• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.249-257
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• 2013

쾌속조형기술을 이용한 3차원 형상의 인공지지체가 조직공학 적용을 위해 개발되고 제작되었다. 본 연구에서는 폴리머 적층 시스템을 이용한 스캐폴드 제작에 있어 시린지 노즐 부분에 노즐 가이드를 장착하여 폴리머 적층 폭과 높이 실험을 수행하였다. 이 때 인공지지체 제작을 위한 생체재료로 폴리카프로락톤이 사용되었다. 폴리머 적층 공정 조건으로는 600 kPa의 공압과 $125^{\circ}C$의 온도가 이용되었다. 성공적인 와셔 인공지지체 제작을 통해 폴리머 적층 시스템에 적용된 노즐 가이드의 성능이 검증되었다. 결론적으로, 향상된 폴리머 적층 시스템을 이용함으로써 복잡한 형상의 조직공학용 3 차원 인공지지체를 제작할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권6호
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• pp.686-692
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• 2012

Solid free-form fabrication (SFF) technology was developed to fabricate three-dimensional (3D) scaffolds for tissue engineering (TE) applications. In this study, we developed a polymer deposition system (PDS) and created 3D microstructures using a bioresorbable polycaprolactone (PCL) polymer. Fabrication of 3D scaffolds by PDS requires a combination of several devices, including a heating system, dispenser, and motion controller. The system can process a polymer with extremely high precision by using a 200 ${\mu}m$ nozzle. Based on scanning electron microscope (SEM) images, both the line width and the piled line height were fine and uniform. Several 3D micro-structures, including the ANU pattern (a pattern named after Andong National University), $45^{\circ}$ pattern square, frame, cylindrical, triangular, cross-shaped, and hexagon, have been fabricated using the polymer deposition system.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권12호
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• pp.1229-1235
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• 2015

3D 프린터를 이한 인공지지체 제작 기술은 손상된 골 조직 재생을 위해 개발되고 있다. 골 조직 재생에 적하기 위해 인공지지체는 생체적합성, 생분해성 그리고 적절한 기계적 특성을 지녀야 하며, 분한 양의 공극과 내부 연결성을 지닌 구조로 제작되어야 한다. 본 연구에서는 3 차원 이중 공극 인공지지체를 제작하기 위해서 열 해 적층법(fused deposition modeling, FDM) 기반의 폴리머 적층 시스템을 이하였다. 사된 재료는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL)과 알긴산 나트륨(sodium alginate, SA)이다. 제작된 3 차원 형상의 인공지지체에 이중 공극을 갖기 위해 염 침출법을 이하였다. 완성된 인공지지체는 주사 전자 현미경과 X 선 검출 분광기(scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy, SEM-EDS)를 통해 관찰하였으며, MG-63 세포를 이하여 in-vitro 평가를 하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1459-1460
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• 2011

• 한국정밀공학회지
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• 제31권9호
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• pp.791-797
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• 2014

Abstract Scaffold used as a carrier of the cell has been actively conducted using plenty of technology in tissue engineering. ${\beta}$-tricalcium phosphate (${\beta}$-TCP) material has shown good biocompatibility and osteoconductive ability when it was implanted as a bone graft substitute in osseous defect in human and animal studies for bone regeneration. In this study, we fabricated the blended polycaprolactone (PCL) and ${\beta}$-TCP scaffold by the polymer deposition system (PDS). The PCL/${\beta}$-TCP scaffold was fabricated at a temperature of $110^{\circ}C$, pressure of 650 kPa, and scan velocity of 100 mm/sec. The Overall geometry and size of the scaffold were fixed circle type with a diameter of 10 mm and a height of 4 mm. PCL/${\beta}$-TCP scaffold was observed by scanning electron microscopy. Cell attachment and proliferation of the scaffold containing 30 wt% ${\beta}$-TCP was superior to those containing 10 wt% and 20 wt% ${\beta}$-TCP.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1153-1159
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• 2015

최근 조직 공학 분야에서는 폴리카프로락톤(PCL), 수산화인회석, 삼인산칼슘, 이상인산칼슘(BCP), 지르코니아(Zirconia, $ZrO_2$) 와 같은 합성 생체폴리머와 생체세라믹 등은 다양한 생체 조직 또는 장기를 재생하는데 필요한 대체재로 사용되고 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 골 조직 재생을 위한 혼합된 $ZrO_2$/BCP/PCL(ZBP) 인공지지체의 특성을 관찰하기 위함이다. 단선 패터닝 실험의 결과를 토대로 내부연결성 있는 공극을 가지고 $45^{\circ}+135^{\circ}$ 타입과 격자타입의 새로운 복합 공극 패턴을 가지는 혼합된 ZBP 인공지지체는 폴리머 적층시스템에 의해 성공적으로 제작되었다. 뿐만 아니라 기계적 특성에 대한 ZBP 인공지지체의 효과를 분석하였다. 게다가 MG63 세포에 대한 ZBP 인공지지체의 세포 상호작용은 CCK-8 분석을 이용함으로써 평가되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권12호
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• pp.123-130
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• 2009

