퇴적암반에서의 암석 강도는 시추공 굴착 과정에서 동반될 수 있는 시추공 불안정이나 효율적인 모래 생산 평가, 또는 시추공 압축 파쇄대를 이용한 지반 응력장 추정 문제 등 다양한 범위의 지질 역학적 문제들에 있어서 선결적으로 규명되어야 할 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 여러 종류의 퇴적암(사암, 셰일, 석회암, 방해석 등)에서의 일축 압축 강도와 기타 물성(속도, 탄성계수, 공극률)을 관계 짓는 경험식들을 수집하여 검토하였다. 이들 경험식들은 시추공 물리검층을 통해 측정 가능한 파라미터들로 암석 강도를 추정하는데 이용될 수 있다. 일부 관계식들(예를 들어 사암이나 셰일의 강도-공극률 관계식)은 일정정도 만족스러운 강도 추정 도구로 이용될 수도 있지만, 각각의 물성 측정치에 대한 암석 강도가 상당히 분산되어 있어 모든 자료를 만족스럽게 예측하기에는 충분히 일반화 시킬 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 이들 경험식들을 이용하기 전에 해당 지역에 대한 강도-물성 관계 캘리브레이션의 중요성이 강조된다. 그럼에도 불구하고 현장 암석 강도의 최저 한계 정보를 제공할 수 있는 몇몇 경험식들은 시추공 불안정 분석과 관련하여 유용하게 이용될 수 있다.
방조제(防潮堤)와 같은 토공구조물(土工構造物)을 연약 지반위에 건설(建設)할 때에 두꺼운 퇴적층(堆積層)의 해성(海成) 실트질 점토(粘土)로 이루어진 기초지반(基礎地盤)은 압밀(壓密)과 Creep으로 변형(變形)이 발생한다. 연약지반(軟弱地盤) 위에 축조(築造)된 토공구조물(土工構造物)의 안정화(安定化)를 위하여 보통 매트리스를 사용하게 되며 이는 제체(堤體)의 하중(荷重)을 분산(分散)시킴으로 인하여 극한지지력(極限地支力)을 증가(增加)시키는 중요한 역할(役割)을 하게 된다. 본 연구(硏究)에서는 토공구조물(土工構造物)의 장기적인 변형(變形)을 합리적(合理的)으로 예측(豫測)하여 방조제(防潮堤) 설계(設計) 및 사후관리(事後管理)에 기여(寄與)하고자 한다. 따라서 실험(實驗)에 의하여 해성점토(海成粘土)의 유변학적(流變學的) 모델을 결정(決定)하고 선정(選定)된 모델에 맞는 기존 프로그램인 압밀과 Creep이 각각 해석 가능한 S/W를 두 가지가 동시에 해석가능한 S/W로 수정하여 장기(長期) 응력(應力)-변형거동(變形擧動)을 구명(究明)하였다. 연구결과(硏究結果) 내용(內容)을 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 개발(開發)한 프로그램은 압밀(壓密)과 Creep을 동시에 해석(解析)할 수 있다. 2. Creep 시험 결과(結果), Rheology 모델은 Vyalov 모델로 나타났다. 3. 연약지반(軟弱地盤)이 보강(補強)된 경우는 비보강(非補強) 경우 보다 압밀(壓密) 및 Creep 변위(變位)가 작게 나타나 토목 섬유의 효과(效果)가 어느 정도 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.
스포츠 선수는 경기 중 발생할 수 있는 몸싸움과 격렬한 동작으로 인해 항상 구강악안면 외상에 노출되어 있음에도 불구하고 구강보호장치는 불편하고 불필요하다는 인식이 강한편이다. 그러나 구강보호장치는 외부 충격 시 치아를 보호하고, 응력을 분산시키는 역할 등 스포츠 선수에게 없어서는 안 될 중요 예방대책이다. 그렇기 때문에 스포츠 선수들의 불편하고 불필요하다는 인식을 개선시켜줄 필요가 있고, 스포츠 선수의 구강 보호차원에서 구강보호장치의 사용을 일반화 하는 것이 중요하다 할 수 있다. 본 연구는 스포츠 선수 290명을 대상으로 구강보호장치 사용 실태를 조사하여 착용 경험율 6.6%, 현재 착용률 3.8%, 사용할 필요성 25.9%, 사용할 의사 28.3%인 결과를 얻어 스포츠 선수들의 구강보호장치 사용률과 인식모두 매우 낮은 실정을 알 수 있었고, 성별, 연령, 신체 접촉 정도, 구강악안면 외상경험, 외상 대처법 교육경험에 따라 구강보호장치 사용률에 변화가 있는지 분석한 결과, 사용률이나 인식이 남성과 고연령층이 높다는 것을 알 수 있었고, 신체 접촉이 많은 종목과 구강악안면 외상경험, 구강악안면 외상대처법 교육경험이 있는 스포츠 선수가 구강보호장치 사용률과 인식이 조금 더 높은 것으로 나타났다. 따라서 아직까지 스포츠 선수에게 구강보호장치에 대한 인식과 사용은 매우 낮은 실정이지만 경험과 교육을 통해 충분히 개선될 수 있고 향후 스포츠 선수들의 구강보호를 위해 많은 교육이 필요할 것으로 사료된다.
