• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권6호
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• pp.599-606
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• 2000

고정체 나사산 형상이 식립된 고정체를 둘러싸고 있는 턱 뼈에서 발생된 응력분포에 미치는 영향과 효과적인 나사산 형상을 결정하기 위해서 다양한 치아 고정체 형상에 대해서 응력해석을 수행하였다. 나사산 골 한쪽 부위에 라운딩이 된 형상의 고정체에서 발생된 응력분포는 다른 나사산 형상의 고정체에서 발생된 응력분포보다 더 효과적으로 나타났다. 이 해석 결과를 근거로 최적의 고정체 치수를 결정하기 위해서 나사산 끝단의 폭, 나사산 높이, 그리고 가해지는 하중의 방향 등과 같은 설계 변수의 변화에 따른 응력해석이 수행되었다. 최대 응력 집중은 고정체 나사산의 첫단 부위에서 발생하였으며, 100 N의 15도 경사하중이 가해졌을 때 발생된 최대 등가응력은 동일 크기의 수식하중보다 2배 정도 더 높게 나타났다. 그리고 나사산 끝단의 폭과 나사산 높이 사이의 연관성에 관련된 해석결과에서 나사산 끝단의 폭과 나사산 높이 사이의 연관성 효과는 무시할 만큼 작다는 것을 알았다. 고정체의 나사산 피치에 대한 나사산 끝단의 폭의 비와 나사산 높이의 비가 각각 0.5와 0.46일 때 다른 고정체의 치수들보다 더 효과적인 응력분포가 나타났다

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.189-198
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• 2011

각국 강구조물 시공현장에서 사용되고 있는 고장력볼트의 인장강도는 1,000 MPa급이 주종을 이루고 있으나, 고강도강과 극후판의 개발과 강교량 건설기술의 발전에 따른 교량 지간의 장대화로 인하여 강도가 큰 새로운 볼트 개발이 요구되고 있다. 현재, 인장강도 1,300 MPa급의 고장력볼트가 개발되어 사용중에 있다. 그러나 고장력볼트는 작은 단면에 큰 하중이 작용하기 때문에 고강도볼트에서는 응력집중이 완화된 나사형상과 구조성능이 우수한 고장력볼트가 보다 효과적이다. 본 연구에서는 KS에서 규정된 나사형상보다도 우수한 나사형상을 개발하기 위하여 해석적 연구를 수행하였다. 나사형상에 대한 특성을 분석하여 볼트와 너트 체결시에도 하중분배가 효과적이고 응력집중이 완화된 신나사형상을 제안하였다. 또한, 실험적 연구에서는 인장강도 1,300 MPa급의 고장력볼트를 대상으로 구조성능에 대해서 실험연구를 수행하였다. 연구결과 신나사형상이 기존의 나사형상보다도 응력집중 완화효과와 구조성능효과가 있음이 검증되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권11호
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• pp.971-978
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• 2016

최근 전자제품의 소형화 및 경량화 추세에 따라 초소형 체결제품의 개발 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이동통신기기 적용을 위한 초소형 나사(외경 1.0 mm 피치 0.25 mm)의 전조공정에 대한 연구를 수행하였으며, 특히 대칭 나사산과 비대칭 나사산의 성형을 위한 전조공정의 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 전조금형의 수평방향 간격, 수직방향 간격, 이동 거리 등의 공정변수가 성형된 나사산의 형상정밀도에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 대칭 나사산과 비대칭 나사산에서 발생되는 재료 유동의 차이를 비교하고, 그에 따른 공정변수의 영향을 분석하였다. 상기 해석 결과로부터 도출된 공정변수를 실제 전조공정에 적용한 결과 대칭 나사산과 비대칭 나사산 모두 원하는 형상정밀도 내에서 성공적으로 성형될 수 있음을 확인하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제52권4호
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• pp.279-286
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• 2014