This study presents the application of a polymer behavior model that considers fluid mechanics and heat transfer effects in a deposition system. The analysis of the polymer fluid properties is very important in the fabrication of precise microstructures. This fluid behavior model involves the calculation of velocity distribution and mass flow rates that include the effect of heat loss in the needle. The effectiveness of the proposed method was demonstrated by comparing estimated mass fluid rates with experimental values. The mass fluid rates under various process conditions, such as pressure, temperature, and needle size, reflected the actual deposition state relatively well, and the assumption that molten polycaprolactone(PCL) is a non-Newtonian fluid was reasonable. The successful fabrication of three-dimensional microstructures demonstrated that the model is valid for predicting the polymer behavior characteristics in the microstructure fabrication process. The results of this study can be used to investigate the effect of various parameters on fabricated structures before turning to experimental approaches.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6A호
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• pp.861-872
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• 2008

콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브는 좋은 내구성과 심한 부식환경에서 견딜 수 있는 높은 화학적인 저항성으로 인해서 해양구조물에서 종종 사용된다. 이 연구는 원형 콘크리트충전 유리섬유 복합소재 튜브에 대한 다양한 실험을 수행하고 결과를 분석한다. 유리섬유 직포 수적층, 필라멘트 와인딩 적층을 압축을 받는 관의 바깥 튜브로 사용하는 경우에 고려해야 하는 몇 가지 측면을 실험 분석한다. 이 연구의 목적은 다음과 같다: (1) 유리섬유 층의 필라멘트 와인딩 각도의 효율성 검증 (2) GFRP 적층수가 강도 및 최고 변형률에 미치는 영향 평가 (3) 단부 재하조건이 구속효과 및 파괴양상에 미치는 영향 파악, 그리고 (4) 구속 상태에서 콘크리트의 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 제시이다. 세 가지 서로 다른 종류의 섬유 구성이 사용되었다: 직포층, ${\pm}45^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층, 그리고 ${\pm}85^{\circ}$ 필라멘트 와인딩 층. 각 층은 독립적으로 혹은 복합적으로 함께 사용되었다. 시편의 비 및 지름이 서로 다른 경우도 실험하였다. 총 27개의 GFRP 튜브 시편을 이용해서 인장 실험을 수행하였고, 66개의 콘크리트충전 GFRP튜브 시편을 이용해서 압축 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 구속상태의 콘크리트 응력-변형률 거동을 모사하는 해석적인 모델 및 영향계수를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권7호
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• pp.645-653
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• 2017

골 조직 공학에서 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)은 생분해성 및 생체적합성의 합성고분자로서 인공지지체의 제작에 널리 이용되고 있는 생체재료 중 하나이다. 인공지지체의 제작에서 지지대폭은 생체 내/외 실험에서 공극 크기뿐만 아니라 공극률에도 영향을 미치기 때문에 지지대 폭을 일정하게 유지하는 것이 조직 재생에 중요하게 고려되는 부분이다. 본 연구에서는 온도, 공압, 이송 속도, 그리고 노즐 팁 높이를 이용하여 체계적이고 효율적인 인공지지체 제조 공정이 될 수 있도록 실험 계획법을 통해 최적 공정 조건을 탐색하였다. $150{\mu}m$ 지지대 폭을 가지는 PCL 인공지지체를 제작하는 것이 목표였으며, 한 가지의 공극 패턴이 아니라 다양한 공극 패턴에 따른 PCL 인공지지체를 제작하는 연구를 수행함으로써 모든 실험 그룹에서 지지대 폭이 일정함을 증명하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권5호
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• pp.86-92
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• 2016

In this study, we used a polymer deposition system, based on fused deposition modeling, to fabricate the 3D scaffold and then fabricated micro-pores on a 3D scaffold using a salt leaching method. Materials included polycaprolactone (PCL) and sodium chloride (NaCl). The 3D porous scaffolds were fabricated according to blending ratio such as PCL (70 wt%)/NaCl (30 wt%) and PCL (50 wt%)/NaCl (50 wt%). The 3D porous scaffolds were observed by scanning electron microscopy. The results showed that 3D porous scaffolds had a deposition width of $500{\mu}m$, contained a pore size of $500{\mu}m$ and below $100{\mu}m$. To evaluate the 3D porous scaffolds for bone tissue engineering, we carried out the cell proliferation experiment using a CCK-8 and a mechanical strength test using a universal testing machine. In summary, the 3D porous scaffold was found to be suitable for cancellous bone of human in accordance with the result of in-vitro cell proliferation and mechanical strength. Thus, a 3D porous scaffold could be a promising approach for effective bone regeneration.