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경사지반에서 얕은터널의 굴착에 따른 지표침하에 대한 실험적 연구 (Experimental study on the ground subsidence due to the excavation of a shallow tunnel)

  • 박찬혁;이상덕
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제19권5호
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    • pp.761-778
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    • 2017
  • 도시 내에서 기반시설을 확충하기 위해 지하공간의 활용이 급증하고 있으며, 이에 따라 얕은터널의 수요가 늘고 있다. 도시 내 얕은터널은 자체 안정성 뿐만 아니라 상부 건축물과 터널 주변 지중매설물의 안전성도 확보해야 하는 특성이 있다. 지금까지 얕은터널에 대한 연구는 천단부나 측벽부 등 국부적 변형에 따른 주변지반 거동에 집중되었고 터널 전체의 변형에 따른 주변지반의 거동을 연구한 예가 거의 없다. 따라서, 본 연구에서는 터널 전체의 변형에 의해 발생되는 주변지반 거동의 모형시험을 수행하여 분석하고 그 안정성을 검토하였으며, 이를 위해 터널 상부지표의 경사와 토피별로 구분하여 모형시험을 수행하였다. 모형터널(폭 300 mm, 높이 200 mm)은 도로 2차선 터널 단면을 기준으로 수직 수평방향으로 동시에 내공변위가 일어나도록 제작하였으며, 모형지반은 3가지 규격(직경 4 mm, 6 mm, 8 mm)의 탄소봉으로 조성하였고, 터널 전체를 변형시키면서 터널 토피와 상부지표의 경사에 따른 지표침하, 천단하중, 측벽하중, 하중전이를 측정하였다. 그 결과 얕은터널의 지표침하는 터널상부에서 가장 크게 발생하였고, 터널에서 멀어질수록 감소하여 일정영역을 벗어나면 발생하지 않았으며, 경사지에서는 토피가 높은 곳의 지표침하가 넓게 나타났다. 천단하중과 측벽하중은 지표경사의 영향이 뚜렷하였으나 토피가 일정깊이 이상이면 지표경사의 영향을 받지 않았다. 터널의 하중전이는 수평지표에서는 토피가 높을수록, 경사진 지표에서 지표가 높을수록 하중전이 폭이 넓고 크기가 작게 나타났으며, 경사진 지표 하부 얕은 터널에서는 토피가 낮은 쪽의 터널 측벽부 주변 하중전이가 뚜렷하게 나타났다.

고해상 다중채널 탄성파탐사 자료취득변수에 따른 천부 해저지층영상의 해상도 (Resolution of Shallow Marine Subsuface Structure Image Associated with Acquisition Parameters of High-resolution Multi-channel Seismic Data)

  • 이호영;구남형;박근필;유동근;강동효;김영건;서갑석;황규덕;김종천;김지수
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제6권3호
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    • pp.126-133
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    • 2003
  • 고해상 해저 탄성파탐사는 자원, 엔지니어링 탐사 그리고 제4기 해저지질조사에 활용되어 왔다. 해저지층영상의 해상도를 높이기 위하여 다중채널 디지털 탐사가 시도되었다. 해저지층영상의 품질은 수직 및 수평해상도, 신호대잡음비 등에 좌우되며 이는 현장자료취득 시 자료추출간격, 공통중간점(CMP)간격, 중합수 등과 같은 자료취득변수에 관계된다. 자료취득변수에 따른 해상도의 효과를 알아보기 위하여 여수근해에서 시험탐사를 수행하고 취득된 자료를 분석하였다. 음원은 30 $in^3$의 소형 에어건을 사용하였고 수신장치로 그룹간격 5m의 8채널 스트리머를 사용하였다. 2s의 등시간 발파간격으로, 0.1 ms 자료추출간격의 디지털자료를 취득하였다. 취득된 자료로부터 여러가지의 자료추출간격, CMP간격과 중합수에 대한 탄성파 단면도를 제작하고 그 해상도를 비교하였다. 탐사지역에서 나타난 두께 ${\~}1m$, 경사 ${\~}6^{\circ}$의 미세한 퇴적상의 재현을 위한 자료취득 변수를 분석한 결과, 0.2 ms보다 작은 자료추출간격, 2.5 m 보다 작은 CMP간격, 그리고 4 이상의 중합수를 사용하였을 때, 지층구분 해상도가 높고, 연속성이 좋으며 잡음이 적은 단면기록을 제작할 수 있었다. 천부 해저지층영상의 해상도는 현장자료취득변수에 관계되므로 탐사심도, 탐사지역의 범위 등 탐사목적에 따라 적절한 자료취득변수를 사용함으로써 목적에 부합하는 해저지층영상을 재현시킬 수 있다.