목적: 임플란트가 식립되는 동적과정을 유한요소해석으로 모사하여, 임플란트 나사형상 차이가 변연골의 식립 응력발생에 미치는 영향을 조사하고자 한다. 재료 및 방법: 코어직경 3.5 mm, 매식부 길이 10 mm인 Straumann 임플란트 몸체 외형에 서로 다른 4종의 나사산이 부여된 가상의 임플란트 모델 4개를 CAD 프로그램을 이용하여 각각 제작하였다. 4종 나사산은 buttress 형, v-자 형, reverse buttress 형, square 형이며, 나사산의 높이와 피치는 0.3 mm와 1.0 mm로 모두 동일하다. 각 임플란트가 3.8 mm pilot hole을 갖는, 1.2 mm 두께 치밀골에 식립되는 과정을 $DEFORM^{TM}$ 3D (ver. 6, SFTC, Columbus, OH, USA) 프로그램을 사용하여 모사/해석하였으며, 식립이 진행되는 과정에 인접골에 생성/누적되는 응력(식립응력)을 비교 분석하였다. 결과: 임플란트 식립 초기, 그 하단부가 pilot hole 내로 진입하며 나사산이 골벽을 압박/변형시키는 단계에서 식립 토오크와 응력이 급격히 발생하였으며 그 이후에 토오크와 응력이 모두 감소하는 변화를 보였다. 식립 응력은 임플란트 나사산 형상에 따라 현저한 차이가 있었으며, v-자형 나사산 경우가 가장 낮았고, square 형의 경우가 가장 높았다. 나사산 차이가 인접골 응력에 미치는 영향은 나사산 첨부 보다는 기저부에 인접한 위치에서 더 현저하였다. 결론: 임플란트 식립응력을 낮추어 골융합에 유리한 환경을 조성하는데는 나사산 첨부가 상대적으로 날카로운 v-자형 나사산이 유리하다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1549-1554
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• 2010

플라스틱 나사는 경량성, 내식성, 열 및 전기절연성이 우수하여 최근 금속나사 대체용도로 사용 되고 있다. 플라스틱 나사는 사출성형에 의해 제작되며 성형과정에서 수축이 발생하여 형상정밀도가 저하된다. 특히 소형 정밀나사의 경우 마이크로미터 단위의 정밀도를 요구하는 관계로 소성가공에 의해 제작되는 금속나사를 대체하기 위해서는 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 사출성형 공정의 수치해석을 통해 금형설계 인자를 결정하였고, 실험계획법을 적용하여 변형량을 최소화하기 위한 성형조건을 도출함으로써 플라스틱 나사의 형상정밀도 향상을 위한 연구를 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.3692-3697
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• 2015

나사는 나선형의 홈으로 구성된 체결용 기계요소이다. 최근의 모바일 기기의 소형화 추세로 인하여 나사의 소형화 및 경량화 요구도 크게 증가하고 있는 실정이다. 우수한 기계적 성질과 높은 정밀도의 나사를 생산하기 위해서는 금형 및 공정설계가 성공적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 초소형 나사의 머리부 냉간 단조 성형에 대한 공정설계를 수행하였다. 특히, 금형의 형상과 마찰력이 성형에 미치는 영향을 분석하기 위하여 실험계획법을 적용하였고, 그 결과 마찰력이 성형 시 발생하는 접힘 결함의 지배적인 요인임을 밝혀내었다. 이러한 결과로부터 금형 형상을 개선하였고, 개선된 금형으로 단조 실험을 수행하였고, 실험 결과로부터 접힘 결함 불량이 해소된 것을 확인하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제11권6호
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• pp.62-68
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• 2012

Geometry of a screw fabricated by a turning process determined by the shape of the tool, feed rate of the tool and rotation speed of the spindle. Therefore, computing the exact geometry of the screw is very important to perform a simulation on machining or an evaluation of the workpice quality. In this paper, a new mathematical geometry model of the 3 dimensional screw is fabricated by turning process introduced for the exact geometry computation. Becasue model has a parametric formulation, it is easy to process for a CAD geometry or apply for a machining simulation. Also, it can be applied to process planning because it gives precise machined geometry on whole the 3 dimensional surface of the screw. This paper introduces a new parametric model of a geometry for screw fabricated by turning process. As an application, a simulation software for the 3 dimensional screw surface is developed and evaluated for several manufacturing parameters.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.318-322
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• 2005