Objective: To evaluate the extent and aspect of stress to the cortical bone after application of a lateral force to a two-component orthodontic mini-implant (OMI, mini-implant) by using three-dimensional finite element analysis (FEA). Methods: The 3D-finite element models consisted of the maxilla, maxillary first molars, second premolars, and OMIs. The screw part of the OMI had a diameter of 1.8 mm and length of 8.5 mm and was placed between the roots of the upper second premolar and the first molar. The cortical bone thickness was set to 1 mm. The head part of the OMI was available in 3 sizes: 1 mm, 2 mm, and 3 mm. After a 2 N lateral force was applied to the center of the head part, the stress distribution and magnitude were analyzed using FEA. Results: When the head part of the OMI was friction fitted (tapped into place) into the inserted screw part, the stress was uniformly distributed over the surface where the head part was inserted. The extent of the minimum principal stress suggested that the length of the head part was proportionate with the amount of stress to the cortical bone; the stress varied between 10.84 and 15.33 MPa. Conclusions: These results suggest that the stress level at the cortical bone around the OMI does not have a detrimental influence on physiologic bone remodeling.
이 연구는 변형률 경화거동을 나타내기 위한 압출성형된 ECC를 제조하기 위하여 사용되는 조성물의 특성, 제조 방식, 배합 조건, 양생 조건에 관한 검토를 수행하였으며, 섬유의 분포 특성이 압출성형 ECC의 휨거동에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 이론적/실험적 연구를 수행하여 압출성형 ECC를 생산하기 위한 기본 배합 및 제조 공정을 제시하였으며, 이미지 프로세싱 기법을 이용하여 섬유 분포 특성을 파악하였다. 실험 결과, 최적의 압출성형 ECC 패널의 배합비를 물-매트릭스 비, 시멘트, ECC 파우더, 그리고 규사미분의 비율로 제시하였다. 또한 섬유 분포 특성은 배합에 따라 달라지며 이러한 섬유 분포 특성에 따라 휨거동에 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 즉, 섬유 분산성이 좋을수록, 상보에너지($J_b'$)와 최고 가교 응력(${\sigma}_0$)이 클수록 휨 인성이 크게 나타났다. 이는 ECC 배합의 차이가 섬유 분포 특성에 차이를 줄 뿐만 아니라, 마이크로역학 특성에도 변화를 주기 때문이다. 섬유 방향성의 경우, 실험체 별로 크게 차이가 발생하지 않았으나 섬유의 분포가 3차원보다 2차원에 가깝게 배열되는 것으로 나타났다. 그러나 섬유 방향성에 대한 확률 밀도 함수는 2차원으로 가정한 경우와 매우 다른 양상을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 원하는 성능(초기균열 강도 및 인성)을 얻기 위해서는 배합과 섬유 분포 특성을 고려하여야 하는 것으로 나타났다.
후방연장 국소의치에 임플란트를 보조적으로 이용함으로써 부가적으로 유지와 지지를 얻는 임플란트 보조 국소의치(IARPD)에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 주로 증례발표나 단기적 결과평가에 그치고 있어 철저한 문헌 고찰이 필요하다. PubMed를 이용하여 검색한 IARPD에 대한 문헌은 대부분 실험실 연구이며 낮은 수준의 근거를 가진 임상연구가 대부분이었다. IARPD의 적응증은 아직 완전한 합의에 도달하지는 않았지만 후방연장 부분무치악이 대부분이다. 이 경우 환자들은 연조직의 하방이동이 적어 높은 만족감을 나타내었고 부착장치를 추가 시 만족도가 더욱 증가하였다. 또한 IARPD는 잔존치조제 흡수를 감소시키는 것으로 보인다. IARPD에는 최대한 길이가 길고 직경이 넓은 임플란트가 권장되며, 임플란트 식립위치는 이견이 있으나 제 2소구치 부위나 제2대구치 부위를 선택적으로 결정하는 것이 필요하다. 임플란트는 $15^{\circ}$ 정도의 경사식립도 응력분산에는 무리가 없다고 한다. 임플란트에 치유지대주를 연결하면 풀림이나 파절이 보고되고 있어 개량형 지지-지대주나 탄성 부착장치를 사용하는 것이 좋다. 하지만 자연치 지대치에 사용하는 유지장치와 IARPD를 조화시키는 방법이나 장기적 예후에 대한 추가연구가 필요하다 하겠다.