자기지전류 탐사를 이용한 의성소분지 화산 칼데라의 지구물리학적 연구 (Geophysical Study on the Geoelectrical Structure of the Hwasan Caldera in the Euisung Sub-basin Using Magnetotelluric Survey)

  • 양준모;권병두;조인기;이희순;박계순;엄주영
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제11권2호
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    • pp.99-108
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    • 2008
  • 화산 칼데라 지역은 한반도 동남부에 잔존하는 칼데라 구조 중 그 규모가 비교적 크며, 칼데라 형성과 관련된 환상단층대가 현재까지 양호하게 보존되어 있는 지역이다. 이 지역에 대한 기존의 중력 및 자력 연구들은 개략적인 분지 기반암의 깊이나 화성암체의 분포 등과 같은 광역적인 지구물리학적 정보를 제공하였으나, 화산 칼데라 내부 및 그 주변 구조를 상세히 규명하기에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 화산 칼데라를 동서로 가로지는 측선에 대해 수평, 수직 해상도가 양호한 MT 탐사를 수행하였고, 탐사 자료의 2차원 역산을 통하여 다음과 같은 지구물리학적 결과를 도출하였다. 첫째, MT 역산 결과에서 나타나는 분지 기반암의 깊이는 기존의 중, 자력 자료에서 제시하는 깊이와 잘 부합되나, 일반적인 경우 보다 전기비저항이 낮은 편이었다. 이는 기존의 MT 연구에서 제시한 의성소분지 하부의 대규모 전도성층과 관련될 가능성이 있다. 둘째, 칼데라 외측의 환상단층대 주변부에서는 고비저항대(약 4000 $\Omega{\cdot}m$)가 영상화 되었는데, 이는 환상단층을 따라 관입한 유문암 내지 유문 반암의 반응으로 생각되며, 중력 자료상에서 고밀도 이상과 대응된다. 셋째, 칼데라 중앙부 깊이 1 km 하부에 약 200 $\Omega{\cdot}m$의 저비저항대가 나타나는데, 이는 현재까지 지구물리학적으로 보고되지 않은 구조이다. 화산 칼데라의 진화모델을 고려해 보았을 때, 이 저비저항대는 환상단층 형성 시 침강한 과거 퇴적층으로 생각된다. 또한 중력 자료상에서 나타나는 칼데라 중앙부 지역의 저밀도 이상도 이 퇴적층에 기인할 가능성이 높다고 생각된다.

오픈-소스 자료처리 기술개발 소프트웨어(Madagascar)를 이용한 탄성파 현장자료 전산처리 적용성 연구 (A Study on the Field Data Applicability of Seismic Data Processing using Open-source Software (Madagascar))

