• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.107-113
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• 2018

본 연구에서는 대표적인 친환경 소재인 바이오복합재료(bio-composite)를 이용한 3D 프린터 필라멘트를 제작하였다. 바이오복합재료의 제조를 위해 매트릭스로는 생분해성 고분자인 poly lactic acid (PLA)를 그리고 충전제로는 대나무 분말(Bamboo flour)을 사용하였다. 대나무는 담양에서 생산되는 왕대, 솜대, 죽순대를 이용하였으며, 대나무 분말과 PLA의 혼합비율은 중량기준 10/90, 20/80, 30/70으로 설정하였다. 3개 죽종으로 제조한 대나무/PLA 바이오복합재료의 기본물성 평가를 위해 인장강도를 비교하였다. 그 결과, 왕대 분말/PLA의 비율이 10/90일 때의 인장강도가 7.12 MPa로 가장 높게 나타남으로써 3D 프린터 필라멘트 제작용 대나무/PLA 바이오복합재료로 가장 적합한 것으로 판단되었으며, 현미경 관찰 결과, 죽분의 함량을 더욱 낮춘 필라멘트를 제작할 필요성이 있다고 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.565-572
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• 2019

본 연구에서는 야외 방사선투과검사 시 방사선작업종사자의 맞춤형 차폐체 제작을 위해 3D 프린터 필라멘트의 재질 및 두께에 대한 차폐 분석을 수행하였다. MCNPX를 이용한 모의 모사를 통해 복셀 선원 $^{192}Ir$, $^{75}Se$를 선택 후 ICRU Slab Phantom에 차폐체를 부착하고, 선원과 Slab Phantom의 거리를 100 cm으로 설정하였다. 12 개의 차폐물질에 대하여 차폐물질이 없는 경우부터 200 mm 까지 5 mm 단위로 나누어 각 차폐물질별 단위 질량 당 흡수되는 에너지를 평가하였다. 그 결과 모든 방사선투과검사용 감마선원에서 ABS + Tungsten, ABS + Bismuth, PLA + Copper, PLA + Iron 순으로 차폐 효과가 높은 것으로 나타났다. 그러나 납에 비해서는 다소 낮은 차폐 효과를 보였다. 향후 본 연구를 토대로 원자번호와 밀도가 높은 필라멘트 재료에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.825-833
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• 2022

3D 프린팅 기술은 재료공학의 발전과 더불어 출력할 수 있는 재질이 늘어가고 있으며 방사선 분야에 이용될 수 있는 재료들 또한 증가하고 있는 추세이다. 그렇기에 사용되는 재료들의 성분과 밀도에 따라 적용되는 분야가 달라지고 응용이 될 수 있기에 재료들의 성분과 특성 또한 고려해야 한다. 본 연구는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 이용하여 각 성질이 다른 필라멘트를 10개를 선정하고 진단용 X선 발생장치를 이용하여 신호강도를 측정하고 CT를 통하여 CT number를 측정하여 뼈와 유사한 물질을 찾고자 하였다. 그 결과 뼈와 유사한 신호강도와 CT number가 측정된 Silicon carbide라는 물질을 발견하였고. 추후 연구를 통해 인체의 뼈와 유사한 밀도를 가진 다양한 연구에 기초자료로 제시될 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.557-564
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• 2023

본 연구에서는 차폐성능의 우수함이 증명된 납 사용에 있어 나타나는 단점을 보완하고 불필요한 인체 피폭을 제어하기 위하여 3D 프린팅 기술을 이용하였다. 3D 프린터는 3차원 형상 구현이 가능하며, 개인의 아이디어를 즉각적으로 적용할 수 있어 시제품 제작 비용 및 기간을 줄여주면서 기술 보완 유지에 큰 장점이 있다. 다양한 특증의 3D 프린터 중 FDM 방식을 채택하였으며, 출력에 사용되는 필라멘트를 폴리락트산 (Polylactic acid, PLA)와 텅스텐 두 가지 소재를 혼합하여 연구용 압출기를 활용해 제작하였다. 출련된 혼합 필라멘트를 형태학적 차폐체로 구현하였으며, 선량평가를 통해 유효성 검증과 동시에 다양한 물질의 차페체 제작에 기초 정보 제공에 목적을 두었다. PLA와 텅스텐을 혼합하여 연구용 압출기로 제작된 필라멘트는 텅스텐 함유 비율에 따라서 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %로 구분하여 제작하였다. 3D Modeling, STL File 저장, G-code생성, 출력등의 처리과정으로 10 cm × 10 cm × 0.5cm의 크기로 각각 제작하였고, 관전압 60 kVp, 80 kVp, 100 kVp, 120 kVp와 관전류 20 mAs, 40 mAs의 조건으로 선량 및 차폐성능 평가 실험하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.891-898
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• 2020

