회분 $7.08\%$이었다. Pelshenke test는 대조구가 113.4분이고 탈지 대두분 $12\%$ 첨가구가 105.9분이었고 sedimentation value는 대조구가 66mL, 탈지 대두분 $12\%$가 42mL로 탈지 대두분의 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. Water holding capacity와 alkaline water holding capacity는 대조구에 비해 탈지 대두분의 첨가량이 증가할수록 증가되고 flour swelling volume는 감소되었다 Mixograph는 탈지 대두분 첨가에 따라 midline peak time은 유의적으로 차이가 없었고 midline peak height는 탈지 대두분 첨가량이 증가할수록 작은 값을 나타내고 첨가구간에 유의적인 차이가 나타났다. Right of peak slope는 첨가량이 증가됨에 따라 점점 낮게 나타났으며 width at peak와 함께 첨가량에 따라 유의적인 차이가 없었으나 width at 8 min은 유의적인 차이를 보였다. 탈지 대두분 첨가량이 증가할수록 비체적은 감소하였으며 빵 표피의 색도는 탈지 대두분 첨가량이 증가할수록 L 값과 b값은 감소되고 a값과 AE값은 증가하였다. 빵 속의 색도는 L 값과 ${\Delta}E$값은 감소하고 a값과 b값은 증가하였다. 탈지 대두분의 첨가량이 증가할수록 springiness, cohesiveness은 증가하고 gumminess, chewiness은 감소며 유의적인 차이를 보였다. 탈지 대두분으로 제조한 빵의 저장기간에 따른 hardness는 $2.5^{\circ}C$의 저장보다 $5^{\circ}C$의 저장이 빠르게 증가함을 보여 $25^{\circ}C$에서 저장하는 것이 노화 지연 효과가 있었다. 관능 검사에서는 부피와 맛은 탈지 대두분 첨가량에 따라 유의적인 차이가 없었고 그 외의 평가 항목은 유의적인 차이가 나타났다. 부피, 빵 표피 색, 기공, 조직감, 빵 속의 색, 향, 맛은 대조구를 가장 선호하였으며 $12\%$ 첨가구의 경우가 가장 낮은 선호도를 보였으며 첨가량이 증가할수록 선호도가 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 이상에서 살펴본 봐와 같이 빵의 주원료인 밀가루 대신 탈지 대두분을 사용할 때 빵의 품질평가에 중요한 요인인 부피와 관능적 특성에 의해 탈지 대두분을 $4\%$까지 첨가한 것이 기능성 식품으로의 이용 가능성이 있다고 할 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제17권12호
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• pp.1701-1708
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• 2007

펠렛의 목적은 기계화 정밀파종하여 파종과 솎음노력을 절감하는데 있다. 펠렛 피복물질의 용적밀도는 dialite, kaolin 및 talc 등이 낮았고 기공성은 높았다 보수력이 우수한 피복물질은 bentonite와 dialite 이었으며, 184% 및 173%의 수분을 보유할 수 있었다. 반면 calcium carbonate, calcium oxide, fly ash등은 보수력이 낮은 펠렛 피복물질이었다. 펠렛 피복물질의 pH는 kaolin과 dialite에서 각각 6.8 및 7.4로 중성이었으나, limestone, calcium oxide, bentonite 등은 pH가 12.8, 13및 10으로 강알카리였다. 전기전도도는 강알카리인 limestone, calcium oxide에서 높았다. 이와 같이 높은 pH와 전기전도도를 보인 피복물질들은 당근종자의 펠렛에 적합하지 않았다. 펠렛 피복물질를 EDS로 분석한 결과, Talc는 주성분이 Si (71%)이었고, Mg도 29% 함유하였다. 반면 calcium carbonate의 주요성분은 Ca (66.6%)이었으며, 이외에 Si (22.9%)와 Mg (10.5%)를 함유하였다. 펠렛 형성정도는 kaoline, talc 및 talc + calcium carbonate 혼합재료에서 우수하였다. 펠렛종자의 경도는 bentonite로 펠렛된 종자에서 가장 높았다. 수분흡수 후 펠렛층의 분해형태는 talc, limestone, zeolite, 및 fly ash는 열개형이었고, 용해형은 calcium carbonate와 calcium oxide등이었다. 반면 bentonite와 vermiculite는 팽창형이었다. 수분흡수 후 펠렛층의 분해는 calcium carbonate 및 kaolin으로 펠렛된 종자에서 분해가 가장 빨랐다. 펠렛배율이 높아지면 발아속도$(T_{50})$는 지연되었다. 당근종자에서 적정 펠렛배율은 19배가 좋았다.

• 대한치과보철학회지
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• 제57권3호
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• pp.211-218
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• 2019