  • 손우현;김병엽
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제21권3호
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    • pp.171-182
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    • 2018
  • 탄성파 처리 기술개발 분야의 오픈-소스 소프트웨어인 Madagascar를 이용하여 신호 대 잡음비가 낮고 속도정보가 불확실한 현장 탄성파 자료에 대해 자료처리를 수행하고, 오픈-소스 소프트웨어의 현장 적용성을 시험하였다. 파이썬(python) 기반의 Madagascar는 방법론적으로는 다차원 자료 분석이 가능하고, 처리 공정의 재현성이 뛰어나 효율적인 자료처리가 가능하다는 장점이 있지만, 다소 복잡한 사용법과 자료 구조 시스템으로 인해 현장 자료에 대한 자료처리 사례는 많지 않다. 본 연구에서는 현장 자료에 대한 Madagascar의 효용성을 확인하기 위해 기본적인 탄성파 자료처리(자료입력, 지형 정보 일치, 진동수-파수 필터, 예측 곱풀기, 속도 분석, 수직 시간차 보정, 겹쌓기, 참반사 보정)를 수행하였다. 테스트를 위해 사용한 현장 자료는 서해 군산분지에서 에어건 음원과 480채널의 스트리머로 취득한 해양 탄성파 탐사자료이며, 각 자료처리 단계마다의 결과를 Landmark사의 상용 소프트웨어인 ProMAX (SeisSpace R5000)을 사용하여 처리한 결과와 비교하였다. 그 결과 데이터 입출력 및 관리, 처리 과정의 재현성 및 자동 속도 분석 측면에서는 Madagascar가 상대적으로 높은 효율성을 보였고, 신호 품질 향상을 위한 전처리 결과는 상용 소프트웨어와 유사함을 확인하였다. 반면에, 심부 지층에 대한 영상화 결과는 상용 소프트웨어로 처리한 결과가 보다 뛰어남을 확인하였다. 이러한 결과는 상용 소프트웨어의 경우 다양한 겹반사 제거 모듈이 적용되었고, 상호 대화식 인터페이스로 인해 보다 정교한 자료처리가 가능하였기 때문이다. 그러나, Madagascar의 경우에도 현재 전 세계에서 많은 연구자들이 다양한 자료처리 알고리듬을 개발하여 지속적으로 공개하고 있기 때문에, 향후 이러한 최신 알고리듬을 적용한다면 상업용 수준의 자료처리가 가능해져 보다 향상된 결과를 도출할 수 있을 것이다.

완전 편측성 순구개열자의 두개저 성장과 상,하악골 위치의 상관 관계에 관한 연구 (The Relationship between the Growth of Cranial Base and the Position of Maxilla, Mandible in Complete Unilateral Cleft Lip and Palate Patients)

  • 백재호;손우성
    • 대한치과교정학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.399-411
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    • 2000
  • 본 연구는 연령 증가에 따른 구순구개열자의 두개저 성장 특징과 비상악복합체 및 하악골의 위치 변화와의 상관관계를 알아보고자 시행되었다. 교정치료 및 악정형적 치료의 경험이 없는 100명의 완전 편측성 구순구개열 남녀와 악골부조화가 없으며 교정치료, 악정형적 치료 및 악교정 수술의 경험이 없는 100명의 정상 남녀를 선정하고, 이들을 접형사골연골결합 성장기, 접형후두연골결합 성장기 그리고,연골결합 성장종료기의 세 연령집단으로 구분하였다. 이들의 측모두부규격방사선사진을 연령별로 비교하여 두개저와 비상악복합체 및 하악골 위치와의 관계를 비교하였고 이를 통해 완전 편측성 구순구개열자가 정상인에 비하여 다음과 같은 차이가 있음을 알 수 있었다. 1. 완전 편측성 구순구개열군에서 사춘기 시기까지 사대 길이 및 두께가 작게 나타났고, 사대 길이의 사춘기 시기 증가량 또한 정상군 보다 작게 나타났다. 두개저 전방 길이 및 사대의 연령에 따른 회전 양상은 정상군과 차이가 없었다. 2. 완전 편측성 구순구개열군에서 비상악복합체는 모든 연령에서 정상군 보다 후방 위치를 보였고, 특히 성장이 활발한 사춘기 시기까지 정상군과의 차이가 보다 크게 나타났다. 반면 수직적 위치는 정상군과 차이가 없었다. 이와 같은 비상악복합체의 전방 성장 결여는 두개저 형태와 깊은 상관관계를 나타내었다. 또한 상악골 자체의 후방성장을 나타내는 PtmS은 정상군과 달리 연령에 따른 증가량이 작아 상악결절부의 성장 결여를 나타내었다. 3. 완전 편측성 구순구개열군에서 하악골은 정상군과 차이가 적었으나, Articular angle이 정상군 보다 매우 작게 나타났고, 하악골 위치와 비상악복합체 및 두개저 계측 항목간에 높은 상관관계를 보였다.