본 연구에서는 스월 유동과 나사산 그레인 방법을 적용하여 연소율 증진에 대해 실험하였다. 스월 유동을 적용하기 위해 2개의 인젝터를 설계하였고, 2개의 나사산 그레인을 제작하였다. 인젝터와 그레인을 동시에 적용하여 실험하였다. 이 실험의 목적은 인젝터와 그레인에 따른 연소특성과 최적의 조합에 대해 연구하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.375-382
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• 2015

이음새 없는 용기의 돔(Dome) 및 넥크(Neck) 부분 성형을 위해 일반적으로 열간 스피닝 공정이 이용되나, 대부분 현장 작업자들의 경험이나 시행착오에 의해 제작되고 있다. 이로 인하여 열간 스피닝 공정 시, 용기 넥크 부위의 저부부터 상부까지 내경이 동일한 성형을 요구하지만, 고속회전하는 롤러의 이동에 의하여 재료가 성형되는 스피닝 공정의 특성상, 돔 부분의 끝단부인 넥크 부위에서 내경이 벌어지는 형상오차의 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 스피닝 가공 후, 탭핑 공정을 위하여 이종재료(Cr-13)가 보충된 나사산 모델에 대하여 이론적 해석 및 유한 요소 해석을 수행한 후, 해석결과를 토대로 작동환경하에서 용기의 구조안전성을 검증하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제48권3호
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• pp.224-231
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• 2010

연구 목적: 본 연구에서는 임플란트 경부 디자인의 측면에서 미세나사, 치은 관통부의 곡면 디자인 적용 및 경부 역사면 부여효과를 직접 비교하여 정량적인 평가를 하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 직경 4.1 mm, 길이 10 mm 의 매립형 (submerged) 고정체 (Dentis Co., Daegu, Korea)를 기본 형상으로 설정하였다. 실험 모델로는 대조 모델의 경부 주위, 즉 치은 관통부/지대주 체결 방법에 변화를 준 다섯 가지 경우로 설정하였다 (실험 모델 I: 경부측 3 mm에 높이 0.15 mm, 피치 0.3 mm의 미세나사 (microthread)가 가공된 모델, 실험 모델II: 실험 모델 I 과 동일한 고정체이나, 매립형이 아니라 1-stage 형 (internal type) 디자인을 가진 미세나사가 가공된 모델, 실험 모델 III: 매식부 나사산은 대조 모델과 동일하나 1-stage 형 경부 디자인을 가지는 미세나사가 가공되지 않은 모델, 실험 모델 IV: 일체형 (one piece system) 임플란트로 치은 관통부에 3 mm 직경의 만곡 (concavity)형상을 갖는 모델, 실험 모델 V : 매식부 나사산 및 지대주는 대조 모델과 동일하나 고정체 platform 가장 자리에 높이 1 mm 의 역사면 (reverse bevel)을갖는모델). 유한요소해석을 위해 PC용으로 출시된 상용 프로그램인 NISA II/Display III (EMRC, Troy, MI, USA)를 사용하여, 축대칭으로 임플란트/악골 조합을 모델링하였다. 고정체 형상은 동일하나 경부 (및 치은 관통부) 디자인에 차이가 있는 여섯 종의 임플란트 (대조 모델 + 다섯 종 실험 모델)를 9 mm 폭경의 악골에 식립하고 임플란트 장축에 대해 30도의 각도를 갖는 100 N의 하중을 받는 조건으로 임플란트/골 복합체의 응력을 해석하였다. 결과:실험 모델 I과 실험 모델 IV에서 변연골 응력이 약간 낮았으나 실험 모델 II, III, 실험 모델 V는 대조 모델보다 변연골 응력이 높았다. 최대 절점응력이 기록된 임플란트로부터 0.2 mm 떨어진 위치에서의 응력은 실험 모델 III에서 21.11 MPa로 가장 높았고 실험 모델 II와 실험 모델 V는 비슷한 수준으로 각각 18.39 MPa, 17.88 MPa이었으며 실험 모델 I, IV는 대조모델의 15.09 MPa 보다 약간 낮은 14.78 MPa, 14.63 MPa 였다. 결론: 경부의 미세나사와 치은 관통부의 곡면 (concavity) 부여가 변연골의 응력집중 방지에 효과가 있는 것으로 분석되었다.