최근 납으로 제작된 차폐체의 문제점이 대두되면서 대체 할 수 있는 차폐체 연구는 필수적이며 3D프린터로 진단용 X선 차폐체 제작에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 최근 금속 혼합 필라멘트의 개발로 쉽게 차폐제 제작이 가능해졌지만 3D 프린터의 노즐 크기나 출력설정에 관한 연구는 미비하다. 이에 본 연구는 Brass filament와 3D프린터로 노즐 크기와 층 높이에 따라 차폐체를 출력하고 진단용 방사선 발생장치를 이용하여 차폐율 실험을 통해 결과를 비교분석 하고자 한다. 노즐 크기는 0.4, 0.8 mm, 층 높이 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mm로 변화하여 출력하였고, 차폐율 시험은 40 mAs로 고정하고, 60, 80, 100 kVp로 각각 실험하여 차폐율을 분석하였다. 분석결과 노즐 크기와 층 높이에 따라 출력시간을 1/10로 줄일 수 있었으며, 1% 이상 차폐율도 높일 수 있는 것으로 분석되었다.

• 접착 및 계면
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• 제21권3호
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• pp.93-100
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• 2020

적층제조법 기반의 3D 프린팅 기술은 사용자가 원하는 상품을 출력하여 제공하지만 고온의 사용 환경 및 용융된 필라멘트 수지의 냉각 과정에서 변동적 수축현상이 발생하여 상품의 출력편차를 야기한다. 본 연구에서는 출력물의 들뜸과 뒤틀림을 방지하고 정밀한 형상의 고품질 출력물을 제작하기 위하여 3D 프린터 빌드시트용 아크릴 점착제를 연구하였다. 고온에서 점착특성이 유지되고 점착제로부터 출력물의 안착과 원활한 탈거를 위해 부착성과 강인성이 우수하고 높은 유리전이온도를 갖는 4-acryloylmorpholine (ACMO)를 첨가하여 무용제 타입의 점착제 조성물을 설계하였다. 단량체의 후첨가방식을 사용하여 두 단계를 통해 아크릴 조성물을 합성하였고, 합성된 조성물로 코팅한 점착제 필름을 다각도에서 분석하였다. 그 결과 제조된 점착제는 높은 유리전이온도를 보이고 열처리 전/후에 따른 박리강도 차이가 보이지 않았으며, 유변학적 물성 분석을 통해 점착제의 우수한 접착력 뿐만 아니라 변형 없이 탈착이 가능한 물성을 갖음을 확인하였다. 본 연구에서 제조된 점착제를 3D 프린터의 빌드시트로 활용하였을 때 안착성 및 작업성이 양호하고 출력편차가 적은 출력물을 얻었다. 기존 판매중인 빌드시트와 비교하였을 때 본 연구에서 제조한 점착제 위에서는 출력물이 원활하게 탈거가 가능하기 때문에 FDM 방식 3D프린터의 사용자들에게 작업 편의성을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.71-78
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• 2018

본 연구에서는 인체 모사 조형물을 3차원 프린팅으로 출력한 사례를 보고하고자 하였다. 재료는 용융적층방식의 개인용 3차원 프린터 장비와 폴리락트산을 소재로 사용하였다. 3차원 인체 모사 조형물 출력은 모델링하는 단계, 평면화 작업과 G-code 변환 단계,출력변수 설정 단계, 3D 출력단계, 마지막으로 후처리 단계 순으로 진행하였으며, 학생들의 학습만족도(해부학인지도, 수업흥미도)를 리커트 5 점 척도로 조사하였다. 그 결과, 총 20가지의 3차원 인체 모사 조형물을 성공적으로 출력하였다. 총 출력소요시간은 11,691분(194시간 85분)이었으며 평균 출력소요시간은 584.55분(9시간 7분)이었다. 이에 소요된 필라멘트량은 총 2,390.2 g 이었으며 평균 119.51 g 이 소요되었다. 학습만족도의 해부학인지도는 평균 4.6 점, 수업흥미도는 평균 4.5 점으로 높은 것으로 나타났다. 앞으로 3차원 프린팅 기술은 영상해부학 교육의 학습효과를 높여줄 수 있으리라 기대한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권5호
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• pp.294-302
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• 2021