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성인 구개부 측모두부계측방사선 사진과 3D model의 골두께 비교 (Comparison of palatal bone thickness between 3D model and lateral cephalometric radiograph)

  • 장민국;이진우;차경석;정동화;이상민
    • 대한치과교정학회지
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    • 제41권5호
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    • pp.312-323
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    • 2011
  • 본 연구는 동일한 환자에서 촬영한 측모두부계측방사선 사진과 전산화단층촬영 영상을 비교하여 미니 임플랜트 식립 시 측모두부계측방사선 사진을 통해 상악 구개부 골두께를 예측하기 위한 목적으로 시행되었다. 안모가 양호한 정상교합자 남녀 총 30명의 전산화단층촬영 영상을 3D model로 변환하고 측모두부계측방사선 사진과 동일부위의 골두께를 계측하기 위하여 프랑크프루트 평면에 대해 수직이고 상악 제2소구치와 제1대구치 인접면을 지나는 기준평면을 설정한다. 3D model에서 횡적으로 2 mm 간격으로 11개 부위의 구개부 골두께를 계측하고 측모두부계측방사선 사진과 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 3D model에서 골두께는 남녀 모두 정중구개부위에서 가장 컸고 측방으로 멀어질수록 작아지다가 남성는 측방 6 mm 여성는 측방 8 mm 부위에서 가장 최소값을 보인 후 다시 커지는 양상이 관찰되었다. 측모두부방사선 사진상 골두께는 남성이 $4.21{\pm}1.03mm$, 여성은 $2.71{\pm}1.62mm$로 남성이 여성보다 유의성 있게 컸다. 측모두부계측방사선 사진상 골두께와 3D model에서 횡적인 부위별로 측정한 골두께는 남성은 정중구개부와 측방 2 mm 부위를 제외한 나머지 부위에서 유의성 있는 상관관계를 보였고 여성은 모든 부위에서 유의성 있는 상관관계를 보였다. 또한 측모두부계측방사선 사진상 골두께와 3D model에서 상관관계를 보이는 부위에 대하여 회귀분석을 시행하였다. 이상의 횡적인 부위별 회귀분석을 통해 미니 임플랜트 식립 시 안전한 스크류의 길이를 결정하기 위한 골두께 예측에 도움이 될 것이다.

두부 위치 변화에 따른 파노라마 방사선사진상의 치축각도의 왜곡 (Distortion of tooth axes on panoramic radiographs taken at various head positions)

  • 전현상;최갑림;임성훈;김광원
    • 대한치과교정학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.240-251
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    • 2008
  • 본 연구는 파노라마 방사선사진에서 두부 위치 변화에 따라 인접 치아장축 사이에 이루는 각도가 어떻게 변화되는지 알아보기 위해 시행하였다. 정상교합자의 모델을 기초로 하여 3차원 solid 모델을 구성하고 이를 신속 조형모델(rapid prototyping, RP)로 제작하였다. 다음 9가지 두부위치들을 5주 동안 일주일 간격으로 재위치시키고 촬영하였다: ideal head position, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$ up, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$ down, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$ right up, and $5^{\circ}$, $10^{\circ}$ right rotation. 파노라마 방사선사진 촬영은 디지털 방사선 촬영기(Planmeca ProMax)를 이용하였고 모니터상에서 직접 인접 치아장축을 표시하고 그 사이 각도를 계측하였다. 그 결과 이상적인 두부 위치와 다양한 두부 위치 변화에 따라 촬영한 파노라마 방사선사진 사이에 인접 치아장축 사이의 각도가 대부분 유의한 차이를 보였다. 수평축(X축)을 중심으로 고개를 든 경우, 각 치아들의 장축이 교합평면을 향하여 수렴하는 경향을 보였고 고개를 숙인 경우에는 치근단측을 향하여 수렴하는 경향을 보였으며, 이는 특히 전치부에서 가장 큰 차이를 보였다. 전후방축(Y축)을 중심으로 좌우측으로 고개를 기울인 경우, 교합평면이 올라간 쪽의 치아장축은 치근단측을 향하여 수렴하는 경향을 보였고 교합평면이 내려간 쪽은 교합평면을 향하여 수렴하는 경향을 보였다. 수직축(Z축)을 중심으로 고개를 좌우로 회전시킬 때, 고개를 돌린 쪽의 측절치와 견치는 치근단측을 향하여 수렴하고 반대측의 측절치와 견치는 교합평면을 향하여 수렴하였다. 이상의 결과들로 볼 때 파노라마 방사선사진 촬영 시 두부의 위치 변화에 따라 치근 평행도가 달라지기 때문에 환자를 올바르게 위치시키는 것이 중요하며, 교정 환자에서 파노라마 방사선사진을 이용하여 치근 평행도를 평가할 때 교합평면의 경사(전후방, 좌우측방)나 악궁의 비대칭 등이 반드시 고려되어야 할 것이다.