목적: 본 연구에서는 CAD/CAM 기술로 제작한 4가지 금속하부구조물의 변연 및 내면 적합도를 비교하여 정확도 및 임상적 효용성을 알아보고자 한다. 재료 및 방법: 상악 중절치 레진모형치아를 삭제한 뒤 복제하여 Ni-Cr 합금 표준 모형을 제작하였다. 이를 공초점 현미경방식의 구강 스캐너를 이용해 12개의 STL 파일을 얻었다. CAD 프로그램 상에서 $50{\mu}m$의 시멘트 공간을 부여한 두께 0.5 mm의 금속하부구조물을 디자인하였다. Co-Cr 금속하부구조물은 다음 4가지 방법으로 제작하였다: Wax pattern milling & Casting (WM), Resin pattern 3D Printing & casting (RP), Milling & Sintering (MS), Selective laser melting (SLM). 변연 및 내면 적합도를 측정하기 위해 실리콘 복제법을 이용하였다. 측정한 결과값은 SPSS 통계 프로그램을 이용하여 일원배치분산분석(one-way ANOVA)으로 통계처리하고, 사후검정으로 Scheffe test를 시행하였으며, 5% 유의수준으로 평가하였다(${\alpha}=.05$). 결과: 변연 적합도는 WM군($27.66{\pm}9.85{\mu}m$)과 MS군($28.88{\pm}10.13{\mu}m$)이 RP군($38.09{\pm}11.14{\mu}m$)에 비해 통계적으로 유의하게 작았다. 치경부 적합도는 MS군이 RP군에 비해 통계적으로 유의하게 작았다. 축면 적합도는 WM군과 MS군이 RP군과 SLM군 보다 통계적으로 유의하게 작았다. 절단면 적합도는 RP군이 통계적으로 유의하게 작았다. 결론: Wax pattern milling & Casting, Milling & Sintering법으로 제작한 Co-Cr coping의 변연과 축면에서의 적합도가 더 우수하였다. 모든 군의 Co-Cr coping의 변연, 치경부, 축면 적합도는 임상적으로 허용할만한 범위 안에 있었다.

• Composites Research
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• 제32권3호
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• pp.148-157
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• 2019

본 연구에서는 탄소섬유, 탄화규소섬유 그리고 하이브리드섬유를 강화재로 하여 TGCVI와 PIP 혼합 공정으로 $C_f/SiC$, $SiC_f/SiC$, $C_f-SiC_f/SiC$의 세라믹복합재를 제조하였다. 열충격싸이클시험, 3점 굴곡시험과 Oxy-Acetylene 토취 시험후에 그들의 기계적물성, 산화저항성과 내삭마성을 평가하였다. $C_f/SiC$복합재는 온도 증가에 따라서 기계적물성의 감소와 준 연성의 파단모드, 그리고 높은 삭마량을 보였다. $SiC_f/SiC$복합재는 $C_f/SiC$ 복합재에 비하여 강한 기계적물성, 낮은 삭마량을 그리고 취성의 파단모드를 나타냈다. 한편 하이브리드 복합재는 가장 우수한 기계적물성과 $SiC_f/SiC$보다는 연성의 파단모드 그리고 $C_f/SiC$ 보다 낮은 삭마량의 결과를 나타냈다. Oxy-Acetylene 토취 시험 중에 SiC매트릭스는 산화되어 $SiO_2$층을 형성하였으며, 특히 이 층은 $C_f-SiC_f/SiC$와 $SiC_f/SiC$ 복합재에서 섬유의 추가적인 삭마를 막는 역할을 하는 것으로 나타났다. 결론적으로 낮은 기공율을 갖는 하이브리드 복합재를 제조한다면, $C_f/SiC$의 산화로 인한 기계적물성의 감소와 $SiC_f/SiC$ 복합재의 취성 파단모드의 개선으로 고온 산화분위기에서 고온열구조재로의 적용이 높을 것으로 기대한다.

• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.241-248
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• 2021

전기자동차 시장이 성장함에 따라 배터리 효율을 증가시키기 위해 차량 경량화 이슈가 대두되고 있다. 이에 전기자동차 배터리 모듈을 보호하는 배터리 모듈 커버를 기존 알루미늄 소재에서 알루미늄 대비 절반 수준의 무게를 가지는 고강도/고내열성 고분자 복합소재로 대체하고자 한다. 또한 복잡한 형상에 대한 제약이 없고, 다품종 소량생산에 유리한 3D 프린팅 기술을 접목하여 기술 변화가 빠른 초기 전기자동차 시장에 대응하고자 한다. 복합소재 역학에 기반하여 압출기를 통해 가공한 단섬유 GF(glass fiber)/PC(polycarbonate) 복합소재 내 유리섬유의 임계길이(critical length)가 453.87 ㎛임을 도출하였고, 사이드 피딩(side feeding) 방식의 가공법을 택함으로써 기존 365.87 ㎛이었던 잔류섬유길이를 향상시킴과 동시에 분산성을 향상시켰다. 이에 30 wt%의 GF가 함유된 GF/PC 복합소재로 인장강도(tensile strength) 135 MPa, 탄성계수(Young's modulus) 7.8 MPa의 최적의 물성을 구현하였다. 또한 3D 프린팅 필라멘트가 상용 필라멘트 규격인 두께 1.75 mm, 표준편차 0.05 mm를 만족하기 위해서 필라멘트 압출 조건(온도, 압출속도)을 최적화하였다. 제작된 필라멘트를 통해 기공률을 최소화하며 강도를 최대화하고, 동시에 생산성 향상을 위해 프린팅 속도를 최대화하는 다중 최적화 문제를 통해 3D 프린팅 공정조건(온도, 프린팅 속도)을 최적화하였고, 이로써 기존 상용화 되어있는 동일 소재 필라멘트 대비 인장강도 11%, 탄성계수 56%가 향상된 결과를 얻었으며, 출력물의 후처리(post-process)를 통해 후처리 전 대비 인장강도 5%, 탄성계수 18%를 추가로 향상시켰다. 끝으로 유한요소해석(finite element analysis, FEA) 기법을 활용하여 전기자동차 배터리 모듈 커버의 시험 규격(ISO-12405)의 Mechanical Shock test의 기준을 만족하도록 배터리 모듈 커버의 구조를 최적화하였고, 이로써 배터리 커버 시험규격을 만족하면서 동시에 알루미늄을 사용했을 때 대비 37%의 경량화를 달성하였다. 해당 연구 결과 및 연구 방법을 활용하여 향후 다양한 분야에 고분자 복합소재 3D 프린팅 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대된다.