In this study, the 3D printing technique called design for additive manufacturing (DfAM) that is widely used in various industries was applied to marine leisure ships of equipment. The DfAM for the stanchion for crew safety was applied to the equipment used in an actual recreational craft. As design constraints, the design alternatives were not to exceed the safety and weight of the existing stainless steel material, which were reviewed, and the production of a low-cost FFF-type 3D printing method that can be used even in small shipyards was considered. Until now, additive manufacturing has been used for manufacturing only prototypes owing to its limitations of high manufacturing cost and low strength; however, in this study, it was applied to the mass production process to replace existing products. Thus, a design was developed with low manufacturing cost, adequate performance maintenance, and increased design freedom, and the optimal design was derived via structural analysis comparisons for each design alternative. In addition, a life-cycle assessment based on the ISO 1404X was conducted to develop sustainable products. Through this study, the effectiveness of additive manufacturing was examined for future applications in the shipbuilding industry.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.185-192
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• 2019

DXA 검사는 작은 골량의 변화로 발생하는 생물학적 변화를 가장 잘 반영할 수 있어 임상에서 우수한 성능을 발휘하는 골밀도 검사 장치이다. 검사의 정확도와 정밀도의 유지를 위하여 정도관리가 필수적으로 수행되어야 하지만 팬텀의 제작이 어렵고 상대적으로 고가의 가격이기 때문에 병원마다 보유하지 않고 있는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 3D 프린터 및 시중에서 손쉽게 구할 수 있는 필라멘트의 내부채움 정도의 변화를 이용하여 교차보정 팬텀을 개발하고 상용화된 팬텀과의 비교 평가를 통해 유용성을 평가하였다. 팬텀의 개발을 위해 ABS, TPU, PLA, 30% Cu-PLA, 30% Al-PLA의 HU을 평가하였으며 각각 내부 채움 100%에서 $-149.74{\pm}2.36$, $-55.62{\pm}7.14$, $-7.68{\pm}3.82$, $87.53{\pm}1.07$, $1795.20{\pm}16.15$의 HU를 나타내었다. 선형회귀분석이 적용된 3D 프린팅 팬텀의 L1, L2, L3 골밀도는 $0.620{\pm}0.010g/cm^2$, $1.092{\pm}0.025g/cm^2$, $1.554{\pm}0.026g/cm^2$으로, 기존 팬텀과 통계적으로 높은 관련성을 보였다. 이를 활용한다면, DXA 장치의 적절한 정도관리가 가능할 것이며, FDM 3D 프린팅을 이용한 다양한 의료용 팬텀 제작에 기초 자료로 활용될 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.1015-1024
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• 2019

최근 의료분야에서 X선은 질병의 진단 및 치료영역에서 필수적으로 요구되며, 영상의학 기술의 발전과 더불어 X선의 이용은 지속적으로 증가하는 추세지만, X선은 방사선 피폭의 단점을 가지고 있다. 방사선피폭을 방어하기 위해 임상에서는 납 방호도구를 사용하지만 납은 중금속으로 분류되어 납중독 등 인체에 유해한 반응을 일으킬 수 있다. 따라서 본 연구는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식의 3차원 프린터의 재료를 이용하여 제작한 차폐체의 유용성을 알아보고자 한다. 필라멘트의 선감약계수를 확인하기 위해 PLA, XT-CF20, Wood, Glow, Brass를 이용해 팬텀을 제작 하고, CT scan을 하였다. 그리고 100 × 100 × 2 mm 크기의 차폐 시트를 모델링하고, 진단용 X선발생장치와 조사선량계를 이용하여 선량 및 차폐율을 측정하였으며, 납 방호도구와의 차폐율을 비교하였다. 실험결과 Brass의 CT number가 가장 높게 측정되어 Brass를 이용하여 차폐시트를 제작하였으며, 진단용 X선발생장치로 확인한 결과 100 kV, 40 mAs 조건으로 X선 조사 시 6 mm 두께의 차폐시트에서 차폐율이 90 % 이상으로 측정되어 apron 0.25 mmPb보다 차폐율이 높은 것을 확인하였다. 본 연구의 결과 3차원 프린팅 기술로 제작한 차폐체가 진단용 X선 영역에서 높은 차폐율을 보이는 것을 확인하였으며, 납 방호도구와의 비교를 통하여 납을 대체하여 방사선 방호도구로서의 가능성을 알 수 있었다.