Er:YAG 레이저로 삭제된 상아질에 대한 컴포지트 레진의 미세인장결합강도에 관한 연구 (Micro-tensile Bond Strength of Composite Resin Bonded to Er:YAG Laser-prepared Dentin)

  • 민숙진;안용우;고명연;박준상
    • Journal of Oral Medicine and Pain
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    • 제31권3호
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    • pp.211-221
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    • 2006
  • 목적 전통적 고속 회전식 절삭기구 또는 Er:YAG 레이저로 삭제된 상아질에, 두가지 다른 접착 시스템을 적용한 후, 축조한 컴포지트 레진의 미세인장결합강도를 비교하고, 다양한 Er:YAG 레이저 에너지가 미세인장결합강도에 미치는 영향을 평가한다. 재료 및 방법 40개의 제3대구치를 사용하여, 평평한 상아질면을 만든 후 8개의 군으로 나누어, 4가지 절삭방법 (고속 회전식 절삭기구, 2 W, 3 W, 4 W 출력의 Er:YAG 레이저) 중 한 가지로 삭제하고, 2가지 접착 시스템 (Scotchbond Multipurpose Plus, Clearfil SE bond) 중 한 가지로 처리하여 컴포지트 레진을 축조하였다. 24시간의 저장 후, 각 시편을 결합면에 수직으로 자르고, 미세인장결합강도를 측정하였다. 각 군의 미세인장결합강도는 평균$\pm$표준 편차로 표현하였고, 통계분석을 위해 two-way ANOVA, one-way ANOVA, student-Newman-Keuls' multiple comparison test, 그리고 t-test가 사용되었다. 결과 및 결론 1. 접착시스템과 관계없이, 절삭방법에 따른 미세인장결합강도의 유의한 차이가 있었고, 높은 순서대로 나열하면 다음과 같다: 3 W, 2 W, Bur, 4 W (p<0.001). 2. 절삭방법과 관계없이, Scotchbond Multipurpose Plus로 처리한 군이 Clearfil SE bond로 처리한 군보다 유의하게 높은 미세인장결합강도를 나타냈다 (p<0.001). 3. Scotchbond Multipurpose Plus로 처리한 군 중에서, 3 W 레이저 절삭군이 가장 높은 미세인장결합강도를 나타냈고, 다음이 Bur, 2 W, 4 W 절삭군 순이었다 (p<0.001). 4. Clearfil SE bond로 처리한 군 중에서 3 W 레이저 절삭군이 가장 높은 미세인장결합강도를 나타냈고, 다음이 2 W, 4 W, Bur 절삭군 순이었다 (p<0.001). 5. 두 가지 접착 시스템 모두에서, 레이저로 절삭한 군의 미세인장결합강도의 차이가 있었고, 높은 순서대로 나열하면 3 W, 2 W, 4 W 순이었다 (p<0.001). :상아질에 접착된 컴포지트 레진의 미세인장결합강도는 절삭방법과 접착시스템의 상호작용에 의해 유의한 영향을 받았다. 임상에서 레진 수복시, 2 W-3 W 범위내로 Er:YAG laser를 사용한다면 전통적 핸드피스 못지않게 수복물의 우수한 결합강도를 얻을 수 있다. 특히 시술시간의 단축, 과도한 산부식에 따른 부작용의 예방을 위해 Clearfil SE bond를 포함한 self etching system을 사용하고자 한다면 bur보다 Er:YAG laser를 이용한 삭제방법이 더 유용한 결합력을 제공할 것이다.