고속 비상체에 의한 충격을 받는 시멘트 복합체는 표면관입, 배면박리 및 관통 등 국부적인 파괴거동을 보이며, 섬유혼입에 의한 휨인성의 향상으로 인해 배면파괴를 억제할 수 있다. 이에 섬유보강 시멘트 복합체의 내충격 성능에 관한 연구가 진행되고 있으며, 다양한 종류의 섬유보강재가 개발되고 있다. 섬유보강재의 종류에 따라 섬유와 매트릭스의 부착성능, 비표면적, 혼입개체수 등이 다르기 때문에 섬유보강 시멘트 복합체의 역학특성 및 고속 충격에 의한 내충격 성능의 향상에 미치는 효과에 대하여 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 성상 및 물성이 다른 강섬유(Steel fiber), 폴리아미드(Polyamide), 나일론(Nylon) 및 폴리에틸렌(Polyethylene)섬유를 혼입하여 섬유 종류에 따른 휨인성의 향상과 고속 비상체 충돌에 대한 파괴저감효과에 대하여 평가하였다. 그 결과, 혼입섬유의 가교작용에 의한 응력의 재분배 및 균열발생의 억제로 인해 휨인성이 향상되었으며, 고속충격에 의한 배면파괴를 억제할 수 있었다. 또한, 동일 충격에너지에서의 배면파괴한계두께를 감소시킬 수 있어 방호시설물에 적용할 경우 부재두께의 저감이 가능할 것으로 판단된다. 한편, 강섬유보강 시멘트복합체의 경우 배면박리가 발생하였으나, 섬유와 매트릭스의 부착에 의한 일부 파편의 박리가 억제되었으며, 합성섬유보강 시멘트복합체는 섬유의 혼입개체수가 많아, 고속충격에 의한 충격파의 상쇄작용 및 에너지 분산에 의한 미세균열이 발생해 배면파괴억제효과가 큰 것으로 판단된다.
Finite element analyses were performed to study effects on stress distribution generated in jaw bone for various shapes of dental implants: plateau type, plateau with small radius of curvature, triangular thread screw type in accordance with ISO regulations and square thread screw filleted with small radius partially. It was found that square thread screw filleted with small radius was more effective on stress distribution than other dental implants used in analyses. Additional analyses were performed on the implant with square thread screw filleted with small radius for very-ing design parameters, such as the width of thread end, the height of the thread of the implant and load direction, to determine the optimum dimensions of the implant. The highest stress concentration occurred at the region in jaw Pone adjacent to the first thread of the implant. The maximum effective stress induced by a 15 degree oblique load of 100 N was twice as high as the maximum effective stress caused by an equal amount of vertical load. Stress distribution was more effective in the case when the width of thread end and the height of thread were p/2 and 0.46p, respectively, where p is the pitch of thread. At last, using tensile force calculated from the possible insert torque without breading bone thread, finite element analysis was performed on the implant to calculate pre-stress when the primary fixation of the implant was operated in jaw bone. The maximum effective stress was 136.8 MPa which was proven to be safe.
본 연구에서는 정선 신예미 광산 철광석을 대상으로 볼밀에 의한 분쇄 및 단체분리 특성을 파악하고자 하였다. 자력 선별을 통해 얻은 세 가지 품위의 시료에 대해, 볼밀 단일 입도 분쇄실험 및 비선형 계획법을 이용한 역산법으로 물질수지방정식을 구성하는 분쇄 함수 인자를 도출하였다. 그 결과 철광석 품위의 증가에 따라 분쇄율은 감소하였으며, 입도 민감도는 감소하였다. 이는 철광석 내의 자철석 입자가 미소 균열의 전파를 지연하는 효과에 기인하는 것으로 판단된다. 분쇄 분포 관찰 결과, 품위가 증가할수록 압축 및 충격 파괴가 주된 파분쇄 메커니즘으로 나타났으며, 이는 입자 내부 자철석 입자의 응력 분산 효과에 기인하는 것으로 판단된다. 분석 결과 단체분리도는 품위 증가 및 입도 감소에 따라 증가하였다. 분쇄함수와 입도-단체분리도 관계를 이용, 분쇄진행에 따른 단체분리도 변화를 예측할 수 있는 모델을 수립하였으며, 본 연구를 통해 도출한 분쇄함수들에 실제 운전 조건에 따른 스케일업 인자 적용 시, 실제 광산 공정에서의 분쇄시간에 따른 입도 및 단체분리도를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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