이갈이 진단 및 조절용 구내장치의 개발과 신뢰도 조사 (Development and Reliability of Intraoral Appliance for Diagnosis and Control of Bruxism)

  • 김성원;김미은;김기석
    • Journal of Oral Medicine and Pain
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    • 제30권1호
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    • pp.69-77
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    • 2005
  • 이갈이 치료에 가장 널리 이용되고 있는 구내교합장치는 치아와 턱관절 및 주위조직을 보호함으로써 이갈이 때문에 발생하는 여러 합병증을 예방하는 것을 주목적으로 하지만, 이갈이 억제에 있어서는 일시적인 증상감소의 효과만을 가질 뿐이므로 환자 스스로가 이갈이를 인지하여 습관을 중단할 수 있도록 하기 위한 특수한 장치의 개발이 시도되고 있다. 본 연구에서는 소형 방수 스위치를 이용하여 구내장치에 들어가는 부품을 최소화하고 전원의 사용시간을 최대화 함으로서 상품화 가능한 이갈이 진단 및 조절용 장치(이하 이갈이장치)를 개발하여 소개하고, 임상적으로 사용하기 전 장치에 대한 신뢰도를 조사하고자 하였다. 새로 개발한 장치는 이갈이 센서인 소형 방수스위치로 구성된 정보입력부, 중앙정보처리장치(CPU)인 정보처리부, 이갈이 신호를 수신하는 정보저장부, 이갈이 신호에 대한 소리나 진동으로 반응하는 반응장치부 및 컴퓨터상에서 저장된 이갈이 정보를 표시하여 이갈이 빈도와 시간, 양태 등을 확인시켜주는 정보표시부로 구성되어 있다. 이 중에서 resin sheet로 만든 상하의 wafer 사이에 정보입력부인 스위치는 좌우 견치 설면에 고정하고 정보처리부 CPU는 구개중앙에 고정하여 구내교합장치를 제작한 한편, 여기에서 송신되는 정보는 별도의 외부 장치인 반응장치 및 정보저장장치에서 인식하여 feedback을 보낼 수 있도록 하였다. 장치제작의 신뢰도조사를 위해서는 단국대학교 치과대학 학생 중 정상교합을 가진 지원자 10명의 상악 석고모형에 대하여 두 명의 술자가 각각 이갈이장치를 제작하여 그 장치가 반응하는 힘의 크기를 비교하였으며(술자간 신뢰도조사), 또한 한명의 술자가 첫 회에 조사한 정보를 기억하지 못하게 약 2일의 시간 간격을 두고 각각 제작하고 그 장치가 반응하는 힘의 크기를 비교하였다(술자내 신뢰도조사). 술자간 및 술자내 조사에서 이갈이장치가 반응하는 최소의 수직력, 측방력, 중심력에서 모두 높은 상관관계를 보였으며 측정된 값에 있어 서로 유의한 차이를 보여주지 않았다. 새로 개발한 이갈이장치는 부품을 소형화하였으며 제작이 편리하고 구강내에서 안전하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 전원의 사용시간을 최대로 할 수 있다는 장점을 가지고 있으며 술자간 및 술자내 신뢰도 조사를 통하여 임상에 적용가능한 높은 재현성을 확인할 수 있었다. 결론적으로 이 장치는 정보처리 및 저장장치가 있고 음향이나 진동을 이용한 바이오피드백 기능을 가지고 있어 이갈이 환자의 진단과 조절에 임상적으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

수열법에 의한 세라믹분말 합성 (Synthesis of ceramic particles by hydrothermal method)

  • 김판채;최종건
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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    • pp.219-222
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    • 1996
  • 수열법은 밀폐용기중에서 10$0^{\circ}C$이상의 가열, 가압된 수용액이 반응에 관여하는 것으로써, 수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4 등과 같은 단결정의 육성 뿐만 아니라 균일분산계로부터 균일한 결정성의 미립자 합성에도 폭넓게 이용되고 있다. 세라믹분말의 합성에 있어서, 이 방법은 특히 형상, 입자크기의 제어가 용이할 뿐만 아니라 고상법, 졸-겔법, 공침법에서와 같은 열처리, 분쇄과정이 필요없기 때문에 고순도의 초미립자를 얻을 수 있는 장점이 있다. 근년 미국, 일본에서는 수열법을 이용한 유전, 압전체 등 세라믹분말의 일부가 공업적인 규모로 대량 생산되고 있다. 그러나 이에 대한 국내 기술은 아직 초기단계에 이르고 있는 실정이다. 따라서 본 연구실에서는 수열법에 의한 단결정 육성 (예; 자수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4, KTP, Emerald 등), 박막제조 (예; GaP, PbTiO3, BaTiO3 등), 정제 (고령토, 장석, 도석 등), 원석처리 (진주, 인공 emerald, 비취 등) 그리고 각종 세라믹분말의 합성 등과 같은 다양한 기반기술의 축적과 동시에 공업화에 대응한 수열장치를 위하여 반응용기의 대형화, 엄밀한 밀폐방식, 실용적인 수열조건 등을 개발해 오고 있다. 본 발표에서는 현재까지의 연구개발 내용 중에서 결정성 미립자에 관련한 세라믹분말의 합성에 대한 일부의 결과들을 보고한다. 일반적으로 수열장치는 전기로, 반응용기, 온도 및 압력제어계 등을 기본으로 하고 있으며 시판용의 대부분이 교반기가 부착된 수직형 (vertical type)이다. 이와 같은 방식에 있어서는 엄밀한 밀폐가 곤란, 반응온도의 한계성 (25$0^{\circ}C$ 이하), 증진율의 한계성 (소량생산) 등과 같은 점이 있기 때문에 본 연구실에서는 개폐식 전기로내에 엄밀한 밀폐가 가능한 수평식(horizontal type)의 반응용기를 채택한 뒤 이를 회전 또는 시이소(seesaw)식으로 움직일 수 있도록 하여 연속공정화, 온도구배의 자율조절 그리고 보다 저온에서도 인위적인 이온의 확산을 효율적으로 유도할 수 있도록 하였다. 이와 같은 방식은 기존의 방식과 비교하여 반응용기 내에 응집현상과 미반응물이 존재하지 않으며 또한 단분산으로 결정성 미립자를 대량적으로 얻을 수 있는 장점이 있었다. 다음은 이상과 같이 본 연구실에서 자체 개발한 수열장치를 이용하여 PbTiO3, (Pb,La)TiO3Mn, BaTiO3, ZnSiO4:Mn, CaWO4 등과 같은 세라믹분말에 대한 합성 실험의 결과이다. 압전성, 초전성이 우수한 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 분말의 수열합성은 PbO, TiO2, La2O3 등의 분말을 출발원료로 하여 합성도도 25$0^{\circ}C$부근의 알카리성 용액중에서 결정성 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 미립자를 단상으로 얻었으며 입자의 형상 및 크기는 합성온도와 수열용매의 종류에 의존하였다. 유전체로서 폭넓게 응용되고 있는 BaTiO3 분말은 Ba(OH)2.8H2O, TiO2와 같은 최적의 출발원료를 선택함으로써 15$0^{\circ}C$ 부근의 저온영역에서도 용이하게 합성할 수 있었다. 특히 본 연구에서는 수용성인 Ba(OH)2.8H2O를 사용함으로써 host-guest적인 반응을 유도시키는데 있어 물의 가장 실용적이고 효과적인 수열용매임도 알았다. ZnSiO4:Mn, CaWO4, MgWO4와 같은 형광체 분말은 공업적으로 고상반응 또는 습식법에 의해 얻어지고 있으나 이들 방법에 있어서는 분쇄공정으로 인한 형광특성의 저하와 같은 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 수열법을 이용하여 이들 화합물의 합성을 시도하였으며 그 결과 합성온도 30$0^{\circ}C$ 부근의 알칼리성 용액중에서 수열적으로 얻어짐을 알았다. 여기서의 합성분말을 이용하여 실제 조명램프로 제조한 결과 녹색, 청색 발광용 형광체로서 우수한 형광특성을 나타내었다. 천연에서 소량 산출되고 있는 고가의 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말은 도자기의 전사지용 청색안료로써 이용되고 있다. 본 연구실에서는 LiOH.H2O, Al(OH)3, MnO2 등의 분말을 출발원료로 하고 24$0^{\circ}C$ 온도 부근 그리고 물을 수열용매로 하여 천연산에 필적하는 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말을 인공적으로 합성하였다.

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